JP4864293B2 - Method for producing highly oriented graphite - Google Patents

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Description

本発明は、放射線光学素子、高熱伝導体に利用される高配向グラファイト及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a highly oriented graphite used for a radiation optical element, a high thermal conductor, and a method for producing the same.

高配向グラファイトの製造方法として、ポリイミドフィルム又はポリイミドフィルムを炭素化したフィルムを積層して加熱加圧処理する方法が知られている(非特許文献1)。   As a method for producing highly oriented graphite, a method is known in which a polyimide film or a film obtained by carbonizing a polyimide film is laminated and heat-pressed (Non-Patent Document 1).

特にポリイミドフィルムを30枚以上積層して厚い高配向グラファイトを得る場合、原料には厚み25μmの薄いポリイミドを使用する必要がある。しかし、厚みが薄いと熱処理中の収縮や加圧により皺や内部ひずみが入りやすいため、加圧はフィルムの寸法変化が起こらない温度領域 具体的には、高分子熱分解温度を越えてから2000℃の温度領域と2600℃以上の温度領域でのみ行う必要がある。このようにして得られたグラファイトのロッキング特性は0.7である(特許文献1)。   In particular, when 30 or more polyimide films are laminated to obtain thick highly oriented graphite, it is necessary to use a thin polyimide having a thickness of 25 μm as a raw material. However, if the thickness is small, wrinkles and internal strain are likely to occur due to shrinkage and pressurization during heat treatment, so pressurization is a temperature range in which dimensional change of the film does not occur. It is necessary to perform only in the temperature range of 2 ° C. and the temperature range of 2600 ° C. or higher. The rocking characteristic of the graphite thus obtained is 0.7 (Patent Document 1).

さらに配向性を改善するために、一度2600℃以上まで加熱加圧処理をした後、一旦1600℃以下の温度域まで下げてから再び2600℃以上の温度域まで熱処理する方法が知られている。このようにして得られたグラファイトのロッキング特性は0.45である(特許文献2)。   In order to further improve the orientation, there is known a method in which after heat-pressing once to 2600 ° C. or higher, the temperature is once lowered to a temperature range of 1600 ° C. or lower and then heat-treated again to a temperature range of 2600 ° C. or higher. The rocking characteristic of the graphite thus obtained is 0.45 (Patent Document 2).


特開平4−202052JP-A-4-202052 特開平4−202055JP-A-4-202055 Carbon Vol.30,No.2,P255−262,1992Carbon Vol. 30, no. 2, P255-262, 1992

従来のピロメリット酸二無水物と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(4,4’−オキシジアニリン)から合成されるポリイミドフィルムを加熱加圧処理して得られる高配向グラファイトは、厚みが0.1mm以上、6mm以下で、ロッキング特性が0.45以上、厚みが6mm以上、20mm以下で、ロッキング特性が1.0以上であるため、放射線反射性及び熱伝導性に劣り、高性能な放射線光学素子、高熱伝導体としては不十分であった。   The highly oriented graphite obtained by heat-pressing a polyimide film synthesized from conventional pyromellitic dianhydride and 4,4′-diaminodiphenyl ether (4,4′-oxydianiline) has a thickness of 0. 1 mm or more and 6 mm or less, rocking characteristics of 0.45 or more, thicknesses of 6 mm or more and 20 mm or less, and rocking characteristics of 1.0 or more, resulting in inferior radiation reflectivity and thermal conductivity, high performance radiation optics It was insufficient as an element and a high thermal conductor.

次に、従来のポリイミドフィルムの加熱加圧処理による高配向グラファイトの製法の問題点について明示する前に、ポリイミドフィルムのグラファイト化について説明する。   Next, before clarifying the problems of the conventional method for producing highly oriented graphite by heating and pressing a polyimide film, the graphitization of the polyimide film will be described.

図1、図2に示すように、従来のピロメリット酸二無水物と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(4,4’−オキシジアニリン)からなるポリイミドフィルムのグラファイト化は、1000℃までの炭化と2000℃以上の黒鉛化の2段階で進行する。具体的には、炭化は1000℃熱処理でほぼ終了し、厚みは一旦増加し1000℃処理後では初期に比べて90%、面方向では75%まで収縮する。ついで黒鉛化は2000℃から進行し、2800℃熱処理後には、厚み方向では初期と比べると40%にまで収縮し、面方向では炭化段階より大きくなり、初期に比べると90%収縮まで復元する。また従来のポリイミドフィルムでは厚みが厚くなるに従い、炭素層の再配列が起こりにくくなり、グラファイト化しにくくなる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the graphitization of a conventional polyimide film composed of pyromellitic dianhydride and 4,4′-diaminodiphenyl ether (4,4′-oxydianiline) is carbonized up to 1000 ° C. And proceeds in two stages of graphitization at 2000 ° C. or higher. Specifically, the carbonization is almost completed by the 1000 ° C. heat treatment, the thickness is once increased, and after the 1000 ° C. treatment, it shrinks to 90% compared to the initial stage and to 75% in the plane direction. Next, graphitization proceeds from 2000 ° C., and after heat treatment at 2800 ° C., it shrinks to 40% in the thickness direction compared to the initial stage, becomes larger than the carbonization stage in the plane direction, and recovers to 90% contraction compared to the initial stage. In addition, as the thickness of the conventional polyimide film increases, the carbon layer is less likely to be rearranged and becomes less graphitized.

このような理由から、(特許文献1)に記載のように、ポリイミドフィルムの加熱加圧処理による高配向グラファイトの製法においては、原料には厚みが薄く、加圧はフィルムの寸法変化が起こらない温度領域で行う必要がある。   For this reason, as described in (Patent Document 1), in the method for producing highly oriented graphite by heating and pressurizing a polyimide film, the raw material is thin and pressurization does not cause dimensional change of the film. Must be done in the temperature range.

しかし、前述の通り、従来のポリイミドフィルムは、炭化後面方向で75%まで収縮し、黒鉛化後90%まで復元するという寸法変化が大きいため、内部歪みが発生しやすくなり、配向性低下を引き起こしやすい。また配向性低下を引き起こさないように、炭化中に加圧処理を施すことが考えられるが、1000℃までの熱処理では初期よりも厚み方向に厚みが増加し、長さ方向の収縮が大きいこともあり、このときに加圧を行うと破損してしまうため、炭化中に加圧処理することが出来ない。さらに、黒鉛化後の寸法変化は2600℃まで起こるため、黒鉛化後の加圧処理は2600℃後に行わなければならないため、十分な加圧処理を施すことができないために、品質の悪化を引き起こす。   However, as described above, the conventional polyimide film has a large dimensional change that shrinks to 75% in the direction of the carbonized surface and restores to 90% after graphitization. Cheap. In order to prevent a decrease in orientation, it is conceivable to apply a pressure treatment during carbonization. However, the heat treatment up to 1000 ° C. increases the thickness in the thickness direction from the initial stage, and the shrinkage in the length direction is large. Yes, if it is pressurized at this time, it will be damaged, so it cannot be pressurized during carbonization. Further, since the dimensional change after graphitization occurs up to 2600 ° C., the pressure treatment after graphitization must be performed after 2600 ° C., and therefore sufficient pressure treatment cannot be performed, resulting in deterioration of quality. .

また従来のポリイミドフィルムでは薄いフィルムでしかグラファイト化しないため、グラファイトブロックを得るためには原料に薄いフィルムを用いる必要があるが、フィルムの強度が低いために加熱処理中に皺が入りやすくなり、欠陥が増加する。また、厚いグラファイトを得るためには、多い枚数のフィルムが必要となり、フィルム間の界面が増え、空気の噛み込みやゴミの入る可能性も増えるために内部ひずみが増加し、ロッキング特性が劣る原因となる。さらに、作業が煩雑になり、作業効率も悪くなる。   In addition, since a conventional polyimide film is graphitized only with a thin film, it is necessary to use a thin film as a raw material in order to obtain a graphite block. However, since the strength of the film is low, wrinkles easily occur during heat treatment, Defects increase. Also, in order to obtain thick graphite, a large number of films are required, the interface between the films increases, the possibility of air entrapment and the entry of dust increases, the internal strain increases, and the rocking characteristics are inferior It becomes. In addition, the work becomes complicated and the work efficiency also deteriorates.

(特許文献2)に記載の繰り返し熱処理する方法では、製造に時間がかかり、生産性悪化及びコスト増を引き起こす。また、2800℃以上の黒鉛昇華温度以上で熱処理を繰り返すことことにより、ヒーターの寿命が悪化し、コスト増を引き起こす。
In the method of repeatedly heat-treating described in (Patent Document 2), it takes time to produce, which causes productivity deterioration and cost increase. Moreover, by repeating the heat treatment at a graphite sublimation temperature of 2800 ° C. or higher, the life of the heater is deteriorated, resulting in an increase in cost.

放射線光学素子、高熱伝導体において、複屈折が高いポリイミドフィルムを加熱加圧処理して得られたロッキング特性0.44以下のグラファイトを用いる。   In the radiation optical element and the high thermal conductor, graphite having a rocking characteristic of 0.44 or less obtained by heating and pressing a polyimide film having high birefringence is used.

また、高配向グラファイトの製造方法において、複屈折が高いポリイミドフィルムを加熱加圧処理して製造する。さらに、原料の厚みを増やし、炭化中、黒鉛化中も加圧するとより良い。
Moreover, in the manufacturing method of highly oriented graphite, a polyimide film having high birefringence is manufactured by heating and pressing. Furthermore, it is better to increase the thickness of the raw material and pressurize during carbonization and graphitization.

ロッキング特性に優れるために、放射線光学素子、高熱伝導体として優れる。ロッキング特性とは、黒鉛層面の法線から傾いた方向に軸をもつ結晶子の相対的な総数を表す値であり、値が小さいほど、黒鉛層が平面状に配向し、放射線の反射に優れ、面方向の熱伝導性が高くなる。   Since it is excellent in locking characteristics, it is excellent as a radiation optical element and a high thermal conductor. The rocking property is a value that represents the relative total number of crystallites having axes in the direction inclined from the normal of the graphite layer surface. The smaller the value, the more the graphite layer is oriented in a plane and the better the reflection of radiation. The thermal conductivity in the surface direction is increased.

