薄膜保持機構及拉幅機裝置制造方法

薄膜保持機構及拉幅機裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種拉幅機裝置用薄膜保持機構，不需對已有的制造設備施加較大的改變即可抑制弓曲變形現象，可在任意的制造條件下適用。薄膜保持機構200具有：固定在拉幅機鏈條上的基座部件210、在拉幅機鏈條的移動方向上移動自由地支承在基座部件210上的針板220。在針板220上為了保持薄膜而突設有穿設薄膜的多個針230。
【專利說明】薄膜保持機構及拉幅機裝置

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種保持薄膜的橫向兩端部的薄膜保持機構，其安裝在拉幅機裝置 上，該拉幅機裝置在薄膜例如聚酰亞胺薄膜的制造工序中用于連續輸送薄膜。

【背景技術】
[0002] 薄膜被用于各種領域，而且，根據其用途等存在各種各樣的薄膜。其中，由于聚酰 亞胺膜具有重量輕以及諸如柔韌性、膜強度和耐熱性等多種優良物理特性，已在多個領域 中使用，特別是在電子和電氣領域，如作為柔性印刷電路板材料和COF基板材料等。
[0003] 近年來，隨著計算機等電氣和電子設備的小型化及輕量化，其使用的配線基板或 IC封裝材料也要求小型化及輕量化，對其施加的配線圖案更加微細化。因此，對于這種配線 基板材料或IC封裝材料使用的薄膜，也要求薄膜的整個寬度方向具有較高的尺寸穩定性。
[0004] 在薄膜中，聚酰亞胺薄膜是不易熔融加工的薄膜，對于將例如聚酰胺酸等聚酰亞 胺前體有機溶劑溶液澆注在帶或滾筒等支承體上獲得的具有自支撐性的薄膜（也稱作"膠 狀膜"），可通過拉幅機裝置，保持輸送其橫向兩端部的同時，通過連續的熱處理進行制造。
[0005] 在上述的制造方法中，在進行連續熱處理的加熱爐中，薄膜的橫向兩端部通過設 置在拉幅機裝置上的薄膜保持機構固定保持。這樣，在保持輸送薄膜的橫向兩端部的同 時對薄膜進行連續熱處理的情況下，在薄膜的橫向兩端部和中央部薄膜的伸縮狀態產生差 異。其原因是，在薄膜的縱向兩端部薄膜的伸縮受到薄膜保持機構的約束，相對于此，在中 央部薄膜保持機構產生的約束力較弱。
[0006] 因此，例如在薄膜的橫向延伸時，薄膜在薄膜的橫向兩端部和中央部之間的縱向 移動狀態產生差異。在該薄膜的橫向兩端部和中央部的縱向移動狀態的差異例如可通過如 下方式進行確認，在輸送薄膜之前，在薄膜的面上畫出沿薄膜橫向的直線，觀察該直線的變 形狀態。
[0007] 即，在進行連續熱處理的加熱爐內，在開始橫向延伸的區域，從薄膜的縱向下游側 觀察，上述直線呈凸型變形。即，薄膜中央部的縱向移動速度比兩端部快。之后，呈凸型變形 的線緩慢變回直線，在橫向延伸結束后，呈凹型變形。該薄膜的移動狀態的差異考慮是由于 在橫向延伸時產生的薄膜的縱向拉伸應力及因亞胺化產生的薄膜的縱向收縮應力引起的。
[0008] 這樣，薄膜收縮之后，獲得的薄膜上殘留凹型的變形。這種現象被稱為弓曲變形現 象。特別是在進行連續熱處理的加熱爐內，通過調整拉幅機裝置的軌道間隔，增大薄膜保持 機構在橫向的間隔，在將薄膜向橫向延伸時，該弓曲變形現象突顯。該弓曲變形現象在薄膜 的寬度方向產生分子取向的各向異性，其結果導致機械性能、濕度膨脹率、熱膨脹率、及熱 收縮率不均，從而產生產品良率降低的問題。
[0009] 這種薄膜的面內的特性不均導致在薄膜加工時因薄膜面內的位置及方向而產生 的質量差別特別是尺寸變化的差別。這些差別在精密零件等的用途例如形成電路的基礎材 料或記錄介質等用途中，有時會產生局部彎曲或卷取等，形成較為嚴重的問題。因此，謀求 用于確保薄膜整個寬度方向特性的各向同性的技術改善。
[0010] 此外，還已知的是，在加熱爐內連續熱處理工序中，伴隨薄膜的干燥狀態、分子取 向狀態、亞胺化率的變化，薄膜向縱向收縮或伸長，出現復雜的現象。在使用通過針穿透薄 膜保持薄膜的方式形成的薄膜保持機構的情況下，有時因該收縮應力或拉伸應力，穿透針 的薄膜的孔會增大。若在該部分薄膜斷裂，則有可能會導致薄膜的平面性惡化、質量不均、 生產性降低等。
[0011] 作為抑制聚酰亞胺薄膜的弓曲變形現象的方法，例如提案有如下的方法和裝置， 觀察到薄膜產生弓曲變形現象的情況后，決定加熱爐溫度的方法（參照專利文獻1);從拉 幅機入爐口的薄膜固定端在加熱爐內，不加熱到主要揮發性物質的沸點以上直到從薄膜固 定端向爐內的進深方向與薄膜寬度形成相同的長度的方法（參照專利文獻2);將膠狀膜在 150°C以下沿輸送方向延展I. 1?1.9倍，接著，在400°C以下向橫向以輸送方向的0.9? 1.3倍的倍率延展的方法（參照專利文獻3);在使膠狀膜松弛的狀態下固定薄膜兩端部的 方法（參照專利文獻4);對膠狀膜的橫向中央部用軋輥施加負荷使其強制后退的方法（參 照專利文獻5);-種拉幅機裝置，包括以下特征：將拉幅機鏈條由將多個鏈環連結成鋸齒 形的伸縮機構構成，伴隨一對拉幅機軌道間隔的打開，該伸縮機構伸展，由此，保持薄膜的 部分的縱向的間隔增大（參照專利文獻6)等。
[0012] 現有技術文獻
[0013] 專利文獻
[0014] 專利文獻1 :特開2002-154168號公報
[0015] 專利文獻2 :特開平8-230063號公報
[0016] 專利文獻3 :特開平5-2379238號公報
[0017] 專利文獻4 :特開2006-181986號公報
