WO2013027667A1 - グラファイトフィルム及びグラファイトフィルムの製造方法 - Google Patents

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太田 雄介
敬 稲田
真琴 沓水
西川 泰司
覚嗣 片山
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株式会社カネカ
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Definitions

  • the present invention relates to a graphite film and a method for producing a graphite film.
  • the graphite film includes a graphite film produced by an expanding method (also referred to as a natural graphite sheet) and a graphite film produced by a polymer pyrolysis method (also referred to as a polymer fired graphite film).
  • Polymer fired graphite film is used as a heat dissipating part for semiconductor elements and other heat generating parts mounted on various electronic and electric devices such as computers.
  • the polymer fired graphite film for example, a 75 ⁇ m thick polymer film is heated to 1000 ° C. in nitrogen gas, and the resulting carbonized film is heated to 3000 ° C. in an argon atmosphere, and the resulting graphitized film is obtained. It is disclosed that a graphite film having excellent mechanical strength and flexibility can be obtained by rolling the film (Patent Document 1).
  • the graphite film has a characteristic that the tear strength is weaker than that of a general plastic film.
  • the polymer-fired graphite film tends to be weak against stress in the shear direction, that is, to have a small tear strength (average tear load), because the molecular structure of graphite is regularly oriented parallel to the plane direction.
  • thermoplastic polymer thin film having a predetermined softening point is stacked on a flexible graphite sheet (corresponding to a natural graphite sheet), and the temperature is controlled between two upper and lower calendar rolls.
  • a method of reinforcing the tensile strength of a flexible graphite sheet (natural graphite sheet) by passing is disclosed.
  • the heat dissipating parts are used for semiconductor elements and other heat generating parts mounted on various electronic / electrical devices such as computers.
  • the graphite film is preferably a long and large area graphite film made from a polymer film wound in a roll, and studies are being conducted to produce it. ing.
  • the graphite film may be used by, for example, bonding to an adhesive material layer, an insulating film, other protective film layers, etc., and processing it into a composite product.
  • an adhesive material layer for example, an insulating film, other protective film layers, etc.
  • processing it into a composite product There was a bug. Such a defect tends to be more prominent as the length of the polymer-fired graphite film becomes longer (for example, 700 mm or more) than when the length is shorter.
  • the present invention includes the following inventions.
  • the temperature at both ends in the width direction of the polymer film and the temperature at the center in the width direction of the polymer film are controlled in the temperature range from the thermal decomposition start temperature of the polymer film to the sag control temperature of the polymer film.
  • a method for producing a graphite film which includes a sagging control step and then heat-treats at 2000 ° C. or higher.
  • the polymer film is heat-treated under a condition where the temperature gradient from both ends to the center is 2.5 ° C./m or more and 100 ° C./m or less (2) or (3) A method for producing a graphite film.
  • the temperature at both ends in the width direction of the polymer film is made lower than the temperature at the center in the width direction of the polymer film, and from the both ends in the width direction of the polymer film to the center.
  • the sag b value at the center of the graphite film is 5 mm or more, The graphite film according to claim 11.
  • the polymer film is heat-treated so that the temperature gradient between the widthwise ends and the center of the polymer film is ⁇ 2.4 ° C./m or more and 2.4 ° C./m or less.
  • the polymer film is heat-treated while moving in the heat treatment apparatus (1), (9), (10), (13), (16) Method for producing graphite film.
  • the raw graphite film used in the straightening treatment step cools the raw graphite film obtained from the polymer film by heat treatment at 2000 ° C. or more to a temperature condition of less than 2000 ° C., and then the straightening treatment step is performed. (20) The manufacturing method of the graphite film as described in.
  • the sag of the graphite film can be controlled.
  • the sag of the graphite film can be controlled, and a graphite film that is difficult to tear can be obtained by the controlled graphite film. it can.
  • An overview photo of the winding failure of a graphite film A method of applying a load to the surface of a sheet-like raw graphite film. A method of spreading the raw graphite film using the thermal expansion of the inner core. An example of a rewind process.
  • the jig used for the carbonization process of the 3rd aspect of this invention. A container for performing the graphitization process in landscape orientation. Schematic of measurement of sagging described in JIS C2151. Irreversible elongation of the film during the graphitization process. Collection place for graphite film thermal diffusivity measurement sample. Schematic diagram of laminate test. The graphite film is not torn.
  • the slackness of the graphite film before and after the straightening treatment of Example 1C The usage example of the graphite film of the 3rd aspect of this invention. Straightening with an inner core that has the function of expanding. A jig for correcting sheet-like film by the difference in thermal expansion.
  • the figure of the graphite film which has an asymmetrical sag. The figure of the graphite film which has a symmetrical slack.
  • the figure of the graphite film whose sagging is 4.9 mm or less.
  • the figure of the graphite film whose sagging is 20 mm or less.
  • the present invention relates to a graphite film and a method for producing a graphite film. Specifically, for example, the present invention relates to a graphite film in which sagging is controlled and a method for producing a graphite film in which sagging of the graphite film is controlled. In another aspect, the present invention relates to a graphite film having a specific sag and a method for producing a graphite film that causes a specific sag in the graphite film. In another aspect, the present invention relates to a graphite film with improved flatness, a method for producing the same, and a method for improving the flatness of a graphite film.
  • the “sag” of the graphite film is “strain” appearing on the film which can be measured by the film winding property evaluation described in JIS C2151.
  • a film of a certain length as shown in FIG. 2 is rewound and placed perpendicularly on two parallel bars under specified conditions and the deviation from a uniform catenary line is measured.
  • a film having “sagging” can be confirmed by part of the film sagging when the film is pulled.