また、高配向グラファイトを製造する際に、複屈折の高いポリイミドフィルムを用いると、炭化中、黒鉛化中面方向の厚み膨張が小さく面方向の長さ変化量が小さくなるため、配向性の乱れが減り、配向性は上がる。また更に、炭化中、黒鉛化中の圧力を加えることも可能になり、品質の高いものが得られる。   In addition, when a highly oriented graphite film is used in the production of highly oriented graphite, the orientation expansion is disturbed because the thickness expansion in the medial direction of the graphitization and the change in length in the plane direction are small during carbonization. Decreases and the orientation increases. Furthermore, it becomes possible to apply pressure during carbonization and graphitization, and a high quality product can be obtained.

ポリイミドフィルムの複屈折が高くなると、強度が高くなり、皺が入りにくくなり、加熱加圧時の破損も少なくなる。   When the birefringence of the polyimide film is increased, the strength is increased, the wrinkles are difficult to enter, and the damage during heating and pressurization is reduced.

さらに、厚みが厚くても黒鉛化しやすいために、原料に厚みの厚いものを用いることが可能となり、フィルム強度が増加し、皺が入りにくくなる。また使用枚数を減らすことが可能となり、界面での歪み、空気やゴミの噛み込みを減らすことが出来品質の優れたものが得られる。また、作業の煩雑さを減らすことも出来る。炭化中、黒鉛化中の圧力を加えることができ品質の高いものが得られる。   Furthermore, since it is easy to graphitize even if the thickness is large, it is possible to use a thick material as a raw material, and the film strength increases and soot is difficult to enter. In addition, it is possible to reduce the number of sheets used, and it is possible to reduce the distortion at the interface and the biting of air and dust, so that an excellent quality can be obtained. In addition, the complexity of the work can be reduced. During carbonization, pressure during graphitization can be applied to obtain a high quality product.

またさらに、ポリイミドフィルムの複屈折が高くなると、黒鉛化温度が低くなり、黒鉛化しやすくなるため、黒鉛化後の加圧時間を長く出来るために、品質の高いものが得られる。   Further, when the birefringence of the polyimide film is increased, the graphitization temperature is lowered and graphitization is facilitated, and the pressurization time after graphitization can be increased, so that a high quality film can be obtained.

本特許の方法を用いると、一度の加圧熱処理で配向性に優れたグラファイトを得ることが出来るため、温度の上げ下げに使用するユーティリティ費(電力、冷却水)を減らすことができ、コストを減らすことが出来、ヒーターの消耗も減らすことが出来る。
By using the method of this patent, graphite with excellent orientation can be obtained by a single pressurization heat treatment, so utility costs (electric power and cooling water) used for raising and lowering the temperature can be reduced, thereby reducing costs. And heater consumption can be reduced.

本発明に用いられるポリイミドフィルムにおいて、分子の面内配向性に関連する複屈折Δnは、フィルム面内のどの方向に関しても0.12以上、好ましくは0.14以上、最も好ましくは0.16以上である。フィルムの複屈折が0.12よりも小さければフィルムの分子の面配向性が悪いことを表し、炭化中、黒鉛化中面方向の厚み膨張が大きく面方向の長さ変化量が大きくなるため、配向性の乱れがおこり、配向性は低下する。また更に、炭化中、黒鉛化中の圧力を加えると破損しやすく、皺がやすい。さらに、厚みが厚くなると黒鉛化しにくくなる。原料に厚みの薄いものを用いる必要が生じ、フィルム強度が弱くなるため、皺が入りやすくなる。また使用枚数を増やす必要が生じ、界面での歪み、空気やゴミの噛み込みを増やしことになり、品質の劣るものとなる。また、作業の煩雑さも増える。またさらに、黒鉛化温度が高くなり、黒鉛化後の加圧時間が短くなり、品質の劣るものとなる。また、加圧熱処理を何回もする必要が生じ、温度の上げ下げに使用するユーティリティ費(電力、冷却水)が増え、コスト増を招く。また、ヒーターの消耗も増加する。   In the polyimide film used in the present invention, the birefringence Δn related to the in-plane orientation of molecules is 0.12 or more, preferably 0.14 or more, most preferably 0.16 or more in any direction in the film plane. It is. If the birefringence of the film is smaller than 0.12, it indicates that the plane orientation of the molecules of the film is poor, and during carbonization, the thickness expansion in the graphitized middle surface direction is large, and the amount of change in length in the surface direction is large. The orientation is disturbed and the orientation is lowered. Furthermore, when pressure is applied during carbonization and graphitization, the steel is liable to be damaged and easily wrinkled. Furthermore, graphitization becomes difficult as the thickness increases. Since it is necessary to use a thin material as the raw material, and the film strength is weakened, wrinkles are easily formed. In addition, it is necessary to increase the number of sheets used, which increases the distortion at the interface and the biting of air and dust, resulting in poor quality. Also, the complexity of the work increases. Furthermore, the graphitization temperature is increased, the pressurization time after graphitization is shortened, and the quality is inferior. Moreover, it is necessary to perform the pressure heat treatment many times, and utility costs (power and cooling water) used for raising and lowering the temperature increase, resulting in an increase in cost. Also, heater consumption increases.

他方、複屈折が0.12以上で、特に0.14以上であれば、炭化中、黒鉛化中面方向の厚み膨張が小さく面方向の長さ変化量が小さくなるため、配向性の乱れが減り、配向性は上がる。また更に、炭化中、黒鉛化中の圧力を加えることも可能になり、品質の高いものが得られる。強度が高くなり、皺が入りにくくなり、加熱加圧時の破損も少なくなる。さらに、厚みが厚くても黒鉛化しやすいために、原料に厚みの厚いものを用いることが可能となり、フィルム強度が増加し、皺が入りにくくなる。また使用枚数を減らすことが可能となり、界面での歪み、空気やゴミの噛み込みを減らすことが出来品質の優れたものが得られる。また、作業の煩雑さを減らすことも出来る。炭化中、黒鉛化中の圧力を加えることができ品質の高いものが得られる。またさらに、黒鉛化温度が低くなり、黒鉛化しやすくなるため、黒鉛化後の加圧時間を長く出来るために、品質の高いものが得られる。一度の加圧熱処理で配向性に優れたグラファイトを得ることが出来るため、温度の上げ下げに使用するユーティリティ費(電力、冷却水)を減らすことができ、コストを減らすことが出来、ヒーターの消耗も減らすことが出来る。この理由は明らかではないが、グラファイト化のためには分子が再配列する必要があり、分子配向性に優れたポリイミドでは分子の再配列が最小で済むので、比較的低温における熱処理で結晶性の高いグラファイトになると推測される。   On the other hand, if the birefringence is 0.12 or more, especially 0.14 or more, the thickness expansion in the graphitized middle surface direction is small during carbonization, and the change in length in the surface direction is small. The orientation is improved. Furthermore, it becomes possible to apply pressure during carbonization and graphitization, and a high quality product can be obtained. Strength becomes high, so that wrinkles are difficult to enter, and damage during heating and pressurization is reduced. Furthermore, since it is easy to graphitize even if the thickness is large, it is possible to use a thick material as a raw material, and the film strength increases and soot is difficult to enter. In addition, it is possible to reduce the number of sheets used, and it is possible to reduce the distortion at the interface and the biting of air and dust, so that an excellent quality can be obtained. In addition, the complexity of the work can be reduced. During carbonization, pressure during graphitization can be applied to obtain a high quality product. Furthermore, since the graphitization temperature becomes low and graphitization becomes easy, the pressurization time after graphitization can be lengthened, so that a high quality product can be obtained. Because graphite with excellent orientation can be obtained with a single pressure heat treatment, utility costs (power and cooling water) used to raise and lower temperatures can be reduced, costs can be reduced, and heater consumption can be reduced. Can be reduced. The reason for this is not clear, but it is necessary to rearrange the molecules for graphitization, and polyimide with excellent molecular orientation requires minimal molecular rearrangement. Presumed to be high graphite.


ここでいう複屈折とは、フィルム面内の任意方向の屈折率と厚み方向の屈折率との差を意味し、フィルム面内X方向の複屈折Δnxは次式(数式1)で与えられる。

Birefringence here means the difference between the refractive index in an arbitrary direction in the film plane and the refractive index in the thickness direction, and the birefringence Δnx in the X direction in the film plane is given by the following formula (Formula 1).

Figure 0004864293
図1と図2において、複屈折の具体的な測定方法が図解されている。図1の平面図において、フィルム1から細いくさび形シート2が測定試料として切り出される。このくさび形シート2は一つの斜辺を有する細長い台形の形状を有しており、その一底角が直角である。このとき、その台形の底辺はX方向と平行な方向に切り出される。図2は、このようにして切り出された測定試料2を斜視図で示している。台形試料2の底辺に対応する切り出し断面に直角にナトリウム光4を照射し、台形試料2の斜辺に対応する切り出し断面側から偏光顕微鏡で観察すれば、干渉縞5が観察される。この干渉縞の数をnとすれば、フィルム面内X方向の複屈折Δnxは、次式(数式2)で表される。
Figure 0004864293
1 and 2, a specific method for measuring birefringence is illustrated. In the plan view of FIG. 1, a thin wedge-shaped sheet 2 is cut out from the film 1 as a measurement sample. The wedge-shaped sheet 2 has an elongated trapezoidal shape having one oblique side, and its base angle is a right angle. At this time, the base of the trapezoid is cut out in a direction parallel to the X direction. FIG. 2 is a perspective view of the measurement sample 2 cut out in this way. When sodium light 4 is irradiated at right angles to the cut-out cross section corresponding to the bottom side of the trapezoidal sample 2 and observed with a polarizing microscope from the cut-out cross section side corresponding to the oblique side of the trapezoidal sample 2, the interference fringes 5 are observed. If the number of interference fringes is n, the birefringence Δnx in the film in-plane X direction is expressed by the following formula (Formula 2).

