特許 7495010 繊維マットの製造方法、および繊維マット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-27

(45)【発行日】2024-06-04

(54)【発明の名称】繊維マットの製造方法、および繊維マット

(51)【国際特許分類】

   D21H 15/02 20060101AFI20240528BHJP

   D21F 1/10 20060101ALI20240528BHJP

   C08J 3/12 20060101ALI20240528BHJP

   C08J 3/11 20060101ALI20240528BHJP

【ＦＩ】

D21H15/02

D21F1/10

C08J3/12 A CFD

C08J3/11

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023514561

(86)(22)【出願日】2022-03-25

(86)【国際出願番号】 JP2022014604

(87)【国際公開番号】W WO2022220079

(87)【国際公開日】2022-10-20

【審査請求日】2023-05-08

(31)【優先権主張番号】P 2021068328

(32)【優先日】2021-04-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森本 光

(72)【発明者】

【氏名】山崎 孝介

【審査官】佐藤 彰洋

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００６／００４０１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１２７４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－２３９６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０７７５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５６－０００３１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／０６０２５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１３６８５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｄ２１Ｈ １５／０２

Ｄ２１Ｆ １／１０

Ｃ０８Ｊ ３／１２

Ｃ０８Ｊ ３／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

微細繊維を分散媒に分散させる工程と、
分散された前記微細繊維をマット化する工程とを備え、
前記微細繊維は、抄紙ワイヤーの孔径よりも小さい繊維長を有し、
前記マット化する工程は、前記抄紙ワイヤーよりも小さい孔径を有し前記抄紙ワイヤー上に配置された微多孔シートに、分散された前記微細繊維を、抄き上げる工程を含む、繊維マットの製造方法。

【請求項2】

前記微細繊維は、液晶ポリマーパウダーである、請求項１に記載の繊維マットの製造方法。

【請求項3】

前記液晶ポリマーパウダーとして、繊維径に対する長手方向の長さの比であるアスペクト比が１０倍以上５００倍以下の短繊維状の粒子であって、平均径が２μｍ以下である繊維部を含むものを用いる、請求項２に記載の繊維マットの製造方法。

【請求項4】

前記マット化する工程は、分散された前記微細繊維を抄き上げた前記微多孔シートを前記抄紙ワイヤーから剥離する工程をさらに含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の繊維マットの製造方法。

【請求項5】

前記微多孔シートとして、孔径が１００μｍ以下の織物メッシュを用いる、請求項１から４のいずれか１項に記載の繊維マットの製造方法。

【請求項6】

前記微多孔シートとして、湿式不織布を用いる、請求項１から４のいずれか１項に記載の繊維マットの製造方法。

【請求項7】

微細繊維で構成され、
３Ｄシートアナライザーで測定した地合い指数が１００以下である、繊維マット。

【請求項8】

前記地合い指数が１０以上である、請求項７に記載の繊維マット。

【請求項9】

前記微細繊維は、液晶ポリマーパウダーである、請求項７または８に記載の繊維マット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液晶ポリマーを含有する繊維マットの製造方法、および繊維マットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の繊維シート（繊維マット）の製造方法として、特開２０１３－０７６１９６号公報（特許文献１）には、抄紙法を用いて繊維シートを作製する方法が開示されている。具体的には、繊維が分散された繊維懸濁液を抄紙ワイヤー上に供給して、抄紙ワイヤー上に繊維を堆積させることにより、繊維シートを抄紙ワイヤー上に形成する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－０７６１９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、不織布等の繊維シートは、濾過フィルター、吸着材、あるいは、断熱材等に加え、エポキシ樹脂を含有させてプリント配線基板材料としても用いられており、その用途は多岐にわたっている。

【0005】

繊維シートを構成する繊維が微細である程、繊維シートは薄く、厚みばらつきも抑制することができる。また、繊維シートにおいてはフィルター性能を向上させることが要求されており、比表面積を増加させたり、孔径を小さくできることで細かなものを捕集したりするために、微細な繊維を用いて繊維シートを製造することが期待されている。

【0006】

抄紙法の他にコーター法を用いて、繊維シートを製造することが行われているが、微細な繊維を用いて繊維シートを製造する場合には、繊維が細くなり比表面積が増えるほど繊維が濡れるのに必要な溶媒の量が増加する。このため、抄紙法のような溶媒回収型の方法がコスト的に有利となる。

【0007】

しかしながら、抄紙法を用いる場合には、市場に出回っている抄紙ワイヤーでは、１００μｍ以下の繊維長を有する微細繊維を捕集することが困難である。微細繊維を捕集させるために、繊維を凝集させる方法も考えられるが、凝集させた繊維を抄き上げて形成された繊維マットは、地合いが悪くなる。

【0008】

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、微細繊維を含み、地合いの良好な繊維マットの製造方法および繊維マットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示に基づく繊維マットの製造方法は、微細繊維を分散媒に分散させる工程と、分散された上記微細繊維をマット化する工程とを備える。上記微細繊維は、抄紙ワイヤーの孔径よりも小さい繊維長を有する。上記マット化する工程は、上記抄紙ワイヤーよりも小さい孔径を有し上記抄紙ワイヤー上に配置された微多孔シートに、分散された上記微細繊維を、抄き上げる工程を含む。

