フッ素フィルム　熱処理

フッ素樹脂の特徴

フッ素樹脂はフッ素原子を含んだプラスチック素材の総称です。非常にさまざまな特殊な特徴を持っています。まず第一に、高い耐熱性ががあります。それは、極端な温度変化に対しても安定し、高温環境下でもその性質を損なわない。また、化学的に非常に安定しているため、酸やアルカリ、溶剤などの多くの化学物質に対して耐性があります。これにより化学、医療分野など広く利用されます。さらに、非粘着性があり、他の物質とくっつきにくい。この特性により、フッ素樹脂の製品は非常に滑らかで、汚れや付着物が付きにくいので清潔に保ちます。そして最後に、電気絶縁性も優れており、電気を通しにくい性質を性質を持っています。これにより、電気製品や配線の絶縁材料として利用されています。

━ フッ素樹脂の種類

PTFE 〈ポリトラフルオロエチレン〉

非粘着性や耐熱性に優れます。
フッ素樹脂というとPTFEを指す場合が多く、生産量、使用量がフッ素樹脂の中では1番多い。

PFA 〈パーフルオロアルコキシアルカン〉

柔軟性があり、化学的耐性も高いため、電線やチューブ、コーティングなどに利用されます。

FEP 〈フルオロエチレンプロピレン共重合体〉

柔軟性があり、化学的耐性も高いため、電線やチューブ、コーティングなどに利用されます。

ETFE 〈エチレンテトラフルオロエチレン共重合体〉

透明性と耐候性に優れているため、建築材料や屋外用途に使用されることが多い。

PVDF 〈ポリビニルフルオリド〉

耐摩耗性や耐薬品性に優れているため、ポンプやバルブ、配管などで利用される。

PCTFE 〈ポリクロロトリフルオロエチレン〉

常温での機械的特性、低温の寸法安定性が良い樹脂で透明性もあります。

ECTFE 〈エチレンクロロトリフルオロエチレンコポリマー〉

化学的特性や機械的特性に優れており、バランスの良いフッ素樹脂。

━ MSR 熱処理で

・熱収縮率低減(応力を限りなくゼロに)

フィルムには必ずと言っていいほど残留応力が存在します。それは様々な加熱工程で、寸法変化を引き起こし、高精度な寸法を求められる場面では、しばしばトラブルになることがあります。その残留応力を事前の熱処理でキャンセルすることによりトラブルを解消することができます。MSRのフロートアニールでは、超低張力搬送、徐々に加熱と冷却する、高精度温度制御により、ご満足いただける品質に仕上がることが可能。

熱収縮率低減事例

フッ素フィルム 12μm 1200mm幅
加熱寸法変化率【%】 150°C×40m/min

・外観改善(ゲージバンド解消)

フッ素フィルムは製造時の成膜方法が起因してどうしてもゲージバンドという外観悪化が出やすいフィルムです。それを熱収縮率低減と併せて良化させることも可能です。最適条件で熱処理することはもちろん、絶妙な低張力巻き取りも重要なポイントです。

改善事例フッ素フィルム巻き取りロール

熱処理（焼成加工）で解決できること

・残留応力トラブル

・結晶化（抵抗値の安定）
・導電膜の抵抗値を下げる
・加熱プロセスによるフィルム変形の対策

・平面性が出ないので製品性能が出ないなど解決
・打跡を解消する

・横段（よこだん）の解消
・残留溶媒問題
・脱水処理

・圧延油を熱で飛ばす
・熱収縮低減（応力を限りなくゼロに）

熱処理には三つの方法があります

①コンタクトアニール（材料に直接コンタクト）

言わばアイロンですね

加熱ロールで材料に直接コンタクト焼成します

ロール加熱温度は最高500℃。
最大幅1700ｍｍ　長さ１ｍからの試験が可能です。

フロートアニールと違って材料をロールにグリップ（固定）しながらのアニール処理なのでダレやゲージが無く非常に綺麗な状態が保てます。その反面、ロールにコンタクトしながら熱処理しますので応力緩和の効果はフロートタイプに比べると少し劣ります。窒素による酸素パージアウトが必要な場合は下段のフロートアニールにて対応します。

②フロートアニール（浮かした状態で焼成加工）

窒素気流条件対応

フロートアニール方式はロールにコンタクトせずに浮かした状態を保ち

ロールto ロールで
最大240分の連続アニールが可能
最高温度600℃
窒素パージオプション詳しく

評価試験表（クリックで拡大）

③バッチ炉熱処理 (BOXに入れるだけの熱処理)

放り込むだけ!!

・ロール状のまま
・シート状を大量に

最高温度350°C±1°Cの高精度制御
昇温、高温設計自由オペレートレスでコスト安!