Figure 0004864293
ここで、λはナトリウムD線の波長589nmであり、dは試料2の台形の高さに相当する試料の幅3である。
Figure 0004864293
Here, λ is the wavelength 589 nm of the sodium D line, and d is the width 3 of the sample corresponding to the trapezoidal height of the sample 2.

なお、前述の「フィルム面内の任意方向X」とは、例えばフィルム形成時における材料流れの方向を基準として、X方向が面内の0゜方向、45゜方向、90゜方向、135゜方向のどの方向においてもの意味である。

また、本発明に用いられるグラファイトの原料となるポリイミドフィルムは、100〜200℃の範囲において2.5×10-5/℃未満の平均線膨張係数を有しているとよい。このようなポリイミドフィルムを原料として用いることによって、グラファイトへの転化が2400℃から始まり、2700℃で十分結晶性の高いグラファイトに転化が生じ得る。また、グラファイトの原料として従来から知られている2.5×10-5/℃以上の線膨張係数のポリイミドフィルムを用いた場合に比較して、2.5×10-5/℃未満の線膨張係数のポリイミドフィルムでは、同じ厚みであってもより低温でグラファイトに転化することが可能となる。すなわち、従来より厚いフィルムを原料に用いても、容易にグラファイト化を進行させることができる。なお、その線膨張係数は、2.0×10-5/℃以下であることがより好ましい。
The above-mentioned “arbitrary direction X in the film plane” means, for example, the X direction is the 0 ° direction, 45 ° direction, 90 ° direction, 135 ° direction in the plane with reference to the direction of material flow during film formation. It means in any direction.

Moreover, the polyimide film used as the raw material for graphite used in the present invention preferably has an average linear expansion coefficient of less than 2.5 × 10 −5 / ° C. in the range of 100 to 200 ° C. By using such a polyimide film as a raw material, conversion to graphite starts at 2400 ° C., and conversion can occur in graphite having sufficiently high crystallinity at 2700 ° C. In addition, compared with the case where a polyimide film having a linear expansion coefficient of 2.5 × 10 −5 / ° C. or higher, which is conventionally known as a raw material for graphite, is used, a wire of less than 2.5 × 10 −5 / ° Polyimide films having an expansion coefficient can be converted to graphite at a lower temperature even if they have the same thickness. That is, graphitization can easily proceed even if a thicker film than the conventional one is used as a raw material. The linear expansion coefficient is more preferably 2.0 × 10 −5 / ° C. or less.

フィルムの線膨張係数が2.5×10-5/℃より大きければ、熱処理中の変化が大きくなるため、黒鉛化が乱れ脆くなり、得られるグラファイトの結晶が劣り、ロッキング特性が劣る傾向にある。他方、線膨張係数が2.5×10-5/℃未満であれば、熱処理中の伸びが小さく、スムースに黒鉛化が進行し脆くなく、種々の特性に優れたグラファイトを得ることができる。 If the linear expansion coefficient of the film is larger than 2.5 × 10 −5 / ° C., the change during the heat treatment becomes large, so that graphitization is disturbed and brittle, the resulting graphite crystals tend to be inferior, and the rocking characteristics tend to be inferior. . On the other hand, if the linear expansion coefficient is less than 2.5 × 10 −5 / ° C., the elongation during the heat treatment is small, graphitization proceeds smoothly and is not brittle, and graphite excellent in various properties can be obtained.

なお、フィルムの線膨張係数は、TMA(熱機械分析装置)を用いて、まず試料を10℃/分の昇温速度で350℃まで昇温させた後に一旦室温まで空冷し、再度10℃/分の昇温速度で350℃まで昇温させ、2回目の昇温時の100℃〜200℃における平均線膨張係数を測定することによって得られる。具体的には、熱機械分析装置(TMA:セイコー電子製SSC/5200H;TMA120C)を用いて、3mm幅×20mm長のサイズのフィルム試料を所定の治具にセットし、引張モードで3gの荷重をかけて窒素雰囲気下で測定が行われる。   The linear expansion coefficient of the film was determined by using a TMA (thermomechanical analyzer) to first heat the sample to 350 ° C. at a temperature rising rate of 10 ° C./min, then air-cooled to room temperature, and again 10 ° C. / It is obtained by raising the temperature to 350 ° C. at a temperature rise rate of minutes and measuring the average linear expansion coefficient at 100 ° C. to 200 ° C. at the time of the second temperature rise. Specifically, using a thermomechanical analyzer (TMA: Seiko Electronics SSC / 5200H; TMA120C), a 3 mm wide × 20 mm long film sample is set in a predetermined jig, and a load of 3 g is applied in a tensile mode. Is measured in a nitrogen atmosphere.

また、本発明に用いられるポリイミドフィルムは、その弾性率が350kgf/mm2上であれば、グラファイト化をより容易に行い得るということから好ましい。すなわち、弾性率が350kgf/mm2以上であれば、熱処理中のフィルムの収縮によるフィルムの破損を防止することができ、種々の特性に優れたグラファイトを得ることができる。 In addition, the polyimide film used in the present invention is preferable if its elastic modulus is 350 kgf / mm 2 because it can be graphitized more easily. That is, if the elastic modulus is 350 kgf / mm 2 or more, the film can be prevented from being damaged due to the shrinkage of the film during the heat treatment, and graphite excellent in various characteristics can be obtained.

なお、フィルムの弾性率は、ASTM−D−882に準拠して測定することができる。ポリイミドフィルムのより好ましい弾性率は400kgf/mm2以上であり、さらに好ましくは500kgf/mm2以上である。フィルムの弾性率が350kgf/mm2より小さければ、熱処理中のフィルムの収縮で破損および変形しやすくなり、得られるグラファイトの結晶性は劣り、ロッキング特性に劣る傾向にある。 In addition, the elasticity modulus of a film can be measured based on ASTM-D-882. More preferred elastic modulus of the polyimide film at 400 kgf / mm 2 or more, further preferably 500 kgf / mm 2 or more. If the elastic modulus of the film is smaller than 350 kgf / mm 2 , the film tends to be broken and deformed due to the shrinkage of the film during heat treatment, and the resulting graphite tends to be inferior in crystallinity and inferior in rocking characteristics.

フィルムのロッキング特性は、例えば、理学電機社製のX線回折装置(ローターフレックスRU−200B型X線解説装置等)を用いて測定し、グラファイト(002)回折線のピーク位置におけるロッキング特性測定の回折線の半値幅をもって評価できる。   The rocking characteristics of the film are measured using, for example, an X-ray diffractometer manufactured by Rigaku Corporation (Rotor Flex RU-200B type X-ray commentator, etc.), and the rocking characteristics are measured at the peak position of the graphite (002) diffraction line. It can be evaluated with the half width of the diffraction line.


フィルムの吸水率は、下記のごとく測定した。フィルムを絶乾するために、100℃で30分乾燥して、25μ厚み10cm角のサンプルを作製した。この重量を測定してA1とする。25μ厚み10cm角のサンプルを蒸留水に23℃で24時間浸漬し、表面の水を拭いて除去し直ちに重量を測定した。この重量をA2とする。下記式より吸水率を求めた。

The water absorption rate of the film was measured as follows. In order to dry the film completely, the film was dried at 100 ° C. for 30 minutes to prepare a 25 μm thick 10 cm square sample. This weight is measured and designated as A1. A 25 μm thick 10 cm square sample was immersed in distilled water at 23 ° C. for 24 hours, and the surface water was wiped away and the weight was immediately measured. This weight is A2. The water absorption was determined from the following formula.

吸水率(%)=(A2−A1)÷A1×100

本発明で用いられるポリイミドフィルムは、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸の有機溶液をイミド化促進剤と混合した後、エンドレスベルトまたはステンレスドラムなどの支持体上に流延し、それを乾燥および焼成してイミド化させることにより製造され得る。
Water absorption rate (%) = (A2−A1) ÷ A1 × 100

The polyimide film used in the present invention is prepared by mixing an organic solution of polyamic acid, which is a polyimide precursor, with an imidization accelerator, and then casting it on a support such as an endless belt or a stainless drum, followed by drying and baking. Can be produced by imidization.

本発明に用いられるポリアミド酸の製造方法としては公知の方法を用いることができ、通常は、芳香族酸二無水物の少なくとも1種とジアミンの少なくとも1種が実質的に等モル量で有機溶媒中に溶解させられる。そして、得られた有機溶液は酸二無水物とジアミンの重合が完了するまで制御された温度条件下で攪拌され、これによってポリアミド酸が製造され得る。このようなポリアミド酸溶液は、通常は5〜35wt%、好ましくは10〜30wt%の濃度で得られる。この範囲の濃度である場合に、適当な分子量と溶液粘度を得ることができる。   As a method for producing the polyamic acid used in the present invention, a known method can be used. Usually, at least one kind of aromatic dianhydride and at least one kind of diamine are substantially equimolar amounts in an organic solvent. Dissolved in. The obtained organic solution is stirred under controlled temperature conditions until the polymerization of the acid dianhydride and the diamine is completed, whereby a polyamic acid can be produced. Such a polyamic acid solution is usually obtained at a concentration of 5 to 35 wt%, preferably 10 to 30 wt%. When the concentration is in this range, an appropriate molecular weight and solution viscosity can be obtained.

重合方法としてはあらゆる公知の方法を用いることができるが、例えば次のような重合方法(1)−(5)が好ましい。   Any known method can be used as the polymerization method. For example, the following polymerization methods (1) to (5) are preferable.

(1) 芳香族ジアミンを有機極性溶媒中に溶解し、これと実質的に等モルの芳香族テトラカルボン酸二無水物を反応させて重合する方法。   (1) A method in which an aromatic diamine is dissolved in an organic polar solvent, and this is reacted with a substantially equimolar aromatic tetracarboxylic dianhydride for polymerization.