  • the length of the film in the longitudinal direction 32 (also referred to as the long side direction or MD direction in the present application) is equal to the film width direction 31 (also referred to as the short side direction or TD direction in the present application). Appears differently. For example, sagging occurs when the length 33 of the central portion and the lengths 34 and 36 of the end portions are different.
  • the first aspect of the present invention relates to a production method for producing a sag graphite film.
  • the sag of the graphite film is the temperature at both ends in the width direction of the polymer film in the temperature range from the thermal decomposition start temperature of the polymer film to the sag control temperature of the polymer film. Is higher than the temperature of the central portion in the width direction of the polymer film, and the polymer film is heat-treated under the condition that the temperature gradient from both ends to the center portion is 2.5 ° C./m or more (hereinafter, this heat treatment step). Is called "sag control process").
  • the graphite film of the first aspect of the present invention is obtained by subjecting the polymer film to a sag control step and then heat-treating at 2000 ° C. or higher.
  • a special heat treatment is applied in a specific temperature range at the initial stage of decomposition of the polymer film, thereby controlling the sag of the graphite film to form a graphite film having a sag at the end and not easily torn. To get.
  • the mechanism of the effect expression of the sagging control process according to the first aspect of the present invention is as follows. First, in the initial stage of thermal decomposition of the polymer film, heat treatment is performed with the temperature at both ends in the width direction of the polymer film being relatively higher than the temperature at the center in the width direction of the polymer film. Polymer films with different thermal histories in the width direction have different graphitization processes in the width direction in the graphitization process after the carbonization process (the degree of orientation of the graphite crystallites is different). The longitudinal length of both ends of the graphite film is longer than the longitudinal length of the central portion of the graphite film. When the width direction of the graphite film is observed, the graphite film appears to sag at both ends where the length in the longitudinal direction of the graphite film is longer than the peripheral portion.
  • the sag control step of the first aspect of the present invention is a temperature distribution in the width direction of the polymer film in a relatively initial temperature range of the carbonization step. Is to control.
  • a method for producing a graphite film for carrying out the sag control step of the first aspect of the present invention a method for carrying out the sag control step and temporarily lowering the temperature, then performing a carbonization step and a graphitization step, and sagging Examples include a method of performing a graphitization step after the control step and the carbonization step are performed in one step (after the sag control step is performed, the carbonization step is performed continuously without lowering the temperature).
  • edges and center of polymer film and graphite film are defined as edge portions parallel to the long side direction when the film is expanded as indicated by 52 in FIG. Further, the central portion is defined as the center of the film as shown in FIG. 5 at the same distance from both ends.
  • ⁇ Temperature gradient in the width direction in the sag control process> In the temperature range from the thermal decomposition start temperature to the sag control temperature, heat treatment is performed with the temperature at both ends of the polymer film being relatively higher than the temperature at the center, and then obtained through a graphitization step.
  • the resulting graphite film is a graphite film that is difficult to tear at both ends.
  • a graphite film in which both ends sag is obtained. Can do.
  • the temperature gradient between the end portion and the center portion of the first aspect of the present invention is the temperature at the end portion and the center portion on an arbitrary straight line that intersects perpendicularly with the longitudinal direction of the film as shown in FIG. Using the width of the film, it is represented by the following formula.
  • Temperature gradient (temperature at the edge ⁇ temperature at the center) / (film width / 2) ⁇ 100
  • the values measured at the same time are used for the temperatures at both ends and the center in an arbitrary width.
  • the temperature gradient from both end portions to the central portion (temperature gradient from the end portion 1 to the central portion, and the end portion 2 (the end portion on the other side different from the end portion 1) to the central portion.
  • the upper limit of the temperature gradient from both ends to the center is not particularly limited, but is preferably 100 ° C./m or less, more preferably 50 ° C./m or less, and further preferably 25 ° C./m or less. It is preferable that the temperature gradient from both ends to the center is 2.5 ° C./m or more because a graphite film that is sufficiently slackened at both ends and is not easily torn is obtained. In addition, if the temperature gradient from both ends to the center is 100 ° C./m or less, both ends are moderately slack so that the laminating property is good when laminating graphite film and other film-like media. It is preferable because it becomes a state.
  • a symmetrical graphite film is left and right if the temperature gradient is different. An asymmetric graphite film can be obtained.
  • ⁇ Decomposition reaction and weight reduction rate of sagging control process When the polymer film is heat-treated, carbon, oxygen, hydrogen, nitrogen and the like that do not form a graphite skeleton are sequentially discharged as components such as carbon dioxide, water, hydrogen gas, nitrogen gas, and tar as the heat treatment temperature rises. As decomposition proceeds, the polymer film becomes black and becomes vitreous.
  • the weight reduction rate of the polymer film in the sag control step (hereinafter also referred to as “weight reduction rate”) is the initial weight of the polymer film that is the starting material (high temperature at 23 ° C. and 50% humidity before starting heat treatment).
  • the weight of the molecular film) and the weight of the polymer film immediately after the sag control step can be calculated by the following formula.
  • Weight reduction rate (%) (initial weight of polymer film ⁇ weight immediately after sagging control step) / initial weight of polymer film ⁇ 100
  • the weight of the film was measured by leaving it to stand in an environment of 23 ° C. and 50% humidity for 24 hours.
  • sagging is performed by applying a desired temperature gradient in the width direction of the polymer film in a temperature range between the thermal decomposition start temperature of the polymer film and the sag control temperature. Can be controlled.
  • the thermal decomposition start temperature and the sag control temperature of the polymer film refer to the actual temperature at the center in the width direction on the polymer film to be heat-treated.