[0018] 專利文獻5 :特開2007-22042號公報
[0019] 專利文獻6 :特開2012-81702號公報
[0020] 但是，專利文獻1?3中公開的方法，薄膜的加熱溫度或延伸倍率受到限制，因此， 因薄膜的制造條件的不同，有時無法適用這些技術。此外，專利文獻4中公開的方法，為了 實現穩定的取向分布或機械性能等，重要的是使薄膜以固定的尺寸松弛，但這種使薄膜以 固定的尺寸松弛比較困難。專利文獻5中公開的方法，由于薄膜的橫向中央部受到軋輥按 壓，因此，有可能因軋輥對薄膜的表面造成損傷。
[0021] 專利文獻6中公開的拉幅機裝置與拉幅機鏈條自身的結構通常使用的拉幅機鏈 條不同。因此，為了應用已有的設備，必須更換拉幅機鏈條及與其有關的所有的零件，因此， 需要花費極大的費用和勞力。


【發明內容】

[0022] 本發明的目的在于提供一種薄膜保持機構，該薄膜保持機構在向縱向輸送薄膜的 同時在進行連續制造時保持薄膜的橫向兩端部，不需對已有的制造設備施加較大的改變即 可抑制弓曲變形現象，可在任意的制造條件下適用，適于逐次延伸，還提供一種使用該薄膜 保持機構的拉幅機裝置及使用該拉幅機裝置的聚酰亞胺薄膜的制造方法。
[0023] 本發明的薄膜保持機構，其固定在具備保持薄膜的橫向兩端部的同時移動的一對 拉幅機鏈條的拉幅機裝置的所述拉幅機鏈條上，其中，具有：基座部件，其固定在所述拉幅 機鏈條上；至少一個針板，其在所述拉幅機鏈條的移動方向上移動自由地支承在所述基座 部件上，為保持所述薄膜而突設有多個穿透所述薄膜的針。
[0024] 在本發明的薄膜保持機構中，優選還具有至少一個彈性支承部件，其在基座部件 上于拉幅機鏈條的移動方向彈性地支承針板。該彈性支承部件可以為螺旋彈簧。此外，薄 膜保持機構可按照多個針板留有間隔地配置在拉幅機鏈條的移動方向上的方式構成。作為 移動自由地支承針板的結構，針板具有：表面突設有多個針的平板部、從平板部的背面突出 的凸部、通過腳部在平板部的厚度方向留有間隔地與平板部平行延伸的錨定部，基座部件 可具有在平板部和錨定部之間延伸的防脫出凸部。作為可移動地支承針板的其它的結構， 還可以具有至少一個軸承，其旋轉自由地支承在針板的背面側。
[0025] 本發明的拉幅機裝置具有：一對拉幅機鏈條，其為了輸送薄膜而配置在所述薄膜 的輸送通道的兩側；所述本發明的薄膜保持機構，在所述一對拉幅機鏈條上分別固定有多 個該薄膜保持機構。
[0026] 本發明的聚酰亞胺薄膜的制造方法具有：第一工序，將聚酰亞胺前體的溶劑溶液 澆注在支承體上，形成自支撐膜；第二工序，保持所述自支撐膜的同時進行加熱處理，其中， 在所述第二工序中，包括使用所述本發明的拉幅機裝置來保持作為薄膜的所述自支撐膜。
[0027] 發明效果
[0028] 根據本發明，通過使用可動式針板，與現有的固定式針板相比，能夠減小薄膜的橫 向端部的約束力和中央部的約束力的差值，可大幅降低弓曲變形及薄膜端部的分子取向的 各向異性。其結果是，能夠獲得橫向物性均勻的薄膜，產品的良率提高。此外，通過使用可 動式針板，與現有的固定式針板相比，能夠獲得具有良好的平面性的薄膜。進一步，本發明 的薄膜保持機構對于已有的拉幅機裝置而言改造也較為容易，特別是可適于逐次延伸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 圖1是本發明的一個實施方式的拉幅機裝置的平面圖。
[0030] 圖2是對圖1所示的拉幅機鏈條的II部進行放大的圖。
[0031] 圖3是從薄膜保持機構側看到的圖2所示的拉幅機鏈條的側面圖，通過截面顯示 一部分外板。
[0032] 圖4是圖2所示的拉幅機鏈條的IV-IV線剖面圖。
[0033] 圖5是本發明的一個實施方式的薄膜保持機構的立體圖。
[0034] 圖5A是圖5所示的薄膜保持機構的平面圖。
[0035] 圖5B是圖5所示的薄膜保持機構的側面圖。
[0036] 圖5C是圖5所示的薄膜保持機構的5C-5C線剖面圖。
[0037] 圖6A是表示圖5所示的薄膜保持機構的動作的圖，表示相鄰的兩個薄膜保持機構 的間隔減小的狀態。
[0038] 圖6B是表示圖5所示的薄膜保持機構的動作的圖，表示相鄰的兩個薄膜保持機構 的間隔增大的狀態。
[0039] 圖7A是本發明的另一個實施方式的薄膜保持機構的平面圖。
[0040] 圖7B是圖7A所示的薄膜保持機構的側面圖。
[0041] 圖8是本發明的又一個實施方式的薄膜保持機構的立體圖。
[0042] 圖8A是在圖8所示的薄膜保持機構中具有兩個軸承的情況的立體圖。
[0043] 圖9(a)?（c)是說明圖8所示的薄膜保持機構的可動范圍的圖。
[0044] 圖IOA是可適用于本發明的柳葉刀點型針的尖端部的側面圖。
[0045] 圖IOB是圖9A所示的針的正面圖。
[0046] 圖11是表示為了確認本發明的效果而進行的試驗中夾具上保持有薄膜的狀態的 圖。
[0047] 圖12是為了確認本發明的效果而進行的試驗中說明弓曲變形的計算公式的圖。
[0048] 圖13是表示為了確認本發明的效果而進行的試驗中薄膜的CTE測量用試樣的切 割位置及方向的圖。
[0049] 圖14A是為了確認本發明的效果而進行的對照例1的薄膜左端部的CTE雷達圖。
[0050] 圖14B是為了確認本發明的效果而進行的對照例1的薄膜中央部的CTE雷達圖。