(2) 芳香族テトラカルボン酸二無水物とこれに対して過小モル量の芳香族ジアミン化合物とを有機極性溶媒中で反応させ、両末端に酸無水物基を有するプレポリマを得る。続いて、芳香族テトラカルボン酸二無水物に対して実質的に等モルになるように芳香族ジアミン化合物を用いて重合させる方法。   (2) An aromatic tetracarboxylic dianhydride is reacted with a small molar amount of an aromatic diamine compound in an organic polar solvent to obtain a prepolymer having acid anhydride groups at both ends. Then, the method of superposing | polymerizing using an aromatic diamine compound so that it may become substantially equimolar with respect to aromatic tetracarboxylic dianhydride.

(3) 芳香族テトラカルボン酸二無水物とこれに対し過剰モル量の芳香族ジアミン化合物とを有機極性溶媒中で反応させ、両末端にアミノ基を有するプレポリマを得る。続いて、このプレポリマに芳香族ジアミン化合物を追加添加後に、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミン化合物が実質的に等モルとなるように芳香族テトラカルボン酸二無水物を用いて重合する方法。   (3) An aromatic tetracarboxylic dianhydride and an excess molar amount of the aromatic diamine compound are reacted in an organic polar solvent to obtain a prepolymer having amino groups at both ends. Subsequently, after adding an aromatic diamine compound to the prepolymer, polymerization was performed using the aromatic tetracarboxylic dianhydride so that the aromatic tetracarboxylic dianhydride and the aromatic diamine compound are substantially equimolar. how to.

(4) 芳香族テトラカルボン酸二無水物を有機極性溶媒中に溶解および/または分散させた後に、その酸二無水物に対して実質的に等モルになるように芳香族ジアミン化合物を用いて重合させる方法。   (4) After dissolving and / or dispersing aromatic tetracarboxylic dianhydride in an organic polar solvent, an aromatic diamine compound is used so as to be substantially equimolar with respect to the acid dianhydride. Polymerization method.

(5) 実質的に等モルの芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンの混合物を有機極性溶媒中で反応させて重合する方法。   (5) A method of polymerizing by reacting a substantially equimolar mixture of aromatic tetracarboxylic dianhydride and aromatic diamine in an organic polar solvent.

これらの中でも(2)、(3)に示すプレポリマを経由するシーケンシャル制御(ブロックポリマー同士の組み合わせ・ブロックポリマー分子同士の繋がりの制御)をして重合する方法が好ましい。というのは、この方法を用いることで、複屈折が大きく、線膨張係数が小さいポリイミドフィルムが得られやすく、このポリイミドフィルムを熱処理することにより、結晶性が高く、ロッキング特性が優れたグラファイトを得やすくなるからである。また、規則正しく、制御されることで、芳香環の重なりが多くなり、低温の熱処理でもグラファイト化が進行しやすくなると推定される。また複屈折を高めるために、イミド基含有量を増やすと、樹脂中の炭素比率が減り、黒鉛処理後の炭素化収率が減るが、シーケンシャル制御をして合成されるポリイミドフィルムは、樹脂中の炭素比率を落とすことなく、複屈折を高めることが出来るために好ましい。   Among these, a method of polymerizing by sequential control (combination of block polymers / control of connection between block polymer molecules) via the prepolymer shown in (2) and (3) is preferable. This is because it is easy to obtain a polyimide film having a large birefringence and a low linear expansion coefficient by using this method. By heat treating this polyimide film, a graphite having high crystallinity and excellent rocking characteristics can be obtained. This is because it becomes easier. Further, it is presumed that, when controlled regularly, the aromatic rings overlap, and graphitization is likely to proceed even at low temperature heat treatment. Also, increasing the imide group content to increase birefringence decreases the carbon ratio in the resin and decreases the carbonization yield after graphite treatment, but the polyimide film synthesized with sequential control is This is preferable because the birefringence can be increased without reducing the carbon ratio.

本発明においてポリイミドの合成に用いられ得る酸二無水物は、ピロメリット酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、オキシジフタル酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、p−フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、エチレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、ビスフェノールAビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、およびそれらの類似物を含み、それらを単独でまたは任意の割合の混合物で用いることができる。   Acid dianhydrides that can be used for the synthesis of polyimide in the present invention are pyromellitic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyl. Tetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6-naphthalene tetracarboxylic dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4 ′ -Benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, bis (3,4- Dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 1,1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, 1,1-bis (3,4-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, bis (2 , 3-Zical Xylphenyl) methane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, oxydiphthalic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, p-phenylenebis (trimerit Acid monoester acid anhydride), ethylene bis (trimellitic acid monoester acid anhydride), bisphenol A bis (trimellitic acid monoester acid anhydride), and the like, which may be used alone or in any It can be used in a mixture of proportions.

本発明においてポリイミドの合成に用いられ得るジアミンとしては、4,4’−オキシジアニリン、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、ベンジジン、3,3’−ジクロロベンジジン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(4,4’−オキシジアニリン)、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル(3,3’−オキシジアニリン)、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル(3,4’−オキシジアニリン)、1,5−ジアミノナフタレン、4,4’−ジアミノジフェニルジエチルシラン、4,4’−ジアミノジフェニルシラン、4,4’−ジアミノジフェニルエチルホスフィンオキシド、4,4’−ジアミノジフェニルN−メチルアミン、4,4’−ジアミノジフェニル N−フェニルアミン、1,4−ジアミノベンゼン(p−フェニレンジアミン)、1,3−ジアミノベンゼン、1,2−ジアミノベンゼンおよびそれらの類似物を含み、それらを単独でまたは任意の割合の混合物で用いることができる。   Examples of the diamine that can be used in the synthesis of the polyimide in the present invention include 4,4′-oxydianiline, p-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylpropane, 4,4′-diaminodiphenylmethane, benzidine, 3,3. '-Dichlorobenzidine, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenyl ether (4,4'-oxydianiline), 3,3'-diaminodiphenyl ether (3,3'-oxydianiline), 3,4'-diaminodiphenyl ether (3,4'-oxydianiline), 1,5-diaminonaphthalene, 4,4'-diaminodiphenyl Diethylsilane, 4,4'-diaminodiphenylsilane, 4,4 ' Diaminodiphenylethylphosphine oxide, 4,4′-diaminodiphenyl N-methylamine, 4,4′-diaminodiphenyl N-phenylamine, 1,4-diaminobenzene (p-phenylenediamine), 1,3-diaminobenzene, Including 1,2-diaminobenzene and the like, which can be used alone or in any proportion of the mixture.

特に、線膨張係数を小さくして弾性率を高くかつ複屈折を大きくし得るという観点から、本発明におけるポリイミドフィルムの製造では、下記式(1)で表される酸二無水物を原料に用いることが好ましい。   In particular, from the viewpoint of increasing the elastic modulus and increasing the birefringence by decreasing the linear expansion coefficient, the acid dianhydride represented by the following formula (1) is used as a raw material in the production of the polyimide film in the present invention. It is preferable.

Figure 0004864293
ここで、R1は、下記の式(2)〜式(13)に含まれる2価の有機基の群から選択されるいずれかであって、
Figure 0004864293
Here, R 1 is any one selected from the group of divalent organic groups included in the following formulas (2) to (13),

Figure 0004864293
ここで、R2、R3、R4、およびR5の各々は−CH3、−Cl、−Br、−F、または−CH3Oの群から選択されるいずれかであり得る。
Figure 0004864293
Here, each of R 2 , R 3 , R 4 , and R 5 can be any selected from the group of —CH 3 , —Cl, —Br, —F, or —CH 3 O.

上述の酸二無水物を用いることによりって比較的低吸水率のポリイミドフィルムが得られ、このことはグラファイト化過程において水分による発泡を防止し得るという観点からも好ましい。   By using the above acid dianhydride, a polyimide film having a relatively low water absorption can be obtained, which is also preferable from the viewpoint of preventing foaming due to moisture in the graphitization process.

特に、酸二無水物におけるR1として化学式2に示されているようなベンゼン核を含む有機基を使用すれば、得られるポリイミドフィルムの分子配向性が高くなり、線膨張係数が小さく、弾性率が大きく、複屈折が高く、さらには吸水率が低くなるという観点から好ましい。 In particular, when an organic group containing a benzene nucleus as shown in Chemical Formula 2 is used as R 1 in the acid dianhydride, the molecular orientation of the resulting polyimide film is increased, the linear expansion coefficient is small, and the elastic modulus Is preferable from the viewpoints of large, high birefringence, and low water absorption.

さらに線膨張係数を小さく、弾性率を高く、複屈折を大きく、吸水率を小さくするためには、本発明におけるポリイミドの合成に下記式(14)で表される酸二無水物を原料に用いればよい。   In order to further reduce the linear expansion coefficient, increase the elastic modulus, increase the birefringence, and decrease the water absorption, an acid dianhydride represented by the following formula (14) is used as a raw material for the synthesis of the polyimide in the present invention. That's fine.

Figure 0004864293
特に、2つ以上のエステル結合でベンゼン環が直線状に結合された構造を有する酸二無水物を原料に用いて得られるポリイミドフィルムは、屈曲鎖を含むけれども全体として非常に直線的なコンフォメーションをとりやすく、比較的剛直な性質を有する。その結果、この原料を用いることによってポリイミドフィルムの線膨張係数を小さくすることができ、例えば1.5×10-5/℃以下にすることができる。また、弾性率は500kgf/mm2以上に大きくすることができ、吸水率は1.5%以下に小さくすることができる。
Figure 0004864293
In particular, a polyimide film obtained by using an acid dianhydride having a structure in which a benzene ring is linearly bonded by two or more ester bonds as a raw material has a very linear conformation as a whole although it contains a bent chain. It has a relatively rigid property. As a result, the linear expansion coefficient of the polyimide film can be reduced by using this raw material, for example, 1.5 × 10 −5 / ° C. or less. Further, the elastic modulus can be increased to 500 kgf / mm 2 or more, and the water absorption can be decreased to 1.5% or less.

