JPWO2008149920A1 - グラファイト複合フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
(2)前記グラファイトフィルムの厚みTGと熱伝導率λGの積TG・λGと前記粘着層を有する材料の厚みTAと難燃性を示す係数βAの積の比TG・λG/TA・βAが600以上であることを特徴とする前期グラファイト複合フィルムに関する。
また、(4)前記粘着層を有する材料が、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/粘着層の群からなるフィルムの少なくとも1種類であり、(5)前記粘着層が、シリコーン系、アクリル系、合成ゴム系からなる群の少なくとも1種類を含み、かつ、厚みが1μm以上50μm以下であり、(6)前記基材が、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の群からなる少なくとも1種類であり、かつ、厚み1μm以上30μ以下のフィルムであることが好ましい。
12 粘着層を有する材料
13 炭化フィルム
14 上図
15 断面図
21 ガズバーナー
22 保持クランプ
31 粘着層からなるフィルム
32 粘着層/基材からなるフィルム
33 粘着層/基材/粘着層からなるフィルム
34 粘着層
35 基材(プラスチックフィルム)
41 粘着層を有する材料/グラファイトフィルム
42 粘着層を有する材料/グラファイトフィルム/粘着層を有する材料
43 グラファイトフィルムの片面に粘着層を有する材料が2層以上形成された構造
44 グラファイトフィルム
45 粘着層を有する材料
51 スモールパーツ用難燃試験サンプル
52 グラファイトフィルム
53 粘着層を有する材料
61 銅板
62 ボルト固定用の穴
71 ボルト
91 セラミックヒーター
92 放熱用ゲルシート
93 グラファイト複合フィルム
本願発明で使用するグラファイトフィルムの構造、性能等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。本願発明のグラファイトフィルムは、高分子を熱処理して得られるグラファイトフィルム、天然黒鉛を原料とするエキスパンドして得られるグラファイトフィルム等がある。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等の高分子フィルムをアルゴン、ヘリウム等の不活性雰囲気下や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。
本願発明のグラファイトフィルムの面方向の熱伝導率は、200W/m・K以上、好ましくは400W/m・K以上である。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、500W/m・K以上、好ましくは1000W/m・K以上、さらに好ましくは1200W/m・K以上であると良い。
本願発明で使用するグラファイトフィルムの面方向の熱拡散率は、3.0×10-4m2/s以上、好ましくは5.0×10-4m2/s以上、さらに好ましくは7.0×10-4m2/s以上であると良い。3.0×10-4m2/s以上になると、グラファイトフィルムの熱伝導率が向上するため、粘着層、保護フィルム層を形成したグラファイト複合フィルムも、十分高い難燃性を示すことができる。
本願発明のグラファイトフィルムの厚みは、5μm以上500μm以下、好ましくは10μm以上150μm以下、さらに好ましくは20μm以上70μm以下である。
本願発明に使用するグラファイトフィルムの密度は、1.0g/cm3以上、好ましくは1.3g/cm3以上、さらに好ましくは1.5g/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熱伝導率が大きく熱輸送能力に優れるために、グラファイト複合フィルムの難燃性は向上する。また、同じ熱輸送能力でも厚みを薄くできるので、小型電子機器への搭載もし易くなる。
本願発明に使用するグラファイトフィルムの50℃における比熱は、700J/Kg・K以上、好ましくは730J/Kg・K以上、さらに好ましくは750J/Kg・K以上である。グラファイトフィルムの比熱が大きい程、熱輸送能力が大きくなる。グラファイトフィルムの比熱測定は、DSC法により測定できる。
本願でたびたび使用した、熱輸送能力とは、ある材料がどれだけ熱を輸送できるかの量である。この熱輸送能力は、材料(シート状)の熱伝導率と、厚みがわかれば相対的に比較できる。熱伝導率が大きいほど、厚みが厚いほど、材料の熱輸送能力は大きくなる。材料の熱伝導率は上述のように、熱拡散率、比熱、密度を掛け合わせた値なので、材料の熱輸送能力は、熱拡散率、比熱、密度、厚みが大きい程熱輸送能力は大きくなる。具体的には、グラファイトフィルムの厚みTGと熱伝導率λGの積に比例する値である。
本願発明の粘着層を有する材料の厚みは、1μm以上200μm以下、好ましくは3μm以上100μm以下、さらに好ましくは5μm以上84μm以下である。粘着層を有する材料の厚みが200μm以下であれば、グラファイトフィルムの熱輸送能力に対して、燃料となる粘着層を有する材料の量が少なくなるために、熱の拡散効果が十分となりグラファイト複合フィルムの難燃性は向上する。一方、粘着層を有する材料の厚みが200μmより大きい場合は、グラファイトフィルムの熱輸送能力が足りず、燃焼ポイントの熱を拡散出来なくなり、グラファイト複合フィルムの難燃性は悪くなる。
本願発明の粘着層を有する材料の難燃性を示す係数βAは、材料の難燃性を示し、その値が大きい程燃えやすく、値が小さい程燃えにくい材料と言える。
<本願発明の粘着層を有する材料の構成>
本願発明の粘着層を有する材料の構成は、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/粘着層などが想定される。これらの粘着層を有する材料の構成は、図3に示すように粘着層、基材を面状に貼り合わせた形態である。上述の一例としては、それぞれ、基材なしの両面テープ、片面のプラスチックテープ、基材ありの両面テープなどがある。ただし、ここに示した粘着層を有する材料の構成は、あくまでも一例であり、これらに限定されるものではない。
本願発明の粘着層の材質は、シリコーン系、アクリル系、合成ゴム系の群から選ばれる少なくとも1種類の粘着材を含有している。難燃性が高いシリコーン系の粘着層を使用するとグラファイト複合フィルムの難燃性は向上するが、シリコーン系の粘着剤は、汎用品のアクリル系の粘着剤と比較して高コストであること、また電子機器の短絡欠陥などを招くシロキサン問題で使用が難しい場合もあるため、アクリル系の粘着材を用いたグラファイト複合フィルムの作製が求められる場合が多い。合成ゴム系の粘着層は熱劣化しやすいことから、このような用途での使用はシリコーン系、アクリル系と比較して向いていない。 ここに示した粘着層を有する材料の構成は、あくまでも一例であり、これらに限定されるものではない。
本願発明で使用される粘着層に添加する難燃剤は、様々な難燃剤を使用することができる。通常高い難燃効果を有するハロゲン系難燃剤と酸化アンチモンとを粘着剤中に配合して、粘着テープを難燃化するのが一般的であるが、ハロゲン系難燃剤は、焼却時に有毒な含ハロゲン系ガスを発生したり、金属を腐食させたりする問題があり、又、酸化アンチモンは、人体に悪影響があると指摘されている等の問題があることから、ハロゲン系難燃剤と酸化アンチモンを使用していない粘着層を使用してグラファイト複合フィルムを作製するほうがよい。以下にハロゲン系難燃剤と酸化アンチモンを使用していない粘着層の一例を例示する。