[0051] 圖14C是為了確認本發明的效果而進行的實驗例1的薄膜左端部的CTE雷達圖。
[0052] 圖14D是為了確認本發明的效果而進行的實驗例1的薄膜中央部的CTE雷達圖。
[0053] 圖14E是為了確認本發明的效果而進行的實驗例2的薄膜左端部的CTE雷達圖。
[0054] 圖14F是為了確認本發明的效果而進行的實驗例2的薄膜中央部的CTE雷達圖。
[0055] 符號的說明
[0056] 1......拉幅機裝置
[0057] 2......主動鏈輪
[0058] 3......從動鏈輪
[0059] 4......拉幅機軌道
[0060] 5……拉幅機鏈條
[0061] 41......導向板
[0062] 51a、51b......內板
[0063] 52......襯套
[0064] 53,73......旋轉體
[0065] 54a、54b......外板
[0066] 55……連接銷
[0067] 60......軸部件
[0068] 61......軸承
[0069] 62......C 墊圈
[0070] 63......連接板
[0071] 100、200......薄膜保持機構
[0072] 110,210……基座部件
[0073] 120、220......針板
[0074] 130、230......針
[0075] 140......螺旋彈簧
[0076] 240......軸承
[0077] 250......桿部件
[0078] 330……（柳葉刀點型）針

【具體實施方式】
[0079] 參照圖1，示出了拉幅機裝置的例子，其在聚酰亞胺薄膜的制造工序中使用，特別 是在自支撐膜的加熱處理中，在把持自支撐膜的寬度方向兩端部的狀態下輸送該自支撐 膜。在下面的拉幅機裝置的說明中，為了簡單起見，用"薄膜F"表示自支撐膜。
[0080] 拉幅機裝置1具有：一對拉幅機鏈條5,其配置在薄膜F的輸送通道的兩側、一對 拉幅機軌道4,其引導各拉幅機鏈條5的移動。各拉幅機鏈條5環形構成，并與主動鏈輪2 及從動鏈輪3嚙合。拉幅機軌道4具有沿薄膜F的輸送方向延伸并互相平行配置的一對導 向板41，拉幅機鏈條5可在該導向板41之間穿通。
[0081] 如后面詳細描述，各拉幅機鏈條5具有多個薄膜保持機構，薄膜F的兩邊緣部由設 置在各拉幅機鏈條5上的薄膜保持機構把持。若在把持薄膜F的寬度方向兩端部的狀態下 驅動主動鏈輪2,則拉幅機鏈條5沿拉幅機軌道4移動，由此，輸送薄膜F。
[0082] 在圖1所示的拉幅機裝置1中，一對拉幅機軌道4平行配置，以便將薄膜F在其寬 度固定的狀態下進行輸送。但是，也可以將拉幅機軌道4配置為其間隔隨著朝向薄膜F的 輸送方向下游增大或減小。通過使拉幅機軌道4的間隔隨著朝向薄膜F的輸送方向下游增 大，能夠使薄膜F向橫向延伸，此外，相反，通過使拉幅機軌道4的間隔逐漸減小，能夠對應 薄膜F的應力緩和。此外，一對拉幅機軌道4也可將其間隔固定的部分、逐漸增大的部分、 及逐漸減小的部分中的兩個以上組合配置。
[0083] 接下來，參照圖2?4對拉幅機鏈條5詳細地進行說明。
[0084] 拉幅機鏈條5是將多個內鏈環和多個外鏈環交替連結形成的環形滾子鏈條。內鏈 環具有：對向配置的一對內板51a、51b、將一對內板連結的兩個襯套52、在內板51a、51b之 間自由旋轉地支承在各襯套52的外周的兩個旋轉體（第二旋轉體）53、73。內板51a、51b 是具有長度方向地形成的部件，將兩個襯套52留有間隔地配置在該內板51a、51b的長度方 向上。旋轉體73在薄膜F的寬度方向上在一對導向板41之間與導向板41相鄰設置，且可 與導向板41接觸，旋轉體73的直徑比一對導向板41的間隔小，且比內板51a和/或51b 的寬度大。
[0085] 旋轉體53、73沿連結內板51a、51b的襯套52的軸方向配置，可各自分開旋轉地支 承在襯套52的外周。如前所述，拉幅機鏈條與主動鏈輪2及從動鏈輪3 (參照圖1)嚙合， 通過旋轉驅動主動鏈輪2進行動作。如本實施方式這樣，通過具備上下兩段配置的旋轉體 53、73,能夠具有如下作用：使一個旋轉體53與主動鏈輪2及從動鏈輪3嚙合，并使另一個 旋轉體73的外周面與導向板41接觸。由此，針對長期使用，拉幅機鏈條能夠具有充分的耐 久性。
[0086] 如圖4所示，具有與導向板41接觸的作用的旋轉體73可設為滾動軸承。由此，可 實現以更小的驅動力的動作，降低金屬摩耗粉的產生，及降低動作中的噪音。此外，具有與 主動鏈輪2及從動鏈輪3嚙合的作用的旋轉體53不必一定是滾動軸承，如圖4所示，可以是 例如自由旋轉地樞支的輥。此外，由于不需要與導向板41接觸，因此，旋轉體53的直徑比 旋轉體73的直徑小，此外，旋轉體53的直徑也可以為在內板51a和/或51b的寬度以下。
[0087] 外鏈環具有：一對外板54a、54b，其對向配置在內鏈環的外側；兩個連接銷55,其 貫通內板51a、51b及襯套52,以便將外板54a、54b與內鏈環連結。外板54a、54b也是具有 長度方向地形成的部件，具有可連結相鄰的兩個內鏈環的長度。在本實施方式中，連接銷55 為帶螺紋的銷，通過墊圈56及螺母57保持連接銷55,以便不從外板54a、54b脫離。
[0088] 在一對外板54a、54b中位于上側的一個外板54a上固定有連接板63。連接板63 按照在與外板54a的長度方向呈直角的寬度方向上向拉幅機鏈條5的一側延伸的方式安裝 在外板54a的一面上。