【0010】

上記本開示に基づく繊維マットの製造方法にあっては、上記微細繊維は、液晶ポリマーパウダーであってもよい。

【0011】

上記本開示に基づく繊維マットの製造方法にあっては、上記液晶ポリマーパウダーとして、繊維径に対する長手方向の長さの比であるアスペクト比が１０倍以上５００倍以下の短繊維状の粒子であって、平均径が２μｍ以下である繊維部を含むものを用いることが好ましい。

【0012】

上記本開示に基づく繊維マットの製造方法にあっては、上記マット化する工程は、分散された上記微細繊維を抄き上げた上記微多孔シートを上記抄紙ワイヤーから剥離する工程をさらに含んでいてもよい。

【0013】

上記本開示の繊維マットの製造方法にあっては、上記微多孔シートとして、孔径が５０μｍ以下の織物メッシュを用いてもよい。

【0014】

上記本開示の繊維マットの製造方法にあっては、上記微多孔シートとして、湿式不織布を用いてもよい。

【0015】

本開示の繊維マットは、微細繊維で構成され、３Ｄシートアナライザーで測定した地合い指数が１００以下である。

【0016】

上記本開示の繊維マットにあっては、上記地合い指数が１０以上であってもよい。
上記本開示の繊維マットにあっては、微細繊維は、液晶ポリマーパウダーであってもよい。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、微細繊維を含み、地合いの良好な繊維マットの製造方法および繊維マットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】繊維マットの製造工程を示すフロー図である。

【図2】繊維マットの製造工程において、液晶ポリマーパウダーをマット化するマット化工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

【0020】

＜繊維マット＞
本実施の形態に係る繊維マットは、液晶ポリマーが微粉砕されて繊維化された液晶ポリマーパウダーで構成される。液晶ポリマーパウダーに用いられる液晶ポリマーは、サーモトロピック液晶ポリマーである。また、液晶ポリマーの分子は、分子軸の軸方向に負の熱膨張係数を有しており、分子軸の径方向に正の熱膨張係数を有している。本実施形態に係る液晶ポリマーはアミド結合を有していない。

【0021】

本実施の形態に係る繊維マットは、３Ｄシートアナライザーで測定した地合い指数が１００以下である。なお、繊維マットは、上記地合い指数が２０以下であってもよい。また、繊維マットは、上記地合い指数が１０以上である。

【0022】

３Ｄシートアナライザーは、Ｍ／Ｋ ｓｙｓｔｅｍｓ社製のものであり、当該３Ｄシートアナライザーを用いて、地合を定量化させた指標が、地合い指数である。地合い指数の算出は、具体的には以下のようにして行う。

【0023】

１）繊維マットをドラムに巻き付け、回転させながら、ドラム軸上に設置された光源（白色光）を繊維マットに照射する。

【0024】

２）繊維マットを透過した光をフォトディテクターにて検出し、測定点数１００，０００ポイントにおける透過光の強度を６４の強度の階級に分類する。

【0025】

３）地合い指数を、最多の度数（Peak値）／階級の数（Bins値）×１／１００により求める。

【0026】

なお、Peak値は、測定点数１００，０００ポイントを持つヒストグラムにおいて階級における測定ポイント数であり、Bins値は、ヒストグラムにおける１００ポイント以上を持つ階級数に、１００ポイント未満で最大のポイント数を持つ度数の１０の位に０．１を掛けた数を、加算した値である。

【0027】

地合い指数が小さいほど、均一性が高く、地合いが良好な繊維マットとなり、本実施の形態においては、上記地合い指数を有することにより、均一性が高く地合いが良好となっている。

【0028】

＜フィルム＞
上記繊維マットは、プレス加工されることでフィルム（より特定的には液晶ポリマーフィルム）として用いられる。当該液晶ポリマーフィルムは、少なくとも一方の面に銅箔等の金属箔が接合されていてもよく、両面に上記金属箔が接合されていてもよい。この場合には、本実施形態に係る液晶ポリマーフィルムは、一つのラミネート状の成形体として、たとえばサブトラクト法による回路形成が可能なＦＣＣＬ(Flexible Copper Clad Laminates)として使用できる。

【0029】

ここで、ラミネート状の成形体として金属箔が接合されたフィルムを作製する際に、一般的に、地合いの悪い繊維マットを使用する場合には、接合された金属箔に厚みムラが生じてしまう。また、厚みムラを無理やり均一化するために、金属箔が接合された繊維マットの両面を硬い板でプレスした場合には、繊維マットの厚い部分から薄い部分に原料が流れてしまう。当該原料に液晶ポリマーのような配向性を有する材料を使用した場合には、配向性が乱れてしまい、たとえば面内において熱膨張係数がばらついてしまう。これにより、歪やうねりが生じてしまう。

