JP5089233B2 - グラファイト複合フィルム - Google Patents
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Description
フィルムである。
本発明においては、グラファイトフィルムの構造、性能などに特に制限を受けることなく、一般に市販されているグラファイトフィルムが使用可能である。本発明のグラファイトフィルムは、グラファイト原料となる高分子を熱処理する高分子熱分解法により得られるグラファイトフィルム、天然黒鉛をエキスパンドするエキスパンド法によるグラファイトフィルムなどが適している。ここで、高分子熱分解法とは、ポリオキサジアゾール、ポリイミド、ポリフェニレンビニレン、ポリベンゾイミダゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリチアゾールまたはポリアミドなどの高分子フィルムをアルゴン、ヘリウムなどの不活性雰囲気下および/または減圧下で熱処理する方法である。また、エキスパンド法は、粉状、燐片状の天然黒鉛を酸に浸漬後、加熱によりグラファイト層間を拡げることによって得られる膨張黒鉛をロールプレス加工する方法である。
本発明のグラファイトフィルムの厚さは、400μm以下、好ましくは250μm以下である。特に、高分子フィルムを熱処理して得られるグラファイトフィルムにおいては、100μm以下、好ましくは70μm以下、さらに好ましくは50μm以下、特に好ましくは30μm以下である。厚さが100μm以下のグラファイトフィルムを保護フィルムと複合した場合、折り曲げで、保護フィルムとグラファイトフィルムの層間で浮くことが無く、皺、折れが発生しにくくなり、また切れにくくもなる。特に、曲率半径Rが5mm、さらには曲率半径Rが2mm以下で繰り返し曲げが加わる箇所に使用された場合にも十分信頼性が高く使用することができる。また、グラファイトフィルムの厚さが100μm以下になると、厚さが65μm以下の保護フィルムと厚さが近くなり、折り曲げた際の応力が、グラファイトフィルムと保護フィルムの両者に均等に加わり、皺、折れ、切れが発生しにくくなる。また、応力が均等になることで、グラファイトフィルムと保護フィルムの間の浮きも発生しにくくなり、折り曲げに優れたグラファイト複合フィルムとなる。
本発明のグラファイトフィルムの引張弾性率MGは、0.5GPa以上、好ましくは0.7GPa以上、さらに好ましくは0.9GPa以上、特に好ましくは1.0GPa以上である。引張弾性率が0.5GPa以上のグラファイトフィルムを保護フィルムと複合した場合、折り曲げで、保護フィルムとグラファイトフィルムの層間で浮くことがなく、皺、折れが発生しにくくなり、また切れにくくもなる。特に、曲率半径Rが5mm、さらには曲率半径Rが2mm以下で繰り返し曲げが加わる箇所に使用された場合にも十分信頼性が高く使用することができる。また、グラファイトフィルムの引張弾性率が0.5GPa以上になると、引張弾性率が1GPa以上の保護フィルムと引張弾性率が近くなり、折り曲げた際の応力が、グラファイトフィルムと保護フィルムの両者に均等に加わり、皺、折れ、切れが発生しにくくなる。また、応力が均等になることで、グラファイトフィルムと保護フィルムの間の浮きも発生しにくくなり、折り曲げに優れたグラファイト複合フィルムとなる。また本発明のように、グラファイトフィルムの厚さが100μm以下と非常に薄い場合には、ハンドリング性が悪く、保護フィルムと複合する際に皺および/または折れが入りやすいが、本発明のようにグラファイトフィルムの引張弾性率が0.5GPaと高い場合には、保護フィルムと複合化が容易になる。
本発明のグラファイトフィルムの面方向の熱拡散率は、好ましくは7.0×10-4m2/s以上、より好ましくは8.0×10-4m2/s以上、さらに好ましくは9.0×10-4m2/s以上であるとよい。7.0×10-4m2/s以上になると、保護フィルムと複合した場合でも、十分高い放熱特性を示すために好ましい。