  • the actual temperature on the polymer film can be measured by using a sheath type K thermocouple having a diameter of 0.5 mm and bringing the polymer film and the thermocouple into contact with each other.
  • the temperature range other than the sag control step specifically, the heat treatment conditions at a temperature lower than the thermal decomposition start temperature of the polymer film, or after the sag control step is performed once There is no particular limitation on the heat treatment conditions at a temperature higher than the sag control temperature.
  • the film may be cooled to room temperature once and the next heat treatment step (carbonization step or graphitization step) may be performed, or after the sag control step is performed, the temperature is not lowered.
  • the next heat treatment may be carried out continuously as it is, and the carbonization step may be omitted by carrying out the treatment preferably at 700 ° C. or higher, more preferably 800 ° C. or higher, and even more preferably 900 ° C. or higher.
  • the thermal decomposition start temperature of the polymer film is the heat treatment of the polymer film relative to the weight of the polymer film at room temperature (23 ° C., humidity 50%) before the heat treatment is started. Is defined as the temperature at which 1.0% weight loss occurs. That is, the thermal decomposition start temperature of the first aspect of the present invention is the sample amount of 10 mg, nitrogen atmosphere using the thermal analysis system EXSTAR6000 and thermogravimetric measurement device TG / DTA 220U manufactured by SII Nanotechnology.
  • the sample amount is 10 mg
  • heat treatment is performed at a temperature increase rate of 10 ° C./min from room temperature (23 ° C.) to 1000 ° C., and the temperature at which 1.0% weight loss occurs on the polymer film is set. It is defined as the thermal decomposition start temperature of the polymer film.
  • the sag control temperature of the polymer film means that the polymer film was heat-treated with respect to the weight of the polymer film at room temperature (23 ° C., humidity 50%) before starting the heat treatment. Sometimes 1.1% or more, preferably 1.2% or more, more preferably 2.8% or more, still more preferably 10.0% or more, particularly preferably 15.0% or more, most preferably 20.0% Is the temperature at which the weight loss occurs.
  • the temperature is 10 mg using a thermal analysis system EXSTAR6000 and thermogravimetric measurement device TG / DTA 220U manufactured by SII Nano Technology, and room temperature (23 mL) under a nitrogen atmosphere (200 mL / min). From 1000 ° C.) to 1000 ° C.
  • the sag control temperature is 1.1% or more, the sag control effect can be exhibited. Moreover, it is possible to increase the effect of the sag control by setting the sag control high.
  • the sag control temperature does not exceed 20.0% (the upper limit value of sag control) of the weight loss of the polymer film, the sag control process may be performed in one stage or in multiple stages. Even if it is divided into a plurality of times, the sag can be amplified.
  • the edge temperature in the width direction of the film is set to be higher than the center temperature until the weight reduction rate exceeds 20%.
  • the end temperature in the width direction of the film is set higher than the center temperature, or it is not necessary to satisfy such a condition. This is the same as the sagging of a graphite film when a graphite film is produced.
  • the temperature at which the polymer film which is the most preferable temperature of the sag control temperature of the first aspect of the present invention, has a weight reduction rate of 20%
  • TG / DTA 220U thermogravimetric measurement device
  • heat treatment was performed at a temperature increase rate of 10 ° C./min from room temperature (23 ° C.) to 1000 ° C. under a nitrogen atmosphere (200 mL / min) with a sample amount of 10 mg.
  • the weight reduction of the polymer film is measured, and the temperature at which the weight reduction of 20% occurs is defined as the sag control temperature.
  • the temperature at which the weight reduction rate of the polymer film, which is the lower limit value of the sag control temperature, is 1.1% is similarly determined using the thermal analysis system EXSTAR6000 and thermogravimetric measurement device TG / DTA 220U manufactured by SII Nanotechnology.
  • the sample amount was 10 mg
  • heat treatment was performed at a temperature increase rate of 10 ° C./min from room temperature (23 ° C.) to 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere (200 mL / min), and the weight loss of the polymer film was measured. The temperature at which 1.1% weight loss occurred.
  • the handling property of the film after the sag control process is important.
  • the weight reduction rate is preferably 20.0% or less, more preferably the weight reduction rate is 15.0% or less, still more preferably the weight reduction rate is 10.0% or less, and particularly preferably the weight reduction rate is 2.8%.
  • the sag control temperature is set so as to be not more than%, the carbonization of the polymer film does not proceed completely, so that the polymer properties remain and are difficult to break, and the handling property is good. Moreover, since the amount of shrinkage of the polymer film is small, wrinkles are hardly generated.
  • Thermal decomposition start temperature and sag control temperature of the polymer film used in the embodiment of the first aspect of the present invention are as follows.
  • the thermal decomposition starting temperature is 500 ° C. (weight reduction rate 1.0%).
  • the sag control temperature is 520 ° C. (weight reduction rate 1.1%) or more, preferably 550 ° C. (weight reduction rate 1.2%) or more, more preferably 580 ° C.
  • the sag control temperature is 520 ° C. or higher, the effect of the sag control process can be obtained. When the sag control temperature is increased, the effect of the sag control process is enhanced. When the sag control temperature does not exceed 655 ° C. (the upper limit value of sag control), the sag control process may be performed in one stage, in multiple stages, or in multiple steps. Sag can be amplified.
  • the end temperature in the width direction of the film is set to be higher than the center temperature until the temperature exceeds 655 ° C. In the temperature range exceeding 655 ° C., even if the end temperature in the width direction of the film is set higher than the center temperature, or in such a condition, a graphite film is finally produced in any case. It is not different from the sagging of graphite film.
