JP2013006763A - グラファイト複合フィルムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ロールに巻きつけたグラファイトフィルム(111)を巻き出して、他のロールで巻取るまでの間に、該グラファイトフィルムをラミネートする工程を含み、グラファイトフィルムが第一ロール(112)と接触開始する点と第一ロールの中点と第一ロール/第二ロールの接点のなす角度(113)bが5度以上であるグラファイト複合フィルムの製造方法。
【選択図】図11
Description
(1)ロールに巻きつけたグラファイトフィルムを巻き出して、他のロールで巻取るまでの間に、該グラファイトフィルムをラミネートする工程を含み、グラファイトフィルムが第一ロールと接触開始する点と第一ロールの中点と第一ロール/第二ロールの接点のなす角度bが5度以上であるグラファイト複合フィルムの製造方法。
(2)前記グラファイト複合フィルムがグラファイトフィルムと粘着層又は接着層を有するシートを貼り合わせて製造され、粘着層又は接着層を有するシートの厚みが60μm以下である(1)に記載のグラファイト複合フィルムの製造方法。
また、本発明のグラファイトフィルムの巻き替え方法によれば、グラファイトフィルムが巻きずれを起こすことなく巻き替えることができる。
また、本発明のグラファイトフィルムの製造方法によれば、グラファイトフィルムが裂けることなく、グラファイトフィルムを製造することができる。
また、本発明のグラファイトフィルムの製造方法によれば、グラファイトフィルムが巻きずれを起こすことなく、グラファイトフィルムを製造することができる。
また、本発明のグラファイトフィルムの製造方法によれば、グラファイトフィルムがエッジの不具合を生じることなく、グラファイトフィルムを製造することができる。
また、本発明のグラファイトフィルム複合フィルムの製造方法によれば、グラファイトフィルムと粘着材層などの積層対象物と貼り合わせる際にシワの発生を抑制できる。
また、本発明のグラファイトフィルム複合フィルムの製造方法によれば、グラファイトフィルムと粘着材層などの積層対象物と貼り合わせる際に巻きずれの発生を抑制することができる。
また、本発明のグラファイトフィルム複合フィルムの製造方法によれば、グラファイトフィルムと粘着材層などの積層対象物と貼り合わせる際に裂けの発生を抑制できる。
また、本発明のグラファイトフィルム抜き加工品の製造方法によれば、裂けの発生を抑制することができる。
また、本発明のグラファイトフィルム抜き加工品の製造方法によれば、寸法精度不良の発生を抑制することができる。
本発明のグラファイトフィルムのJIS K7128によるトラウザー引裂試験における平均引裂荷重は0.08N以下である。特に、熱伝導性、電気伝導性に優れたグラファイトフィルムの場合には、グラファイトの結晶子がフィルム面方向に高度に配向しているため、平均引裂荷重が0.08N以下になりやすい。
本発明のグラファイトフィルムは、(TD方向の最端部におけるたるみ)から(TD方向の最端部から30mm地点におけるたるみ)を引いたa値が、5mm以上50mm以下であることがグラファイトフィルムの裂け抑制の視点から好ましい。図8にa値の模式図を示した。フィルムの裂け不良はフィルムの端部から発生するため、フィルムの裂け易さは端部のたるみであるa値に影響される。a値は、より好ましくは10mm以上45mm以下、さらに好ましくは20mm以上40mm以下である。a値が5mm以上であると、捩れや張力に対して端部へかかる応力が分散されるために5態様での裂け不良を抑制できる。a値が50mm以下であると、巻きずれ不良や、貼り合わせシワ不良、グラファイト抜き加工品の寸法精度不良が抑制できる。
本発明のグラファイトフィルムのJIS C2151によるフィルムの巻取り性評価における曲がりは、10mm以下であることが好ましい。図9に曲がりの模式図を示した。本発明のグラファイトフィルムの曲がりは、より好ましくは5mm以下、さらに好ましくは3mm以下である。曲がりが10mm以下であると、捩れや張力に対して応力が分散されるために5態様での裂け不良を抑制できる。また、巻きずれ不良、シワ不良、グラファイト抜き加工品の寸法精度不良を抑制できる。
グラファイトフィルムの長さとは、フィルムの長編方向の長さである。たるみの程度が同等でも、グラファイトフィルムの長さが短くなると、巻き替えが容易になる。グラファイトフィルムの長さが180mm程度の枚葉サイズであれば取り扱いが非常に容易である。グラファイトフィルムの長さが1000mmを超えるとフィルム端部に応力が集中し、フィルムが裂ける等の不具合が発生しやすくなる。本発明では、特にグラファイトフィルム長さが1000mm以上の非常に取り扱いにくいフィルムであっても、たるみ、a値、曲がりを適切に制御することで裂けることなく作業を実施できる。
本発明のグラファイトフィルムの巻き替え方法において、フィルムの巻き替え張力と、裂け不良、巻きずれ不良との間には関連性がある。張力が弱いと、巻きずれ不良が発生しやすくなるため、張力を強める必要があるが、巻き替え張力の高張力化は、裂け不良を助長してしまう。巻き替え張力は、好ましくは3g/cm以上400g/cm以下、より好ましくは10g/cm以上200g/cm以下、更に好ましくは20g/cm以上80g/cm以下である。3g/cm以上400g/cm以下であると、裂けや巻きずれのような不具合を生じずに巻き替えを行うことができる。
本発明のグラファイトフィルムの巻き替え方法において、巻き替え速度の高速化は生産性の観点から重要であるが、本願発明のグラファイトフィルムでは、巻き替え速度の高速化は裂けや巻きずれのような不具合を助長してしまう。
本発明のグラファイトフィルムの厚みは、好ましくは5μm以上200μm以下、より好ましくは10μm以上100μm以下、更に好ましくは20μm以上50μm以下である。5μm以上200μm以下であると裂けや巻きずれを抑制して巻き替えを行うことができる。
本発明のグラファイトフィルムの幅(TD方法の長さ)は、たるみの程度が同等でも、グラファイトフィルムの幅が狭くなると巻き替えが容易になる。幅が200mm以上、さらに300mm以上、特には400mm以上になると、端部に応力が集中しやすく裂け不良が発生しやすいが、本発明のたるみ、a値、曲がりの要因を制御することによって、5態様での裂けや巻きずれなどの不具合を抑制することができる。
グラファイトフィルムは結晶子がフィルム面方向に高度に配向しており、フィルムの切断性は悪い。このため、本発明のグラファイトフィルムの製造方法におけるスリット工程では、フィルムに負担のかからないロール刃が適している。
本発明のグラファイトフィルムの製造方法における圧縮工程では、例えば、搬送しながら単板を連続的にフィルムに押し付ける単板連続プレスや、回転しているロールの間を通して圧縮するロール圧延を用いることができる。単板連続プレスは、フィルムの平坦性に関わらずシワを発生させることなく圧縮できるが、単板を連続的にフィルムに押し付けるためフィルムにかかる張力が安定せず裂け不良が発生しやすいという傾向がある。本発明の単板連続プレスを用いた圧縮工程では、たるみ、a値、曲がりなどの要因を制御することによって裂けや巻きずれを抑制することができる。また、ロール圧延は、張力を一定にできるためフィルムが裂けにくいが、フィルムのたるみが大きいとロールでの巻き込みシワが発生する傾向がある。本発明のロール圧延を用いた圧縮工程では、たるみ、a値、曲がりなどの要因を制御することによって、裂けや巻きずれ、巻き込みシワを抑制することができる。
本発明のグラファイト複合フィルムにおいて、グラファイトフィルムと貼り合わせる粘着層又は接着層を有するシートは特に限定されない。粘着層を有するシートの構成は、例えば粘着層からなるフィルム、粘着層/基材からなるフィルム、粘着層/基材/粘着層などを挙げることができる。粘着層としては、シリコーン系、アクリル系、合成ゴム系などの粘着材を使用することができる。基材としては、ポリイミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)系樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)系樹脂、ポリエチレンナフタレート(PEN)系樹脂、ポリエステル系樹脂や、アルミ箔や銅箔などの金属シートなどを使用することができる。接着層を有するシートの構成としては、例えば、接着層からなるフィルム、接着層/基材からなるフィルム、接着層/基材/接着層などを挙げることができる。接着層としては、ポリイミド系、エポキシ系などの熱硬化型の樹脂接着材を使用することができる。接着層として溶融状態で接着させる熱可塑性樹脂なども用いることができる。基材としては、ポリイミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)系樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)系樹脂、ポリエチレンナフタレート(PEN)系樹脂、ポリエステル系樹脂や、アルミ箔、銅箔などの金属シート、CFRP(カーボンファイバー強化材料)、炭素繊維フェルト、及び他の炭素材料などを用いることができる。