本願発明の粘着層に添加される難燃剤の添加量は、90%以下、好ましくは80%以下、さらに好ましく65%以下である。粘着層に添加される難燃剤の添加量が90%より多いと、粘着層の粘着力が大きく劣化するために、粘着層の厚みを増加させなければならない。このような粘着層を用いたグラファイト複合フィルムでは、発熱体の熱をグラファイトにスムーズに伝えることができないために、放熱特性が劣化してしまう。なお、「%」は「質量%」を示すものであり、粘着材のベースポリマーに対する難燃剤の割合である。
本願発明の粘着層の厚みが1μm以上50μm以下、好ましくは3μm以上40μm以下、さらに好ましくは5μm以上30μm以下である。粘着層の厚みが50μmより厚い場合、グラファイトフィルムの熱輸送能力に対する粘着層を有する材料の厚みが増加するため、難燃性が悪くなる場合がある。また、粘着層を有する材料の厚みが増加すると、発熱体の熱をグラファイトにスムーズに伝えることができないために、グラファイト複合フィルムの放熱特性が劣化してしまう。また、粘着層の厚みが1μmより薄い場合は、粘着力が十分でないためよくない。
本願発明の基材の材質は高分子フィルムであるとよい。一例として、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の群からなる少なくとも1種を含む高分子フィルムなどが挙げられる。これらの内、ポリイミド系樹脂フィルムは非常に高い難燃性を示すため、ポリイミド系樹脂フィルムを基材としたグラファイト複合フィルムの難燃性は向上するためこのような用途には特に適している。しかしながら、汎用品であるであるPET系樹脂フィルムなどと比較して高価であるため、敬遠される場合もある。PET系樹脂フィルムなどの汎用フィルムを基材に使用した場合、難燃性は劣るものの、前述しているように、熱伝導率が高く、厚みの厚い熱輸送能力に優れたグラファイトフィルムと複合することで難燃性を向上させることができる。ただし、何度も記述したように、燃焼を抑制するためには、複合材の燃え難さと厚み、グラファイトフィルムの熱輸送能力のバランスなどが重要であり、本願発明のように、複合材の厚みをグラファイトフィルムの熱輸送能力に応じて制限するなどの工夫をしなければならない。ここに示した基材の材質は、あくまでも一例であり、これらに限定されるものではない。
本願発明の基材の厚みが1μm以上30μm以下、好ましくは3μm以上25μm以下、さらに好ましくは5μm以上20μm以下である。基材の厚みが30μmより厚い場合、グラファイトフィルムの熱輸送能力に対する粘着層を有する材料の厚みが増加するため、難燃性が悪くなる場合がある。また、粘着層を有する材料の厚みが増加すると、発熱体の熱をグラファイトにスムーズに伝えることができないために、グラファイト複合フィルムの放熱特性が劣化してしまうためによくない。また、基材の厚みが1μmより薄い場合は、基材(支持体)または保護層としての役割を果たさなくなるためによくない。
本願発明のグラファイト複合フィルムの主な構成として、図4のように、片面(粘着層を有する材料/グラファイトフィルム)、両面(粘着層を有する材料/グラファイトフィルム/粘着層を有する材料)がある。
<グラファイト複合フィルムの他の材料との貼り合わせ方法>
本願発明のグラファイト複合フィルムと他材料との貼り合わせ方法として、前項に示したいくつかのグラファイト複合フィルムにおいて、両面テープが表面に形成されたものは、その両面テープを介して他の材料と貼り合わせてもよいし、新たな粘着層を介して貼り合わせてもよい。前項の(片面のプラスチックテープ/グラファイトフィルム/片面のプラスチックテープ)は、グラファイト複合フィルム表面に両面テープが露出していないため、新たな粘着層を介して他の材料との貼り合わせをおこなってもよい。
ULは世界の安全規格(SAFETY STANDARDS)を代表するものであり、米国のUNDERWRITERS LABORATORIES INC.社が制定、認可している電気機器に関する安全性の規格である。ULの認定を受けることがすなわち安全の証であるとさえいわれており、電気製品、火災予防機器、プラスチック材料、リチウム電池、電気自動車関係機器などさまざまな分野の製品に対してULが適用されている。
<UL94 水平試験HB規格>
短冊状の試験片を水平に置いて燃焼させ、その燃焼が進む速度で合否判定するものである。試験片の厚みに応じて、40mm/分と75mm/分の2種類の基準がある。
V−0,V−1,V−2ともに試験方法は共通で、5本の試験片を用いて判定する。垂直に支持した短冊状の試験片の下端にバーナー炎をあてて10秒間保ち、その後バーナー炎を試験片から離す。炎が消えれば直ちにバーナー炎を更に10秒間あてたのちバーナー炎を離す。
薄膜のプラスチックフィルムなどに適用される試験であり、筒状サンプルを使用する。判定方法はV−0,V−1,V−2と同様である。
5VAと5VBは、V−0,V−1,V−2試験のバーナー炎よりおよそ10倍大きい燃焼エネルギーのバーナー炎を使用して判定する最高部類の燃焼性クラスである。5VAと5VBの試験方法は同じで、Bar(短冊状試験片)試験とPlaque(板状試験片)試験の両方で判定する。Bar(短冊状試験片)試験による難燃性能基準は同じであるが、Plaque(板状試験片)試験での穴開きに関する判定で、5VA:開口なきこと、5VB:開口があっても良い、と判定する。
上述したUL94難燃試験の各規格の合格の難易度は、HB規格、V−2(VTM−2)規格、V−1(VTM−1)規格、V−0(VTM−0)規格、5V規格の順で難しくなる。電気・電子部品、機械機構部品、自動車部品などの工業用材料としてはUL−94のV−2(VTM−2)規格以上を示す難燃性が求められる場合が多い。
本発明のグラファイト複合フィルムは、UL94の難燃試験に水平試験にて、HB規格に合格するとよい。HB規格に合格できないと、電子機器などに求められる難燃性は達成できない。
前述したように、グラファイト複合フィルムの燃焼を抑制するためには、グラファイトフィルムの熱輸送能力に対して複合材の量が十分にすくなければ達成できる。グラファイトフィルムの厚みTGと熱伝導率λGの積TG・λGはグラファイトフィルムの熱輸送能力を示す値であり、粘着層を有する材料の厚みTAは複合材の量に対応する値となっている。TG・λG/TAの値が大きいと、つまり複合材の量に対してグラファイトフィルムの熱輸送能力が大きいと、複合材の燃焼熱をグラファイトが拡散してくれるために、グラファイト複合フィルムの難燃性が向上する。一方、TG・λG/TAの値が小さいと、つまり複合材の量に対してグラファイトフィルムの熱輸送能力が小さいと、グラファイトが熱を拡散しきれず、局所的に温度が上昇するので、グラファイト複合フィルムの難燃性は悪くなる。
また、一方、TG・λG/TAの値が大きすぎても、つまり粘着層を有する材料の厚みが薄すぎても、グラファイトフィルムと粘着材を有する材料の密着力が悪くなるためによくない。