  • the method for heat treatment with a temperature gradient in the width direction of the polymer film is not particularly limited, and any method may be used.
  • a single-wafer (referred to as “one or more sheets”) polymer film is held between graphite jigs in a heat treatment apparatus, and then heat treated for each batch.
  • Examples thereof include a method (sheet batch method) and a method (cylindrical batch method) in which the material is wound and held in a graphite cylindrical container as shown in FIG.
  • the method continuous type or long continuous type which supplies a long polymer film continuously in a heat processing apparatus like FIG.
  • the width direction of the first aspect of the present invention is a direction in which a temperature difference is made in the sag control step.
  • the direction is not particularly limited, from the viewpoint that the effect of sagging can be further exerted, in the case of a long film, it is preferably on the short side (direction perpendicular to the longitudinal direction). From the same viewpoint, in the case of the long continuous type, it is preferable that the width direction is not the MD direction but the TD direction.
  • the temperature control in the width direction of the polymer film when the sag control process is performed in the sheet batch type is performed from the thermal decomposition start temperature of the polymer film to the sag control temperature with a temperature difference between the end and the center. (See an example of the temperature distribution in the width direction of the polymer film in FIG. 6).
  • the temperature range between the thermal decomposition start temperature of the polymer film and the sag control temperature is such that the temperature at both ends in the width direction of the polymer film is higher than the temperature at the center in the width direction of the polymer film.
  • the temperature gradient from both ends to the center must satisfy the condition of 2.5 ° C./m or more.
  • the sag control temperature satisfies the condition that the temperature gradient from both ends to the center is 2.5 ° C./m or more. Furthermore, it is preferable that the temperature gradient from both ends to the center satisfies the condition of 2.5 ° C./m or more at at least 70% of the temperature measurement points in the sag control step. Although it is particularly preferable that the temperature difference is always within a certain range, the temperature difference may vary as long as the effect of the first aspect of the present invention is achieved.
  • the temperature is measured by bringing a sheath type K thermocouple having a diameter of 0.5 mm into contact with both ends and the center of the polymer film at intervals of 100 mm in the longitudinal direction as shown in FIG.
  • the thermal decomposition start temperature in the central part in the film width direction is 500 ° C.
  • the sag control temperature is 580 ° C.
  • temperatures of 500, 530, 560, and 580 ° C. The temperature at the edge of the film and the change in temperature over time at the center are also measured, and at least one temperature, preferably four Confirm that the temperature gradient from both ends to the center satisfies the condition of 2.5 ° C./m or more at all temperatures.
  • the temperature control in the width direction of the polymer film when the sag control process is carried out with a cylindrical batch type is also performed from the thermal decomposition start temperature of the polymer film to the sag control temperature with a temperature difference between the end and the center. (See an example of the temperature distribution in the width direction of the polymer film in FIG. 7).
  • the temperature range between the thermal decomposition start temperature of the polymer film and the sag control temperature is such that the temperature at both ends in the width direction of the polymer film is higher than the temperature at the center in the width direction of the polymer film.
  • the temperature gradient from both ends to the center must satisfy the condition of 2.5 ° C./m or more.
  • the sag control temperature satisfies the condition that the temperature gradient from both ends to the center is 2.5 ° C./m or more. Furthermore, it is preferable that the temperature gradient from both ends to the center satisfies the condition of 2.5 ° C./m or more at at least 70% of the temperature measurement points in the sag control step. Although it is particularly preferable that the temperature difference is always within a certain range, the temperature difference may vary as long as the effect of the first aspect of the present invention is achieved.
  • the temperature is measured by contacting a sheath type K thermocouple with a diameter of 0.5 mm at both ends and the center of the polymer film at intervals of 90 ° in the circumferential direction as shown in FIG.
  • the thermal decomposition start temperature at the center in the width direction of the film is the starting point at 30 ° C. intervals (the thermal decomposition start temperature at the center in the film width direction is 500 ° C.
  • the sag control temperature is 580 ° C.
  • the temperature of the end portion of the film and the change in the temperature of the central portion over time are also measured, and at least one temperature, more preferably It is confirmed that the temperature gradient from both ends to the center satisfies the condition of 2.5 ° C./m or more at all four temperatures.
  • the temperature control in the width direction of the polymer film when the sag control process is carried out in a continuous manner will be described.
  • a heat treatment apparatus having a temperature gradient in the longitudinal direction of the film (which also corresponds to the MD direction in this case) so that the temperature range is between the thermal decomposition start temperature and the sag control temperature.
  • the polymer film undergoes a thermal history in a temperature range between the thermal decomposition start temperature and the sag control temperature.
  • the sag control step can be performed by giving a temperature difference also to the end portion and the center portion in the polymer film width direction.
  • the thermal decomposition start temperature at the center in the width direction of the film is the starting point at 30 ° C. intervals (the thermal decomposition start temperature at the center in the film width direction is 500 ° C.
  • the sag control temperature is 580 ° C., positions 500, 530, 560, and 580 ° C., see FIG. 8)
  • a sheath type K thermocouple with a diameter of 0.5 mm is brought into contact with the temperature and the center of the end on the film. The temperature is measured, and it is confirmed that the temperature gradient from both ends to the center satisfies the condition of 2.5 ° C./m or more at at least one temperature, more preferably all four temperatures.
  • the temperature range between the thermal decomposition start temperature of the polymer film and the sag control temperature is such that the temperature at both ends in the width direction of the polymer film is higher than the temperature at the center in the width direction of the polymer film.
  • the temperature gradient from the center to the center must satisfy the condition of 2.5 ° C./m or more.
  • the sag control temperature satisfies the condition that the temperature gradient from both ends to the center is 2.5 ° C./m or more.