本発明のグラファイト複合フィルムの製造方法において用いる第一ロール及び第二ロールは、ラミネーター装置などに取り付けられたグラファイトフィルムと粘着層又は接着層を有するシートを貼り合わせるためのロールである。第一ロールとはグラファイトフィルム側のロールで、第二ロールとは粘着層又は接着層を有するシート側のロールである。第一ロールと第二ロールの位置関係は特に限定されず、いずれが上側にあっても構わない。本発明の第一ロール、第二ロールは、温度制御ができるタイプのものであっても構わない。
本発明のグラファイトフィルムが第一ロールと接触開始する点と第一ロールの中点と第一ロール/第二ロールの接点のなす角度bとは、図11に示すように、第一ロールに対するグラファイトフィルムの巻き角度のことである。第一ロールとグラファイトフィルムの接触開始点とは、図11の114であり、第一ロールの中心点は115で、第一ロール/第二ロールの接点は116である。グラファイトフィルムを第一ロールに接触させながら、ロール間に連続供給する際、bを制御することが重要である。例えば、たるみやa値の大きいグラファイトフィルムを使用する場合はbが大きくすることで貼り合わせシワを抑制できる。本発明のbとしては、好ましくは5度以上、より好ましくは45度以上、更に好ましくは90度以上である。5度以上であれば貼り合わせシワがなく貼り合わせることができる。
本発明のグラファイトフィルムを厚みの薄いシート(粘着層又は接着層を有するシート)と貼り合わせる場合には、(第二ロールと粘着層又は接着層を有するシートの接触開始点)−(第二ロールの中心点)−(第一ロール/第二ロールの接点)のなすである角度cを制御することが重要である。
本発明で使用される粘着層又は接着層を有するシートには、粘着面又は接着面にセパレーターが貼り付けられているとよい。セパレーター付きの粘着材を有するシートを巻き戻す力がわずかで良いために、グラファイトフィルムとの貼り合わせを行いやすい。例えば、図5のように、バーをセパレーターの剥離の起点として、90度以内の角度で、セパレーターを剥しながら、ロール間に粘着層又は接着層を有するシートを供給するとよい。
本発明で使用する粘着層又は接着層を有するシートの幅は、図5のように、貼り合わせるグラファイトフィルムの幅より狭いことが望ましい。粘着層又は接着層を有するシートがグラファイトフィルムより狭いことによって、粘着層又は接着層が第一ロールあるいは第二ロールに貼りついてシートが巻き込まれる不具合を抑えることができる。
本発明のグラファイト複合フィルムの製造方法において用いられるロールの形状は特に制限されないが、例えば、クラウンロールやフラットロールを用いることができる。
本発明において、図29のように、所望の形状にカットしながら長尺のグラファイトフィルムをラミネーターへ連続供給し、連続的にラミネートする間欠ラミネートも可能である。
本発明のグラファイト抜き加工品とは、図14のように、グラファイトフィルムに保護テープや両面テープなどの粘着層又は接着層を有するシートを貼り合わせた後に、所望の形状に抜き出してステッカー状に加工したものである。図14に示すステッカーはセパレーターに載っており、セパレーターからステッカーを剥がして使用される。
本発明のグラファイトシートは、1)JIS K7128によるトラウザー引裂試験における平均引裂荷重が0.08N以下、2)JIS C2151によるフィルムの巻取り性評価におけるたるみが5mm以上80mm以下、の条件を満たすグラファイトフィルムであれば、天然グラファイトを酸発泡、ロール圧延成型して製造される天然黒鉛シート、高分子フィルムを原料として2000℃以上の温度で製造される熱分解グラファイトのいずれであっても構わない。
図25に、熱処理温度とポリイミドフィルムの収縮膨張の関係を示す。ポリイミドフィルムから炭化フィルムを経てグラファイトフィルムへ変化する過程でフィルムは収縮及び膨張を生じる。収縮及び膨張は炭化フィルムやグラファイトフィルムに変化する過程で分子構造が転換するためである。例えば、ポリイミドフィルムの場合には600℃付近までにフィルムが80%まで収縮する。このような特性を利用すれば、熱処理の条件によってフィルムの大きさを調節し、たるみを制御することができる。
ポリイミドフィルムは、黒鉛製の円筒容器に巻きつけて熱処理する。フィルムを円筒状に巻いて熱処理すると、フィルムを展開したときのフィルム端部側から、熱が加えられて、熱がより加えられた端部でグラファイト化がより進行するために面方向に伸びやすくなり、グラファイトフィルムの端部にたるみを形成することができる。
昇温速度を最適化することでもたるみの大小を制御できる。例えば、昇温速度を遅くするとフィルム全体の温度が均熱的に上昇するために、フィルム全体のグラファイト化の進行度が均一となってたるみを小さくすることができる。
たるみを制御した高分子フィルムを使用すれば、高分子フィルムに由来したたるみを有するグラファイトフィルムを得ることができる。
グラファイトフィルムは室温ではほとんど伸びがない。しかしながら、平坦性が悪いグラファイトフィルムを2500℃以上の温度に保持した状態でフィルムを引っ張ったり、押さえつけたりして、たるみを矯正することもできる。
高分子焼成グラファイトフィルムの原料として使用される高分子フィルムとして、(1)フィルムの炭化、グラファイト化が容易に進行して良好な結晶性、良好な熱拡散性を有するグラファイトフィルムが得られやすい、(2)原料モノマーを種々選択できて、容易な分子設計によって様々な構造および特性を有するものを得ることができる、という理由から、ポリイミドフィルムが好ましい。前駆体であるポリアミド酸を脱水剤とアミン類を併用してイミド転化するケミカルキュア法を用いて得られるポリイミドフィルムは、さらに好ましい。
本発明で使用するグラファイトフィルムは、高分子フィルムの第1面が内巻き、外巻きのいずれであっても構わないが、グラファイトフィルムが、高分子フィルムの第1面が内巻きになるように巻いた状態(以下、巻物ともいう)で、2000℃以上の温度で熱処理をおこなったものであることがより好ましい。高分子フィルムの第1面が巻物の内側になるように巻くことで、熱処理後の円筒形状の崩れや、フィルムを巻き替える際の裂け不良を抑制することができる。
高分子フィルムの反り量とは、JIS C2151によるフィルムの巻取り性評価におけるたるみ測定にて測定できる。幅は100mm(TD方向)、長さが3000mm(MD方向)の試験片を用いる。詳細は、実施例の項に記載した。
本発明において第2面とは、図31のようにフィルムが反る側の面をいう。第2面の反対側の面を第1面と定義する。高分子フィルムの第1面を内巻きになるように巻いた状態で熱処理することで、焼成後のグラファイトフィルムの円筒形状が崩れず、引き伸ばしても端部からの裂けが少なく、また、巻き替えても裂け不良が発生しないグラファイトフィルムが得られる。
本発明で使用されるグラファイトフィルムの製造方法は、高分子フィルムを熱処理してグラファイトフィルムを製造する方法であり、1)準備工程、2)炭化工程、3)黒鉛化工程を含むとよい。フィルムの形状が崩れや巻き替え時の裂け不良を抑制するためには、高分子フィルムの第1面であった面を巻物の内側にある状態にして黒鉛化工程を行うことが好ましい。
本発明のグラファイトフィルムの製造方法では、高分子フィルムの第1面を内巻きになるように巻いた状態で熱処理することを特徴とする。したがって、準備工程の段階で、高分子フィルムの第1面が内巻きになるように準備すると、炭化工程、黒鉛化工程で巻き替えなどを行うことなく製造することができる。