【0030】

一方で、本実施の形態に係る繊維マットを用いて金属箔が接合されたフィルムを作製する場合には、当該繊維マットが上述のような地合い指数を有することにより、接合された金属箔に厚みムラが生じることを抑制できる。また、金属箔を接合する際には、後述するように、液晶ポリマーの分子の主配向方向が、金属箔の面内方向、すなわちフィルムの面内方向に沿う。これにより、面内における熱膨張係数のばらつきを抑制し、歪みやうねりを抑制することができる。

【0031】

＜繊維マットの製造方法＞
図１は、繊維マットの製造工程を示すフロー図である。図１を参照して、本実施の形態に係る繊維マットの製造方法について説明する。

【0032】

図１に示すように、本実施の形態に係る繊維マットの製造方法は、前工程（Ｓ１０）として、粗粉砕工程（Ｓ１１）と、微粉砕工程（Ｓ１２）と、粗粒除去工程（Ｓ１３）と、繊維化工程（Ｓ１４）とを、この順で備え、さらに、前工程（Ｓ１０）後の後工程（Ｓ２０）として、分散工程（Ｓ２１）と、マット化工程（Ｓ２２）と、を含む。

【0033】

＜前工程＞
前工程（Ｓ１０）の最初の工程である粗粉砕工程（Ｓ１２）においては、まず、原料として、液晶ポリマーの成形物を準備する。液晶ポリマーの成形物としては、一軸配向したペレット状、二軸配向したフィルム状、または、粉体状の液晶ポリマーが挙げられる。液晶ポリマーの成形物としては、製造コストの観点から、フィルム状の液晶ポリマーと比較して廉価なペレット状または粉体状の液晶ポリマーが好ましく、ペレット状の液晶ポリマーがより好ましい。本実施形態において、液晶ポリマーの成形物には、電解紡糸法またはメルトブロー法などにより直接繊維状に成形された液晶ポリマーは含まれないことが好ましい。ただし、液晶ポリマーの成形物には、ペレット状の液晶ポリマーまたは粉体状の液晶ポリマーを破砕することにより繊維状に加工された液晶ポリマーが含まれていてもよい。

【0034】

次に、液晶ポリマーの成形物を粗粉砕することで、粗粉砕液晶ポリマーを得る。たとえば、液晶ポリマーの成形物を、カッターミル装置で粗粉砕することにより、粗粉砕液晶ポリマーを得る。粗粉砕液晶ポリマーの粒子の大きさは、後述する微粉砕工程の原料として用いることができる限り、特に限定されない。粗粉砕液晶ポリマーの最大粒径は、たとえば３ｍｍ以下である。

【0035】

本実施形態における液晶ポリマーフィルムの製造方法は、粗粉砕工程（Ｓ１１）を必ずしも備えていなくてもよい。たとえば、液晶ポリマーの成形物が微粉砕工程の原料として用いることができるものであれば、液晶ポリマーの成形物を直接微粉砕工程の原料として使用してもよい。

【0036】

続いて、微粉砕工程（Ｓ１２）においては、液晶ポリマーとして、粗粉砕液晶ポリマーを、液体窒素に分散させた状態で粉砕して、粒状の微粉砕液晶ポリマーを得る。微粉砕工程（Ｓ１２）においては、メディアを用いて、液体窒素に分散している粗粉砕液晶ポリマーを粉砕する。メディアは、たとえばビーズである。微粉砕工程（Ｓ１２）においては、液体窒素を取り扱うという観点から、比較的技術的な問題が少ないビーズミルを用いることが好ましい。微粉砕工程（Ｓ１２）に用いることができる装置としては、たとえば、アイメックス社製の液体窒素ビーズミルである「ＬＮＭ－０８」が挙げられる。

【0037】

本実施形態の微粉砕工程（Ｓ１２）において、液体窒素に液晶ポリマーを分散させた状態で粉砕する粉砕方法は、従来の凍結粉砕法とは異なる。従来の凍結粉砕法は、被粉砕原料および粉砕装置本体に液体窒素を注ぎかけながら、被粉砕原料を粉砕する方法であるが、被粉砕原料が粉砕される時点において液体窒素の大部分は気化している。すなわち、従来の凍結粉砕法では、被粉砕原料が粉砕される時点において被粉砕原料の大部分は液体窒素に分散していない。

【0038】

従来の凍結粉砕法においては、被粉砕原料自体が有する熱、粉砕装置から発生する熱、および、被粉砕原料の粉砕により発生する熱が、液体窒素をきわめて短時間に気化させる。このため、従来の凍結粉砕法においては、粉砕装置の内部に位置する粉砕中の原料は、液体窒素の沸点である－１９６℃よりはるかに高い温度となっている。すなわち、従来の凍結粉砕法においては、粉砕装置の内部の温度が通常－１００℃以上０℃以下程度の条件下で粉砕を実施している。従来の凍結粉砕法において、可能な限り液体窒素を供給した場合においても、粉砕装置の内部の温度は、最も低い場合でおよそ－１５０℃である。