TG・λG/TAが150より小さいとグラファイト複合フィルムの難燃性は悪くなる。TG・λG/TAの値が0、つまり、グラファイトフィルムと貼り合わせていない、複合材単体は非常に燃えやすく、HB、VTM、V規格のすべてに到達できない。また、TG・λG/TAが150以上であると、UL94規格の水平試験HB規格に合格できるようになる。さらに、TG・λG/TAが250以上であると、UL94規格の垂直筒状評価でVTM−0規格に合格できるようになる。さらに、TG・λG/TAが300以上であると、UL94規格の垂直短冊状評価でV−0規格に合格できるようになる。
前述したように、グラファイト複合フィルムの燃焼を抑制するためには、グラファイトフィルムの熱輸送能力に対する、複合材の燃えにくさと厚みのバランスが重要となる。グラファイトフィルムの厚みTGと熱伝導率λGの積TG・λGはグラファイトフィルムの熱輸送能力を示す値であり、粘着層を有する材料の厚みTAと難燃性を示す係数βAの積の比TG・λG/TA・βAは、複合材の燃えにくさと厚みの積となっている。TG・λG/TA・βAの値が大きいと、つまり複合材の燃えにくさと厚みに対してグラファイトフィルムの熱輸送能力が大きいと、複合材の燃焼熱をグラファイトが拡散してくれるために、グラファイト複合フィルムの難燃性が向上する。一方、TG・λG/TA・βAの値が小さいと、つまり複合材の燃えにくさと厚みに対してグラファイトフィルムの熱輸送能力が小さいと、グラファイトが熱を拡散しきれず、局所的に温度が上昇するので、グラファイト複合フィルムの難燃性は悪くなる。
UL94規格に基づいた試験では、サンプルの形状が15mm×125mmである。このサンプルサイズより小さなサンプルの場合、以下の方法で難燃性を判断する。
TG・λG/TAが150より小さいとグラファイト複合フィルムの難燃性は悪くなる。TG・λG/TAの値が0、つまり、グラファイトフィルムと貼り合わせていない、複合材単体は非常に燃えやすく3秒の接炎ですべて燃焼する。一方、TG・λG/TAが150以上であると、3秒の接炎でも燃えない。
本発明のグラファイト複合フィルムは、スモールパーツによる難燃試験に対して、3秒間接炎で合格する、好ましくは5秒接炎で合格する、さらに好ましくは10秒接炎で合格するとよい。3秒接炎で合格しない複合フィルムであれば、その難燃性は悪く、近年の電子機器に求められるUL94の難燃基準(HB、VTM、V規格)に合格できない。
本願発明のグラファイト複合フィルムの総厚みは600μm以下、好ましくは400μm以下、特に好ましくは300μm以下である。ただし、小型電子機器に搭載されるもの、屈曲部分で使用されるものについては総厚みが200μm以下、好ましくは150μm以下、特に好ましくは90μm以下である。
<本願発明で使用する特に優れたグラファイトフィルムの製造方法>
本願発明に使用するグラファイトフィルムは、ポリイミドなどの高分子を熱処理して得られるグラファイトフィルムが特に適している。なぜなら、高分子分解法で得られるグラファイトフィルムは、熱伝導性に優れたものが得られやすく、複合フィルムを作製した際、燃焼ポイントの熱をグラファイトフィルムがすばやく拡散してくれるために、グラファイト複合フィルムの難燃性は高くなる。
<ポリイミドフィルム>
本願発明のグラファイトフィルムの原料フィルムは、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、ポリチアゾールのうちから選ばれた少なくとも一種類以上の高分子からなるフィルムである。
本願発明のグラファイトフィルムの原料であるポリイミドフィルムの厚みは、10μm以上225μm以下、好ましくは15μm以上175μm以下、更に好ましくは25μm以上125μま以下である。厚みが10μm以下であると出来上がりのグラファイトフィルムの厚みが薄く、加熱点の熱を十分に輸送できずに、難燃性が悪くなる。一方、厚みが225μm以上のフィルムであると、表面性のよいグラファイトフィルムが得られない。
本願発明で用いられる炭素化した高分子フィルムとしては、出発物質である高分子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℃程度の温度で行い、例えば10℃/分の速度で昇温した場合には1000℃の温度領域で30分程度の温度保持を行うことが望ましい。
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。
グラファイト化処理では、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(例えば、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。
本願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高分子フィルムを一度炭素化工程用の炉から取り出した後、黒鉛化用の炉に移し変えてからおこなっても良いし、炭素化工程、及びグラファイト化工程を連続的に同一の炉でおこなっても良い。
グラファイト化工程は、減圧下もしくは不活性ガス中でおこなわれるが、不活性ガスとしてはアルゴン、ヘリウムが適当である。
本願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、原材料の高分子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例えば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。
前記グラファイトフィルム以外のフィルム状媒質としては、天然黒鉛から得られたグラファイトフィルムや、樹脂フィルムや、金属箔等が例示される。具体的には、天然黒鉛から得られたグラファイトフィルム、緩衝ゴム材、鉄板、テフロン(登録商標)フィルム等が挙げられる。
例えば、(グラファイトフィルム以外の媒質/1枚の前記グラファイトフィルム/グラファイトフィルム以外の媒質/1枚の前記グラファイトフィルム/グラファイトフィル以外の媒質/・・・)などのようにサンドイッチ状に挟む場合、(グラファイトフィルム以外の媒質/複数枚の前記グラファイトフィルム/グラファイトフィルム以外の媒質/複数枚の前記グラファイトフィルム/グラファイトフィルム以外の媒質/・・・)などのようにサンドイッチ状で挟む場合、などである。
本願発明に係るグラファイト複合フィルムは、熱伝導性に優れるため、あらゆる熱に関わる用途に使用することが可能である。さらに、放熱特性を損なわず難燃性を付与されているために、高度な難燃性が必要とされる電気・電子部品、機械機構部品、自動車部品などの工業用材料として使用可能である。また、本発明のグラファイト複合フィルムは、複合材の厚みを制限しているために、総厚が薄く柔軟性にも優れるため、この特徴を活かした用途、例えば、小スペース部分での使用や、折り曲げ部分などの用途に適している。グラファイトフィルムの熱伝導に優れるという特徴は、熱を移動させる、熱を逃がす、熱を広げる、熱を均一にする、熱応答を早くする、早く暖める、早く冷ますといった効果が必要な用途には適している。熱を瞬時に広げることで急激な温度変化を防止緩和したり、局所的な熱の集中を回避したりすることが可能である。またその逆で、急激な変化を起こさせたり、わずかな熱の変化を検知したりする用途に使用することが可能である。熱が緩和されることで高温環境化においても強度、接着性を確保できる。また、均一かつ正確に熱を伝えることにより、高精度、高品位、高画質といった特性改善も可能になる。製造装置に用いた場合には、熱を早く、大量に輸送できる特長を活かし、タクトタイム短縮、加熱・冷却効率改善、乾燥効率改善、高速化、待ち時間短縮といった生産性の向上が可能になる。また、熱の均一化や素早い輸送により、不良低減、保温機能も高めることが可能となる。また、様々な機器に採用することで、省スペース化、薄膜化、軽量化、機構の単純化、設置の自由度改善を可能とし、余計な部品を無くすことで、省電力化、静音化も可能となる。また、熱を逃がすことが可能なため、ヒートサイクル環境試験やアニ−ル処理でも特性劣化なく、半田耐熱、接着層の密着性、耐熱性、信頼性、耐久性が改善でき、また断熱性を高めたり、熱に弱い部品から守ったりすることも可能となる。その結果、メンテナンスレス、コストダウンにつながり、安全性も改善することが可能となる。