[0089] 此外，在本實施方式中，如圖4所示，為了確保用于安裝連接板63的安裝范圍，安 裝有連接板63的外板54a設為朝向配置有薄膜保持機構100的一側部分地延長的形狀，在 其延長的部分的尖端部上安裝有連接板63。
[0090] 在連接板63的尖端固定有通過用多個針130穿透保持薄膜F的薄膜保持機構 100。對于薄膜保持機構100在后面進行詳細地描述。
[0091] 連接板63只要能夠使薄膜保持機構100位于外板54a的寬度方向的一側，可設為 任意的形狀。在本實施方式中，連接板63形成為具有如下的曲柄狀的截面形狀，安裝有薄 膜保持機構100的尖端部在外板54a、54b的對向方向上位于兩者之間并與外板54a、54b平 行地延伸。
[0092] 在固定有連接板63的外板54a上，軸部件60以他的軸方向為與外板54a的寬度 方向平行的方向、換言之與薄膜F的輸送面平行且朝向與拉幅機軌道4的長度方向呈直角 的方向延伸的方向被固定。軸部件60是兩端部與其它部位相比為小徑的階梯部件，在其小 徑的部位上，作為旋轉體，承受軸部件60的徑向負荷的軸承61配置為以軸部件60為中心 自由旋轉。
[0093] 為了使安裝在軸部件60的兩端部的軸承61可支承在一對導向板41的上面，兩個 軸承61的間隔設計成與導向部件41的間隔幾乎相等。軸承61通過例如C墊圈62固定在 相對于軸部件60的軸方向的位置。
[0094] 作為軸承61，只要是承受徑向負荷的軸承，可使用滾動軸承及滑動軸承等任意軸 承，在本實施方式中使用滾動軸承。滾動軸承具有：外環、內環、及配置在外環和內環之間的 多個滾動體（球）、使滾動體在圓周方向上離間的墊片。內環固定在軸部件60上，外環相對 軸部件60旋轉。
[0095] 如上所述，通過設置軸承61，拉幅機鏈條5通過軸承61在拉幅機鏈條5的長度方 向上可移動地支承在拉幅機軌道4上。
[0096] 此處，進一步參照圖5及圖5A?5C，對薄膜保持機構100進一步詳細地進行說明。
[0097] 薄膜保持機構100具有基座部件110和針板120,基座部件110固定在連接板63 上。將基座部件110固定在連接板63上的固定方法任選，但優選通過螺絲固定，以便在維 修時或置換在現有的薄膜保持機構上時能夠易于拆裝。
[0098] 在針板120上突設有多個針130。通過用這些針130穿透薄膜F，由此在寬度方向 兩端部保持薄膜F，此外，通過使拉幅機鏈條5動作，輸送被保持的薄膜F。
[0099] 針板120在拉幅機鏈條5的移動方向上移動自由地支承在基座部件110上。為了 使針板120移動自由地支承在基座部件110上，基座部件110及針板120可具有在針板120 的移動方向延伸的凹部和凸部的組合等任意的導向結構。
[0100] 作為一個導向結構，下面以圖示的薄膜保持機構100為例進行說明。在本發明中， 對于所說的方向，針板120相對于基座部件110移動的方向稱為"縱向"，在保持薄膜F的面 內與縱向呈直角的方向稱為"橫向"，與縱向及橫向呈直角的方向稱為"高度方向"。
[0101] 針板120具有：表面突設有多個針130的平板部121、從平板部121背面突出的凸 部122、設置在凸部122的尖端的錨定部123。凸部122可以形成在平板部121的整個縱向， 也可以形成在一部分上。錨定部123在平板部121的高度方向上留有間隔地與平板部121 縱向平行配置。錨定部123的縱向的尺寸可任選，但錨定部123的橫向的尺寸要比凸部122 的橫向的尺寸大。
[0102] 突設在平板部121的表面的針130的數量及配置，只要能夠可靠地保持薄膜F的 端部的數量及配置即可，沒有特別限定，可設為與以往的薄膜保持機構相同的每單位面積 的針數及配置。此外，對于針130的直徑、角度、形狀及材質可設為與以往的相同。
[0103] 另一方面，基座部件110具有：固定在連接板63 (參照圖4)上的基板111、固定在 基板111的縱向兩端的兩個端板113、配置在兩個端板113之間并固定在端板113上的兩個 線性滑軌112。
[0104] 基板111是平板狀部件，優選配合連接板63的固定面的形狀而形成矩形。線性滑 軌112是具有與基板111相同的縱向長度并向縱向延伸的棒狀部件，與基板111留有間隔 地位于基板111的高度方向，且兩個線性滑軌112之間也互相在橫向上留有間隔地平行配 置，其縱向兩端支承在端板113上。線性滑軌112之間的間隔設為針板120的凸部122可 位于兩個線性滑軌112之間的間隔。進一步，基板111和線性滑軌112的間隔設為針板120 的錨定部123可位于基板111和線性滑軌112之間的間隔。線性滑軌112的截面形狀任選， 但優選為矩形。
[0105] 通過將基座部件110按照以上方式構成，即使對薄膜施加橫向的張力的情況下， 針板120也不會遠離基座部件110,在縱向上可移動自由地支承。
[0106] 在不對針板120作用外力的狀態下，為了使針板120位于基座部件110上規定的 位置，薄膜保持機構100還可以具有螺旋彈簧140。為了這個目的，在本實施方式中，在針 板120的移動方向兩側分別各配置有兩個兩端掛在針板120和端板113上的螺旋彈簧140。 由此，針板120在除螺旋彈簧140以外不受其它外力作用的狀態下，在縱向上相對于基座部 件110保持在固定位置。螺旋彈簧140可以是拉伸螺旋彈簧，也可以是壓縮螺旋彈簧。