黒鉛化工程ではフィルムを冶具に保持しなくてもよいが、フィルムの形状が崩れることを抑制するため、高分子フィルムの第1面が内側になるように巻かれた状態で熱処理することが好ましい。したがって、準備工程で、高分子フィルムの第1面が内側になるように巻いておくと作業性の観点から好ましいが、炭化フィルムを、高分子フィルムの第1面であった面が内側になるように巻きなおして黒鉛化処理を実施してもよい。
また、炭化工程と黒鉛化工程は連続しておこなっても、炭化工程を終了させて、その後黒鉛化工程のみを単独で行っても構わない。
本発明の選別する工程とは、黒鉛化工程において、高分子フィルムの第1面であった面が巻物の内側に巻かれるにように、面を選別して準備する工程である。選別は、黒鉛化工程前であれば、高分子フィルムの段階、炭化フィルムの段階を問わない。
グラファイトフィルムの焼成後の形状の崩れ、円筒形状を引き伸ばしたときに発生する裂け不良、巻き替え作業時に発生する裂け不良は、原料であるポリイミドフィルムの反りに影響を受ける。このポリイミドフィルムの反りは製膜工程で発生する。
ポリイミド前駆体をイミド化し、最終的にポリイミドフィルムの製品とするための製造装置は、流延塗布しケミカルキュアを行う加熱手段を備えたドラム室あるいはベルト室と熱キュアを行うテンター室とに大きく分けられる。
本発明にかかるポリイミドフィルムの製造工程の1例を図33により示すと、まずベルト室3310での工程は、ミキサーで混合したポリイミド前駆体をTダイ3312によりフィルム状に押し出す工程を行い、反応硬化室においてはTダイより押し出されたフィルム状のポリイミド前駆体をエンドレスベルトあるいはキャスティングドラム3314上にフィルム状に形成する。フィルム状に形成された前駆体は、ベルトあるいはドラムの回転により移動させられながら、加熱手段により加熱されてイミド化される。このベルト室内においては反応に伴って生成した生成物、主として酢酸や有機溶媒等の可燃性の揮発成分が蒸発する。
前記ゲルフィルム3316は端部を固定されテンター室3318にて加熱処理される。例えば、テンター室3318は、加熱炉3320及び徐冷炉3322で構成され、図33においては、ピンでフィルムを固定したピンシートをピンコンベアの回転駆動により可動させることにより、フィルムがテンター室内を移動する。熱キュアを行う加熱炉3320内において徐々に加熱することによりゲルフィルムをさらにイミド化する。
たとえば、加熱炉3320として熱風炉、遠赤外線ヒーターを用いて、加熱炉3320内を徐々に昇温して、ポリイミドへのイミド化を完了させる。
熱処理の温度は、初期設定温度はフィルムの膜厚、またポリイミド前駆体の反応に用いる有機溶媒の種類等との関係により、乾燥の程度が異なる。具体的には、初期設定温度は、例えば、最終膜厚25μmのフィルムにおいては、200℃から250℃、最終膜厚125μmのフィルムにおいては、150℃〜200℃が好ましい。この段階で、ゲルフィルムの乾燥が効果的に行われ同時にイミド化反応が進行すると考えられる。
その後、徐々に加熱し最高温度500℃以上630℃以下の温度範囲とすることが好ましい。さらに好ましくは、540℃以上580℃以下の範囲が好ましい。最高温度に達する温度勾配については、前記の温度範囲で熱処理を施せば、特に制限されない。 熱処理時間は、数秒から数十分、好ましくは1分から5分であり、熱処理温度との関係で適宜設定される。
前記加熱炉3320内での熱キュアの工程において、完全にイミド化されたポリイミドフィルムは、除冷炉3322において徐々に冷却される。
本発明では、高分子フィルムをキャスト法にて製膜する際、ゲルフィルムがエンドレスベルトと接していた面をベルト面と呼び、反対の面をエアー面と呼ぶ。通常、ベルト面が第1面である。
1)JIS K7128によるトラウザー引裂試験における平均引裂荷重が0.08N以下、2)JIS C2151によるフィルムの巻取り性評価におけるたるみが5mm以上80mm以下。
1)JIS K7128によるトラウザー引裂試験における平均引裂荷重が0.08N以下、2)JIS C2151によるフィルムの巻取り性評価におけるたるみが5mm以上80mm以下。
1)JIS K7128によるトラウザー引裂試験における平均引裂荷重が0.08N以下、2)JIS C2151によるフィルムの巻取り性評価におけるたるみが5mm以上80mm以下。
1)JIS K7128によるトラウザー引裂試験における平均引裂荷重が0.08N以下、2)JIS C2151によるフィルムの巻取り性評価におけるたるみが5mm以上80mm以下。
1)JIS K7128によるトラウザー引裂試験における平均引裂荷重が0.08N以下、2)JIS C2151によるフィルムの巻取り性評価におけるたるみが5mm以上80mm以下。
<グラファイトフィルム1〜20>
・グラファイトフィルム1(GS1)
厚さ50μm、幅500mm、長さ50mのカネカ製ポリイミドフィルム(アピカルAV)を、図26のように、外径100mm、長さ600mmの円筒状の黒鉛製内芯に巻き付け、内径130mmの外筒を被せた。容器には264のように通気性を持たせるための穴が数箇所開いている。この容器を電気炉内に横向きにセットした。ガスの流れをよくするため、窒素を5l/min導入しながら、炉出口から、−0.05MPaで減圧した。1400℃まで2℃/minの昇温条件で炭化処理を行った。次に、得られたロール状の炭化フィルムを外径100mmの内芯に、図27のようにセットして、この容器を、横向きにグラファイト化炉内にセットし(支えにより内芯を浮かせた状態)、2900℃まで5℃/minの昇温条件で黒鉛化処理を実施した。さらに得られたグラファイトフィルムをφ100の円筒状の芯に巻き直して、再び2900℃まで加熱して、2回目の黒鉛化処理を実施した。巻き直す程度を調節し、たるみ=10mm、a値=5mm、曲がり=<1mm、厚み=25μm、幅=450mm、長さ=35m、面積=15.75m2、平均引裂荷重=0.01NのGS1を調製した。
巻き直す程度を調節し、a値=2mmとなるように調製したこと以外は、GS1と同様にして、GS2を準備した。
巻き直す程度を調節し、たるみ=20mm、a値=10mmとなるように調製したこと以外は、GS1と同様にして、GS3を準備した。
巻き直す程度を調節し、たるみ=40mm、a値=30mmとなるように調製したこと以外は、GS1と同様にして、GS4を準備した。
巻き直す程度を調節し、たるみ=40mm、a値=30mm、平均引裂荷重=0.05Nとなるように調製したこと以外は、GS1と同様にして、GS5を準備した。
巻き直す程度を調節し、たるみ=40mm、a値=2mmとなるように調製したこと以外は、GS1と同様にして、GS6を準備した。
巻き直す程度を調節し、たるみ=70mm、a値=50mmとなるように調製したこと以外は、GS1と同様にして、GS7を準備した。
巻き直す程度を調節し、たるみ=70mm、a値=60mmとなるように調製したこと以外は、GS1と同様にして、GS8を準備した。
厚さ75μmのカネカ製ポリイミドフィルム(アピカルAV)を原料に用いたこと、巻き直す程度を調節し、たるみ=40mm、a値=30mm、厚み=40μmとなるように調製したこと以外は、GS1と同様にして、GS9を準備した。
幅275mmのカネカ製ポリイミドフィルム(アピカルAV)を原料に用いたこと、巻き直す程度を調節し、たるみ=10mm、a値=5mm、幅250mmとなるように調製したこと以外は、GS1と同様にして、GS10を準備した。
幅140mmのカネカ製ポリイミドフィルム(アピカルAV)を原料に用いたこと、巻き直す程度を調節し、たるみ=10mm、a値=5mm、幅120mmとなるように調製したこと以外は、GS1と同様にして、GS11を準備した。
巻き直す程度を調節し、曲がり=5mmとなるように調製したこと以外は、GS12と同様にして、GS12を準備した。
巻き直す程度を調節し、曲がり=10mmとなるように調製したこと以外は、GS12と同様にして、GS13を準備した。
巻き直す程度を調節し、たるみ=2mm、a値=2mmとなるように調製したこと以外は、実施例1と同様にして、GS14を準備した。
巻き直す程度を調節し、たるみ=100mm、a値=60mmとなるように調製したこと以外は、実施例1と同様にして、GS15を準備した。
巻き直す程度を調節し、たるみ=40mm、a値=30mm、平均引裂荷重=0.12Nとなるように調製したこと以外は、実施例1と同様にして、GS16を準備した。
天然黒鉛粉を酸発泡させ、圧延ロールで圧縮成型し、厚み50μmのGS17を作製した。たるみ=2mm、a値=2mm、曲がり=<1mm、厚み=50μm、幅=450mm、長さ=35m、面積=15.75m2、平均引裂荷重=0.12Nであった。