[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(18.5wt%)を得た。
出来上がり厚みが厚さ50μmとなるように、アルミ箔上に塗布し、75μmの場合よりも焼成時間を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。
出来上がり厚みが厚さ125μmとなるように、アルミ箔上に塗布し、75μmの場合よりも焼成時間を5/2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。
出来上がり厚みが厚さ25μmとなるように、アルミ箔上に塗布し、75μmの場合よりも焼成時間を1/3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Hを得た。
厚さ50μmのポリイミドフィルムBを黒鉛板に挟み、電気炉を用いて、1000℃まで昇温して炭化処理(炭素化処理)をおこなった。この炭素化フィルムを炭素化フィルムAとした。
厚さ75μmのポリイミドフィルムA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Cの作製方法]
厚さ125μmのポリイミドフィルムC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Cを作製した。
[炭素化フィルムHの作製方法]
厚さ25μmのポリイミドフィルムH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Hを作製した。
炭素化処理により得られた炭素化フィルムAを黒鉛板に挟み、黒鉛化炉を用いて、2900℃以上に昇温して黒鉛化処理をおこなった。熱処理後のグラファイトを、単板プレスで厚み方向に圧縮して、グラファイトフィルムA(厚み40μm、密度1.86g/cm3、熱拡散率9.1cm2/s、熱伝導率1200W/m・K)を得た。
炭素化処理により得られた炭素化フィルム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(厚み25μm、密度1.86g/cm3、熱拡散率9.5cm2/s、熱伝導率1200W/m・K)を得た。
炭素化処理により得られた炭素化フィルムC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C(厚み60μm、密度1.86g/cm3、熱拡散率9.5cm2/s、熱伝導率1200W/m・K)を得た。
グラファイトフィルムDは、松下電器産業(株)製のPGSグラファイトフィルム「EYGS182303」である。
グラファイトフィルムEは、松下電器産業(株)製のPGSグラファイトフィルム「EYGS182307」である。
酸化剤(過酸化水素、過塩素酸等)の存在下、天然鱗状黒鉛の層間に硫酸、硝酸等を挿入し、形成された層間化合物を900〜1200℃程度の5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F(厚み75μm、密度1.67g/cm3、熱拡散率3.0cm2/s、熱伝導率400W/m・K)を得た。
酸化剤(過酸化水素、過塩素酸等)の存在下、天然鱗状黒鉛の層間に硫酸、硝酸等を挿入し、形成された層間化合物を900〜1200℃程度の5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G(厚み140μm、密度1.67g/cm3、熱拡散率3.0cm2/s、熱伝導率400W/m・K)を得た。
炭素化処理により得られた炭素化フィルムH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H(厚み10μm、密度1.99g/cm3、熱拡散率9.2cm2/s、熱伝導率1200W/m・K)を得た。
グラファイトフィルムの厚みの測定方法としては、50mm×50mmのフィルムを厚みゲージ(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重量(g)をグラファイトフィルムの縦、横、厚みの積で算出した体積(cm3)の割り算により算出した。なお、グラファイトフィルムの厚みは、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50℃における比熱測定は、DSC(示差走差熱量計)法で測定した。測定はPerkin−Elmer社製示差走査熱量計DSC−7で実施した。昇温速度は10℃/minで標準試料としてはα−アルミナを用い、乾燥窒素気流中で実施した。また、測定温度は50℃であり、試験片を替え、2回測定した際の平均値を有効数字3桁に丸めた値を示した。比熱の測定精度は±1%程度である。
グラファイトフィルムの熱伝導率は、下式のように熱拡散率・密度・比熱を掛け合わせることによって、算出できる。
λ:熱伝導率(W/mK)
α:熱拡散率(m2/s)
d:密度(kg/m3)
C:比熱(J/kg・K)
実施例、比較例で使用するグラファイトフィルムの熱伝導率、厚みのデータ表1にまとめた。
<両面テープ1>
両面テープ1の構成は、アクリル酸エステル共重合体液体アクリル系粘着剤( 以下アクリル系粘着剤と言う)に、リン酸エステル系難燃剤を混合された、厚みが18μmの両面テープである。
両面テープ2の構成は、アクリル系粘着剤にリン酸エステル系難燃剤を混合された、厚みが30μmの両面テープである。
両面テープ3の構成は、アクリル系粘着剤にリン酸エステル系難燃剤を混合された、厚みが45μmの両面テープである。
両面テープ4の構成は、アクリル系粘着剤にリン酸エステル系難燃剤を混合された、厚みが90μmの両面テープである。
両面テープ5の構成は、アクリル系粘着剤にリン酸エステル系難燃剤を混合された、厚みが18μmの粘着層と、厚み4μmのPET基材と、難燃剤を含まないアクリル系粘着剤で形成された4μmの粘着層の3層構造からなる両面テープである。
両面テープ6の構成は、アクリル系粘着剤にリン酸エステル系難燃剤を混合された、厚みが30μmの粘着層と、厚み4μmのPET基材と、難燃剤を含まないアクリル系粘着剤で形成された4μmの粘着層の3層構造からなる両面テープである。
両面テープ7の構成は、アクリル系粘着剤にリン酸エステル系難燃剤を混合された、厚みが30μmの粘着層と、厚み12μmのPI基材と、難燃剤を含まないアクリル系粘着剤で形成された18μmの粘着層の3層構造からなる両面テープである。
両面テープ8の構成は、アクリル系粘着剤にリン酸エステル系難燃剤を混合された、厚みが30μmの粘着層と、厚み12μmのPI基材と、難燃剤を含まないシリコーン系粘着剤で形成された18μmの粘着層の3層構造からなる両面テープである。