【0039】

このため、従来の凍結粉砕法において、たとえば、一軸配向したペレット状の液晶ポリマーまたはペレット状の液晶ポリマーの粗粉砕物を粉砕した場合には、液晶ポリマーの分子軸の軸方向に略平行な面に沿って粉砕が進行するため、アスペクト比が非常に大きく、かつ、繊維径が３μｍよりはるかに大きい繊維状の液晶ポリマーが得られる。すなわち、従来の凍結粉砕方向において、一軸配向したペレット状の液晶ポリマーまたはペレット状の液晶ポリマーの粗粉砕物を粉砕しても、本実施形態で用いられるような粒状の微粉砕液晶ポリマーを得ることができない。

【0040】

本実施形態においては、被粉砕原料を液体窒素に分散させた状態で粉砕するため、従来の凍結粉砕法と比較して、より一層冷却された状態の原料を粉砕できる。具体的には、液体窒素の沸点である－１９６℃より低い温度の被粉砕原料を粉砕できる。－１９６℃より低い温度の被粉砕原料を粉砕すると、被粉砕原料の脆性破壊が繰り返されることで、原料の粉砕が進行する。これにより、たとえば、一軸配向した液晶ポリマーを粉砕した場合においても、液晶ポリマーの分子軸の軸方向に略平行な面での破壊が進行するだけでなく、上記軸方向に交差する面に沿って脆性破壊が進行するため、粒状の微粉砕液晶ポリマーを得ることができる。

【0041】

また、微粉砕工程（Ｓ１２）においては、液体窒素中において、脆性破壊することで粒状となった液晶ポリマーに対して、脆化させた状態のまま、引き続きメディアなどで衝撃を与え続ける。これにより、微粉砕工程（Ｓ１２）において得られた液晶ポリマーには、外側表面から内部にかけて複数の微細なクラックが形成されている。

【0042】

微粉砕工程（Ｓ１２）により得られる粒状の微粉砕液晶ポリマーは、レーザ回折散乱法による粒子径分布測定装置で測定したＤ５０が１００μｍ以下であることが好ましく、さらに５０μｍ以下であることが好ましい。これにより、下記に示す繊維化工程において粒状の微粉砕液晶ポリマーがノズルで詰まることを抑制することができる。

【0043】

次に、粗粒除去工程（Ｓ１３）において、上記微粉砕工程（Ｓ１２）で得られた粒状の微粉砕液晶ポリマーから粗粒を除去する。たとえば、粒状の微粉砕液晶ポリマーをメッシュで篩いにかけることにより、篩下の粒状の微粉砕液晶ポリマーを得るとともに、篩上の粒状の液晶ポリマーを除去することで、粒状の微粉砕液晶ポリマーに含まれる粗粒を除去することができる。メッシュの種類は適宜選択すればよいが、メッシュとしては、たとえば目開きが１００μｍのものが挙げられる。なお、メッシュの目開きは、得たい液晶ポリマーパウダーの繊維長に応じて適宜変更することができる。たとえば、５μｍから５０μｍ程度の目開きを有するメッシュを用いてもよい。また、本実施形態に係る液晶ポリマーパウダーの製造方法は、粗粒除去工程（Ｓ１３）を必ずしも備えていなくてもよい。

【0044】

次に、繊維化工程（Ｓ１４）において、粒状液晶ポリマーを湿式高圧破砕装置で破砕して、液晶ポリマーパウダーを得る。繊維化工程（Ｓ１４）においては、まず、微粉砕液晶ポリマーを繊維化工程用の分散媒に分散させる。分散させる微粉砕液晶ポリマーは、粗粒が除去されていなくてもよいが、粗粒が除去されていることが好ましい。繊維化工程用の分散媒としては、たとえば、水、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、トルエン、ベンゼン、キシレン、フェノール、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、ヘキサン、または、これらの混合物等が挙げられる。

【0045】

そして、繊維化工程用の分散媒に分散させた状態の微粉砕液晶ポリマー、すなわち、スラリー状の微粉砕液晶ポリマーを、高圧で加圧した状態で、ノズルを通過させる。高圧でノズルを通過させることにより、ノズルでの高速流動による剪断力または衝突エネルギーが液晶ポリマーに作用して、粒状の微粉砕液晶ポリマーを破砕することで、液晶ポリマーの繊維化が進行し、後工程で使用可能な液晶ポリマーパウダーを得ることができる。上記ノズルのノズル径は、高い剪断力または高い衝突エネルギーを与えるという観点から、上記ノズルにおいて微粉砕液晶ポリマーの詰まりが発生しない範囲で可能な限り小さくすることが好ましい。本実施形態における粒状の微粉砕液晶ポリマーは粒径が比較的小さいため、繊維化工程において用いる湿式高圧破砕装置におけるノズル径を小さくすることができる。ノズル径は、たとえば０．２ｍｍ以下である。