さらに線膨張係数を小さく、弾性率を高く、複屈折を大きくするためには、本発明におけるポリイミドは、p−フェニレンジアミンを原料に用いて合成されることが好ましい。   In order to further reduce the linear expansion coefficient, increase the elastic modulus, and increase the birefringence, the polyimide in the present invention is preferably synthesized using p-phenylenediamine as a raw material.

本発明においてポリイミドフィルムの合成に用いられる最も適当な酸二無水物はピロメリット酸二無水物および/または式(14)で表されるp−フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸二無水物)であり、これらの単独または2者の合計モルが全酸二無水物に対して40モル%以上、さらには50モル%以上、さらには70モル%以上、またさらには80モル%以上であることが好ましい。これら酸二無水物の使用量が40モル%未満であれば、得られるポリイミドフィルムの線膨張係数が大きく、弾性率が小さく、複屈折が小さくなる傾向になる。   In the present invention, the most suitable acid dianhydride used for the synthesis of the polyimide film is pyromellitic dianhydride and / or p-phenylenebis represented by the formula (14) (trimellitic acid monoester dianhydride). And the total mole of these alone or the two is 40 mole% or more, further 50 mole% or more, further 70 mole% or more, or even 80 mole% or more based on the total acid dianhydride. Is preferred. If the amount of these acid dianhydrides used is less than 40 mol%, the resulting polyimide film tends to have a large linear expansion coefficient, a small elastic modulus, and a small birefringence.

また、本発明においてポリイミドの合成に用いられる最も適当なジアミンは4,4’−オキシジアニリンとp−フェニレンジアミンであり、これらの単独または2者の合計モルが全ジアミンに対して40モル%以上、さらには50モル%以上、さらには70モル%以上、またさらには80モル%以上であることが好ましい。さらに、p−フェニレンジアミンが10モル%以上、さらには20モル%以上、さらには30モル%以上、またさらには40モル%以上を含むことが好ましい。これらのジアミンの含有量がこれらのモル%範囲の下限値未満になれば、得られるポリイミドフィルムの線膨張係数が大きく、弾性率が小さく、複屈折が小さくなる傾向になる。但し、ジアミンの全量をp−フェニレンジアミンにすると、発泡の少ない厚みの厚いポリイミドフィルムを得るのが難しくなるため、4,4’−オキシジアニリンを使用するのが良い。   In the present invention, the most suitable diamines used for the synthesis of polyimide are 4,4′-oxydianiline and p-phenylenediamine, and the total moles of these alone or the two are 40% by mole based on the total diamines. More preferably, it is 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, and even more preferably 80 mol% or more. Furthermore, it is preferable that p-phenylenediamine contains 10 mol% or more, further 20 mol% or more, further 30 mol% or more, and further 40 mol% or more. If the content of these diamines is less than the lower limit of these mol% ranges, the resulting polyimide film tends to have a high linear expansion coefficient, a low elastic modulus, and a low birefringence. However, if the total amount of diamine is p-phenylenediamine, it is difficult to obtain a thick polyimide film with less foaming, so 4,4'-oxydianiline is preferably used.

ポリアミド酸を合成するための好ましい溶媒は、アミド系溶媒であるN,N−ジメチルフォルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンなどであり、N,N−ジメチルフォルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドが特に好ましく用いられ得る。

次に、ポリイミドの製造方法には、前駆体であるポリアミド酸を加熱でイミド転化する熱キュア法、またはポリアミド酸に無水酢酸等の酸無水物に代表される脱水剤やピコリン、キノリン、イソキノリン、ピリジン等の第3級アミン類をイミド化促進剤として用いてイミド転化するケミカルキュア法のいずれを用いてもよい。中でも、イソキノリンのように沸点の高いものほど好ましい。というのは、フィルム作成中の初期段階では蒸発せず、乾燥の最後の過程まで、触媒効果が発揮されやすいため好ましい。特に、得られるフィルムの線膨張係数が小さく、弾性率が高く、複屈折が大きくなりやすく、また比較的低温で迅速なグラファイト化が可能で、品質のよいグラファイトを得ることができるという観点からケミカルキュアの方が好ましい。特に、脱水剤とイミド化促進剤を併用することは、得られるフィルムの線膨張係数が小さく、弾性率が大きく、複屈折が大きくなり得るので好ましい。また、ケミカルキュア法は、イミド化反応がより速く進行するので加熱処理においてイミド化反応を短時間で完結させることができ、生産性に優れた工業的に有利な方法である。

具体的なケミカルキュアによるフィルムの製造においては、まずポリアミド酸溶液に化学量論以上の脱水剤と触媒からなるイミド化促進剤を加えて、支持板、PET等の有機フィルム、ドラム、またはエンドレスベルト等の支持体上に流延または塗布して膜状にし、有機溶媒を蒸発させることによって自己支持性を有する膜を得る。次いで、この自己支持性膜をさらに加熱して乾燥させつつイミド化させてポリイミド膜を得る。この加熱の際の温度は、150℃から550℃の範囲内にあることが好ましい。加熱の際の昇温速度には特に制限はないが、連続的もしくは段階的に、徐々に加熱して最高温度がその所定温度範囲内になるようにするのが好ましい。加熱時間はフィルム厚みや最高温度によって異なるが、一般的には最高温度に達してから10秒から10分の範囲が好ましい。さらに、ポリイミドフィルムの製造工程中に、収縮を防止するためにフィルムを固定したり延伸したりする工程を含めば、得られるフィルムの線膨張係数が小さく、弾性率が高く、複屈折が大きくなりやすい傾向にあるので好ましい。

本発明のポリイミドフィルムの厚みは、30μm以上、好ましくは60μm以上、更に好ましくは、100μm以上である。ポリイミドフィルムの厚みが厚くなるほど、フィルム強度が増加し、皺が入りにくくなる。また使用枚数を減らすことが可能となり、界面での歪み、空気やゴミの噛み込みを減らすことが出来品質の優れたものが得られる。また、作業の煩雑さを減らすことも出来る。炭化中、黒鉛化中の圧力を加えることができ品質の高いものが得られるために好ましい。

ポリイミドフィルムを積層してグラファイト化するプロセスにおいて、ポリイミドフィルムの積層体の炭化は、減圧下もしくは窒素ガス中でホットプレスもしくは電気炉を用いて行う。この炭化は通常1000℃程度の温度で行う。高配向性グラファイトを得るためには、ホットプレスを用いて垂直方向に圧力を加えることが好ましい。炭化中に5kg/cm2以上、好ましくは15kg/cm2以上、更に好ましくは25kg/cm2以上圧力をかけることのが良い。
Preferred solvents for synthesizing the polyamic acid are amide solvents N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone and the like, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide can be used particularly preferably.

Next, the polyimide production method includes a thermal curing method in which the precursor polyamic acid is converted to imide by heating, or a polyhydric acid such as acetic anhydride and other dehydrating agents, picoline, quinoline, isoquinoline, Any of the chemical curing methods in which imide conversion is performed using a tertiary amine such as pyridine as an imidization accelerator may be used. Among them, a higher boiling point such as isoquinoline is preferable. This is preferable because it does not evaporate in the initial stage of film formation, and the catalytic effect is easily exhibited until the last step of drying. In particular, the resulting film has a low coefficient of linear expansion, high modulus of elasticity, high birefringence, and can be rapidly graphitized at a relatively low temperature to obtain high-quality graphite. Cure is preferred. In particular, the combined use of a dehydrating agent and an imidization accelerator is preferable because the resulting film has a small linear expansion coefficient, a large elastic modulus, and a large birefringence. In addition, the chemical cure method is an industrially advantageous method that is excellent in productivity because the imidization reaction proceeds faster and the imidization reaction can be completed in a short time in the heat treatment.

In the production of a film by a specific chemical cure, first, an imidization accelerator comprising a dehydrating agent and a catalyst of a stoichiometric amount or more is added to a polyamic acid solution, an organic film such as a support plate, PET, a drum, or an endless belt. A film having self-supporting properties is obtained by casting or coating on a support such as a film to evaporate the organic solvent. Next, the self-supporting film is further heated and dried to be imidized to obtain a polyimide film. The temperature during the heating is preferably in the range of 150 ° C to 550 ° C. There is no particular limitation on the rate of temperature increase at the time of heating, but it is preferable to gradually heat in a continuous or stepwise manner so that the maximum temperature falls within the predetermined temperature range. Although the heating time varies depending on the film thickness and the maximum temperature, it is generally preferably in the range of 10 seconds to 10 minutes after reaching the maximum temperature. Furthermore, if the process of fixing or stretching the film to prevent shrinkage is included in the polyimide film manufacturing process, the resulting film has a low coefficient of linear expansion, a high elastic modulus, and a high birefringence. Since it tends to be easy, it is preferable.

The thickness of the polyimide film of the present invention is 30 μm or more, preferably 60 μm or more, and more preferably 100 μm or more. As the thickness of the polyimide film increases, the film strength increases and wrinkles are less likely to enter. In addition, it is possible to reduce the number of sheets used, and it is possible to reduce the distortion at the interface and the biting of air and dust, so that an excellent quality can be obtained. In addition, the complexity of the work can be reduced. It is preferable because a high quality product can be obtained by applying a pressure during graphitization during carbonization.

In the process of laminating a polyimide film and graphitizing, the laminate of the polyimide film is carbonized under reduced pressure or in nitrogen gas using a hot press or an electric furnace. This carbonization is usually performed at a temperature of about 1000 ° C. In order to obtain highly oriented graphite, it is preferable to apply pressure in the vertical direction using a hot press. During carbonization, it is preferable to apply a pressure of 5 kg / cm 2 or more, preferably 15 kg / cm 2 or more, more preferably 25 kg / cm 2 or more.