両面テープ9の構成は、難燃剤を含まないアクリル系粘着剤で形成された4μmの粘着層である。
両面テープ10の構成は、難燃剤を含まないアクリル系粘着剤で形成された、厚みが8μmの粘着層と、厚み4μmのPET基材と、難燃剤を含まないアクリル系粘着剤で形成された8μmの粘着層の3層構造からなる両面テープである。
両面テープ11の構成は、難燃剤を含まないアクリル系粘着剤で形成された、厚みが13μmの粘着層と、厚み12μmのPET基材と、難燃剤を含まないアクリル系粘着剤で形成された13μmの粘着層の3層構造からなる両面テープである。
両面テープ12の構成は、難燃剤を含まないアクリル系粘着剤で形成された、厚みが63μmの粘着層と、厚み24μmのPET基材と、難燃剤を含まないアクリル系粘着剤で形成された63μmの粘着層の3層構造からなる両面テープである。
両面テープ12の構成は、難燃剤を含まないアクリル系粘着剤で形成された、厚みが44μmの粘着層と、厚み4μmのPET基材と、難燃剤を含まないアクリル系粘着剤で形成された44μmの粘着層の3層構造からなる両面テープである。
<保護テープ1>
保護テープ1の構成は、アクリル系粘着剤にリン酸エステル系難燃剤を混合された、厚みが18μmと、厚み12μmのPETフィルムの2層構造からなる保護テープである。
保護テープ2の構成は、アクリル系粘着剤にリン酸エステル系難燃剤を混合された、厚みが30μmと、厚み12μmのPETフィルムの2層構造からなる保護テープである。
保護テープ3の構成は、難燃剤を含まないシリコーン系粘着剤で形成された厚みが30μmの粘着層と、厚み12μmのPETフィルムの2層構造からなる保護テープである。
保護テープ4の構成は、難燃剤を含まないアクリル系粘着剤で形成された厚みが18μmの粘着層と、厚み12μmのPIフィルムの2層構造からなる保護テープである。
保護テープ5の構成は、難燃剤を含まないシリコーン系粘着剤で形成された厚みが18μmの粘着層と、厚み12μmのPIフィルムの2層構造からなる保護テープである。
保護テープ6の構成は、アクリル系粘着剤にリン酸エステル系難燃剤を混合された、厚みが18μmの粘着層と、厚み12μmのPIフィルムの2層構造からなる保護テープである。
保護テープ7の構成は、アクリル系粘着剤にリン酸エステル系難燃剤を混合された、厚みが30μmの粘着層と、厚み12μmのPIフィルムの2層構造からなる保護テープである。
保護テープ8の構成は、難燃剤を含まないアクリル系粘着剤で形成された厚みが6μmの粘着層と、厚み4μmのPETフィルムの2層構造からなる保護テープである。
保護テープ9の構成は、ポリエステル系の熱可塑性樹脂接着剤で形成された厚みが34μmの接着層と、厚み12μmのPETフィルムの2層構造からなる保護テープである。
保護テープ10の構成は、難燃剤を含まないアクリル系粘着剤で形成された厚みが18μmの粘着層と、厚み12μmのPETフィルムの2層構造からなる保護テープである。
保護テープ11の構成は、難燃剤を含まないアクリル系粘着剤で形成された厚みが13μmの粘着層と、厚み12μmのPETフィルムの2層構造からなる保護テープである。
保護テープ12の構成は、難燃剤を含まないアクリル系粘着剤で形成された厚みが75μmの粘着層と、厚み25μmのPETフィルムの2層構造からなる保護テープである。
保護テープ13の構成は、難燃剤を含まないアクリル系粘着剤で形成された厚みが25μmの粘着層と、厚み25μmのPETフィルムの2層構造からなる保護テープである。
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ1をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表8にまとめた。
(実施例2)
グラファイトフィルムA、B、C、D、E、Fの片面に、それぞれ両面テープ2をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表8にまとめた。
(実施例3)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ5の難燃剤を含まないアクリル系粘着層側をグラファイト面とラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表8にまとめた。
(実施例4)
グラファイトフィルムA、B、C、D、E、Fの片面に、それぞれ両面テープ6の難燃剤を含まないアクリル系粘着層側をグラファイト面とラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表8にまとめた。
(実施例5)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ7の難燃剤を含まないアクリル系粘着層側をグラファイト面とラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表8にまとめた。
(実施例6)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ8のシリコーン系粘着層側をグラファイト面とラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表8にまとめた。
(実施例7)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ9をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表8にまとめた。
(実施例8)
グラファイトフィルムAの片面に、保護テープ1をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表8にまとめた。
(実施例9)
グラファイトフィルムA、B、C、D、E、Fの片面に、それぞれ保護テープ2をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表8にまとめた。
(実施例10)
グラファイトフィルムAの片面に、保護テープ3をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表8にまとめた。
(実施例11)
グラファイトフィルムAの片面に、保護テープ4をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表8にまとめた。
(実施例12)
グラファイトフィルムAの片面に、保護テープ5をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表8にまとめた。
(実施例13)
グラファイトフィルムAの片面に、保護テープ6をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表8にまとめた。
(実施例14)
グラファイトフィルムA、B、C、D、E、Fの片面に、それぞれ保護テープ7をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表9にまとめた。
(実施例15)
グラファイトフィルムAの片面に、保護テープ8をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表9にまとめた。
(実施例16)