【0046】

本実施形態においては、上述したように、粒状の微粉砕液晶ポリマーパウダーに複数の微細なクラックが形成されている。このため、湿式高圧破砕装置での加圧により、分散媒が、微細なクラックから微粉砕液晶ポリマーの内部に侵入する。そして、スラリー状の微粉砕液晶ポリマーがノズルを通過して常圧下に位置したときに、微粉砕液晶ポリマーの内部に侵入した分散媒がわずかな時間で膨張する。微粉砕液晶ポリマー内部に侵入した分散媒が膨張することにより、微粉砕液晶ポリマーの内部から、破壊が進行する。このため、微粉砕液晶ポリマーの内部まで繊維化が進み、かつ、液晶ポリマーの分子が一方向に並んでいるドメイン単位に分離する。このように、本実施形態における繊維化工程においては、本実施形態における微粉砕工程で得られた粒状の微粉砕液晶ポリマーを解繊することで、従来の凍結粉砕法で得られた粒状の液晶ポリマーを破砕することで得られる液晶ポリマーパウダーより、塊状部の含有率が低く、かつ、微細短繊維状である、液晶ポリマーパウダーを得ることができる。

【0047】

本実施形態における繊維化工程（Ｓ１４）においては、微粉砕液晶ポリマーを、複数回、湿式高圧破砕装置で破砕することにより、液晶ポリマーパウダーを得てもよい。湿式高圧破砕装置による破砕の回数は少ないことが好ましい。湿式高圧破砕装置による破砕の回数は、たとえば、５回以下であってもよい。

【0048】

得られた液晶ポリマーパウダーは、後工程の原料として用いられる。ここで、微細繊維としての液晶ポリマーパウダーの詳細について説明する。

【0049】

液晶ポリマーパウダーは、少なくとも繊維部を含んでいる。繊維部とは、繊維径に対する長手方向の長さの比であるアスペクト比が１０倍以上５００倍以下の短繊維状の粒子であって、平均径が２μｍ以下の粒子である。このようなアスペクト比が１０倍以上５００倍以下かつ平均径が２μｍ以下という微細短繊維状の繊維部を含む液晶ポリマーパウダーは、従来公知の製造方法では製造することができないものである。

【0050】

たとえば、アスペクト比が１０倍以上５００倍以下の繊維部を含む液晶ポリマーパウダーは、極細連続長繊維を製造するための手法であるエレクトロスピニング法のみでは製造することができないものである。なお、エレクトロスピニング法によって製造された、連続長繊維の液晶ポリマー極細長繊維を、紡糸後に切断して短繊維化することが考えられる。しかし、繊維径が極めて小さく、かつ、アスペクト比がおよそ無限大である上記連続長繊維の液晶ポリマー極細長繊維を短く切断するのには限界がある。エレクトロスピニング法で製造された連続長繊維の液晶ポリマー極細長繊維をカットした後の、液晶ポリマー極細長繊維は、アスペクト比が５００倍超になる。

【0051】

繊維部の平均径の値は、繊維部を構成する複数の繊維状の粒子における繊維径の平均値である。このように、本実施形態に係る液晶ポリマーパウダーは、微細繊維状の粒子を含んでいる。繊維径は、走査型電子顕微鏡で繊維状の粒子を観察したときに得られる繊維状の粒子の画像データから測定することができる。

【0052】

繊維部のアスペクト比は、３００以下であることが好ましく、１００以下であることがより好ましい。繊維部の平均径は、１μｍ以下であることが好ましい。

【0053】

上記繊維部は、繊維状の粒子が凝集した凝集部として、液晶ポリマーパウダーに含まれていてもよい。また、上記繊維部は、繊維部を構成する液晶ポリマーの分子の軸方向と、繊維部の長手方向とが互いに一致している。なお、本実施形態に係る繊維マットの製造方法においては、上記の繊維化工程を経て液晶ポリマーパウダーが製造されているため、液晶ポリマーの分子が束になることで形成されている複数のドメイン同士の間で破壊が生じることで、液晶ポリマー分子の軸方向が繊維部の長手方向に沿って強く配向している。

【0054】

液晶ポリマーパウダーは、実質的に繊維化されていない塊状部を、含有率２０％以下で含有していることが好ましい。また、液晶ポリマーパウダーは、塊状部を含有していないことがより好ましい。塊状部の含有率は、液晶ポリマーパウダーに含まれる凝集部の数に対する塊状部の数で評価される。本実施形態においては、液晶ポリマーパウダーを平面に載置したときに最大高さが１０μｍより大きい凝集部が、塊状部であり、最大高さが１０μｍ以下の凝集部が、繊維部である。

【0055】

塊状部は、塊状の粒子を含みつつ凝集した凝集部として液晶ポリマーパウダーに含まれていてもよい。塊状部は、実質的に繊維化されていない液晶ポリマーパウダーである。塊状部は、扁平状の外形を有していてもよい。

【0056】

本実施形態においては、液晶ポリマーパウダーは、レーザ回折散乱法による粒子径分布測定装置を用いた粒度測定により測定されるＤ５０の値が、たとえば１３μｍ以下とすることができる。

【0057】

なお、後工程の原料として用いられる液晶ポリマーパウダーは、上述の前工程で製造されたものに限定されない。

【0058】

＜後工程＞
次に、後工程（Ｓ２０）について説明する。後工程（Ｓ２０）の最初の工程である分散工程（Ｓ２１）においては、上述の液晶ポリマーパウダーを、分散媒に分散させることではスラリー状にする。上述の微細短繊維状の液晶ポリマーパウダーを使用するため、液晶ポリマーパウダーを高粘度の分散媒に分散させることができ、ひいては、均質な繊維マットを製造することができる。