次に、炭化されたフィルムのグラファイト化は、ホットプレスを用いてが行なわれる。グラファイト化は不活性ガス中で行なわれるが、不活性ガスとしてはアルゴンが適当であり、アルゴンに少量のヘリウムを加えることはさらに好ましい。熱処理温度としては最低でも2400℃以上が必要で、好ましくは2800℃以上、最終的には3000℃で熱処理することが好ましい。グラファイト化中に100kg/cm2以上、好ましくは200kg/cm2以上、更に好ましくは300kg/cm2以上圧力をかけることのが良い。また、炭化と黒鉛化は連続に行っても良い。 Next, graphitization of the carbonized film is performed using a hot press. Graphitization is carried out in an inert gas. Argon is suitable as the inert gas, and it is more preferable to add a small amount of helium to argon. The heat treatment temperature is required to be at least 2400 ° C. or higher, preferably 2800 ° C. or higher, and finally 3000 ° C. During graphitization, it is preferable to apply a pressure of 100 kg / cm 2 or more, preferably 200 kg / cm 2 or more, more preferably 300 kg / cm 2 or more. Carbonization and graphitization may be performed continuously.

熱処理温度が高いほど良質のグラファイトへの転化が可能であるが、経済性の観点からはできるだけ低温で良質のグラファイトに転化できることが好ましい。2500℃以上の超高温を得るには、通常はグラファイトヒーターに直接電流を流して、そのジュ−ル熱を利用した加熱が行なわれる。グラファイトヒーターの消耗は2700℃以上で進行し、2800℃ではその消耗速度が約10倍になり、2900℃ではさらにその約10倍になる。したがって、原材料の高分子フィルムの改善によって、繰り返し熱処理しなくなると、大きな経済的効果を生じる。なお、一般に入手可能な工業的炉において、熱処理可能な最高温度は3000℃が限界である。

グラファイト化処理では、予備熱処理で作製された炭素化フィルムがグラファイト構造に転化させられるが、その際には炭素−炭素結合の開裂と再結合が起きなければならない。品質の良いグラファイト化を得るためには、その開裂と再結合が最小のエネルギーで起こるようにする必要がある。出発ポリイミドフィルムの分子配向は炭素化フィルム中の炭素原子の配列に影響を与え、その分子配向はグラファイト化の際に炭素−炭素結合の開裂と再結合化のエネルギーを少なくする効果を生じ得る。したがって、高度な分子配向が生じやすくなるように分子設計を行うことによって、品質の高いグラファイト化が可能になる。この分子配向の効果は、フィルム面に平行な二次元的分子配向とすることによって一層顕著になる。
The higher the heat treatment temperature is, the higher the quality can be converted to graphite, but from the viewpoint of economy, it is preferable that the conversion to high quality graphite is possible at the lowest possible temperature. In order to obtain an ultra-high temperature of 2500 ° C. or higher, usually, a current is directly applied to the graphite heater, and heating using the Joule heat is performed. The consumption of the graphite heater proceeds at 2700 ° C. or more, and the consumption rate becomes about 10 times at 2800 ° C., and further about 10 times at 2900 ° C. Therefore, if the heat treatment is not repeated due to the improvement of the raw material polymer film, a great economic effect is produced. In a generally available industrial furnace, the maximum heat-treatable temperature is 3000 ° C.

In the graphitization treatment, the carbonized film produced by the preliminary heat treatment is converted into a graphite structure, and in that case, the carbon-carbon bond must be cleaved and recombined. In order to obtain good quality graphitization, it is necessary to ensure that its cleavage and recombination occur with minimal energy. The molecular orientation of the starting polyimide film affects the arrangement of carbon atoms in the carbonized film, which can have the effect of reducing the energy of carbon-carbon bond cleavage and recombination during graphitization. Therefore, high-quality graphitization can be achieved by designing a molecule so that a high degree of molecular orientation is likely to occur. The effect of this molecular orientation becomes more prominent by adopting a two-dimensional molecular orientation parallel to the film surface.

本発明のポリイミドフィルムでは、厚いフィルムでもグラファイト化が起こることから、表面層と内部とでほぼ同時にグラファイト化が進行すると考えられ、内部から発生するガスのために表面層に形成されたグラファイト構造が破壊されるという事態を避けることにも役立ち、より品質の高いグラファイトを得ることが出来る。本発明において作製されるポリイミドフィルムは、まさにこのような効果を生じるのに最適な分子配向を有していると考えられる。   In the polyimide film of the present invention, since graphitization occurs even in a thick film, it is considered that graphitization proceeds almost simultaneously in the surface layer and inside, and the graphite structure formed in the surface layer due to gas generated from the inside It helps to avoid the situation of being destroyed, and you can get higher quality graphite. The polyimide film produced in the present invention is considered to have an optimal molecular orientation for producing such an effect.

以上のように、本発明において作製される複屈折の高いポリイミドフィルムの積層体を加熱加圧処理して得られる高配向グラファイトは、ロッキング特性に優れるために、放射線光学素子、高熱伝導体として優れる。   As described above, highly oriented graphite obtained by heating and pressurizing a laminate of polyimide films having high birefringence produced in the present invention is excellent as a radiation optical element and a high thermal conductor because of excellent rocking characteristics. .

また、ポリイミドフィルムの複屈折が高くなると、強度が高くなり、皺が入りにくくなり、加熱加圧時の破損も少なくなる。厚みが厚くても黒鉛化しやすいために、原料に厚みの厚いものを用いることが可能となり、フィルム強度が増加し、皺が入りにくくなる。また使用枚数を減らすことが可能となり、界面での歪み、空気やゴミの噛み込みを減らすことが出来品質の優れたものが得られる。また、作業の煩雑さを減らすことも出来る。炭化中、黒鉛化中の圧力を加えることができ品質の高いものが得られる。またさらに、黒鉛化温度が低くなり、黒鉛化しやすくなるため、黒鉛化後の加圧時間を長く出来るために、品質の高いものが得られる。加えて、一度の加熱加圧処理で配向性に優れたグラファイトを得ることが出来るため、温度の上げ下げに使用するユーティリティ費(電力、冷却水)を減らすことができ、コストを減らすことが出来、ヒーターの消耗も減らすことが出来る。   Moreover, when the birefringence of a polyimide film becomes high, intensity | strength will become high, a wrinkle will become difficult to enter, and the damage at the time of heat pressurization will also decrease. Since it is easy to graphitize even if the thickness is large, it is possible to use a thick material as the raw material, the film strength is increased, and soot is difficult to enter. In addition, it is possible to reduce the number of sheets used, and it is possible to reduce the distortion at the interface and the biting of air and dust, so that an excellent quality can be obtained. In addition, the complexity of the work can be reduced. During carbonization, pressure during graphitization can be applied to obtain a high quality product. Furthermore, since the graphitization temperature becomes low and graphitization becomes easy, the pressurization time after graphitization can be lengthened, so that a high quality product can be obtained. In addition, graphite with excellent orientation can be obtained with a single heat and pressure treatment, so utility costs (power and cooling water) used to raise and lower the temperature can be reduced, and costs can be reduced. Heater consumption can also be reduced.

以下において、本発明の種々の実施例がいくつかの比較例と共に説明される。   In the following, various embodiments of the present invention will be described along with some comparative examples.

(実施例1)
4,4’−オキシジアニリンの3当量を溶解したDMF溶液にピロメリット酸二無水物の4当量を溶解して、両末端に酸無水物を有するプレポリマが合成された後、そのプレポリマを含む溶液にp−フェニレンジアミンの1当量を溶解することによって、ポリアミド酸18.5wt%含む溶液が得られた。
Example 1
After 4 equivalents of pyromellitic dianhydride is dissolved in a DMF solution in which 3 equivalents of 4,4′-oxydianiline is dissolved, a prepolymer having acid anhydrides at both ends is synthesized, and then the prepolymer is contained. By dissolving 1 equivalent of p-phenylenediamine in the solution, a solution containing 18.5 wt% polyamic acid was obtained.

この溶液を冷却しながら、ポリアミド酸に含まれるカルボン酸基に対して、1当量の無水酢酸、1当量のイソキノリン、およびDMFを含むイミド化触媒を添加し脱泡した。次にこの混合溶液が、乾燥後に所定の厚さになるようにアルミ箔上に塗布された。アルミ箔上の混合溶液層は、熱風オーブン、遠赤外線ヒータを用いて乾燥された。   While this solution was cooled, an imidation catalyst containing 1 equivalent of acetic anhydride, 1 equivalent of isoquinoline, and DMF was added to the carboxylic acid group contained in the polyamic acid to degas. Next, this mixed solution was applied onto an aluminum foil so as to have a predetermined thickness after drying. The mixed solution layer on the aluminum foil was dried using a hot air oven and a far infrared heater.

出来上がり厚みが75μmの場合の乾燥条件を示す。アルミ箔上の混合溶液層は、熱風オーブンで120℃において240秒乾燥されて、自己支持性を有するゲルフィルムにされた。そのゲルフィルムはアルミ箔から引き剥がされ、フレームに固定された。さらに、ゲルフィルムは、熱風オーブンにて120℃で30秒、275℃で40秒、400℃で43秒、450℃で50秒、および遠赤外線ヒータ−にて460℃で23秒段階的に加熱されて乾燥された。その他厚みに対しては、厚みに比例して焼成時間が調整された。例えば厚さ25μmのフィルムの場合には、75μmの場合よりも焼成時間を1/3に短く設定した。また、厚みが厚い場合には、ポリイミドフィルムの溶媒やイミド化触媒蒸発による発泡を防ぐために低温での焼成時間を十分とる必要がある。   The drying conditions when the finished thickness is 75 μm are shown. The mixed solution layer on the aluminum foil was dried in a hot air oven at 120 ° C. for 240 seconds to form a self-supporting gel film. The gel film was peeled off from the aluminum foil and fixed to the frame. Furthermore, the gel film is heated stepwise in a hot air oven at 120 ° C. for 30 seconds, 275 ° C. for 40 seconds, 400 ° C. for 43 seconds, 450 ° C. for 50 seconds, and a far infrared heater at 460 ° C. for 23 seconds. Has been dried. For other thicknesses, the firing time was adjusted in proportion to the thickness. For example, in the case of a film having a thickness of 25 μm, the firing time was set to be 1/3 shorter than that in the case of 75 μm. Further, when the thickness is large, it is necessary to take a sufficient baking time at a low temperature in order to prevent foaming due to evaporation of the solvent or imidization catalyst of the polyimide film.