[0107] 螺旋彈簧140的材質沒有特別限定，可優選使用耐熱鋼或不銹鋼等，其中，可更優 選使用不銹鋼。
[0108] 螺旋彈簧140的彈簧常數為在從對針板120作用外力使針板120移動的狀態到解 除外力時，針板120可返回原來的位置的程度的彈簧常數即可，沒有特別限定。作為具體的 值，例如可以是0. 1?15N/mm，可優選0. 2?7N/mm。這樣，在通過螺旋彈簧140彈性地支 承針板120的情況下，優選螺旋彈簧140的彈簧常數盡可能地小，以使針板120在基座部件 110上的移動不受螺旋彈簧140的干涉。
[0109] 對于螺旋彈簧140的配置，只要在不對針板120作用外力的狀態也能夠將針板120 保持在固定位置，則也可以僅在針板120的移動方向一側配置螺旋彈簧140。但是，為了提 高針板120的定位精度，優選在針板120的移動方向兩側配置螺旋彈簧140。
[0110] 此外，螺旋彈簧140的數量可以是一個也可以是多個，沒有特別限定。在螺旋彈簧 140的數量是一個情況下，螺旋彈簧140僅配置在針板120的移動方向一側。在螺旋彈簧 140的數量是多個的情況下，螺旋彈簧140可以配置在針板120的移動方向兩側，也可以僅 配置在一側。在本實施方式中，在針板120的橫向上并列配置有兩個螺旋彈簧140,其原因 如下，在伴隨針板120的反復動作，一個螺旋彈簧140疲勞破損的情況下，剩下的螺旋彈簧 140也能夠發揮彈性支承針板120的功能。
[0111] 在本實施方式中，列舉了使用螺旋彈簧140作為彈性支承部件的例子，但在本發 明中，不限于螺旋彈簧140,可使用板簧或扭簧等在基座部件110上將針板120彈性地支承 在拉幅機鏈條的移動方向上的任意的彈性支承部件。在使用除螺旋彈簧140以外的彈性支 承部件的情況下，對彈性支承部件的彈簧特性、配置及數量的考慮方式也可以與上述的螺 旋彈簧140的情況相同。
[0112] 以上針對在不對針板120作用外力的狀態下而使針板120相對于基座部件110返 回固定位置的彈性支承部件進行了說明。但是，作為使針板120相對于基座部件110返回 到固定位置的裝置，不限于利用彈簧的彈性力的彈性支承部件，也可以使用其它任意的機 構。例如也可以按照如下兩種方式構成，一種是對針板120的至少一部分使用順磁性材料， 利用磁鐵使針板120返回固定位置；另一種是在薄膜保持機構100保持薄膜之前的位置使 拉幅機軌道向高度方向傾斜，利用重力使針板120返回固定位置。
[0113] 另外，在具有用于將針板120相對于基座部件110定位的其它機構的情況下，彈性 支承部件可省略。
[0114] 構成拉幅機鏈條5的各零件可與普通的拉幅機鏈條相同，用不銹鋼等制作。
[0115] 如上所述，通過將針板120在縱向上移動自由地支承，若在薄膜F的輸送中對薄膜 F作用縱向的收縮力，則如圖6A所示，通過該收縮力，縱向上相鄰的針板120間的距離Dl減 小。另一方面，若對薄膜F作用縱向的拉伸力，則如圖6B所示，通過該拉伸力，縱向上相鄰 的針板120間的距離D2增大。其結果是，根據作用于薄膜F的伸縮力，薄膜F不僅在薄膜 F的中央部和兩端部，還可在針板120的可動范圍內伸縮。因此，消除因弓曲變形現象產生 的取向角的各向異性、機械性能、濕度膨脹率、熱膨脹率、及熱收縮率不均的各種不良情況， 并能夠很好地確保薄膜F的物性的各向同性。此外，根據該薄膜保持機構100,不需要為了 緩和弓曲變形現象而設置特定的溫度條件或者延伸倍率，可以以期望的溫度條件及延伸倍 率制造薄膜。進一步，由于根據薄膜縱向的拉伸應力或收縮應力針板120可向縱向自由地 移動，因此，很難對針穿透部施加過大的應力，防止薄膜在針穿透部的破裂，提高了薄膜的 生產性。
[0116] 此外，針板120可通過與現有的針板的交換安裝在普通的拉幅機鏈條具備的連接 板63(例如參照圖4)上，因此可利用已有的設備中的大部分，適用本發明的拉幅機裝置的 改造也可以以最小限度的勞力完成。此外，本發明的薄膜保持機構可適用于逐次延伸用拉 幅機裝置。
[0117] 圖7A及圖7B表示薄膜保持機構100的其它實施方式。在本實施方式中，薄膜保 持機構100與前述的薄膜保持機構的不同點在于其具有多個針板120。多個針板120沿基 座部件110的縱向配置，各自分開地在縱向上移動自由地支承在基座部件110上。圖中，列 舉了配置有兩個針板120的例子，但配置在一個基座部件110上的針板120的數量也可以 是三個或三個以上。此外，彈性支承部件即螺旋彈簧140也配置在相鄰的兩個針板120之 間。但是，針板120之間的螺旋彈簧140并不是必須的。這樣，通過配置多個針板120,在薄 膜F的橫向兩端部上的薄膜F的伸縮自由度提高，結果，可更好地抑制弓曲變形現象。
[0118] 圖8表示薄膜保持機構的又一實施方式。圖8所示的薄膜保持機構200也與前述 的方式相同，具有：固定在拉幅機鏈條上的基座部件210、在拉幅機鏈條的移動方向上移動 自由地支承在基座部件210上并突設有穿透薄膜的多個針230的針板220。
[0119] 在針板220的背面（與突設有針230的面相反側的面）側旋轉自由地支承有軸承 240。軸承240將向針板220的下方延伸配置的桿部件250固定在針板220上，通過在該桿 部件250的外周面上安裝軸承240,軸承240旋轉自由地支承在與針板220的移動方向垂直 的軸周圍。另外，在本實施方式中，為了使針板220不遠離基座部件210,基座部件210的橫 向兩側壁以覆蓋針板220的橫向兩端部的方式向內側延伸。