本発明のグラファイトフィルムのMIT式耐屈曲性評価(曲率半径R2mm)は、フィルム破断までの屈曲回数(耐屈曲回数)が、好ましくは100,000回以上、より好ましくは200,000回以上、さらに好ましくは300,000回以上であるとよい。グラファイトフィルム単体のMIT式の耐屈曲回数(曲率半径R2mm)が100,000回以上になると、保護フィルムと複合した状態で、携帯電話のヒンジまたは小型電子機器の折り曲げ部分で使用する場合でも、機能を落とすことなく使用することが可能になる。MIT式の耐屈曲回数の測定では、折り曲げ角度を選択することが可能であり、曲率半径Rは5mm、2mm、1mmなどを選択することができる。曲率半径Rが小さいほど、急角度で折り曲げられ、厳しい試験となる。特に、携帯電話、ゲーム機、液晶テレビ、PDPなどのスペース小さい電子機器においては、曲率半径Rが1mmにおいて、折り曲げ性が優れることは、機器の省スペース設計が可能となり、非常に重要である。
本発明のグラファイトフィルムの密度の具体的レベルは、好ましくは1.5g/cm3以上、より好ましくは1.6g/cm3以上、さらに好ましくは1.7g/cm3以上である。一般的に密度が大きいグラファイトフィルムは、グラファイト表面の凹凸が少ないため、保護フィルムとの密着力が非常に大きなグラファイトを得ることができる。
本発明のグラファイトフィルムの原料となるフィルムは、ポリイミド、ポリアミド、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリパラフェニレンビニレン、ポリベンゾイミダゾル、ポリベンゾビスイミダゾール、ポリチアゾールからなる群から選ばれた少なくとも1種類の高分子で形成されるフィルムである。
本発明で用いられる炭素化した原料フィルム(炭素化フィルム)としては、出発物質のグラファイト原料フィルムである高分子フィルムフィルムを減圧下もしくは不活性ガス中で予備加熱処理して得られる。この予備加熱は通常1000℃程度の温度で行ない、たとえば10℃/分の速度で昇温した場合には1000℃で30分程度の温度保持を行なうことが望ましい。
本発明のグラファイトフィルムにおける分子の面内配向性を高める観点から、本発明のグラファイト原料フィルムの複屈折Δnは、フィルム面内のどの方向に関しても、好ましくは0.08以上、より好ましくは0.10以上、さらに好ましくは0.12以上、最も好ましくは0.14である。複屈折0.08以上であると、フィルムの炭素化(炭化)、グラファイト化(黒鉛化)が進行しやすくなる。その結果、グラファイトの結晶配向性がよくなり、熱伝導性が顕著に改善される。また、グラファイト化温度が低温でも十分高い熱伝導性のグラファイトフィルムとなり、厚さが厚くても、高い熱伝導性を有するグラファイトフィルムとなる。また、炭素化が進行しやすいため、炭素化中の昇温速度を速く、熱処理時間を短くしても、品質の優れたグラファイトとなる。また、グラファイト化が進行しやすいため、最高温度を下げて熱処理時間を短くしても品質の優れたグラファイトとなる。またさらに、金属と接触させて熱処理した場合には、従来技術では改善の余地があった表面硬度、密度、表面の密着性が改善される。
ここでいう複屈折とは、フィルム面内の任意に特定させる方向の屈折率と厚さ方向の屈折率との差を意味し、フィルム面内の任意に特定されるX方向の複屈折Δnxは以下の式(1)
Δnx=(X方向の屈折率Nx)−(厚さ方向の屈折率Nz) ・・・(1)
で与えられる。
Δnx=n×λ/W ・・・(2)
で表される。