  • the temperature gradient from both ends to the center satisfies the condition of 2.5 ° C./m or more at at least 70% of the temperature measurement points in the sag control step.
  • the temperature difference is always within a certain range, the temperature difference may vary as long as the effect of the first aspect of the present invention is achieved.
  • the sag control step of the first aspect of the present invention is preferably carried out in a long continuous manner from the viewpoint of productivity. Moreover, it is preferable to implement the sag control process of the 1st aspect of this invention by a long continuous type also from a viewpoint that the temperature control of a width direction is easy to a polymer film.
  • the heater near the end and center of the polymer film in the width direction is divided and controlled independently.
  • the method is not limited to these, and any method may be used.
  • the method of dividing the heater is particularly preferable because it is easy to control the temperature gradient in the width direction.
  • the graphite film can be produced by heat-treating a polymer film that is a raw material film.
  • Polymer films suitable for the production of graphite films include polyimide, polyamide, polyoxadiazole, polybenzothiazole, polybenzobisazole, polybenzoxazole, polybenzobisoxazole, polyparaphenylene vinylene, polybenzimidazole, polybenzo Examples thereof include at least one polymer film selected from bisimidazole and polythiazole.
  • the polymer film is a polyimide film. This is because a polyimide layer structure is easily developed by carbonization and graphitization in a polyimide film as compared with a polymer film using other organic materials as a raw material.
  • the polymer film includes a heat-treated film obtained by heat-treating the polymer film.
  • the heat-treated film is a film in which a polymer film is heat-treated and a weight loss is greater than 0% and 40% or less.
  • heat treatment is performed on the polymer film or the heat-treated film, and a film having a weight reduction of 40% or more is defined as a carbonized film.
  • a film selected from a polymer film, a heat-treated film, and a carbonized film is heat-treated up to 2000 ° C. or higher and defined as a graphite film.
  • the weight measurement method indicates a value measured in an environment of 23 ° C. and 50% humidity after being left in an environment of 23 ° C. and 50% humidity for 24 hours.
  • the thickness of the polymer film is not particularly limited, and a polymer film having a desired thickness can be used.
  • the thickness is preferably in the range of 50 to 125 ⁇ m. The thinner the thickness, the smaller the sagging and the more the sagging reproducibility tends to improve.
  • the width of the polymer film is not particularly limited, but for example, a polymer film having a width in the range of 50 to 300 mm is preferably used. In addition, there exists a tendency for sagging to become small, when the width
  • the carbonization process for the polymer film is not essential. As shown in the examples described later, the sag control technique according to the present invention can be used without any problem without performing the carbonization step.
  • Examples of the production method for obtaining a graphite film from a polymer film include a method for obtaining a graphite film through a carbonization step, a graphitization step, and a pressure treatment step.
  • the polymer film as a starting material is carbonized by heat treatment under reduced pressure or in an inert gas.
  • heat treatment is usually performed at a temperature of about 1000 ° C.
  • a heat treatment that holds the temperature for about 30 minutes in a temperature range of 1000 ° C. is desirable.
  • pressure in the surface direction may be applied so that the orientation of the polymer film is not lost.
  • the graphitization process following the carbonization process is performed, for example, by setting the carbonized film in an ultra-high temperature furnace.
  • the graphitization step is performed under reduced pressure or in an inert gas, and it is most appropriate to use argon as an inert gas, and it is more preferable to add a small amount of helium to the argon.
  • the heat treatment temperature in the graphitization step is 2400 ° C. or higher, more preferably 2600 ° C. or higher, further preferably 2800 ° C. or higher, and particularly preferably 2900 ° C. or higher.
  • the graphitization step may be performed continuously after the carbonization step, or the graphitization step may be performed alone after cooling the temperature after the carbonization step.
  • the graphite film after the carbonization step and the graphitization step is in a foamed state in which the graphite layer is lifted by the generation of internal gas such as N 2 and filler (phosphoric acid type) that do not form a graphite skeleton.
  • a pressure treatment step such as a compression treatment or a rolling treatment can be performed to improve the bending resistance.
  • the sag control step of the first aspect of the present invention may be performed in an inert gas such as nitrogen or argon, or may be performed in an oxygen atmosphere, in a vacuum, or under reduced pressure.
  • ⁇ Apparatus for controlling tension> When carrying out the sag control step in the long continuous type of the first aspect of the present invention, for example, by attaching a tension adjusting device for adjusting the tension of the polymer film before and after the heat treatment device, the tension is applied to the polymer film. You may heat-process, adding.
  • a tension adjusting device for adjusting the tension for example, a method of applying torque to the rotating shaft of a winding device such as 81 in FIG.
  • the tensile strength applied to the polymer film is 5 kgf / cm 2 or more and 500 kgf / cm 2 or less, preferably 10 kgf / cm 2. above 300 kgf / cm 2 or less, more preferably may is 20 kgf / cm 2 or more 100 kgf / cm 2 or less.
  • the tensile strength is 5 kgf / cm 2 or more, generation of wrinkles associated with thermal decomposition shrinkage of the polymer film can be suppressed.
  • the amount is 500 kgf / cm 2 or less, breakage of the polymer film due to excessive tension applied to the polymer film can be prevented.
  • the total transmittance of the polymer film and the polymer film after the sag control step is preferably lower than the total transmittance of the polymer film at the initial stage (which means a state at room temperature (23 ° C. humidity 50%) before the start of heat treatment). preferable.
  • the method for measuring the total transmittance of the polymer film after the sag control step is described in the Examples section.