[0120] 軸承240的外徑比針板220的橫向尺寸大，且比在基座部件210的橫向相互對向 的側壁面間的距離小。由此，在薄膜保持機構200保持有薄膜的狀態下，若在薄膜的橫向兩 端部對薄膜作用其縱向的力，軸承240沿縱向在基座部件210的側壁面上滾動，由此，如圖 9(a)?（c)所示，針板220向縱向移動。這樣，通過在針板220上旋轉自由地安裝軸承240， 針板220更順暢地向縱向移動，結果，能夠更好地抑制弓曲變形現象。
[0121] 軸承240可以是滾動軸承也可以是滑動軸承。為了針板220的更順暢的移動及軸 承240的耐久性的提高，優選滾動軸承。此外，為了特別適于高溫下的規格，軸承240優選 耐熱軸承。作為耐熱軸承，可列舉用固體潤滑劑潤滑的軸承。通過使用固體潤滑劑潤滑過 的軸承240,將不需要使用潤滑油，因此，可形成適合在高溫環境下的使用的薄膜保持機構 200。
[0122] 其在薄膜保持機構200用于拉幅機裝置的情況下，可相對于該拉幅機裝置中使用 的所有的軸承而言。即，通過將拉幅機裝置中使用的所有的軸承設為用固體潤滑劑潤滑的 軸承，能夠形成適合高溫環境下使用的拉幅機裝置。
[0123] 每一個針板中使用的軸承240的數量可以是圖8所示的一個，也可以是圖8A所示 的兩個。進而，還可以具備三個以上的軸承。此外，在本實施方式的薄膜保持機構200中， 還可以具有在不對針板220作用外力的狀態下用于使針板220返回到固定位置的機構。作 為使針板220返回到固定位置的機構，可列舉例如：與前述的方式中所述的相同的圖5所示 的螺旋彈簧140、其他種類的彈簧等彈性支承部件、利用磁力使針板220返回到固定位置的 結構、或者利用重力使針板220返回到固定位置的結構等。在本實施方式中，與例如使用圖 7A、7B說明的方式相同地，可具有兩個或兩個以上針板。
[0124] 再次參照圖2?4,拉幅機鏈條5在連接銷55的軸方向朝向鉛垂方向且固定有連 接板63的外板54a作為上側的姿勢下使用。而且，各拉幅機鏈條5形成為薄膜保持機構 100朝外的環形，并與主動鏈輪2及從動鏈輪3嚙合。此外，各拉幅機鏈條5在設有拉幅機 軌道4的區域，通過軸承61支承在導向板41的上面，輥53位于導向板41間。
[0125] 如上所述，通過設置一對拉幅機鏈條5,在一對拉幅機鏈條5互相面對的區域，薄 膜保持機構100互相朝向內側。若與薄膜F的寬度相配合地適當設定拉幅機鏈條5的間隔， 則通過對向的薄膜保持機構100的針130穿透薄膜F，能夠把持薄膜F的兩邊緣部。
[0126] 若在把持薄膜F的兩邊緣部的狀態下驅動主動鏈輪2,則拉幅機鏈條5移動，由此 輸送薄膜F。此外，通過調整連接板63的長度及彎曲角度，能夠控制薄膜F的把持面的高 度。
[0127] 拉幅機鏈條5通過軸承61在導向板41上旋轉進行移動。內鏈環及外鏈環位于導 向板41之間，由此，由于拉幅機鏈條5的橫向的位置受到限制，因此，拉幅機鏈條5沿拉幅 機軌道4移動。導向板41的上面只要為與軸承61相接不妨礙軸承61的旋轉的結構即可， 優選相對于軸承61摩擦較小。因此，導向板41的上面優選是平坦或平滑的結構。此外，也 可以對導向板41的上面實施減小與軸承61的摩擦的表面加工。
[0128] <聚酰亞胺薄膜>
[0129] 可使用本發明制造的聚酰亞胺薄膜為通過如下的制造方法連續制造的聚酰亞胺 薄膜，該制造方法具有：第一工序，將聚酰亞胺前體的有機溶劑溶液澆注在帶或滾筒等支承 體上，形成自支撐膜；第二工序，將該自支撐膜用設置有本發明的薄膜保持機構的拉幅機裝 置保持，同時進行以亞胺化和/或熱處理等為目的的加熱。此外，也包含通過熱亞胺化、化 學亞胺化、或并用熱亞胺化和化學亞胺化的方法制造的聚酰亞胺薄膜。
[0130] 在第二工序中，將由第一工序制造的自支撐膜設為加熱處理（熱固化）的目標聚 酰亞胺薄膜。在本發明中，在加熱處理時，通過前述的拉幅機裝置保持自支撐膜的寬度方向 的兩端部的同時進行加熱。
[0131] 第二工序中使用的拉幅機裝置優選前述的裝置。在前述的針式拉幅機裝置的情況 下，自支撐膜的兩端通過穿透有多個針而被保持。而且，通過保持有薄膜的拉幅機裝置以規 定的速度在規定溫度的加熱區域中移動，輸送薄膜，期間對薄膜進行熱處理并進行亞胺化， 最終獲得聚酰亞胺薄膜。
[0132] 在第二工序中，在如最高溫度設為200?600°C范圍，優選350?550°C范圍，特別 優選300?500°C范圍的條件下，優選例如緩慢加熱約0. 05?5小時。優選的是，按照由最 終獲得的聚酰亞胺薄膜的有機溶劑及生成水等組成的揮發物的含量成為1重量％以下的 方式，從自支撐膜中充分地去除有機溶劑等，同時，充分進行構成所述薄膜的聚合物的亞胺 化。
[0133] 在第二工序中，以加熱爐內的拉幅機輸送速度為1?15m/min、優選2?8m/min進 行加熱處理。
[0134] 在本發明中，經由拉幅機裝置的軌道間隔的調整，通過擴大橫向的薄膜保持機構 間隔，能夠將薄膜向橫向延伸。
[0135] 上述的加熱處理可使用熱風爐、紅外線加熱爐等公知的各種加熱裝置進行。薄膜 的初始加熱溫度、中期加熱溫度和/或最終加熱溫度等加熱處理優選在氮氣、氬氣等惰性 氣體或空氣等加熱氣體氣氛下進行。