次に、グラファイト原料フィルムとして好適な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、ポリアミド酸に無水酢酸などの酸無水物に代表される脱水剤および/またはピコリン、キノリン、イソキノリン、ピリジンなどの第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などが挙げられる。中でも、イソキノリンのように沸点の高いものを用いることが好ましい。これは、フィルム作製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である。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。
グラファイト化(黒鉛化)処理では、熱処理により炭素化した後、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。グラファイト化をできる限り起こしやすくするためには、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。出発原料フィルム(たとえば、上記に列記した高分子フィルム、特に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なうことによって、比較的低温での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。
本発明のグラファイト化工程は、炭素化工程により炭素化した原料フィルムを一度炭素化工程用の炉から取り出した後、グラファイト化(黒鉛化)用の炉に移し変えてから行なってもよいし、炭素化工程、およびグラファイト化工程を連続的に同一の炉で行なってもよい。
グラファイト化工程は、減圧下もしく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、ヘリウムが適当である。
本発明のグラファイトフィルムの製造方法においてその熱処理温度としては、最低でも2000℃以上が必要で、最終的には2400℃以上、より好ましくは、2600℃以上さらに好ましくは2800℃以上であり、このような熱処理温度にすることにより、熱伝導性に優れたグラファイトを得ることができる。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、グラファイト原料フィルムの改善によって、良質のグラファイトへの転化が可能な温度をたとえば2800℃から2700℃に下げることは大きな経済的効果を生じる。なお、現状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。
本発明に係るグラファイト化工程においては、原料フィルムを積層して行なうのがよく、その積層枚数は、100枚以上、好ましくは120枚以上、さらに好ましくは150枚以上である。
本発明に係るグラファイトフィルムの製造方法においては、グラファイト化工程を経てグラファイト化した原料フィルム(すなわち、グラファイトフィルム)を、さらに、面状に加圧する工程(後面状加圧工程)を含むことが好ましく、熱拡散率に優れ、密度が高く、表面に傷、凹みがなく、皺のない、平坦性に優れたグラファイトフィルムが得られる。この後面状加圧工程は室温でも行なうことができる。この後面状加圧工程においては、グラファイトフィルム以外のフィルム状媒質とともに、面状に加圧することが好ましい。
本発明の保護フィルムは、熱可塑性樹脂含有層を含むフィルムであり、図1を参照して、保護フィルム20が熱可塑性樹脂含有層20aで形成されているされている場合(図1(a)および(b))、保護フィルム20が熱可塑性樹脂含有層20aおよび樹脂フィルム20bで形成されている場合(図1(c)および図1(d))を含む。ここで、熱可塑性樹脂含有層20aは、熱可塑性樹脂を含有することから、熱融着性を有する。すなわち、保護フィルム20は、熱可塑性樹脂含有層20aを含むことから、熱融着性を有する。