熱処理から産み出される新機能

金属箔を軟らかくすることも

金属箔を処理する目的として【焼きなまし】があります。焼きなましとは、素材の内部歪みを取り除き、微細な組織を加熱・冷却することにより軟化させ、目的の強さ、軟らかさを得ることができ、各加工工程の品質安定、向上に繋がる処理です。最高温度600℃、金属箔の酸化を防ぐために低酸素雰囲気での処理でそれらを実現しています。ニッケル箔や特殊合金など、比較的硬い金属箔をカットや抜き加工する際に「カット端部の切れ味が悪い」「精密部品の抜き加工で精度が安定しない」などお悩みをお聞きすることがあります。そのお悩み、焼きなまし（アニーリング）で解決できます！

事例を一つご紹介

先日、プレス加工業者の方から、寸法精度が出なくて困っているとお問合せいただきました。製品規格公差は±0.03mm。プレス型の形状や刃の材質を変更したが、どうしても寸法がバラツキ、公差外のものが発生してしまう。ユーザーへの納期も迫っていたので、早くどうにかしないと・・・ということですぐに焼きなましに取り掛かりました！！最適な条件を見出すまでに少し時間はかかりましたが、3ゾーン炉の加熱温度制御、処理時間、そして徐冷を絶妙にコントロールすることにより満足するものができました。プレス加工後の精度も非常に安定し、無事高品質のものを期日までに納めることができた、とお電話いただきました(^^)/

その時の画像がこちら

樹脂の結晶化と熱収縮

機能性樹脂や耐熱フィルムでの処理目的は、結晶化や熱収縮低減があります。加工時のポイントは複数あるパラメータをマトリクスする際に、最も重要な部分は素材表面の実温です。同じ設定でも素材や厚み、成膜時の製造条件により顕著に変化しますがMSRでは過去の実績データを元に、熟知した技術者による微調整加減で実現しています。今後も、唯一無二で有り続けることを目指し学んでいきます。

フィルムの熱収縮、寸法安定には「ゼロ」で
熱収縮率を軽減させる為の「やっかいな敵は張力」。ロールtoロールの搬送なので少なからず張力が掛かってしまいます。「ある程度、低張力なので軽減するんじゃないの～？」　　いいえ、そんなことはありません。特殊な手法で少しの張力をキャンセルすることに成功

残留応力とは

ウィキペディアによると意図しない残留応力の発生は構造物の早期破壊を引き起こす場合もある。残留応力は様々なメカニズムで発生する。例えば、塑性変形や温度勾配、物質の相転移などがある。溶接時に発生する熱は局所的な材料の膨張を発生させる。溶接中は、溶接されている部品が移動したり、溶融金属が膨張を吸収するが、溶接完了時には、ある部分は他の場所以上に早く冷却され、残留応力が残る結果となる。

フィルムや金属箔の製造工程では、このような残留応力が必ず存在し、それらが品質の鍵を握るといっても過言ではなく、高精度を要求される程、アニール処理は必要とされます。

残留溶剤を揮発させる。

フィルム型機能膜や多層絶縁フィルム、包装材料や容器、ゴム・プラスチック等の石油化学製品は、製造工程でインキや接着剤、粘着剤、コーティング塗工液などの各種有機溶剤が多量に使用されます。その際の有機溶剤等は、乾燥工程等で殆ど揮発・除去されますが、僅かに製品内部に残留します。残留溶剤が次の工程で悪影響を及ぼすことが多くアニール処理で解決することが増え始めています。

偏肉などのゲージバンドもアニール処理で解消！

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量産までのプロセス

価値あるコストと時間を導き出すためのプロセスです

A4サイズ実験

↓

方式決定

↓

小型実機評価

↓

大型装置

先ず最初にLABOアニール処理装置でA4サイズぐらいからスタートです。

熱収縮の条件を数通り行い最適で絶対必要な温度と時間を見極めます。

まずは試してみましょう

実績と収縮率の実力

実績

フィルム

・フッ素フィルム
→ PFA、ETFE、PTFE、FEP
・LCP(液晶ポリマー)
・PPS
・PET(ポリエステル)
・PI(特殊ポリイミド)
・透明PI
・PC(ポリカーボネート)
・PMMA(アクリル)
・COP
・COC
・PA(ポリアミド・ナイロン)
・メッシュ素材

複合材

・ITO/PET
・ハードコートフィルム
・粘着剤/フィルム
・フッ素コート/銅箔
・LCP/アルミ箔
・LCP/銅箔
・特殊コート/SUS箔

繊維(ファイバー)
・炭素繊維
・綿繊維
・セルロース繊
・合繊繊維

金属箔

・SUS箔
・銅箔
・アルミ箔
・ニッケル箔
・チタン箔
・メッシュ素材
・インバー
・アルミ箔/銅箔
・インコネル

巻き戻しアニール処理（熱処理、焼成加工）においての実力

最大処理時間：240分
最高温度：500℃(550℃）

ゲージバンドにも大きな効果

フィルムやシートは製膜後はとてもデリケートな状態で熱も応力も残った変形しやすい状態巻き取られます。その結果ゲージバンドと呼ばれる見た目で凸凹した状態で仕上がることがあります。そして、その原反には残留応力が内在しているため、塗工やラミネートの熱入れが加わると、度々変形に至ることがあります。そこで、変形が生じる若干低い温度でじわっと加熱することにより、この残留応力を解放させます。