以上のようにして、厚さ25μm、50μm、75μmおよび125μmの4種類のポリイミドフィルム(試料A:弾性率420kgf/mm2、吸水率2.2%、複屈折0.14、線膨張係数1.6×10-5/℃)が製造された。 As described above, four types of polyimide films having a thickness of 25 μm, 50 μm, 75 μm and 125 μm (sample A: elastic modulus 420 kgf / mm 2 , water absorption 2.2%, birefringence 0.14, linear expansion coefficient 1. 6 × 10 −5 / ° C.) was produced.

このポリイミドフィルムから高配向グラファイトを作製するに先立ち、本フィルム単体のグラファイト化過程での面方向の長さ及び厚みの変化を確認した。図5、6はその測定結果である。図1と図5を比較すると、実施例1のポリイミドフィルムは、従来のポリイミドフィルムとは異なり、面方向の長さ変化が78%以上を保持しており、従来品の75%よりも長さ変化が小さいことが確認できた。図2と図6を比較すると、実施例1のポリイミドフィルムは、従来のポリイミドフィルムとは異なり、1000℃以下の厚み膨張が少なく、厚みがスムースに減少していることが確認できた。また、実施例1のポリイミドフィルムは、原料厚みに関係なく、同じ傾向で厚み減少が起こっていることが確認できた。   Prior to producing highly oriented graphite from this polyimide film, changes in length and thickness in the plane direction during the graphitization process of this film alone were confirmed. 5 and 6 show the measurement results. Comparing FIG. 1 and FIG. 5, unlike the conventional polyimide film, the polyimide film of Example 1 has a length change of 78% or more in the plane direction, which is longer than 75% of the conventional product. It was confirmed that the change was small. When FIG. 2 and FIG. 6 were compared, it was confirmed that the polyimide film of Example 1 had a small thickness expansion at 1000 ° C. or less, and the thickness smoothly decreased, unlike the conventional polyimide film. Moreover, it has confirmed that the polyimide film of Example 1 had thickness reduction with the same tendency irrespective of raw material thickness.

各種厚みのポリイミドフィルムを縦7cm、横7cmを切り出し、厚さ25μmの場合には500枚、厚さ50μmの場合には250枚、厚さ75μmの場合には167枚、厚さ125μのフィルムの場合には100枚を重ねてグラファイト製の冶具にセットし、1200℃まで昇温した。この間フィルムには、冶具重量による100g/cm2だけが加わるようにした。1200℃に達した後、上記と同様の昇温速度を保ちながら20kg/cm2の圧力を温度が1400℃になるまで印加した。その後、圧力を減少させ、温度が2400℃に昇温するまでの間では冶具の重量に相当する圧力のみが印加されるようにした。温度が2400℃に達した後、再び圧力を印加した。印加圧力は200kg/cm2であった。この圧力を保ちながら3000℃まで昇温して高配向グラファイトが作成された。
(実施例2)
実施例1で用いた各種厚みのポリイミドフィルムを黒鉛板に挟んで、窒素雰囲気中で1000℃まで昇温した後、1000℃で1時間保持して熱処理を行い、炭素質フィルムを得た。このフィルムを用いて実施例1と同様にして、高配向グラファイトが作成された。
(実施例3)
各種厚みのポリイミドフィルムを実施例1にならって冶具にセットし、2400℃まで昇温した。この間、厚さ25μmの場合には10kg/cm2、厚さ50μmの場合には20kg/cm2、厚さ75μmの場合には30kg/cm2、厚さ125μのフィルムの場合には50kg/cm2の圧力が加わるようにした。温度が2400℃に達した後、200kg/cm2の圧力を加え、この圧力を保ちながら3000℃まで昇温して高配向グラファイトが作成された。
参考例4)
ポリアミド酸に4,4’−オキシジアニリンの1当量、p−フェニレンジアミンの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2当量を溶解して得られたポリアミド酸を用いた以外は実施例1と同様にして厚さ25μm、50μm、75μmおよび125μmの4種類のポリイミドフィルム(試料B:弾性率500kgf/mm2、吸水率3.0%、複屈折0.14、線膨張係数1.5×10-5/℃)が製造された。このフィルムを用いて実施例1と同様にして、高配向グラファイトが作成された。
(比較例1)
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当量を溶解することによって得られたポリアミド酸を用いた以外は実施例1と同様にして厚さ25μm、50μm、75μmおよび125μmの4種類のポリイミドフィルム(試料C:弾性率320kgf/mm2、吸水率3.0%、複屈折0.10、線膨張係数3.0×10-5/℃)が製造された。
Cut out 7cm length and 7cm width polyimide films of various thicknesses, 500 sheets for a thickness of 25μm, 250 sheets for a thickness of 50μm, 167 sheets for a thickness of 75μm, and a film with a thickness of 125μ. In this case, 100 sheets were stacked and set on a graphite jig, and the temperature was raised to 1200 ° C. During this time, only 100 g / cm 2 based on the jig weight was added to the film. After reaching 1200 ° C., a pressure of 20 kg / cm 2 was applied until the temperature reached 1400 ° C. while maintaining the same heating rate as described above. Thereafter, the pressure was decreased, and only the pressure corresponding to the weight of the jig was applied until the temperature was raised to 2400 ° C. After the temperature reached 2400 ° C., pressure was applied again. The applied pressure was 200 kg / cm 2 . While maintaining this pressure, the temperature was raised to 3000 ° C. to produce highly oriented graphite.
(Example 2)
The polyimide films of various thicknesses used in Example 1 were sandwiched between graphite plates, heated to 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere, and then heat treated by holding at 1000 ° C. for 1 hour to obtain a carbonaceous film. Using this film, highly oriented graphite was prepared in the same manner as in Example 1.
(Example 3)
The polyimide films of various thicknesses were set on a jig following Example 1, and the temperature was raised to 2400 ° C. During this period, when the thickness of 25μm is 10 kg / cm 2, in the case of a thickness of 50μm 20kg / cm 2, 30kg / cm 2 in the case of thickness 75 [mu] m, it is 50 kg / cm in the case of a thickness of 125μ film A pressure of 2 was applied. After the temperature reached 2400 ° C., a pressure of 200 kg / cm 2 was applied, and while maintaining this pressure, the temperature was raised to 3000 ° C. to produce highly oriented graphite.
( Reference Example 4)
It was obtained by dissolving 2 equivalents of pyromellitic dianhydride in a DMF (dimethylformamide) solution in which 1 equivalent of 4,4′-oxydianiline and 1 equivalent of p-phenylenediamine were dissolved in polyamic acid. Four types of polyimide films having a thickness of 25 μm, 50 μm, 75 μm, and 125 μm (sample B: elastic modulus 500 kgf / mm 2 , water absorption 3.0%, birefringence 0) except that polyamic acid was used in the same manner as in Example 1. .14, linear expansion coefficient 1.5 × 10 −5 / ° C.). Using this film, highly oriented graphite was prepared in the same manner as in Example 1.
(Comparative Example 1)
Example 1 except that a polyamic acid obtained by dissolving 1 equivalent of pyromellitic dianhydride in a DMF (dimethylformamide) solution in which 1 equivalent of 4,4′-oxydianiline was dissolved was used. 4 types of polyimide films having a thickness of 25 μm, 50 μm, 75 μm and 125 μm (sample C: elastic modulus 320 kgf / mm 2 , water absorption 3.0%, birefringence 0.10, linear expansion coefficient 3.0 × 10 −5 / ° C.) was produced.

このフィルムを用いて実施例1と同様にして、高配向グラファイトが作成された。

(比較例2)
比較例1のポリアミド酸溶液を用い、触媒を添加されていないポリアミド酸溶液が、乾燥後に所定の厚さになるようにアルミ箔上に塗布された。アルミ箔上の混合溶液層は、熱風オーブン、遠赤外線ヒータを用いて乾燥された。
Using this film, highly oriented graphite was prepared in the same manner as in Example 1.

(Comparative Example 2)
Using the polyamic acid solution of Comparative Example 1, a polyamic acid solution to which no catalyst was added was applied on the aluminum foil so as to have a predetermined thickness after drying. The mixed solution layer on the aluminum foil was dried using a hot air oven and a far infrared heater.

アルミ箔上の混合溶液層は、熱風オーブンで120℃において10分乾燥されて、自己支持性を有するゲルフィルムにされた。そのゲルフィルムはアルミ箔から引き剥がされ、フレームに固定された。さらに、ゲルフィルムは、熱風オーブンにて120℃から400℃まで1時間かけて昇温して乾燥された。厚さ25μm、50μm、75μmおよび125μmの4種類のポリイミドフィルム(試料D:弾性率300kgf/mm2、吸水率>2.0%、複屈折0.08、線膨張係数3.5×10-5/℃)が製造された。また、厚みが厚い場合には、ポリイミドフィルムの溶媒の蒸発による発泡を防ぐために低温での焼成時間を十分とる必要がある。 The mixed solution layer on the aluminum foil was dried in a hot air oven at 120 ° C. for 10 minutes to form a self-supporting gel film. The gel film was peeled off from the aluminum foil and fixed to the frame. Further, the gel film was dried by heating from 120 ° C. to 400 ° C. over 1 hour in a hot air oven. Four types of polyimide films with thicknesses of 25 μm, 50 μm, 75 μm and 125 μm (Sample D: elastic modulus 300 kgf / mm 2 , water absorption> 2.0%, birefringence 0.08, linear expansion coefficient 3.5 × 10 −5 / ° C) was produced. Further, when the thickness is large, it is necessary to take a sufficient baking time at a low temperature in order to prevent foaming due to evaporation of the solvent of the polyimide film.

このフィルムを用いて実施例1と同様にして、高配向グラファイトが作成された。   Using this film, highly oriented graphite was prepared in the same manner as in Example 1.