グラファイトフィルムAの片面に、保護テープ9を熱ラミネーターを用いて貼り合わせた(150℃)。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表9にまとめた。
(実施例17)
グラファイトフィルムAの両面に、両面テープ1をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表9にまとめた。
(実施例18)
グラファイトフィルムAの両面に、両面テープ2をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表9にまとめた。
(実施例19)
グラファイトフィルムAの両面に、両面テープ5の難燃剤を含まないアクリル系粘着層側をグラファイト面とラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表9にまとめた。
(実施例20)
グラファイトフィルムAの両面に、両面テープ6の難燃剤を含まないアクリル系粘着層側をグラファイト面とラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表9にまとめた。
(実施例21)
グラファイトフィルムAの両面に、両面テープ7の難燃剤を含まないアクリル系粘着層側をグラファイト面とラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表9にまとめた。
(実施例22)
グラファイトフィルムAの両面に、両面テープ8のシリコーン系粘着層側をグラファイト面とラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表9にまとめた。
(実施例23)
グラファイトフィルムAの両面に、両面テープ9をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表9にまとめた。
(実施例24)
グラファイトフィルムAの両面に、保護テープ4をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表9にまとめた。
(実施例25)
グラファイトフィルムAの両面に、保護テープ5をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表9にまとめた。
(実施例26)
グラファイトフィルムAの両面に、保護テープ6をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表9にまとめた。
(実施例27)
グラファイトフィルムA、B、C、D、E、Fの片面に、それぞれ両面テープ6の難燃剤を含まないアクリル系粘着層側をグラファイト面とラミネーターを用いて貼り合わせた。さらにもう一方の面に、それぞれ保護テープ1をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表9にまとめた。
(実施例28)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ6の難燃剤を含まないアクリル系粘着層側をグラファイト面とラミネーターを用いて貼り合わせた。さらにもう一方の面に、保護テープ3をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表9にまとめた。
(実施例29)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ6の難燃剤を含まないアクリル系粘着層側をグラファイト面とラミネーターを用いて貼り合わせた。さらにもう一方の面に、保護テープ4をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表9にまとめた。
(実施例30)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ6の難燃剤を含まないアクリル系粘着層側をグラファイト面とラミネーターを用いて貼り合わせた。さらにもう一方の面に、保護テープ5をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表9にまとめた。
(実施例31)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ6の難燃剤を含まないアクリル系粘着層側をグラファイト面とラミネーターを用いて貼り合わせた。さらにもう一方の面に、保護テープ6をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表9にまとめた。
(実施例32)
グラファイトフィルムA、B、C、D、E、Fの片面に、それぞれ両面テープ6の難燃剤を含まないアクリル系粘着層側をグラファイト面とラミネーターを用いて貼り合わせた。さらにもう一方の面に、それぞれ保護テープ7をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例33)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ11をラミネーターを用いて貼り合わせた。さらにもう一方の面に、保護テープ1をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例34)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ11をラミネーターを用いて貼り合わせた。さらにもう一方の面に、保護テープ2をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例35)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ11をラミネーターを用いて貼り合わせた。さらにもう一方の面に、保護テープ4をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例36)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ11をラミネーターを用いて貼り合わせた。さらにもう一方の面に、保護テープ5をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例37)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ11をラミネーターを用いて貼り合わせた。さらにもう一方の面に、保護テープ6をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例38)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ11をラミネーターを用いて貼り合わせた。さらにもう一方の面に、保護テープ7をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例39)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ5の難燃剤を含まないアクリル系粘着層側をグラファイト面とラミネーターを用いて貼り合わせた。さらにもう一方の面に、保護テープ10をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例40)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ6の難燃剤を含まないアクリル系粘着層側をグラファイト面とラミネーターを用いて貼り合わせた。さらにもう一方の面に、保護テープ11をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例41)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ6の難燃剤を含まないアクリル系粘着層側をグラファイト面とラミネーターを用いて貼り合わせた。さらにもう一方の面に、保護テープ10をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例42)