[0136] 通過上述制造方法制造的聚酰亞胺薄膜的寬度沒有特別限定，優選0. 5?2m。制 造的聚酰亞胺薄膜的厚度可適當選擇，沒有特別限定，厚度為5?150 μ m，優選8?50 μ m。
[0137] 作為拉幅機裝置，可優選使用前述及圖示的裝置。第一工序的自支撐膜的細節、第 二工序的熱處理的條件如前所述。
[0138] 以上列舉本發明優選的實施方式進行了說明。本發明并不限定于上述的實施方 式，在本發明的技術思想的范圍內可進行任意變更。
[0139] 例如，優選的是，對于針板相對于基座部件移動時的、基座部件及基座部件接觸的 至少一個部件，優選對兩者的彼此的滑動面涂覆二硫化鑰或二硫化鎢，優選二硫化鎢。由 此，降低針板移動時的滑動摩擦阻力，能夠使針板更順暢地移動。此處。"其它部件"是指針 板本身，或者安裝在針板上的部件，即，若在前述的方式中具體表示的話，則是圖8所示的 例子中的軸承240等。"基座部件及基座部件接觸的其它部件的滑動面"是指，在前述的方 式中圖5B所示的例子的線性滑軌112的表面及針板120的背面、圖8、8A所示的例子中的 基座部件210的內側底面、及與基座部件210相接的軸承240的內外環側面。
[0140] 此外，針的形狀在本發明中沒有特別限定，只要能夠穿透薄膜可為任意的形狀。但 是，在穿透薄膜時，在薄膜上產生薄膜上形成破裂的起點的毛刺的情況下，根據該毛刺的方 向，以毛刺為起點的薄膜繼續破裂，薄膜有可能無法維持適度的拉伸狀態。因此，優選使用 如圖10A、IOB所示的柳葉刀點型的注射針作為針330。柳葉刀點型是指，對通過傾斜切除尖 端部形成的尖端面進行再一次傾斜切除尖端部的形狀。
[0141] 通過使用柳葉刀點型針330,能夠抑制穿透薄膜時薄膜的破裂。在將針330設 成柳葉刀點型的情況下，相對于針330的軸方向的第一階段的切除角即第一角Θ 1優選 12° ±Γ，第二階段的切除角即第二角Θ2優選2Γ ±2°。
[0142] 針板相對于基座部件向縱向的移動范圍可任意，但為了在基座部件上穩定地動作 而存在優選的范圍。例如在圖9所示的薄膜保持機構200中，若將針板220的縱向的長度 設為Lp，將針板220從某一任意位置（例如圖9的（a)所示的位置）向縱向兩方向可移動 的距離分別設為M1、M2(分別參照圖9的（b)及（c))，則針板220的可動范圍Mt以Mt = Lp+Ml+M2 表不。
[0143] 將該可動范圍Mt除以針板長度Lp的值即Mt/Lp設為針板活動率時，該針板活動 率優選在1. 05以上。例如在制造聚酰亞胺薄膜時，向縱向延伸之后，在使用現有的拉幅機 裝置向橫向延伸的情況下，通常會發現產生5%程度的弓曲變形。因此，通過將針板活動率 設為1. 05以上，可更有效地防止弓曲變形。另一方面，若針板活動率過大，則有可能與縱向 相鄰的針板產生干涉。為了使針板之間不互相干涉，必須將與縱向相鄰的針板的間隔設為 比現有的大，但這會成為薄膜在縱向上松弛的原因，從而不優選。因此，通過將針板活動率 設為1.80以下，可適當配置針板在縱向的間隔，同時，能夠防止針板之間的干涉。此處，列 舉軸承活動式的薄膜保持機構200為例進行了說明，但在圖5等所示的滑動活動式的薄膜 保持機構100中也相同。
[0144] 本發明人進行了如下內容的確認實驗，在向縱向及橫向逐次延伸薄膜的情況下， 將本發明制造的薄膜保持機構用在橫向的延伸工序中，由此產生弓曲變形的降低效果。下 面，對該實驗結果進行說明。
[0145] [聚酰亞胺薄膜的制備及縱延伸]
[0146] 使用N，N-二甲基乙酰胺作為溶劑，使作為二胺成分的P-對苯二胺（PH))、以及作 為酸成分的3, 3'，4,4' -聯苯四羧酸二酐（s-BPDA)發生聚合反應，獲得聚酰胺酸溶液（聚 酰亞胺前體溶液）。將獲得聚酰胺酸溶液澆注在支承體（不銹鋼板）上，通過加熱，獲得局 部亞胺化的自支撐膜。對于該自支撐膜，使用國際公開第2011/125662號中所示的縱向延 伸裝置，在120°C下向縱向進行7%延伸，獲得縱向延伸自支撐膜。
[0147] 此處使用的縱向延伸裝置詳細而言具有以下所示的結構。即，延伸裝置具有：用于 送出薄膜的送出機構、將從送出機構被送出的薄膜以比從送出機構被送出的薄膜的速度快 的速度拾取的拾取機構、在送出機構和拾取機構之間配置在薄膜的寬度（TD)方向兩端部 的兩組薄膜壓膜單元。此處，薄膜壓膜單元具有：多個上壓輥，其在薄膜的輸送（MD)方向上 留有間隔地并列配置在薄膜的輸送路徑的上方；多個下壓輥，其按照與這些多個上壓輥協 動從上下夾住薄膜的方式與上壓輥對向配置在薄膜的輸送路徑的下方。另外，上壓輥及下 壓輥按照如下方式設定上壓輥的長度、間隔及旋轉軸相對于薄膜的TD方向的傾斜角度，使 旋轉軸朝向薄膜的MD方向下游側并向薄膜的TD方向外側傾斜地旋轉自由地支承，針對薄 膜的MD方向，在考慮多個上壓輥各自按壓薄膜的范圍時，與薄膜的MD方向相鄰的兩個范圍 彼此相接或部分重疊。
[0148] [弓曲變形評價]
[0149] 如圖11所示，將獲得的自支撐膜400的橫向兩端、具備縱向移動自由地支承的針 板的薄膜保持機構安裝在夾具300上。通過用設置在針板上的多個針穿透自支撐膜400進 行自支撐膜400的保持。針板按照可沿相當于基座部件的導向部件縱向移動的方式，在橫 向一側各直列配置三個。在針板220上橫向排列有三列多個針。