本発明の熱可塑性樹脂含有層は、熱可塑性樹脂を含有する層であり、ガラス転移温度が存在し、そのガラス転移温度は、−70℃〜100℃が好ましく、−50℃〜80℃がより好ましく、−40℃〜80℃がさらに好ましい。熱可塑性樹脂含有層のガラス転移温度が100℃以下であることにより、熱ラミネータまたは熱プレスを用いて、グラファイトフィルムと保護フィルムとを熱融着して貼りあわせることが容易になる。
本発明の樹脂フィルムは、特に制限はないが、エンジニアリング樹脂フィルムが好ましく挙げられ、融点が200℃以上、引張弾性率が2GPa以上であることが好ましい。樹脂フィルムの融点が200℃以上であり引張弾性率が2GPa以上であることにより、グラファイトフィルムと保護フィルムとを50℃〜200℃の温度範囲で貼り合わせても、保護フィルムが変形することなく、貼り合わせむらおよび厚さむらのないグラファイト複合フィルムが得られる。すなわち、熱可塑性樹脂含有層と樹脂フィルムとを含む保護フィルムにおいては、グラファイトフィルムと保護フィルムとの熱融着において熱可塑性樹脂含有層が溶融した際の変形を防止することができる。
本発明の保護フィルムの構成には、図1を参照して、保護フィルム20が熱可塑性樹脂含有層20aで形成されている構成(図1(a)および(b))、保護フィルム20が熱可塑性樹脂含有層20aおよび樹脂フィルム20bで形成されている構成(図1(c)および図1(d))が含まれる。ここで、保護フィルム20が熱可塑性樹脂含有層20aと樹脂フィルム20bとを含む構成(図1(c)および(d))においては、樹脂フィルム20bの少なくとも片面に熱可塑性樹脂含有層20aが形成されていれば足りる。樹脂フィルム20bを含む保護フィルム20は、機械的強度が高く、特に繰り返しの折り曲げおよび/または屈曲において保護フィルムが破断することを防止できる。
本発明の保護フィルムの厚さは、5μm〜65μmであり、好ましくは5μm〜50μm、さらに好ましくは5μm〜40μmである。保護フィルムの厚さが5μm以上になると、強度に優れ、折り曲げおよび/または屈曲で、変形または破断することがない。また、保護フィルムの厚さが65μm以下になると、折り曲げに屈曲で加わる応力が、グラファイトフィルムと保護フィルムに均等に加わり、折れまたは皺が発生しにくくなる。また、保護フィルムの厚さが65μm以下になると、グラファイト複合フィルムの全体厚さが小さくなり、小さい力で折り曲げることができ、小さな曲率半径R(たとえば、10mm以下、特に5mm以下)でも容易折り曲げることが可能となり、折り曲げにおいて、グラファイトフィルと保護フィルムの間での界面剥離を防止することが可能になる。
本発明の保護フィルムの引張弾性率は、1GPa〜4GPaであり、好ましくは1.3GPa〜3.5GPa、特に好ましくは1.7GPa〜3GPaである。保護フィルムの引張弾性率が1GPa以上になると、グラファイト複合フィルムは、機械的強度に優れ、折り曲げおよび/または屈曲で、変形または破断することがない。また、保護フィルムの引張弾性率が4GPaμm以下になると、グラファイト複合フィルムの折り曲げまたは屈曲による応力が、グラファイトフィルムと保護フィルムに均等に加わり、折れまたは皺が発生しにくくなる。また、保護フィルムの引張弾性率が4GPaμm以下になると、グラファイト複合フィルムの全体引張弾性率が小さくなり、小さい力で折り曲げることができ、小さな曲率半径R(10mm以下、特に5mm以下)でも容易折り曲げることが可能となり、折り曲げにおいて、グラファイトフィルと保護フィルムの間での界面剥離を防止することが可能になる。
本発明のグラファイト複合フィルムは、図1を参照して、上記グラファイトフィルム10の少なくとも片側に貼り合わされている熱可塑性樹脂含有層20aを含む保護フィルム20を備える。すなわち、グラファイト複合フィルムの主な構成として、グラファイトフィルム10の片面に保護フィルム20が貼り合わされた構成(図1(a)および(c)、片面構成ともいう)、グラファイトフィルム10の両側に保護フィルム20が貼り合わされた構成(図1(b)および(d)、両面構成ともいう)が挙げられる。