グラファイトフィルムAの両面に、両面テープ3をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例43)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ10をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例44)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ11をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例45)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ4をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例46)
グラファイトフィルムAの片面に、保護テープ10をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例47)
グラファイトフィルムAの片面に、保護テープ11をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例48)
グラファイトフィルムAの両面に、両面テープ10をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例49)
グラファイトフィルムAの両面に、両面テープ11をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例50)
グラファイトフィルムAの両面に、保護テープ10をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例51)
グラファイトフィルムAの両面に、保護テープ11をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例52)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ10をラミネーターを用いて貼り合わせた。さらにもう一方の面に、保護テープ10をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例53)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ11をラミネーターを用いて貼り合わせた。さらにもう一方の面に、保護テープ11をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(実施例54)
グラファイトフィルムAの片面に、両面テープ12をラミネーターを用いて貼り合わせた。さらにもう一方の面に、保護テープ13をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表10にまとめた。
(比較例1)
両面テープ1の幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
(比較例2)
両面テープ2の幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
(比較例3)
両面テープ5の幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
(比較例4)
両面テープ6の幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
(比較例5)
両面テープ7の幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
(比較例6)
両面テープ8の幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
(比較例7)
両面テープ9の幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
(比較例8)
保護テープ1の幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
(比較例9)
保護テープ2の幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
(比較例10)
保護テープ3の幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
(比較例11)
保護テープ4の幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
(比較例12)
保護テープ5の幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
(比較例13)
保護テープ6の幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
(比較例14)
保護テープ7の幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
(比較例15)
保護テープ8の幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
(比較例16)
保護テープ9の幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
(比較例17)
グラファイトフィルムHの両面に、両面テープ12をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
(比較例18)
グラファイトフィルムHの両面に、両面テープ13をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
(比較例19)
グラファイトフィルムHの両面に、保護テープ13をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
(比較例20)
グラファイトフィルムHの片面に、両面テープ12をラミネーターを用いて貼り合わせた。さらにもう一方の面に、保護テープ13をラミネーターを用いて貼り合わせた。その後、幅12.5mm×長さ125mmの形状のサンプルを切り取った。UL94記載の難燃試験およびスモールパーツ用の難燃試験、放熱特性について評価を実施した。結果を表11にまとめた。