【0059】

分散工程（Ｓ２１）において使用される分散媒としては、水、またはエタノールおよびこれらの混合物などが挙げられる。このような分散媒を用いることにより、分散媒のコストを低減し、繊維マットを廉価に製造できる。

【0060】

なお、分散媒に分散させた上記液晶ポリマーパウダーにおける繊維部の長手方向は、分散媒中において、特定の方向に配向していないと考えられる。

【0061】

次に、マット化工程（Ｓ２２）において、抄紙法によって、スラリー状の液晶ポリマーパウダーを液晶ポリマー繊維マットに成形する。抄紙法においては、分散工程で使用した分散媒を回収して再利用でき、繊維マットを廉価に製造できる。

【0062】

図２は、繊維マットの製造工程において、液晶ポリマーパウダーをマット化するマット化工程を示す図である。図２を参照して、マット化工程の詳細について説明する。

【0063】

図２に示すように、マット化工程においては、抄紙機１００を用いる。抄紙機１００は、微多孔シート１０を供給する供給ローラー１５、微多孔シート１０を回収する巻取ローラー（不図示）、抄紙ワイヤー２０、搬送ローラー２５，２６、上記液晶ポリマーパウダーが分散された分散媒４１を貯留する貯留部４０、および加熱装置５０を備える。

【0064】

抄紙ワイヤー２０は、８０～１００メッシュ程度の抄紙網である。すなわち、抄紙ワイヤー２０は、１５０μｍから１８０μｍ程度の孔径を有する。抄紙ワイヤー２０は、搬送方向に並ぶ搬送ローラー２５，２６によって搬送される。搬送ローラー２６は、搬送ローラー２６の下流側に配置されている。抄紙ワイヤー２０は、これら搬送ローラー２５，２６によって貯留部４０を通過するように搬送される。

【0065】

供給ローラー１５は、微多孔シート１０を抄紙ワイヤー２０上に供給する。微多孔シート１０上に配置された微多孔シート１０は、抄紙ワイヤー２０によって貯留部４０を通過するように搬送される。貯留部４０を通過した微多孔シート１０は、抄紙ワイヤー２０から剥離されて、巻取りローラーによって巻き取られる。

【0066】

微多孔シート１０は、抄紙ワイヤー２０よりも細かいメッシュを有する。微多孔シート１０は、略１５７メッシュ以上が好ましい。すなわち、微多孔シート１０は、略１００μｍ以下の孔径を有することが好ましい。これにより、分散媒に分散された微細な液晶ポリマーパウダーを捕集することができる。

【0067】

より好ましくは、微多孔シート１０は、５μｍ～５０μｍ程度の孔径を有することが好ましい。微多孔シート１０の孔径が小さすぎる場合には、濾水性が悪くなり脱水にかかる時間が長くなる。一方で、微多孔シート１０の孔径が大きすぎる場合には、微細繊維（微細な液晶ポリマーパウダー）が捕集しにくく、歩留まりが悪くなる。

【0068】

孔径にばらつきがあるような微多孔シート１０を選択する場合には、形成される繊維マットの地合いに影響するため、繊維マットに高い均一性が要求される場合には、網目状に周期的に編まれたメッシュが好ましい。すなわち、微多孔シート１０としては、孔径が均一であり、孔の場所に偏りがないメッシュを用いることが好ましい。

【0069】

微多孔シート１０としては、たとえば、孔径が５０μｍ以下の織物メッシュを利用することができる。織物メッシュとしては、たとえば、ポリエステル等の合成繊維で構成されたものを採用することができる。

【0070】

また、微多孔シート１０としては、湿式不織布を利用してもよい。当該湿式不織布としては、マイクロファイバーで構成されたものを利用することができる。マイクロファイバーは、たとえば、ポリエステル等の合成繊維によって構成される。なお、湿式不織布として、目付が１５ｇ／ｍ^２以下のものを利用してもよい。

【0071】

搬送方向において、貯留部４０の下流側には、加熱装置５０が配置されている。加熱装置５０は、微多孔シート１０に抄きあげられた液晶ポリマーパウダー３０を加熱して、乾燥させる。

【0072】

マット化工程（Ｓ２１）は、抄き上げ工程、剥離工程、および乾燥工程とを含む。マット化工程（Ｓ２１）においては、まず、抄き上げ工程にて、分散された液晶ポリマーパウダーを微多孔シート１０に抄き上げる。具体的には、抄紙ワイヤー２０上に供給された微多孔シート１０を、抄紙ワイヤー２０で搬送し、貯留部４０を通過させる。この際、貯留部４０内に貯留された分散媒４１に分散された液晶ポリマーパウダーが微多孔シート１０に抄き上げられる。

【0073】

続いて、剥離工程において、分散された液晶ポリマーパウダーを抄き上げた微多孔シートを抄紙ワイヤー２０から剥離する。具体的には、微多孔シート１０を巻取りローラーで巻取ることにより、抄紙ワイヤー２０と異なる方向に微多孔シート１０を搬送する。なお、搬送ローラー２６によって、抄紙ワイヤー２０を微多孔シート１０と異なる方向に搬送してもよい。