  • the total transmittance of the polymer film after the sag control step is preferably 10.0 or less, more preferably 6.0 or less, and still more preferably 1.0 or less.
  • ⁇ Load applied in the thickness direction of the polymer film> when the slack control step is performed in a long continuous manner, it is preferable to apply a load in the thickness direction of the polymer film in the heat treatment apparatus.
  • a method of applying a load For example, the method of putting a heavy stone on a hearth along a hearth as shown in FIG. 8 is mentioned.
  • the lower limit value of the load applied in the thickness direction of the polymer film is preferably 0.1 g / cm 2 or more, more preferably 0.5 g / cm 2 or more, more preferably 1 g / cm 2 or more, and the upper limit value of the load is Preferably it is 50 g / cm 2 or less, more preferably 20 g / cm 2 or less, and even more preferably 10 g / cm 2 or less. If the load is 0.1 g / cm 2 or more, wrinkles associated with thermal decomposition shrinkage of the polymer film can be suppressed. Moreover, the damage of the film by an excessive load can be prevented as a load is 50 g / cm ⁇ 2 > or less.
  • the line speed of the polymer film is the transport speed of the polymer film in the sag control step. is there.
  • the line speed is 10 cm / min or more and 500 cm / min or less, preferably 20 cm / min or more and 300 cm / min or less, preferably 30 cm / min or more and 150 cm / min or less.
  • a line speed of 10 cm / min or more is preferable from the viewpoint of productivity.
  • the temperature distribution in the heat treatment apparatus can be controlled, and the sag can be controlled.
  • Birefringence means the difference between the refractive index in an arbitrary direction within the film plane and the refractive index in the thickness direction.
  • the birefringence of the polymer film is not particularly limited, but is preferably 0.08 or more, more preferably 0.10 or more, still more preferably 0.12 or more, and particularly 0.14.
  • a polymer film having the above birefringence is preferable. When a polymer film having a birefringence of 0.08 or more is used, carbonization and graphitization of the polymer film easily proceeds, and thus a graphite film having a developed graphite layer is easily obtained.
  • the sag control process of the first aspect of the present invention may be performed in two or more stages. For example, when the sag control step is performed so that the thermal decomposition start temperature is 500 ° C. and the sag control temperature is 655 ° C., the end temperature in the width direction of the film is maintained at a constant temperature gradient compared to the center temperature.
  • the sag control step may be carried out continuously by setting this temperature range high, but a mode in which the first heat treatment is performed from 500 ° C. to 540 ° C. and the second heat treatment is carried out from 540 ° C. to 655 ° C.
  • the slack control process is divided and executed.
  • the temperature gradient that sets the end temperature in the width direction of the film higher than the center temperature may be changed without being the same.
  • an effect obtained by combining the effects of the first sag control process from 500 ° C. to 540 ° C. and the effects of the second sag control process from 540 ° C. to 655 ° C. is obtained.
  • the difference in length in the longitudinal direction between the end and center of the graphite film in the width direction can be evaluated by slitting the graphite film finely and measuring the length. Specifically, the film is cut so that the length of the graphite film in the longitudinal direction is 500 mm. At that time, the cut surface is set to be perpendicular to the length 33 of the central portion as shown in FIG. The length of 500 mm is measured by the length 33 at the center. Next, the center part 33 and both end parts 34 and 36 are each slit into a width of 10 mm, the length is measured, and the difference is calculated.
  • the second aspect of the present invention relates to a graphite film in which sagging is controlled and a method for producing a graphite film in which sagging of the graphite film is controlled.
  • the sag of the graphite film is a temperature range from the thermal decomposition start temperature of the polymer film to the sag control temperature of the polymer film, and the temperature at both ends in the width direction of the polymer film is high. It has been found that it is important to heat-treat the polymer film by controlling the temperature of the central portion in the width direction of the molecular film (hereinafter, this heat treatment step is referred to as “sag control step”).
  • the graphite film of the second aspect of the present invention is obtained by subjecting the polymer film to a sag control step and then heat-treating at 2000 ° C. or higher.
  • the second aspect of the present invention is to obtain a graphite film with controlled sag by applying a special heat treatment in a specific temperature range in the initial stage of decomposition of the polymer film.
  • the graphite film obtained by the method for producing a graphite film including the sag control step of the second aspect of the present invention has a shape controlled in the width direction of the film.
  • Examples of the shape of the controlled shape include 1) a graphite film having a sag in the center, 2) a flat graphite film having no sag, and 3) a graphite film having a sag at one end.
  • the graphite films having the shape controlled in the width direction of the films 1) to 3) can be obtained by the following production methods.
  • 1) Method for producing a graphite film having a sag in the central part The temperature at both ends in the width direction of the polymer film is determined in the temperature range from the thermal decomposition start temperature of the polymer film to the sag control temperature of the polymer film.
  • the heat treatment of the polymer film is such that the temperature gradient from the both ends of the polymer film in the width direction to the center part is ⁇ 2.5 ° C./m or less. It has been found that a graphite film having a slack in the central portion can be obtained by using a method for producing a graphite film that is heat-treated at 2000 ° C. or higher after passing through a control step.
  • the temperature gradient from both ends to the center is ⁇ 2.5 ° C./m or less, preferably ⁇ 5 ° C / m or less, more preferably 10 ° C / m or less.
  • the upper limit of the temperature gradient from both ends to the center is not particularly limited, but is preferably ⁇ 100 ° C./m or more, more preferably ⁇ 50 ° C./m or more, and further preferably ⁇ 25 ° C./m or more. Good.