長さ20m・幅250mm・厚さ75μmのポリイミドフィルム(カネカ製ポリイミドアピカルAH)を外径150mmの円筒状炭素質芯に巻きつけ、電気炉を用いて窒素雰囲気下で、1000℃まで昇温された後、1000℃で1時間熱処理して炭化処理(炭素化)が行われた。引き続いて、超高温炉を用いてアルゴン雰囲気下で2800℃まで昇温され、その最高温度で1時間保持された。その後、冷却され、GS18が得られた。たるみ=85mm、a値=60mm、曲がり=<1mm、厚み=40μm、幅=225mm、長さ=18m、面積=4.05m2、平均引裂荷重=0.06Nであった。
長さ30m・幅250mm・厚さ75μmのポリイミドフィルム(カネカ製ポリイミドアピカルAH)を外径250mmの円筒状炭素質芯に巻きつけたこと以外は、グラファイトフィルム18と同様にGS19を作製した。たるみ=86mm、a値=55mm、曲がり=<1mm、厚み=40μm、幅=225mm、長さ=27m、面積=6.075m2、平均引裂荷重=0.06Nであった。
厚さ50μm、幅500mm、長さ50mのカネカ製ポリイミドフィルム(アピカルAV)を、外径250mmの円筒状炭素質芯に巻きつけたこと以外は、グラファイトフィルム18と同様にGS20を作製した。たるみ=120mm、a値=70mm、曲がり=<1mm、厚み=25μm、幅=450mm、長さ=35m、面積=15.75m2、平均引裂荷重=0.06Nであった。
<たるみ及び曲がりの評価の測定原理>
JIS C2151に記載のフィルムの巻取り性評価に準じておこなう、曲がり及びたるみの評価の測定方法を以下に説明する。
ある一定の長さのフィルムを巻き戻し、規定の条件の下で2本の平行な棒に直角方向に載せ、均一な懸垂線からの偏差を測定する。たるみの評価のための装置として巻取り機のロールを用いることができるが、結果に疑義がある場合は、次に説明する装置を用いる。
自由に回転する2本の金属製ロール及びこの2本のロールを平行に支える堅固な架台。各ロールは、直径が100mm±10mmで、長さが試験するフィルムの最大幅が十分に載せられるもの。2本のロールの軸は同一水平面にあり、互いに1500mm±15mmの間隔を置いて0.1度以内(すなわち、ロールの長さ1mについて1.8mm以内)で平行な状態に固定する。ロールは、円筒度0.1mm以内の円筒状とし、表面は適切ななし地仕上げ(研磨仕上げではない)ものとする。架台には、一方のロール(第一ロール)のすぐ下に試験するフィルムロールを載せるための装置(脱着軸)を取り付ける。この装置は次による。
架台の反対側の端で、2本目のロール(第2ロール)から自由に垂れ下がったフィルムにおもり又はばね付きクランプを固定できるようにする。おもり又はばね荷重は、フィルムの幅1cm当たり50gをかけ、フィルムの幅方向にできるだけ均一に張力を加えられるように調節できるものとする。あるいは、テンションロールに巻きつけて、幅1cm当たり50gの、均一な張力を加えてもよい。
2本のロール間の中央部でロールに平行な線に沿って、2本のロール間の平面と下に下がったフィルムとの距離を測定するための器具。測定に用いる器具は、長さ1525mm以上の鋼製直定規及び1mm目盛りの付いた長さ150mmの鋼製物差しとする。又は、フィルムの位置を自動的に又は半自動的に示すような複雑な器具を用いてもよい。
グラファイトフィルムのa値の測定も、前述したJIS C2151記載のたるみ測定と同様の状態にフィルムをセットしてから実施した。図8のように、最端部の懸垂線からのたるみの長さを測定し、次に、最端部から30mm地点の懸垂線からのたるみの長さを測定した。その後、(最端部のたるみ)から(最端部から30mm地点のたるみ)を引いた。左右に対して同様の計測を実施し、その平均値を1回の測定値とした。端部のたるみの値は、3枚の試験片に対して実施し、その中央値した。試験片は、巻き戻すのに必要な最小限の張力でゆっくりとグラファイトフィルムのロールから新しく約2mの長さを引き出したものとした。このとき試験片を取り出す場所は、ロールの巻きの中央付近からとした。つまり、100mの巻きであれば、巻き終わりから50m付近から試験片を3枚取り出す。
ある一定の長さのフィルムを巻き戻して平面上に置き、そのフィルムの両エッジについて直線からの偏差をそれぞれ測定する。
a)テーブル
幅が試験するフィルムの最大幅より十分大きく、長さが1500mm±15mmで、両端の平行度が0.1度以内(又は、テーブルの幅1m当たり1.8mm以内)のものを使用する。適切な材質で表面を(梨)地仕上げをした(研磨仕上げしていない)平らで水平なものを使用する。テーブルの長さがこれより長い場合は、テーブルの表面に1500mm±15mm間隔で平行な2本の標線を明確に描く。標線の平行度は0.1度以内(標線の長さ1m当たり1.8mm以内)とする。
テーブル表面に載せたフィルムを平らにするための柔らかいブラシ。
長さが1525mm以上の鋼製のもの。
長さが150mmで1mm間隔の目盛りが付いた鋼製のもの。
高分子フィルムの反りの方向の確認と反り量の評価は、JIS C2151に記載のフィルムの巻取り性評価に基づくたるみ測定で、フィルム端部の反りの大きさを、室温(23℃)にて測定した。
(試験片の作製方法)1)高分子フィルムのロールから新しく約3mの長さを引き出す。2)中央付近からカッターナイフを使用し、幅は100mm(TD方向)、長さが3000mm(MD方向)の試験片を切り出す。このとき、元のロールのTD方向、MD方向が試験片のTD方向、MD方向と一致するように注意する。同様の方法で、手順1)2)を実施し試験片を3枚の試験片を作製する。
(装置について) 装置については図7と同様のものを使用する
(反りの方向の確認方法)図31の311のように、上面側に反っている場合は、上面が第2面、312のように下面側に反っている場合は下面が第2面である。
(反り量の測定方法)図31の311のように、上面が第2面の場合は、フィルムを裏返し、312のように下面に第2面を配置して測定する。図31の314のように、最短部の懸垂線からのたるみを測定する。左右のたるみを測定し、平均値を、その試験片の反り量として報告する。
(結果) 反り量は、3個の測定値の中央値とする。
グラファイトフィルムの面積は、フィルムの幅と、長さを測定した値の積で評価することができる。ただし、形が歪で長さの測定が困難である場合や、フィルムが破損し易く長さの測定が困難である場合には、ロール状のグラファイトフィルムの全重量を測定し、一部(100mm×100mm)を切り出した重量との比で、面積を算出してもよい。
グラファイトフィルムの厚みの測定方法としては、ハイデンハイン(株)から入手可能な厚みゲージ(HEIDENHAIN−CERTO)を用い、室温25℃の恒温室にて測定した。測定箇所は、図28のように、ロール状の高分子フィルム及びグラファイトフィルムの外(フィルムの巻き始め281)から500mmのポイント1〜3、フィルムの内(フィルムの巻き終わり282)から500mmのポイント7〜9、その中点であるポイント4〜6の9ポイントを測定した(ポイント2はポイント1とポイント3の中点、ポイント5はポイント2とポイント8の中点である)。
グラファイトフィルムの幅は、フィルムの長さ方向と直角方向のフィルムの長さである。測定ポイントは、図28のように、ロール状のグラファイトフィルムの外(フィルムの巻き終わり281)から500mm、内(フィルムの巻き始め282)から500mm、その中間とする。3点の平均値を幅とする。
グラファイトフィルムの平均引裂荷重の測定は、JISK7128記載のトラウザー引裂試験法により実施した。実際の測定では、図28の9点から、150mm×50mmの試験片を抜き出した。各サンプルに75mmの切れ目を入れ、オートグラフを用い、試験速度200mm/minにて試験を実施し、平均引裂荷重を測定した。9点の測定の平均値を測定値とした。平均引裂荷重は、SIMAZU製のオートグラフ(型番:AG−10TB)を使用し、50Nのロードセル(型番:SBL−50N)を使用した。
実施例では、以下の(1)〜(5)のテストを実施した。
(1)巻き替えテスト
(2)スリットテスト
(3)圧縮テスト
(4)ラミネートテスト
(5)抜き加工テスト
<(1)〜(5)のテストにおけるグラファイトフィルムの裂け不良の評価>