本発明のグラファイト複合フィルムにおいて、保護フィルムの厚さTPに対する保護フィルムの厚さTGの比TG/TP(TG/TP比)は、0.3〜4.0が好ましく、0.4〜3.0がより好ましく、0.5〜2.0が特に好ましい。TG/TP比が0.3以上であると、折り曲げまたは屈曲の際にグラファイト複合フィルムに加わる応力が、保護フィルムに集中せずグラファイトフィルムに加わるようになり、その結果、応力がグラファイトフィルムと保護フィルムに均等に加わる。このため、このグラファイト複合フィルムは、特に、機械的強度に優れ、折り曲げまたは屈曲により変形または破断することがない。また、TG/TP比が4以下であると、折り曲げまたは屈曲の際にグラファイト複合フィルムに加わる応力が、グラファイトフィルムに集中せず保護フィルムに加わるようになり、その結果、応力がグラファイトフィルムと保護フィルムに均等に加わり、グラファイト複合フィルムに折れまたは皺が発生しにくくなる。
本発明のグラファイト複合フィルムにおいて、保護フィルムの引張弾性率MPに対するグラファイトフィルムの引張弾性率MGの比MG/MP(MG/MP比)は、0.3〜1.0が好ましく、0.35〜0.6がより好ましく、0.4〜0.5が特に好ましい。MG/MP比が0.3以上であると、折り曲げまたは屈曲の際にグラファイト複合フィルムに加わる応力が、保護フィルムに集中せずグラファイトフィルムに加わるようになり、その結果、応力がグラファイトフィルムと保護フィルムに均等に加わる。このため、このグラファイト複合フィルムは、特に、機械的強度に優れ、折り曲げまたは屈曲により変形または破断することがない。また、MG/MP比が1以下であると、折り曲げまたは屈曲の際にグラファイト複合フィルムに加わる応力が、グラファイトフィルムに集中せず保護フィルムに加わるようになり、その結果、折り曲げまたは屈曲で加わる応力が、グラファイトフィルムと保護フィルムに均等に加わり、グラファイト複合フィルムに折れまたは皺が発生しにくくなる。
本発明のグラファイト複合フィルムの厚さ(複合フィルム全体の厚さ)は、160μm以下が好ましく、120μm以下がより好ましく、100μm以下が特に好ましい。グラファイト複合フィルムの厚さが160μm以下であると、グラファイト複合フィルムの強度が低くなり、少ない力で折り曲げることが可能となり、その結果、折り曲げまたは屈曲の際にグラファイト複合フィルムに加わる応力が小さくなり、グラファイト複合フィルムに折れまたは皺が発生しにくくなる。
保護フィルムとグラファイトフィルムとの貼り合わせは、保護フィルムによりグラファイトフィルムの全面を被覆する必要はなく、発熱部および/または冷却部と接触させる部分については、グラファイトフィルムに保護フィルムを貼り付ける必要はなく、開口させているとよい。一方、図2を参照して、保護フィルム20はグラファイトフィルム10の外縁10rを覆う構造とする方がよい。保護フィルム20でグラファイトフィルム10の外縁10rを覆うことにより、耐折り曲げおよび/または耐屈曲を高めることができ、また、グラファイトフィルムと保護フィルムの密着性を高めることができる。
グラファイト複合フィルムは、他の材料に貼り合わせるために、グラファイト複合フィルムの少なくとも片面に、接着テープ・粘着テープ・両面テープを貼り合わせるとよい。本発明の材料は、色々な材料に貼り合わせることが可能であるが、特に本グラファイト複合フィルムは、屈曲性に優れているため、貼り合わせる対象材料としては、フレキシブルプリント基板のように折り曲げて使用する材料が挙げられる。
[ポリイミドフィルムAの作製方法]
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、ビ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質量%)を得た。