[0150] 準備下述四種薄膜保持機構，并分別對其進行弓曲變形的評價。
[0151] 實驗例1 :軸承式（兩個；例如參照圖8A)
[0152] 在上面開口的箱式的基座部件210內組裝兩個軸承240 (株式會社南海精工所制 無油脂軸承、型號：SS6900ZZ、外徑22mmX內徑IOmmX厚度6mm)，在其上規定的位置放置 針板220 (長度70mmX寬度20mmX厚度3mm)，將針板220和軸承240用螺釘固定。對基 座部件210和軸承240的滑動面涂覆用于降低滑動摩擦的二硫化鎢。針板220的活動率是 1. 39。
[0153] 實驗例2 :軸承式（一個；例如參照圖8)
[0154] 將組裝在基座部件210內的軸承240的數量設為一個，除此之外，與實驗例1相同 地構成薄膜保持機構。針板220的活動率是1. 68。
[0155] 實驗例3 :滑動式（例如參照圖5、圖7A、B)
[0156] 使用具有如圖7A、7B所示的兩個針板120的薄膜保持機構100。各針板120的尺 寸為長度30mmX寬度24mmX厚度3mm。針板120的活動率是L 55。
[0157] 對照例1:固定式針板
[0158] 為了與上述實驗例1?3進行比較，使用安裝有固定式的針板的夾具進行相同的 評價。針板的尺寸為長度95mmX寬度20mmX厚度3mm。由于針板是固定式的，因此，其活 動率是1. 00。
[0159] 在將自支撐膜400保持在夾具上之后，如圖11所示，在自支撐膜400上畫出與其 橫向平行的標線1?3。之后，將自支撐膜400與夾具一同加入加熱爐，在升溫至180°C之 后，向橫向緩慢延伸10%。延伸后，將加熱爐內升溫至500°C進行熱固化，獲得聚酰亞胺薄 膜。將其相對于兩張自支撐膜400實施，通過所得的聚酰亞胺薄膜的標線1?3,分別利用 圖12所示的計算式算出，用其平均值表示。此外，目測評價所得的聚酰亞胺薄膜的平面性。
[0160] 此外，為了確認幾何弓曲變形和物性值的弓曲變形，在標線1附近，從聚酰亞胺薄 膜的橫向兩端部及中央部獲取試樣，測量全方位線膨脹系數（CTE)。試樣如圖13所示，在 薄膜的左端部（L)、中央部（C)及右端部（R)各位置，分別以0°、45°、90°、135°角度對 薄膜進行切割。線膨脹系數是使用熱機械分析儀（制造商：精工電子株式會社、型號：TM/ SS6100)測量的對試樣施加39. 2N的荷重的同時以20°C /分的速度升溫時的50?200°C的 平均線膨脹系數。CTE各向異性用全方位CTE的傾斜角度（° )表示，傾斜角度越小，分子 配光各向異性越小。
[0161] 將針對實驗例1?3及對照例1的弓曲變形、平面性及CTE示于表1。此外，將針 對實驗例1、實驗例2及對照例1的薄膜的左端部（L)及中央部（C)的CTE雷達圖示于圖 14A ?F。
[0162] [表 1]
[0163]

【權利要求】
1. 一種薄膜保持機構，固定在具備保持薄膜的橫向兩端部的同時移動的一對拉幅機鏈 條的拉幅機裝置的所述拉幅機鏈條上，其特征在于具有： 基座部件，其固定在所述拉幅機鏈條上； 至少一個針板，其在所述拉幅機鏈條的移動方向上移動自由地支承在所述基座部件 上，突設有多個穿透所述薄膜的針以保持所述薄膜。
2. 根據權利要求1所述的薄膜保持機構，其特征在于：還具有至少一個彈性支承部件， 在所述基座部件上于所述拉幅機鏈條的移動方向彈性地支承所述針板。
3. 根據權利要求2所述的薄膜保持機構，其特征在于：還具有至少一個彈性支承部件， 在所述基座部件上于所述拉幅機鏈條的移動方向彈性地支承所述針板。
4. 根據權利要求1?3中任一項所述的薄膜保持機構，其特征在于多個所述針板留有 間隔地配置在所述拉幅機鏈條的移動方向上。
5. 根據權利要求1所述的薄膜保持機構，其特征在于所述針板具有：表面突設有所述 多個針的平板部、從所述平板部的背面突出的凸部、通過所述腳部在所述平板部的厚度方 向留有間隔地與所述平板部平行延伸的錨定部；所述基座部件具有在所述平板部和所述錨 定部之間延伸的防脫出凸部。
6. 根據權利要求1所述的薄膜保持機構，其特征在于還具有至少一個軸承，其旋轉自 由地支承在所述針板的背面側。
7. 根據權利要求6所述的薄膜保持機構，其特征在于所述軸承旋轉自由地支承在與所 述針板的移動方向垂直的軸周圍。
8. 根據權利要求6所述的薄膜保持機構，其特征在于所述軸承為耐熱軸承。
9. 根據權利要求1所述的薄膜保持機構，其特征在于所述針為柳葉刀點型針。
10. -種拉幅機裝置，其特征在于具有： 一對拉幅機鏈條，其為了輸送薄膜而配置在所述薄膜的輸送通道的兩側； 權利要求1所述的薄膜保持機構，在所述一對拉幅機鏈條分別固定有多個該薄膜保持 機構。
11. 一種聚酰亞胺薄膜的制造方法，其特征在于具有： 第一工序，將聚酰亞胺前體的溶劑溶液澆注在支承體上，形成自支撐膜； 第二工序，保持所述自支撐膜的同時進行加熱處理， 其中，在所述第二工序中，包括使用權利要求10所述的拉幅機裝置保持作為薄膜的所 述自支撐膜。
【文檔編號】B29L7/00GK104416899SQ201410447388
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月3日 優先權日:2013年9月4日
【發明者】池內博通, 山本剛平, 成田一貴 申請人:宇部興產株式會社