【0074】

次に、乾燥工程において、微多孔シート１０に抄き上げられた液晶ポリマーパウダー３０を加熱装置５０によって加熱乾燥させる。これにより、微多孔シート１０上に、液晶ポリマーで構成された繊維マットが形成される。

【0075】

繊維マットが形成された微多孔シート１０は、巻取り工程において、上記巻取りローラーによって巻き取られる。

【0076】

このように、液晶ポリマーパウダーを微多孔シート１０に抄き上げた状態で微多孔シート１０ごと繊維マットを搬送することにより、微細繊維同士の絡まりが弱く、脆弱な繊維マットを破損させることなく、次の工程へ運ぶことができる。

【0077】

＜フィルムの製造方法＞
続いて、微多孔シート１０から繊維マットを剥離し、繊維マットを加熱プレスすることで、液晶ポリマーフィルムを得る。加熱プレス工程により、液晶ポリマーフィルムの厚さは、繊維マットと比較して薄くなる。

【0078】

加熱プレス工程において、液晶ポリマー繊維マットを、たとえば銅箔とともに加熱プレスする。これにより、加熱プレス工程が、液晶ポリマーフィルムと銅箔とを互いに接合させる工程を兼ねるため、銅箔が接合された状態の液晶ポリマーフィルムを、廉価に得ることができる。なお、加熱プレス工程おいて、長時間に加熱する場合は、液晶ポリマー繊維マットを真空加熱プレスすることが好ましい。

【0079】

加熱プレス工程においては、液晶ポリマーパウダーを構成する液晶ポリマーの融点よりおよそ５℃～１５℃低い温度で加熱プレスすることが好ましい。上記吸熱ピーク温度よりおよそ５℃～１５℃低い温度で加熱プレスすれば、液晶ポリマー同士の焼結が進みやすくなる。

【0080】

また、加熱プレス工程においては、加熱プレス工程で用いるプレス機と液晶ポリマー繊維マットとの間に、リリースフィルムとしてポリイミドフィルム、ＰＴＦＥフィルム、または、ガラス繊維織物などの補強材と耐熱性樹脂とからなる複合シートなどを挟んでもよい。また、ポリイミドフィルムに代えて、プレス機と液晶ポリマー繊維マットとの間に、追加の銅箔を挟んでもよい。これにより、両面に銅箔が接合された液晶ポリマーフィルムを得ることができる。両面に銅箔が接合された液晶ポリマーフィルムは、両面銅張ＦＣＣＬとして用いることができる。

【0081】

加熱プレスによって、繊維マット中の液晶ポリマーパウダーの繊維部のうち、繊維マットの厚み方向に沿う方向に長手方向を有する繊維部は、銅箔の面内方向に押し倒されつつ加熱される。液晶ポリマーパウダーを構成する液晶ポリマーは、繊維部の長手方向に分子の軸方向を有しているため、液晶ポリマーの分子の軸方向も、銅箔の面内方向に押し倒される。

【0082】

このため、成形された液晶ポリマーフィルムにおいては、液晶ポリマーの分子の主配向方向が、銅箔の面内方向、すなわち、液晶ポリマーフィルムの面内方向に沿う。ただし、塊状部においては分子の軸方向がランダムであり、液晶ポリマーフィルムに含まれる塊状部の割合によっては液晶ポリマーフィルムの厚さ方向に液晶ポリマーの分子の軸方向が向いている部分がある。

【0083】

具体的には、液晶ポリマーフィルムの面内方向において、液晶ポリマーフィルムの厚さ方向に液晶ポリマーの分子の軸方向を向いている割合が多い領域と液晶ポリマーの分子の面内方向を向いている割合が多い領域とが存在する。より詳細には、塊状部を構成する分子を除いて、液晶ポリマーを構成する分子の各々の軸方向が、液晶ポリマーフィルムの厚み方向にわたって液晶ポリマーフィルムの面内方向に沿って配向する。

【0084】

さらに、繊維マット中の液晶ポリマーパウダーは、繊維部が互いに絡み合ったまま、互いに接合されることがある。これにより、液晶ポリマーフィルム中の液晶ポリマーは、各分子が互いに絡み合った構造を有する。また、上記繊維部は、これと同じ体積を有する球状の液晶ポリマーと比較して表面積が大きいため、加熱プレス工程により、液晶ポリマーパウダーが互いに接合するときの接合面積も大きくなる。このため、本実施形態に係る液晶ポリマーフィルムは、靱性および耐折性が向上する。

【0085】

なお、必要に応じて、液晶ポリマーフィルムに接合した金属箔をエッチングなどにより除去してもよい。これにより、金属箔が接合していない単体の液晶ポリマーフィルムが得られる。

【0086】

＜実験例＞
以下、実施例および比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。実験例においては、実施例１、２に係る繊維マットを準備し、これらの地合い指数をＭ／Ｋ ｓｙｓｔｅｍｓ社製のＤシートアナライザーを用いて測定した。比較例１においては、繊維マットの作製を試みたが、後述するように作製することができなかった。