(1)〜(5)のテストにおけるグラファイトフィルムの裂け不良の評価方法を説明する。ロールの全領域にわたり、長さ5mm以上の裂け不良を数え、単位長さ(1m)あたりの裂け不良の数として換算した。1mあたりの裂け不良が、0.05個/m未満はA、0.05個/m以上0.2/m未満はB、0.2個/m以上〜1個/m未満はC、1個/m以上〜2個/m未満はD、2個/m以上はEとした。
(1)〜(3)のテストにおける、巻きずれ(端部の揃いの程度)を評価した。テスト終了後のグラファイトフィルムの巻きの端部を確認し、最大5mm未満しかずれていないものをA、5mm以上10mm未満ずれるものはB、10mm以上20mm未満のものはC、20mm以上30mm未満のものはD、30mm以上はEとした。
グラファイトフィルムのスリット面のバリの発生の程度を評価した。ロールの全領域にわたり、目視で確認できるバリの個数を数え、単位長さ(1m)あたりのバリの個数として換算した。1mあたりのシワの個数が、0.05個/m未満はA、0.05個/m以上0.2個/m未満はB、0.2個/m以上1個/m未満はC、1個/m以上2個/m未満はD、2個/m以上はEとした。
圧縮テスト後のグラファイトフィルムの折れシワについて、以下のように評価した。ロールの全領域にわたり、長さ5mm以上の折れシワの個数を数え、単位長さ(1m)あたりのシワの個数として換算した。1mあたりのシワの個数が、0.05個/m未満はA、0.05個/m以上0.2個/m未満はB、0.2個/m以上1個/m未満はC、1個/m以上2個/m未満はD、2個/m以上はEとした。
図22のような、貼り合わせ工程後のグラファイト複合フィルムの貼り合わせシワについて、以下のように評価した。ロールの全領域にわたり、長さ5mm以上の貼り合わせシワの個数を数え、単位長さ(1m)あたりのシワの個数として換算した。1mあたりのシワの個数が、0.05個/m未満はA、0.05個/m以上0.2個/m未満はB、0.2個/m以上〜1個/m未満はC、1個/m以上〜2個/m未満はD、2個/m以上はEとした。
グラファイト抜き加工品の寸法精度を評価した。得られたグラファイト抜き加工品全数に対し、4辺の長さを測定し、50mm±0.5mmを合格と判断した。合格個数と全数から、合格率を算出した。合格率が、98%以上をA、95%以上98%未満をB、90%以上95%未満をC、85%以上90%未満をD、85%未満をEとした。
グラファイトフィルムの面方向の熱拡散率は、熱拡散率は、光交流法による熱拡散率測定装置(アルバック理工(株)社から入手可能な「LaserPit」)を用いて、グラファイトフィルムを4×40mmのサンプル形状に切り取り、20℃の雰囲気下、10Hzにて測定した。実際の測定では、図28の9点から、150mm×50mmの試験片を抜き出した。
b=(第一ロールとグラファイトフィルムの接触開始点)−(第一ロールの中心点)−(第一ロール/第二ロールの接点)のなす角度
c=(第二ロールと粘着層又は接着層を有するシートの接触開始点)−(第二ロールの中心点)−(第一ロール/第二ロールの接点)のなす角度
(1)巻き替えテストについて
[実施例1]
図1のように、巻き替えテストを実施した。より詳細には、紙製の径が3インチの紙管にまかれたGS1を、平行に配置された別の3インチの紙管に巻き替えた。紙管同士の距離は1000mmで実施した。グラファイトフィルムのMD方向に加える張力を30g/cm、巻き替え速度を5m/minで実施した。グラファイトフィルムの裂けの程度と、巻きずれの程度を評価した。
MD方向に加える張力を5g/cmと変更したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
MD方向に加える張力を100g/cmと変更したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
MD方向に加える張力を400g/cmと変更したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
巻き替え速度を20m/minと変更したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
GS2を使用したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
GS3を使用したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
GS4を使用したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
MD方向に加える張力を5g/cmと変更したこと以外は実施例8と同様に巻き替えテストを実施した。
MD方向に加える張力を100g/cmと変更したこと以外は実施例8と同様に巻き替えテストを実施した。
MD方向に加える張力を400g/cmと変更したこと以外は実施例8と同様に巻き替えテストを実施した。
巻き替え速度を20m/minと変更したこと以外は実施例8と同様に巻き替えテストを実施した。
GS5を使用したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
GS6を使用したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
GS7を使用したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
GS8を使用したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
GS9を使用したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
GS10を使用したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
GS11を使用したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
GS12を使用したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
GS13を使用したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
GS14を使用したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
GS15を使用したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
GS16を使用したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
GS17を使用したこと以外は実施例1と同様に巻き替えテストを実施した。
[実施例22]
図2のようなスリットテストを実施した。より詳細には、紙製の径が3インチの紙管にまかれたGS1を、平行に配置された別の3インチの紙管に巻き替えながら、ロールカッターにてグラファイトフィルムの幅が半分になるようにスリットした。紙管同士の距離は1000mmで実施した。スリットする刃の位置は、紙管の中央に配置した。グラファイトフィルムのMD方向に加える張力を30g/cm、巻き替え速度を5m/minで実施した。グラファイトフィルムの裂けの程度と、巻きずれの程度、エッジのバリの程度を評価した。
シェザー刃を使用したこと以外は、実施例22と同様にしてスリットテストを実施した。
GS2を使用したこと以外は、実施例22と同様にしてスリットテストを実施した。
GS3を使用したこと以外は、実施例22と同様にしてスリットテストを実施した。
GS4を使用したこと以外は、実施例22と同様にしてスリットテストを実施した。
シェザー刃を使用したこと以外は、実施例26と同様にしてスリットテストを実施した。
GS5を使用したこと以外は、実施例22と同様にしてスリットテストを実施した。
GS6を使用したこと以外は、実施例22と同様にしてスリットテストを実施した。
GS7を使用したこと以外は、実施例22と同様にしてスリットテストを実施した。
GS8を使用したこと以外は、実施例22と同様にしてスリットテストを実施した。
GS11を使用したこと以外は、実施例22と同様にしてスリットテストを実施した。
GS12を使用したこと以外は、実施例22と同様にしてスリットテストを実施した。
GS13を使用したこと以外は、実施例22と同様にしてスリットテストを実施した。
GS14を使用したこと以外は、実施例22と同様にしてスリットテストを実施した。