  • the temperature gradient from both ends to the center is ⁇ 2.5 ° C./m or less because a graphite film in which the center is sufficiently slack can be obtained. Further, it is preferable that the temperature gradient from the both end portions to the central portion is ⁇ 100 ° C./m or more because it is difficult to tear when a tensile force is applied to the graphite film in the longitudinal direction.
  • a graphite film 41 having a slack in the center in the width direction as shown in FIG. 4 is obtained.
  • the degree of sagging of a graphite film having sagging in the center can be evaluated by measuring the sagging b value.
  • the sag b value is the sag generated at the center in the width direction of the graphite film when the film is set in the same state as the sag measurement described in JIS C2151.
  • the b value of the graphite film having a sag in the central portion obtained in the second aspect of the present invention is 5 mm or more, preferably 20 mm or more, more preferably 40 mm or more.
  • it is 120 mm or less, More preferably, it is 100 mm or less, More preferably, it is 80 mm or less.
  • the b value is 5 mm or more, it is preferable because the end portion is not easily wrinkled during the rolling process.
  • a b value of 120 mm or less is preferable because it is difficult to tear when the graphite film is stretched in the longitudinal direction. Detailed measurement methods are shown in the Examples section.
  • the temperature gradient from both end portions to the central portion is ⁇ 2.4 ° C./m or more and 2.4 ° C./m or less, preferably Is from ⁇ 2.0 ° C./m to 2.0 ° C./m, more preferably from ⁇ 1.0 ° C./m to 1.0 ° C./m. It is preferable that the temperature gradient from both ends to the center is ⁇ 2.4 ° C./m or more and 2.4 ° C./m or less because a flat graphite film with small sagging can be obtained.
  • a flat graphite film 42 having no slack as shown in FIG. 4 is obtained.
  • the sagging of the flat graphite film without sagging obtained in the second aspect of the present invention is 4.9 mm or less, preferably 4 mm or less, more preferably 3 mm or less, further 1 mm or less, particularly preferably 0.1 mm or less. is there. There is no particular lower limit. A slack of 4.9 mm or less is preferable because it can be bonded to a copper foil tape without wrinkles. Detailed measurement methods are shown in the Examples section.
  • Method for producing a graphite film having a sag at one end The temperature at one end in the width direction of the polymer film is set to A in the temperature range from the thermal decomposition start temperature of the polymer film to the sag control temperature of the polymer film.
  • the temperature at the other end is C, and the temperature B is at the center in the width direction of the polymer film, temperature A ⁇ temperature B ⁇ temperature C and temperature A ⁇ temperature C.
  • a graphite film having a sag at one end by using a method for producing a graphite film that undergoes a sag control step of heat-treating a polymer film so that the temperature gradient is 2.5 ° C./m or more, and then heat-treated at 2000 ° C. or more. It was found that can be obtained.
  • the temperature gradient from temperature A to temperature C is 2.5 ° C./m or more, preferably 5 ° C./m or more. More preferably, it is 10 ° C./m or more.
  • a temperature gradient from temperature A to temperature C of 2.5 ° C./m or more is preferable because a graphite film having slack at one end can be obtained.
  • the bend of the graphite film having a slack at one end obtained in the second aspect of the present invention is 11 mm or more, preferably 15 mm or more, more preferably 20 mm or more.
  • the upper limit is not particularly limited, but is preferably 80 mm or less, more preferably 70 mm or less, and still more preferably 60 mm or less. If the bend is 11 mm or more, there is a feature that it is easy to carry out bonding to a plate with R. On the other hand, if the bend is 80 mm or less, it is preferable because the graphite film is difficult to tear when stretched in the longitudinal direction. Detailed measurement methods are shown in the Examples section.
  • the graphite film 43 having sag at both ends in the width direction has a temperature range from the thermal decomposition start temperature of the polymer film to the sag control temperature of the polymer film, and from the both ends in the width direction of the polymer film to the center. It is obtained by using a method for producing a graphite film that undergoes a sag control step of heat-treating the polymer film so that the temperature gradient to 2.5 ° C./m or more, and then heat-treats at 2000 ° C. or more.
  • a graphite film having an M-shaped sag is a temperature range from the thermal decomposition start temperature of the polymer film to the sag control temperature of the polymer film, and the temperature at both ends and the center in the width direction of the polymer film is changed to other. It is obtained by using a method for producing a graphite film in which a polymer film is heat-treated at a temperature of 2000 ° C. or higher after a sag control step in which the polymer film is heat-treated so as to be higher than the above portion.
  • a graphite film having a W-shaped sag is a temperature range from the thermal decomposition start temperature of the polymer film to the sag control temperature of the polymer film, and the temperature at both ends and the center in the width direction of the polymer film is set to other values. It is obtained by using a method for producing a graphite film in which a polymer film is heat-treated at a temperature of 2000 ° C. or higher after being subjected to a sag control step in which the polymer film is heat-treated so as to be lower than this portion.
  • Mechanism of manifesting the effect of the sagging control process The mechanism of manifesting the effect of the sag control step according to the second aspect of the present invention will be described below by taking the case of a graphite film having a sag at the center as an example.
  • a carbonization step in which heat treatment is usually performed at a temperature up to about 1000 ° C., and a carbonized film obtained in the carbonization step is heated at a temperature of 2600 ° C. or more.
  • the method of passing through the graphitization step can be exemplified, but the sag control step of the present invention controls the temperature distribution in the width direction of the polymer film in the relatively initial temperature range of the carbonization step. is there.
  • a method for producing a graphite film for carrying out the sag control step of the second aspect of the present invention a method for carrying out the sag control step and temporarily lowering the temperature, followed by a carbonization step and a graphitization step, and sagging Examples include a method of performing a graphitization step after the control step and the carbonization step are performed in one step (after the sag control step is performed, the carbonization step is performed continuously without lowering the temperature).