本発明の実施例、比較例では、水平試験、垂直試験を実施した。詳細はUL94で規定される難燃試験の手法に基づいて実施した。スモールパーツ用の難燃試験は以下の手法に基づき実施した。
UL94規格に基づいた試験では、サンプルの形状が15mm×125mmである。このサンプルサイズより小さなサンプルの場合、以下の方法で難燃性を判断する。
また、UL94の短冊状のサンプルを使用した垂直試験において、燃焼の程度を確認した。試験後サンプルが燃えた長さを測定し、元のサンプルの長さに対して、燃焼の部分の割合が7割より小さければ○、7割以上10割未満燃焼したものを△、10割燃えて試験に不合格したものを×として表8〜表11に記載した。
グラファイト複合フィルムの放熱性テストは、図9に示すように、幅12.5mm×125mmのグラファイト複合フィルムの端に、発熱体として1cm角セラミックヒーター(坂口電熱製)を接続した。接続する面は、複合材の厚みが厚い面側へ接続をおこなった。例えば、グラファイトフィルムの片側に30μmの粘着層と、もう一面に50μmのPETテープが形成させていた場合は、PETテープ側に発熱体を接続した。接続には、ヒートシンクとCPU間の接触などに使用される高熱拡散性シリコーンゴムシート(GELTEC製、6.5W/mK)を使用した。また、室温は22.5±0.5℃に調節し、対流(風)による冷却効果をできるだけ一定とするため、測定領域を発泡スチロールで覆い測定をおこなった。電源のワット数を1Wに保ち測定をおこなった。定常状態(ヒーター温度が±1℃以下)になったところで、ヒーター温度を計測した。ヒーターの測定は、発熱体から発生する赤外線を読み取る放射温度計を用いて測定をおこなった。実際には、(株)NEC三栄社製、サーモトレサTH9100MV/WVを用いヒーター温度の測定をおこなった。ヒーターの温度が低いほど発熱体の熱をグラファイトへスムーズに伝えており、放熱性能が高いと言える。
<垂平試験>
実施例1〜54および比較例17〜20では、HB規格に合格した。一方、比較例1〜16は、HB規格に合格しなかった。これは、実施例1〜54および比較例17〜20では複合しているグラファイトフィルムが、燃焼試験の際、熱を拡散してために燃焼が抑制されたと考えられる。
○筒状サンプル
実施例1〜54は、VTM−0規格に合格した。一方、比較例1〜20は、VTM−0規格に合格しなかった。これは、実施例1〜54では複合しているグラファイトフィルムが、燃焼試験の際、熱を拡散してために燃焼が抑制されたと考えられる。一方、比較例1〜20は、複合材の燃えにくさと厚みに対してグラファイトの熱輸送能力が足りなかったためVTM規格に合格できなかった。また、比較例17〜20はHB規格には合格したものの水平試験より、規格合格が困難な本試験には合格できなかった。
実施例1〜32は、V−0規格に合格した。一方、実施例33〜54および比較例1〜20は、V−0規格に合格しなかった。これは、実施例1〜32では複合しているグラファイトフィルムが、燃焼試験の際、熱を拡散してために燃焼が抑制されたと考えられる。一方、実施例33〜54および比較例1〜20は、複合材の燃えにくさと厚みに対してグラファイトの熱輸送能力が足りなかったためV規格に合格できなかった。
実施例1〜54は、スモールパーツ難燃試験について、3秒接炎で合格した。一方、比較例1〜20は、3秒接炎に合格しなかった。これは、実施例1〜54では複合しているグラファイトフィルムが、燃焼試験の際、熱を拡散してために燃焼が抑制されたと考えられる。一方、比較例1〜20は、複合材の燃えにくさと厚みに対してグラファイトの熱輸送能力が足りなかったため3秒接炎に合格しなかった。
放熱性テストを実施した結果、実施例5、6、16、21、22、42で△、実施例45、54、比較例17〜20で×、その他の実施例、比較例では○の評価を得た。放熱性が劣化したグラファイト複合フィルムは、複合する複合材の厚み厚いことが確認できる。そのため、発熱体から発生した熱をグラファイトにスムーズに伝達することができず、放熱特性が劣化したものと推定できる。
Claims (9)
- グラファイトフィルムと粘着層を有する材料を含むグラファイト複合フィルムにおいて、前記グラファイトフィルムの熱伝導率200W/mK以上であり、かつ、前記グラファイトフィルムの厚みTGと熱伝導率λGの積TG・λGと前記粘着層を有する材料の厚みTAの比TG・λG/TAが150以上300000以下であることを特徴とす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の厚みTGと熱伝導率λGの積TG・λGと前記粘着層を有する材料の厚みTAと難燃性を示す係数βAの積の比TG・λG/TA・βAが600以上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。
- 前記グラファイトフィルムの熱伝導率400W/mK以上、厚みが10μm以上150μm以下であり、前記粘着層を有する材料の厚みが3μm以上100μm以下であり、さらに前記グラファイトフィルムの厚みTGと熱伝導率λGの積TG・λGと前記粘着層を有する材料の厚みTAと難燃性を示す係数βAの積の比TG・λG/TA・βAが2000以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のグラファイト複合フィルム。
- 前記粘着層を有する材料が、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/粘着層の群からなるフィルムの少なくとも1種類であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のグラファイト複合フィルム。
- 前記粘着層が、シリコーン系、アクリル系、合成ゴム系からなる群の少なくとも1種類を含み、かつ、厚みが1μm以上50μm以下であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載のグラファイト複合フィルム。
- 前記基材が、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の群からなる少なくとも1種類であり、かつ、厚み1μm以上30μ以下のフィルムであることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載のグラファイト複合フィルム。
- 総厚みが200μm以下であることを特徴とする、請求項1〜請求項6のいずれかに記載のグラファイト複合フィルム。
- グラファイトフィルムと粘着層を有する材料を含むグラファイト複合フィルムにおいて、前記グラファイトフィルムの熱伝導率200W/mK以上であり、かつ、前記グラファイトフィルムの厚みTGと熱伝導率λGの積TG・λGと前記粘着層を有する材料の厚みTAの比TG・λG/TAが150以上300000以下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。
- 前記グラファイトフィルムの熱伝導率400W/mK以上、厚みが10μm以上150μm以下であり、前記粘着層を有する材料の厚みが3μm以上100μm以下であることを特徴とする請求項8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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