GS15を使用したこと以外は、実施例22と同様にしてスリットテストを実施した。
GS16を使用したこと以外は、実施例22と同様にしてスリットテストを実施した。
GS17を使用したこと以外は、実施例22と同様にしてスリットテストを実施した。
[実施例35]
図3のような単板連続プレスを使用し、圧縮テストを実施した。より詳細には、より詳細には、紙製の径が3インチの紙管にまかれたGS1を、平行に配置された別の3インチの紙管に巻き替えながら、その中間地点で、30mm幅×500mmの金型を用いて、グラファイトフィルムを連続プレスした。プレスの回数は60回/minとした。グラファイトフィルムのMD方向に加える張力は30g/cm、巻き替え速度は1m/minとした。グラファイトフィルムの裂けの程度と、巻きずれの程度、圧縮後のシワの程度を評価した。
図4のようなロール圧延を使用し、圧縮テストを実施した。より詳細には、より詳細には、紙製の径が3インチの紙管にまかれたGS1を、平行に配置された別の3インチの紙管に巻き替えながら、その中間地点で、外径300mmの金属製圧延ロールと外径280mmの樹脂製圧延ロールの間にグラファイトフィルムを通して圧縮テストを実施した。グラファイトフィルムのMD方向に加える張力は30g/cm、巻き替え速度は1m/minとした。グラファイトフィルムの裂けの程度と、巻きずれの程度、圧縮後のシワの程度を評価した。
グラファイトフィルムのMD方向に加える張力を100g/cmとしたこと以外は、実施例36と同様にして、圧縮テストを実施した。
GS2を使用したこと以外は、実施例35と同様にして圧縮テストを実施した。
GS3を使用したこと以外は、実施例35と同様にして圧縮テストを実施した。
GS4を使用したこと以外は、実施例35と同様にして圧縮テストを実施した。
GS4を使用したこと以外は、実施例36と同様にして圧縮テストを実施した。
GS4を使用したこと以外は、実施例37と同様にして圧縮テストを実施した。
GS5を使用したこと以外は、実施例35と同様にして圧縮テストを実施した。
GS6を使用したこと以外は、実施例35と同様にして圧縮テストを実施した。
GS7を使用したこと以外は、実施例35と同様にして圧縮テストを実施した。
GS8を使用したこと以外は、実施例35と同様にして圧縮テストを実施した。
GS11を使用したこと以外は、実施例35と同様にして圧縮テストを実施した。
GS12を使用したこと以外は、実施例35と同様にして圧縮テストを実施した。
GS13を使用したこと以外は、実施例35と同様にして圧縮テストを実施した。
GS14を使用したこと以外は、実施例35と同様にして圧縮テストを実施した。
GS15を使用したこと以外は、実施例35と同様にして圧縮テストを実施した。
GS16を使用したこと以外は、実施例35と同様にして圧縮テストを実施した。
[参考例3]
GS17を使用したこと以外は、実施例35と同様にして圧縮テストを実施した。
[実施例50]
図5のようなラミネートテストを実施した。より詳細には、紙製の径が3インチの紙管にまかれたGS1を、互いに平行に並んだ、外径50mm長さ635mmの第一ロールと第二ロールの間に、bが120度となるように、連続的に供給して、厚み10μm、幅430mmのPETテープと貼り合わせた。PETテープは寺岡製作所から入手できる633Kのセパレーター付きを使用し、セパレーターを80度の角度で剥がしながら第二ロールに、cが120度となるように供給した。このとき第一ロールはフラットロール(図13の中央と1/4の位置の径の差が20μm以下)を使用し、第二ロールはクラウンロール(図13の中央と1/4の位置の径の差が200μm)を使用した。グラファイトフィルムのMD方向に加える張力は30g/cm、巻き替え速度は1m/minとした。グラファイトフィルムの裂けの程度、貼り合わせシワの程度を評価した。
グラファイトフィルムのMD方向に加える張力は100g/cmと変更したこと以外は、実施例50と同様にしてラミネートテストを実施した。
GS2を使用したこと以外は、実施例50と同様にして、ラミネートテストを実施した。
GS3を使用したこと以外は、実施例50と同様にして、ラミネートテストを実施した。
GS4を使用したこと以外は、実施例50と同様にして、ラミネートテストを実施した。
グラファイトフィルムのMD方向に加える張力は5g/cmと変更したこと以外は、実施例54と同様にしてラミネートテストを実施した。
グラファイトフィルムのMD方向に加える張力は100g/cmと変更したこと以外は、実施例54と同様にしてラミネートテストを実施した。
bが0度と変更したこと以外は、実施例54と同様にしてラミネートテストを実施した。
bが5度と変更したこと以外は、実施例54と同様にしてラミネートテストを実施した。
bが45度と変更したこと以外は、実施例54と同様にしてラミネートテストを実施した。
cが0度と変更したこと以外は、実施例54と同様にしてラミネートテストを実施した。
cが45度と変更したこと以外は、実施例54と同様にしてラミネートテストを実施した。
第一ロールをクラウンロールに変更したこと以外は、実施例54と同様にしてラミネートテストを実施した。
第一ロールをクラウンロール、第二ロールをフラットロールに変更したこと以外は、実施例54と同様にしてラミネートテストを実施した。
PETテープをセパレーターが付いていないものを使用したこと以外は、実施例54と同様にしてラミネートテストを実施した。
PETテープの幅が470mmであること以外は、実施例54と同様にしてラミネートテストを実施した。
GS5を使用したこと以外は、実施例50と同様にして、ラミネートテストを実施した。
GS6を使用したこと以外は、実施例50と同様にして、ラミネートテストを実施した。
GS7を使用したこと以外は、実施例50と同様にして、ラミネートテストを実施した。
GS8を使用したこと以外は、実施例50と同様にして、ラミネートテストを実施した。
GS10を使用したこと、PETテープの幅が230mmであること以外は、実施例50と同様にして、ラミネートテストを実施した。
GS11を使用したこと、PETテープの幅が110mmであること以外は、実施例50と同様にして、ラミネートテストを実施した。
GS12を使用したこと以外は、実施例71と同様にして、ラミネートテストを実施した。
GS13を使用したこと以外は、実施例71と同様にして、ラミネートテストを実施した。
GS14を使用したこと以外は、実施例50と同様にして、ラミネートテストを実施した。
GS15を使用したこと以外は、実施例50と同様にして、ラミネートテストを実施した。
GS16を使用したこと以外は、実施例50と同様にして、ラミネートテストを実施した。
GS17を使用したこと以外は、実施例50と同様にして、ラミネートテストを実施した。
[実施例74]
図6のよう抜き加工テストを実施した。より詳細には、より詳細には、紙製の径が3インチの紙管にまかれたGS1を、平行に配置された別の3インチの紙管に巻き替えながら、その中間地点で、50mm角のピナクル型を8列並べた型を用いて、グラファイトフィルムを打ち抜いた。打ち抜きの回数は100回/minとした。グラファイトフィルムのMD方向に加える張力は30g/cm、巻き替え速度は6m/minとした。グラファイトフィルムの裂けの程度、打ち抜き品の寸法精度を評価した。
GS2を使用したこと以外は、実施例74と同様にして、抜き加工テストを実施した。
GS3を使用したこと以外は、実施例74と同様にして、抜き加工テストを実施した。
GS4を使用したこと以外は、実施例74と同様にして、抜き加工テストを実施した。
GS5を使用したこと以外は、実施例74と同様にして、抜き加工テストを実施した。
GS6を使用したこと以外は、実施例74と同様にして、抜き加工テストを実施した。
GS7を使用したこと以外は、実施例74と同様にして、抜き加工テストを実施した。
GS8を使用したこと以外は、実施例74と同様にして、抜き加工テストを実施した。
GS10を使用したこと、ピナクル形を4列並べたこと以外は、実施例74と同様にして、抜き加工テストを実施した。
GS11を使用したこと、ピナクル形を2列並べたこと以外は、実施例74と同様にして、抜き加工テストを実施した。
GS12を使用したこと以外は、実施例83と同様にして、抜き加工テストを実施した。
GS13を使用したこと以外は、実施例83と同様にして、抜き加工テストを実施した。
GS14を使用したこと以外は、実施例74と同様にして、抜き加工テストを実施した。