横200mm×縦200mm×厚さ75μmのポリイミドフィルムAをグラファイト板に挟み、電気炉を用いて、1000℃まで昇温して炭素化処理(炭化処理)を行なった。この炭素化フィルムを炭素化フィルムAとした。
炭素化フィルムAを30枚重ねてグラファイト板で挟み、グラファイト化(黒鉛化)炉を用いて、2900℃以上に昇温してグラファイト化処理を行なった。得られた30枚のグラファイトフィルムと31枚のポリエチレンテレフタレートフィルムとを交互に挟み、全体を鉄板で挟んだ状態で、単板プレスを用いて、室温(25℃)にて、圧力20MPaで加圧した。このプレス工程の後、交互に挟まれたポリエチレンテレフタレートフィルムを除去して、それぞれ独立な30枚のグラファイトフィルムA(厚さ40μm、密度1.86g/cm3、熱拡散率9.1cm2/s、熱伝導率1200W・m-1・K-1、引張弾性率1.1GPa、引張強度22MPa、MIT式耐屈曲性100000回以上)を得た。グラファイトフィルムAの特性を表1にまとめた。
[ポリイミドフィルムBの作製方法]
できあがり厚さが50μmとなるようにアルミ箔上に塗布し、乾燥時間をできあがり厚さが75μmの場合の2/3倍に設定した以外は、ポリイミドフィルムAと同様にして、ポリイミドフィルムBを得た。
厚さ50μmのポリイミドフィルムBをセットすること以外は、炭素化フィルムAと同様にして炭素化フィルムBを作製した。
炭素化フィルムBをセットすること以外はグラファイトフィルムAと同様にしてグラファイトフィルムB(厚さ25μm、密度1.86g/cm3、熱拡散率9.5cm2/s、熱伝導率1250W・m-1・K-1、引張弾性率1.1GPa、引張強度22MPa、MIT式耐屈曲性100000回以上)を得た。グラファイトフィルムBの特性を表1にまとめた。
酸化剤(過酸化水素、過塩素酸など)の存在下、天然鱗状黒鉛の層間に硫酸、硝酸などを挿入し、形成された層間化合物を900〜1200℃程度の高温で急激に加熱することで分解ガス化し、このときのガス圧によって黒鉛の層間を拡げて黒鉛を膨張させた。以上のようにして得られた膨張黒鉛を圧縮予備成形し、その後ロールで圧延する事によりグラファイトフィルムC(厚さ130μm、密度1.0g/cm3、熱拡散率2.5cm2/s、熱伝導率250W・m-1・K-1、引張弾性率0.8GPa、引張強度4.9MPa、MIT式耐屈曲性10回未満を得た。グラファイトフィルムBの特性を表1にまとめた。
グラファイトフィルムの厚さの測定方法としては、50mm×50mmのフィルムを厚さゲージ(ハイデンハイン(株)社製、HEIDENHAIN−CERTO)を用い、室温25℃の恒温室にて、任意の10点を測定し、平均して測定値とした。
グラファイトフィルムの密度は、グラファイトフィルムの質量(g)をグラファイトフィルムの縦、横、厚さの積で算出した体積(cm3)で除することにより算出した。なお、グラファイトフィルムの厚さは、任意の10点で測定した平均値を使用した。密度が高いほど、グラファイト化が顕著であることを意味している。
グラファイトフィルムの熱拡散率は、光交流法による熱拡散率測定装置(アルバック理工(株)社製「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において測定した。グラファイト化の進行状況を、フィルム面方向の熱拡散率を測定することによって判定した。熱拡散率が高いほど、グラファイト化が顕著であることを意味している。
グラファイトフィルムの熱伝導率は、グラファイトフィルムの熱拡散率(m)とグラファイトフィルムの密度とグラファイトフィルムの熱容量(0.709)の積により算出した。