(比較例3)
比較例1のポリイミドフィルムを用いて、実施例4と同様にしてグラファイトを作製したが、ひび割れが入り、高配向グラファイトは得られなかった。

実施例1〜4、比較例1〜2で得られたグラファイトのロッキング特性は、理学電機社製のX線回折装置を用いて測定し、グラファイト(002)回折線のピーク位置におけるロッキング特性測定の回折線の半値幅をもって評価した。測定結果は表1の通りである。

(Comparative Example 3)
Using the polyimide film of Comparative Example 1, graphite was produced in the same manner as in Example 4. However, cracks occurred and highly oriented graphite was not obtained.

The rocking characteristics of the graphites obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were measured using an X-ray diffractometer manufactured by Rigaku Corporation, and the rocking characteristics were measured at the peak position of the graphite (002) diffraction line. Evaluation was made with the half-width of the diffraction line. The measurement results are shown in Table 1.

実施例1〜3,参考例4のロッキング特性は全て0.44以下であり、優れた特性を示した。一方、比較例1〜2のロッキング特性は全て0.44以上であり、特性に劣るものであった。また、実施例1〜3,参考例4においては、原料の厚みが厚くなるほどロッキング特性に優れたグラファイトが得られたが、比較例1〜2においては、原料厚みが厚くなるほど品質の劣るものとなった。実施例3においては、炭化中も十分に圧力をかけたために、実施例1よりも品質に優れたものが得られたが、比較例3では同様な処理を行うと破損し、グラファイトを得ることが出来なかった。参考例4は実施例1と同等の品質のものが得られたが、実施例1〜3の厚みは約5mmで、参考例4は実施例1〜3よりも約5%厚みの薄いものであった。
The locking characteristics of Examples 1 to 3 and Reference Example 4 were all 0.44 or less, indicating excellent characteristics. On the other hand, all of the locking characteristics of Comparative Examples 1 and 2 were 0.44 or more, and the characteristics were inferior. In Examples 1 to 3 and Reference Example 4 , a graphite having excellent rocking characteristics was obtained as the thickness of the raw material was increased. In Comparative Examples 1 and 2, the quality was inferior as the raw material thickness was increased. became. In Example 3, sufficient pressure was applied during carbonization, so that a product superior in quality to Example 1 was obtained. However, in Comparative Example 3, damage was caused by the same treatment, and graphite was obtained. I couldn't. Reference Example 4 was obtained in the same quality as Example 1, but the thickness of Examples 1 to 3 was about 5 mm, and Reference Example 4 was about 5% thinner than Examples 1 to 3. there were.

Figure 0004864293
(実施例5)
実施例2の25μmのポリイミドフィルムを50枚、500枚、1000枚、1500枚用いて、参考例4と同様にして高配向グラファイトが作成された。
(比較例4)
比較例1の25μmのポリイミドフィルムを50枚、500枚、1000枚、1500枚用いて、比較例1と同様にして高配向グラファイトが作成された。
(実施例6)
実施例2の75μmのポリイミドフィルムを17枚、167枚、333枚、500枚用いて、参考例4と同様にして高配向グラファイトが作成された。
(比較例5)
比較例1の75μmのポリイミドフィルムを17枚、167枚、333枚、500枚用いて、比較例1と同様にして高配向グラファイトが作成された。
実施例5〜6、比較例4〜5も同様にしてロッキング特性の測定を行った。その測定結果は表2の通りである。

Figure 0004864293
(Example 5)
Highly oriented graphite was prepared in the same manner as in Reference Example 4 using 50, 500, 1000, and 1500 25 μm polyimide films of Example 2.
(Comparative Example 4)
Highly oriented graphite was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 using 50, 500, 1000, and 1500 25 μm polyimide films of Comparative Example 1.
(Example 6)
Highly oriented graphite was prepared in the same manner as in Reference Example 4 using 17 sheets, 167 sheets, 333 sheets, and 500 sheets of the 75 μm polyimide film of Example 2.
(Comparative Example 5)
Highly oriented graphite was prepared in the same manner as Comparative Example 1 using 17, 75, 333 and 500 75 μm polyimide films of Comparative Example 1.
In Examples 5-6 and Comparative Examples 4-5, the rocking characteristics were measured in the same manner. The measurement results are shown in Table 2.

実施例5、6では、原料フィルムを50枚、500枚使用した場合、出来上がり厚みは0.1〜6mmでロッキング特性は0.44以下と優れたロッキング特性を示した。原料フィルムの使用枚数が1000、1500枚使用した場合、出来上がり厚みは6〜20mmでロッキング特性は0.99以下であった。一方、比較例4、5ではロッキング特性に劣るものであった。   In Examples 5 and 6, when 50 or 500 raw material films were used, the finished thickness was 0.1 to 6 mm and the rocking characteristic was 0.44 or less, which showed excellent rocking characteristics. When the number of used raw material films was 1000 and 1500, the finished thickness was 6 to 20 mm and the rocking characteristics were 0.99 or less. On the other hand, Comparative Examples 4 and 5 were inferior in rocking characteristics.

Figure 0004864293
Figure 0004864293

厚み25μm、50μm、75μm、125μmのピロメリット酸二無水物と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(4,4’−オキシジアニリン)からなるポリイミドフィルムの熱処理温度と面方向の長さ保持率の関係Relationship between heat treatment temperature and length retention ratio of polyimide film composed of pyromellitic dianhydride with thickness of 25 μm, 50 μm, 75 μm, 125 μm and 4,4′-diaminodiphenyl ether (4,4′-oxydianiline) 厚み25μm、50μm、75μm、125μmのピロメリット酸二無水物と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(4,4’−オキシジアニリン)からなるポリイミドフィルムの熱処理温度と厚さ保持率の関係Relationship between heat treatment temperature and thickness retention ratio of polyimide film composed of pyromellitic dianhydride with thickness of 25μm, 50μm, 75μm and 125μm and 4,4'-diaminodiphenyl ether (4,4'-oxydianiline) ポリイミドフィルム及びくさび形シートPolyimide film and wedge-shaped sheet くさび形シートの斜視図Perspective view of wedge-shaped sheet 厚み25μm、50μm、75μm、125μmのピロメリット酸二無水物と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(4,4’−オキシジアニリン)/p−フェニレンジアミンをシーケンス重合して得られたポリイミドフィルムの熱処理温度と面方向の長さ保持率の関係Heat treatment of polyimide film obtained by sequential polymerization of pyromellitic dianhydride with thickness of 25 μm, 50 μm, 75 μm, 125 μm and 4,4′-diaminodiphenyl ether (4,4′-oxydianiline) / p-phenylenediamine Relationship between temperature and length retention in surface direction 厚み25μm、50μm、75μm、125μmのピロメリット酸二無水物と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(4,4’−オキシジアニリン)/p−フェニレンジアミンをシーケンス重合して得られたポリイミドフィルムの熱処理温度と厚さ保持率の関係Heat treatment of polyimide film obtained by sequential polymerization of pyromellitic dianhydride with thickness of 25 μm, 50 μm, 75 μm, 125 μm and 4,4′-diaminodiphenyl ether (4,4′-oxydianiline) / p-phenylenediamine Relationship between temperature and thickness retention

符号の説明Explanation of symbols

1 ポリイミドフィルム
2 くさび形シート
3 くさび形シートの幅
4 ナトリウム光
5 干渉縞

1 Polyimide film 2 Wedge-shaped sheet 3 Wedge-shaped sheet width 4 Sodium light 5 Interference fringes

Claims (5)

複屈折が0.12以上のポリイミドフィルムまたは複屈折が0.12以上のポリイミドフィルムから得られた炭素質フィルムを50枚以上積層して加熱加圧処理を行う工程を有し、
前記ポリイミドフィルムが、第一種のジアミンと酸二無水物を用いて前記酸二無水物を両末端に有するプレポリマを合成し、前記プレポリマに第二種のジアミンを反応させてポリアミド酸を合成し、前記ポリアミド酸をイミド化して作製されるポリイミドフィルムであり、
前記第一種のジアミンと第二種のジアミンとは、別種のジアミンであることを特徴とする高配向グラファイトの製造方法。
Having a step of laminating 50 or more carbonaceous films obtained from a polyimide film having a birefringence of 0.12 or more or a polyimide film having a birefringence of 0.12 or more, and performing a heat and pressure treatment,
The polyimide film uses a first type diamine and an acid dianhydride to synthesize a prepolymer having the acid dianhydride at both ends, and reacts the prepolymer with a second type diamine to synthesize a polyamic acid. , A polyimide film produced by imidizing the polyamic acid ,
The method for producing highly oriented graphite, wherein the first type diamine and the second type diamine are different diamines .
ポリイミドフィルムが、厚みが30μm以上のポリイミドフィルムであることを特徴とする請求項1記載の高配向グラファイトの製造方法。   The method for producing highly oriented graphite according to claim 1, wherein the polyimide film is a polyimide film having a thickness of 30 μm or more. ポリイミドフィルムが、前記第一種のジアミンとして4,4’−オキシジアニリンを用い、前記酸二無水物としてピロメリット酸二無水物を用い、前記第二種のジアミンとしてp−フェニレンジアミンを用いて得られるポリアミド酸を脱水剤とイミド化促進剤を用いてイミド化して作製されるポリイミドフィルムであることを特徴とする請求項1又は2に記載の高配向グラファイトの製造方法。 Polyimide film, using the 4,4'-oxydianiline as the first one diamine, before using pyromellitic dianhydride as hexane dianhydride, a p- phenylenediamine as the second type of diamine The method for producing highly oriented graphite according to claim 1, wherein the polyamic acid obtained by use is a polyimide film produced by imidization using a dehydrating agent and an imidization accelerator. 炭化中に5kg/cm以上の圧力をかけることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の高配向グラファイトの製造方法。 Method for producing a highly oriented graphite of any one of claims 1 to 3, characterized in applying a 5 kg / cm 2 or more pressure during carbonization. 得られるグラファイトの厚みが6mm以上、20mm以下であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の高配向グラファイトの製造方法。
The thickness of the graphite obtained is 6 mm or more and 20 mm or less, The manufacturing method of the highly oriented graphite of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
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