GS15を使用したこと以外は、実施例74と同様にして、抜き加工テストを実施した。
GS16を使用したこと以外は、実施例74と同様にして、抜き加工テストを実施した。
GS17を使用したこと以外は、実施例74と同様にして、抜き加工テストを実施した。
4,4’−オキシジアニリンの1当量を溶解したDMF(ジメチルフォルムアミド)溶液に、ピロメリット酸二無水物の1当量を溶解してポリアミド酸溶液(18.5重量%)を得た。
厚さ50μm、幅250mm、長さ50mのポリイミドフィルムAを、第1面が内側になるように、図26のような、外径100mm、長さ300mmの円筒状の黒鉛製内芯に巻き付け、内径130mmの外筒を被せた。容器には264のように通気性を持たせるための穴が数箇所開いている。この容器を電気炉内に横向きにセットした。1400℃まで2℃/minの昇温条件で炭化処理を行った。次に、得られたロール状の炭化フィルムを外径100mmの内芯に、図35のようにセットして、この容器を、縦向きに黒鉛化炉内の架台に置いてセットした。2900℃まで5℃/minの昇温条件で黒鉛化処理を実施した。
炉から取り出したとき、黒鉛化フィルムの円筒形状が図36の362のように大きく崩れているものをC、少しだけ崩れているものをB、図36の361のように崩れていないものをAとした。炉から取り出したときの黒鉛化フィルムの円筒形状に係るこの評価項目を形状崩れという。
また、実施例8、26、40、54、77と同様の方法で、(1)巻き替えテスト、(2)スリットテスト、(3)圧縮テスト、(4)ラミネートテスト、(5)抜き加工テストをそれぞれ実施した。
[実施例87]
第2面が内側になるように巻き付けたこと以外は実施例86と同様に実施した。
(1)巻き替えテストついて
<巻き替えする方法でのグラファイトフィルムのたるみについて>
実施例1、7、8、15、比較例1、2を比較する。
<巻き替えする方法でのグラファイトフィルムの(TD方向の最端部におけるたるみ)から(TD方向の最端部から30mm地点におけるたるみ)を引いたa値について>
実施例1、7、8、15、比較例1、2を比較する。
実施例19〜20を比較する。
実施例1、7、8、13、15、比較例1、3、参考例1を比較する。
実施例1〜4、実施例8〜11を比較する。
実施例1と5、実施例8と12をそれぞれ比較する。実施例1と5、実施例8と12の比較から判るように、巻き替え速度を5、20m/minと速めても、たるみ、a値が大きいほど、裂け不良や巻きずれ不良が発生しにくかった。
実施例8、17を比較する。たるみの程度が同様であれば、厚みが25μmでも40μmでも、同様に巻き替えることができた。
実施例1、18、19を比較する。450mm幅の広幅であってもたるみとa値の選定で良好な結果が得られているが、実施例1、18、19の比較からわかるように幅が250mm、120mmになると同じたるみ、a値であっても裂け不良が少なくなる。
(2)スリットテストについて
<スリットする工程でのグラファイトフィルムのたるみについて>
実施例22、25、26、30、比較例4、5を比較する。比較例4は、グラファイトフィルムのたるみが5mmより小さいため、フィルムの端部に応力が集中し、裂け不良が多発した。一方、比較例5は、裂け不良は発生しなかったものの、たるみが80mmより大きいために、巻きずれ不良が発生した。
実施例22、25、26、30、比較例4、5を比較する。
実施例32〜34を比較する。
実施例22、25、26、28、30、比較例4、6、参考例2を比較する。比較例4との対比から判るように、具体的には、実施例22、25、26、28、30のような低引き裂き強度のグラファイトフィルムであっても、たるみを5mm以上80mm以下、a値を5mm以上50mm以下とすることで、裂けや巻きずれのような不具合を生じずにスリットする工程を実施できた。
なお、参考例2や比較例6は、引き裂き強度が低いという課題がないグラファイトフィルムであるが、本願発明のグラファイトフィルムと比較して、熱拡散率が低いものである。
実施例22、23および実施例26、27を比較する。実施例22、26では、同じ条件でシェザー刃を使用した場合よりも、裂け不良が減少し、また、エッジのバリの発生も少なかった。これは、ロール刃はスリットする場合、回転するため、グラファイトフィルムに負担がかかりにくかったためである。
<圧縮する工程でのグラファイトフィルムのたるみについて>
実施例35、39、40、45、比較例7、8を比較する。
実施例35、39、40、45、比較例7、8を比較する。
実施例47〜49を比較する。
実施例35、39、40、43、45、比較例7、9、参考例3を比較する。
実施例35、36および実施例40、41を比較する。実施例36では、ロール圧延を使用したため、グラファイトフィルムに負担がかかりにくく、同じ条件で単板連続プレスした実施例35と比較して、裂け不良が発生しにくかった。一方、たるみ、a値の大きい実施例40では、単板連続プレスでも裂け不良が抑制できた。
(4)ラミネートテストについて
<ラミネートする工程でのグラファイトフィルムのたるみについて>
実施例50、53、54、68、比較例10、11を比較する。
実施例50、53、54、68、比較例10、11を比較する。
実施例50、実施例54は、a値が5mm以上と大きいため、同じたるみを持つ実施例52、67と比較して裂け不良が抑制できた。
実施例71〜73を比較する。
<ラミネートする工程での引裂き強度について>
実施例50、53、54、66、68、比較例10、12、参考例4を比較する。比較例10との対比から判るように、具体的には、実施例50、53、54、66、68のような低引き裂き強度のグラファイトフィルムであっても、たるみを5mm以上80mm以下、a値を5mm以上50mm以下とすることで、裂けや巻きずれのような不具合を生じずにラミネート工程を実施できる。
実施例54、57〜59を比較する。実施例59のように、bが0度と、グラファイトフィルムを第一ロールに接触させずに、そのまま供給した場合には、貼り合わせシワが多く発生した。実施例58、59、54のように、bを大きくすると、貼り合わせシワを抑制できた。特にbを45度以上にすると、貼り合わせシワが少なくなった。これは、ロールに接触させながら、供給することで、グラファイトフィルム凹凸を緩和した状態で、貼り合わせポイントにフィルムを供給できたためである。
<(第二ロールと粘着層又は接着層を有するシートの接触開始点)−(第二ロールの中心点)−(第一ロール/第二ロールの接点)のなす角度cについて>
実施例54、60、61を比較する。実施例60のように、cが0度と、粘着層又は接着層を有するシートを第二ロールに接触させずに、そのまま供給した場合には、貼り合わせシワが多く発生した。実施例60、54のように、cを大きくすると、貼り合わせシワを抑制できた。これは、ロールに接触させながら、供給することで、粘着層又は接着層を有するシートを引き伸ばした状態で、貼り合わせポイントにフィルムを供給できるためである。
実施例54、64を比較する。実施例54のようにセパレーターが付いた粘着層又は接着層を有するシートからセパレーターを剥がしながら貼り合わせをおこなうと、実施例64のセパレーターレスのシートを用いた場合と比較して、貼り合わせシワが少ないことがわかった。
実施例54、65を比較する。実施例54では、粘着層又は接着層を有するシートの幅が、貼り合わせるグラファイトフィルムの幅より狭いため、安定して貼り合わせができた。
実施例50、51、実施例54〜56を比較する。実施例50、51では、たるみが小さいために、張力を強めると、裂け不良が発生しやすくなった。一方、実施例54〜56は、たるみがある程度大きいため、張力を強めても、裂け不良はほとんど発生しなかった。
実施例54、62、63を比較する。実施例54、63のように一方のロールがフラットであると、実施例62のクラウン−クラウンと比較して、貼り合わせシワが抑制できた。特に実施例54のグラファイトフィルムと接する第一ロールがフラットロールの場合、シワが非常に少なく貼り合わせができた。
(5)抜き加工テストについて
<抜き加工する工程でのグラファイトフィルムのたるみについて>
実施例74、76、77、80、比較例13、14を比較する。
<抜き加工する工程でのグラファイトフィルムの(TD方向の最端部におけるたるみ)から(TD方向の最端部から30mm地点におけるたるみ)を引いたa値について>
実施例74、76、77、80、比較例13、14を比較する。