グラファイトフィルムに貼り合わせるための保護フィルムとして、以下の6種類のフィルムを準備した。保護フィルムAは、ポリエチレンテレフタレートフィルム(12μm)/熱可塑性ポリエステル樹脂層(25μm)で構成され、厚さが37μm、引張弾性率が2.3GPaであった。保護フィルムAの例としては、Shinchang HOTMELT CO., LTD製SC−501N(37μm)が挙げられる。保護フィルムBは、ポリエチレンテレフタレートフィルム(12μm)/熱可塑性ポリエステル樹脂層(34μm)で構成され、厚さが46μm、引張弾性率が2.2MPaであった。保護フィルムBの例としては、Shinchang HOTMELT CO., LTD製SC−503(46μm)が挙げられる。保護フィルムCは、ポリエチレンテレフタレートフィルム(25μm)/熱可塑性ポリエステル樹脂層(35μm)で構成され、厚さが60μm、引張弾性率が2.5MPaであった。保護フィルムCの例としては、Shinchang HOTMELT CO., LTD製SC−501N(60μm)が挙げられる。
保護フィルムDは、ポリイミドフィルム(12μm)/熱可塑性アクリル樹脂層(25μm)で構成され、厚さが37μm、引張弾性率が1.8GPaであった。保護フィルムDの例としては(株)カネカ製ポリイミドフィルム・アピカル12AH(12μm)とデュポン社製パイララックスLF0100(25μm)とを貼り合わせたフィルムが挙げられる。保護フィルムEは、熱可塑性ポリエチレンテレフタレート樹脂層(15μm)で構成され、厚さが15μm、引張弾性率が3.5GPaであった。保護フィルムFは、ポリエチレンテレフタレートフィルム(12μm)/粘着性アクリル樹脂層(18μm)で構成され、厚さが30μm、引張弾性率が1.5GPaであった。保護フィルムFの例としては、寺岡製作所(株)製ポリエステルフィルムテープ631S(30μm)が挙げられる。各種類のフィルムの構成および特性を表2にまとめた。
幅5mm×長さ100mmのグラファイトフィルムAの片面に、幅7mm×長さ120mmの保護フィルムAを、グラファイトフィルムを覆うように熱ラミネーターを用いて150℃で貼り合わせた。
幅5mm×長さ100mmのグラファイトフィルムAの両面に、幅7mm×長さ120mmの保護フィルムAを、グラファイトフィルムを覆うように熱ラミネーターを用いて150℃で貼り合わせた。
幅5mm×長さ100mmのグラファイトフィルムAの両面に、幅7mm×長さ120mmの保護フィルムBを、グラファイトフィルムを覆うように熱ラミネーターを用いて150℃で貼り合わせた。
幅5mm×長さ100mmのグラファイトフィルムAの両面に、幅7mm×長さ120mmの保護フィルムCを、グラファイトフィルムを覆うように熱ラミネーターを用いて150℃で貼り合わせた。
幅5mm×長さ100mmのグラファイトフィルムAの両面に、幅7mm×長さ120mmの保護フィルムDを、グラファイトフィルムを覆うように熱ラミネーターを用いて150℃で貼り合わせた。その後、オーブン中で185℃、1時間の条件でキュアを行なった。
幅5mm×長さ100mmのグラファイトフィルムAの両面に、幅7mm×長さ120mmの保護フィルムEを、グラファイトフィルムを覆うように熱ラミネーターを用いて150℃で貼り合わせた。
幅5mm×長さ100mmのグラファイトフィルムBの両面に、幅7mm×長さ120mmの保護フィルムAを、グラファイトフィルムを覆うように熱ラミネーターを用いて150℃で貼り合わせた。
幅5mm×長さ100mmのグラファイトフィルムCの両面に、幅7mm×長さ120mmの保護フィルムAを、グラファイトフィルムを覆うように熱ラミネーターを用いて150℃で貼り合わせた。
幅5mm×長さ100mmのグラファイトフィルムAの両面に、幅7mm×長さ120mmの保護フィルムFを、グラファイトフィルムを覆うようにラミネーターを用いて室温(25℃)で貼り合わせた。
幅5mm×長さ100mmのグラファイトフィルムCの両面に、幅7mm×長さ120mmの保護フィルムFを、グラファイトフィルムを覆うようにラミネーターを用いて室温(25℃)で貼り合わせた。
グラファイト複合フィルムを、曲率半径Rが5mmで180℃の角度で折り曲げた後、折り曲げ部分の外観を目視により観察し、グラファイトフィルムと保護フィルムの層間からの剥離、保護フィルムの膨らみの有無を確認した。剥離および膨らみのないサンプルを「良」、剥離または膨らみが確認できるものを「不可」とした。