【0087】

（実施例１）
実施例１においては、まず、原料となる液晶ポリマー成形体として、ペレット状の液晶ポリマーを、カッターミル装置に投入することにより、粗粉砕した。実施例１において使用した液晶ポリマーの融点は３１５℃である。粗粉砕されたフィルム状の液晶ポリマーを、カッターミル装置に設けられた３ｍｍ径の排出孔から排出することで、粗粉砕液晶ポリマーを得た。

【0088】

次に、粗粉砕液晶ポリマーを、液体窒素ビーズミル(アイメックス社製、ＬＮＭ－０８)で微粉砕した。液体窒素ビーズミルでの粉砕においては、ベッセル容量を０．８Ｌとし、メディアとして直径が５ｍｍのジルコニア製のビーズを使用し、メディアの投入量を５００ｍＬとして、粗粉砕液晶ポリマーを３０ｇ投入して、回転数２０００ｒｐｍで１２０分間粉砕処理を行った。液体窒素ビーズミルにおいては、粗粉砕液晶ポリマーを液体窒素中に分散させて、湿式粉砕処理を行う。このように、粗粉砕液晶ポリマーを、液体窒素ビーズミルで粉砕することにより、粒状の微粉砕液晶ポリマーが得られた。

【0089】

次に、微粉砕液晶ポリマーを、目開き１００μｍのメッシュで湿式分級し、微粉砕液晶ポリマーに含まれる粗粒を除去するとともに、メッシュを通過した微粉砕液晶ポリマーを回収した。なお、実施例１においては、目開き１００μｍのメッシュを用いたが、当該メッシュよりも目開きの小さいメッシュを用いて分級してもよい。

【0090】

次に、粗粒が除去された微粉砕液晶ポリマーを、２０ｗｔ％エタノール水溶液に分散させた。微粉砕液晶ポリマーが分散したエタノールスラリーを、湿式高圧破砕装置を用いて、ノズル径０．２ｍｍ、圧力２００ＭＰａの条件にて、繰り返し５回破砕することにより、繊維化した。湿式高圧破砕装置としては、スギノマシン製スターバーストＨＪＰ－２５０６０を用いた。これにより、エタノール水溶液に分散した状態の液晶ポリマーパウダーが得られた。

【0091】

次に、水とエタノールを必要量添加し、５０ｗｔ％エタノール水溶液３０Ｌに対して、液晶ポリマーパウダー２．２ｇとなるように調合し、そのスラリー状の液晶ポリマーパウダーを抄紙法で繊維マットに成形した。抄紙機としては、熊谷理機社製の角型シートマシン２５５５を用い、孔径１１μｍのポリエステルメッシュの微多孔シート上に、分散媒に分散された液晶ポリマーパウダーを抄き上げた。

【0092】

続いて、熱風式乾燥機を用いて１００℃の温度で加熱乾燥させることにより、繊維マットを微多孔シート上に成形した。繊維マットの目付は、３５ｇ／ｍ^２程度であった。

【0093】

上記実施例１に係る繊維マットを２つ作製し、それぞれにおいて地合い指数は、１００以下であり、具体的には、９８．４、７７．２であった。実施例１に係る繊維マットにおいては、微細な繊維を含み地合いが特に良好であることが確認された。

【0094】

（実施例２）
実施例２においては、微多孔シートとして、ポリエステルマイクロファイバーの湿式不織布からなり、目付が３５ｇ／ｍ^２程度のものを用いた。上記以外の点については、実施例１とほぼ同様にして、繊維マットを得た。

【0095】

上記実施例２に係る繊維マットを２つ作製し、それぞれにおいて地合い指数は、１０以上であり、具体的には、１５．６、１１．７であった。実施例２においては、実施例１よりも地合いが低下するものの、微細繊維を含み地合いの良好な繊維マットが得られた。

【0096】

（比較例１）
比較例１においては、微多孔シートを用いずに、抄紙ワイヤー上に分散媒に分散された液晶ポリマーパウダーを抄き上げた。抄紙ワイヤーとしては、日本フィルコン社製ＬＴＴ－９ＦＥを使用した。

【0097】

比較例１においては、微多孔シートを用いていないため、液晶ポリマーパウダーのほとんどが、抄紙ワイヤーの孔をすり抜けてしまい、繊維マットを形成することができなかった。

【0098】

上述の実施の形態および実施例においては、微細繊維が液晶ポリマーパウダーである場合を例示して説明したが、微細繊維は液晶ポリマーパウダーに限定されない。微細繊維として、上述のように、抄紙ワイヤー２０の孔径よりも小さい繊維長を有する限り、微細繊維として、有機物質を主成分とする有機繊維を適宜採用することができる。

【0099】

以上、今回発明された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【符号の説明】

【0100】

１０ 微多孔シート、１５ 供給ローラー、２０ 抄紙ワイヤー、２５，２６ 搬送ローラー、３０ 液晶ポリマーパウダー、４０ 貯留部、４１ 分散媒、５０ 加熱装置、１００ 抄紙機。

【図1】

【図2】