実施例74、実施例77は、a値が5mm以上と大きいため、同じたるみを持つ実施例75、79と比較して裂け不良が抑制できた。
実施例83〜85を比較する。
実施例74、76、77、78、80、比較例13、15、参考例5を比較する。比較例13との対比から判るように、具体的には、実施例74、76、77、78、80のような低引き裂き強度のグラファイトフィルムであっても、たるみを5mm以上80mm以下、a値を5mm以上50mm以下とすることで、裂けやグラファイト抜き加工品の寸法精度の低下のような不具合を生じずに抜き加工を実施できた。
なお、参考例5や比較例15は、引き裂き強度が低いという課題がないグラファイトフィルムであるが、本願発明のグラファイトフィルムと比較して、熱拡散率が低いものである。
<高分子フィルムの第1面であった面が巻物の内側に巻かれるように選別してから作製されたグラファイトフィルム>
高分子フィルムの第1面が内側になるように巻いた状態で熱処理して作製されたグラファイトフィルムを用いた実施例86と、第2面が内側になるように巻いた状態で熱処理して作製されたグラファイトフィルムを用いた実施例87を比較する。
表1に示すように、高分子フィルムの第1面が内側になるように巻いた状態で熱処理した、実施例86では、熱処理後のグラファイトフィルムの円筒形状は崩れなかった。また、各種テストにおいてもほとんど裂け不良は発生しなかった。一方、高分子フィルムの第2面が内側になるように巻いた状態で熱処理した実施例87では、図36の362のように熱処理後の円筒形状は大きく崩れ、引き伸ばしただけでフィルムの端部から裂けが発生した。また、各種テストにおいても裂け不良が多発し、ハンドリング性が非常に悪かった。
また、本発明のグラファイトフィルムの巻き替え方法によれば、グラファイトフィルムが巻きずれを起こすことなく巻き替えることができる。
また、本発明のグラファイトフィルムの製造方法によれば、グラファイトフィルムが裂けることなく、グラファイトフィルムを製造することができる。
また、本発明のグラファイトフィルムの製造方法によれば、グラファイトフィルムが巻きずれを起こすことなく、グラファイトフィルムを製造することができる。
また、本発明のグラファイトフィルムの製造方法によれば、グラファイトフィルムがエッジの不具合を生じることなく、グラファイトフィルムを製造することができる。
また、本発明のグラファイトフィルム複合フィルムの製造方法によれば、グラファイトフィルムと粘着材層などの積層対象物と貼り合わせる際にシワの発生を抑制できる。
また、本発明のグラファイトフィルム複合フィルムの製造方法によれば、グラファイトフィルムと粘着材層などの積層対象物と貼り合わせる際に巻きずれの発生を抑制することができる。
また、本発明のグラファイトフィルム複合フィルムの製造方法によれば、グラファイトフィルムと粘着材層などの積層対象物と貼り合わせる際に裂けの発生を抑制できる。
また、本発明のグラファイトフィルム抜き加工品の製造方法によれば、裂けの発生を抑制することができる。
また、本発明のグラファイトフィルム抜き加工品の製造方法によれば、寸法精度不良の発生を抑制することができる。
12.巻き出しロール
13.巻き取りロール
14.ロール間の距離
21.スリット用のロール刃(上刃)
22.スリット用のロール刃(下刃)
31.単板連続プレス金型(上)
32.単板連続プレス金型(下)
41.圧延ロール(上)
42.圧延ロール(下)
51.粘着層又は接着層を有するシート
52.粘着層又は接着層を有するシートの巻き出しロール
53.第一ロール
54.第二ロール
55.セパレーター
56.セパレーター巻取りロール
57.セパレーターを剥がしはじめるきっかけとなるバー
58.セパレーター付きPETテープ
59.グラファイトフィルムの幅
510.粘着層又は接着層を有するシートの幅
61.抜き加工用の金型
62.ピナクル刃
71.ロール1
72.ロール2
73.グラファイトフィルム
74.懸垂線
75.たるみ
81.最端部のたるみ
82.最端部から30mm地点のたるみ
91.テーブル
92.グラファイトフィルム
93.定規の位置
101.第一ロールへ接触させずに供給
102.第一ロールへ接触させながら供給
103.第一ロール
104.コシがなくフラットな状態で供給できないフィルムや、たるみが大きいフィルム111.グラファイトフィルム
112.第一ロール
113.(第一ロールとグラファイトフィルムの接触開始点)−(第一ロールの中心点)−(第一ロール/第二ロールの接点)のなす角度
114.第一ロールとグラファイトフィルムの接触開始点
115.第一ロールの中心点
116.第一ロール/第二ロールの接点
131.クラウンロール
132.ロール中央の径
133.ロールの1/4部分の径
141.PETテープ(保護テープ)
142.グラファイトフィルム
143.両面テープ(粘着テープ)
144.セパレーター
171.グラファイト抜き加工品
172.ステッカーが載っているセパレーター
181.グラファイトフィルムの裂け不良
191.グラファイトフィルムの巻きずれ不良
201.グラファイトフィルムのエッジのバリ不良
211.グラファイトフィルムの折れシワ
221.グラファイト複合フィルム
222.拡大図
223.貼り合わせシワ
231.たるみ10mmのグラファイトフィルム
232.たるみ40mmのグラファイトフィルム
233.たるみ80mmのグラファイトフィルム
241.短い
242.長い
261.円筒状の黒鉛製円筒芯
262.外筒
263.円筒芯に巻かれたポリイミドフィルム
264.通気性を持たせるための開口部
271.炭化フィルム
272.支え
281.巻きの内芯側
282.巻きの外側
291.打ち抜き刃
292.土台
293.送りローラ
294.単離されたグラファイトフィルム
301.上面への反り
302.下面への反り
311.中央がたるむ場合
312.端部がたるむ場合
313.中央のたるみ
314.端部のたるみ
321.巻きの外側への反り
322.巻きの内側への反り
3310.ベルト室
3312.Tダイ
3314.エンドレスベルト
3316.ゲルフィルム
3318.テンター室
3320.加熱炉
3322.除冷炉
3324.ポリイミドフィルム
3326.冷却プーリー
341.裂け不良
351.炭化フィルム
352.架台
361.円筒形状が崩れていないグラファイトフィルム
362.円筒形状が崩れたグラファイトフィルム
Claims (6)
- ロールに巻きつけたグラファイトフィルムを巻き出して、他のロールで巻取るまでの間に、該グラファイトフィルムをラミネートする工程を含み、
グラファイトフィルムが第一ロールと接触開始する点と第一ロールの中点と第一ロール/第二ロールの接点のなす角度bが5度以上であることを特徴とするグラファイト複合フィルムの製造方法。 - 前記グラファイト複合フィルムがグラファイトフィルムと粘着層又は接着層を有するシートを貼り合わせて製造され、粘着層又は接着層を有するシートの厚みが60μm以下であることを特徴とする、請求項1に記載のグラファイト複合フィルムの製造方法。
- 粘着層又は接着層を有するシートからセパレーターを剥がしながら、前記第一ロールと第二ロールの間に連続供給するグラファイトシート複合品の製造方法であって、シートからセパレーターを引き剥がす角度が90度以下であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のグラファイト複合フィルムの製造方法。
- (粘着層又は接着層を有するシートのTD方向の長さ)が(グラファイトフィルムのTD方向の長さ)よりも5mm以上長いことを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のグラファイト複合フィルムの製造方法。
- 前記第一ロールおよび第二ロールが、クラウンロールとフラットロールの組み合わせであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のグラファイト複合フィルムの製造方法。
- (第二ロールと粘着層又は接着層を有するシートの接触開始点)−(第二ロールの中心点)−(第一ロール/第二ロールの接点)のなす角度cが5度以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のグラファイト複合フィルムの製造方法。
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