グラファイト複合フィルムを、MIT耐揉疲労試験機型式D(東洋精機(株)社製)を用いて、20℃の大気雰囲気中で、折り曲げクランプの曲率半径Rが5mm、左右の各折り曲げ角度135℃、往復折り曲げ速度90回/min(ここで左右の折り曲げを1回とする)、荷重0.98N(100gf)の条件で測定してフィルムが切断するまでの往復折り曲げ回数を測定した。
実施例1〜8、比較例1、2について、グラファイト複合フィルムの折り曲げ後の外観を評価した結果、実施例1〜8では、グラファイトフィルムと保護フィルムの層間からの剥離および保護フィルムの膨らみが確認されなかった。一方、比較例1,2では、グラファイトフィルムと保護フィルムの層間からの剥離および保護フィルムの膨らみが確認された。
実施例1〜8、比較例1〜2について、グラファイト複合フィルムのMIT式耐屈曲性を評価した結果、実施例1〜8では、グラファイトフィルムと保護フィルムの層間からの剥離および保護フィルムの膨らみが確認されなかった。一方、比較例1〜2グラファイトフィルムと保護フィルムの層間からの剥離および保護フィルムの膨らみが確認された。
Claims (12)
- グラファイトフィルムと、前記グラファイトフィルムの少なくとも片面に貼り合わされている熱可塑性樹脂含有層を含む保護フィルムとを備え、
前記グラファイトフィルムは、厚さが70μm以下、引張弾性率が0.5GPa以上、熱伝導率が200W・m-1・K-1以上であり、
前記保護フィルムは、厚さが5μm〜65μm、引張弾性率が1GPa〜4GPaであり、
前記グラファイトフィルムと前記保護フィルムは、前記熱可塑性樹脂含有層において融着されることにより貼り合わせられている
グラファイト複合フィルム。 - 前記グラファイトフィルムは、グラファイト原料フィルムを熱処理して得られたものであり、
前記グラファイトフィルムは、厚さが5μm〜70μm、引張弾性率が0.9GPa以上、引張強度が10MPa以上、熱伝導率が600W・m-1・K-1以上である請求項1に記載のグラファイト複合フィルム。 - 前記グラファイトフィルムは、厚さが30μm以下である請求項1又は2に記載のグラファイト複合フィルム。
- 前記グラファイト複合フィルム全体の厚さが、160μm以下である請求項1〜3のいずれかに記載のグラファイト複合フィルム。
- 前記保護フィルムは、さらに樹脂フィルムを含み、
前記樹脂フィルムの少なくとも片面に前記熱可塑性樹脂含有層が形成されている請求項1〜4のいずれかに記載のグラファイト複合フィルム。 - 前記熱可塑性樹脂含有層のガラス転移温度が−70℃以上100℃以下である請求項1〜5のいずれかに記載のグラファイト複合フィルム。
- 前記熱可塑性樹脂含有層は、ポリエステル樹脂およびアクリル樹脂からなる群から選ばれる1種類を含む請求項1〜6のいずれかに記載のグラファイト複合フィルム。
- 前記樹脂フィルムは、ポリエチレンテレフタレートフィルムおよびポリイミドフィルムのいずれかである請求項5〜7のいずれかに記載のグラファイト複合フィルム。
- 前記樹脂フィルムの引張弾性率が2GPa以上である請求項8に記載のグラファイト複合フィルム。
- 前記樹脂フィルムの融点が200℃以上である請求項8又は9に記載のグラファイト複合フィルム。
- 前記保護フィルムの厚さTPに対する前記グラファイトフィルムの厚さTGの比TG/TPが、0.3〜4.0であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のグラファイト複合フィルム。
- 前記グラファイト原料フィルムが、複屈折0.08以上のポリイミドフィルムである請求項1〜11のいずれかに記載のグラファイト複合フィルム。
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