  • ⁇ Temperature gradient in the width direction in the sag control process> In the temperature range from the thermal decomposition start temperature to the sag control temperature, heat treatment is performed by controlling the temperature at both ends in the width direction of the polymer film and the temperature at the center portion in the width direction of the polymer film.
  • the graphite film obtained through the conversion step becomes a graphite film with controlled sagging.
  • a graphite film with controlled sag can be obtained even if the temperature gradient or temperature distribution in the width direction of the film is arbitrarily set.
  • the temperature A, temperature B, and temperature C in the present invention refer to the temperatures 53, 54, and 55 in FIG. 5, respectively, and the temperatures 55, 54, and 53 in FIG.
  • temperatures A and temperature C in a certain arbitrary width values measured simultaneously are used.
  • the sag is controlled by controlling the temperature in the width direction of the polymer film in the temperature range from the thermal decomposition start temperature of the polymer film to the sag control temperature. can do. Specifically, since it is the same as the first aspect, it is omitted.
  • the thermal decomposition start temperature of the polymer film in the second aspect of the present invention is the same as in the first aspect.
  • the sag control temperature of the polymer film in the second embodiment of the present invention is the same as that in the first embodiment.
  • the sag control temperature does not exceed 20.0% (the upper limit value of sag control) of the weight loss of the polymer film
  • the sag control process may be performed in one stage or in multiple stages. Even if the process is divided into a plurality of times, the effect of the sag control can be amplified. In that case, the temperature in the width direction of the film is controlled to a desired temperature until the weight loss rate exceeds 20%.
  • the graphite film is finally used in any case, regardless of whether the temperature in the width direction of the film is controlled to a desired temperature or not. It is the same as the sag of graphite film when manufactured.
  • Thermal decomposition start temperature and sag control temperature of the polymer film used in the embodiment of the second aspect of the present invention are the same as in the first aspect. It is.
  • the sag control temperature does not exceed 655 ° C. (the upper limit value of sag control)
  • the sag control process may be performed in one stage, in multiple stages, or in multiple steps. The effect of sagging control can be amplified.
  • the temperature in the width direction of the film is controlled to a desired temperature until the temperature exceeds 655 ° C.
  • the method for heat treatment with a temperature gradient in the width direction of the polymer film is not particularly limited, and any method may be used.
  • a single-wafer (referred to as “one or more sheets”) polymer film is held between graphite jigs in a heat treatment apparatus, and then heat treated for each batch.
  • Examples thereof include a method (sheet batch method) and a method (cylindrical batch method) in which the material is wound and held in a graphite cylindrical container as shown in FIG.
  • the method continuous type or long continuous type which supplies a long polymer film continuously in a heat processing apparatus like FIG. 20, and performs heat processing is also mentioned.
  • the width direction of the second aspect of the present invention is a direction in which a temperature difference is provided in the sag control step.
  • the direction is not particularly limited, from the viewpoint that the effect of sagging can be further exerted, in the case of a long film, it is preferably on the short side (direction perpendicular to the longitudinal direction). From the same viewpoint, in the case of the long continuous type, it is preferable that the width direction is not the MD direction but the TD direction.
  • the temperature range from the thermal decomposition start temperature of the polymer film to the sag control temperature is increased while the temperature in the width direction of the polymer film is controlled. (See an example of the temperature distribution in the width direction of the polymer film in FIG. 18).
  • the temperature range from the thermal decomposition start temperature of the polymer film to the sag control temperature needs to be controlled so that the temperature difference in the width direction of the polymer film is within a desired range.
  • the temperature difference in the width direction of the polymer film satisfies a desired condition at at least 70% of the temperature measurement points in the sag control step.
  • the temperature difference is always within a certain range, the temperature difference may vary as long as the effect of the present invention is achieved.
  • the temperature is measured by contacting a sheath type K thermocouple having a diameter of 0.5 mm at both ends and the center of the polymer film at intervals of 100 mm in the longitudinal direction as shown in FIG.
  • the thermal decomposition start temperature in the central part in the film width direction is 500 ° C.
  • the sag control temperature is 580 ° C.
  • temperatures of 500, 530, 560, and 580 ° C. The temperature at the edge of the film and the change in temperature over time at the center are also measured, and at least one temperature, preferably four It is confirmed that the temperature difference in the width direction of the polymer film satisfies the desired condition at all temperatures.
  • the temperature range from the thermal decomposition start temperature of the polymer film to the sag control temperature is increased while the temperature in the width direction of the polymer film is controlled. (Refer to an example of the temperature distribution in the width direction of the polymer film in FIG. 19).
  • the temperature range from the thermal decomposition start temperature of the polymer film to the sag control temperature needs to be controlled so that the temperature difference in the width direction of the polymer film is within a desired range.
  • it is preferable that the temperature difference in the width direction of the polymer film satisfies a desired condition at the sag control temperature among the temperature measurement points in the sag control process.
  • the temperature difference in the width direction of the polymer film satisfies a desired condition at at least 70% of the temperature measurement points in the sag control step.
  • the temperature difference is always within a certain range, the temperature difference may vary as long as the effect of the present invention is achieved.
  • the temperature is measured by contacting a sheath type K thermocouple having a diameter of 0.5 mm at both ends and the center of the polymer film at intervals of 90 ° in the circumferential direction.
  • the thermal decomposition start temperature at the center in the width direction of the film is the starting point at 30 ° C. intervals (the thermal decomposition start temperature at the center in the film width direction is 500 ° C.
  • the temperature of the end portion of the film and the change in the temperature of the central portion over time are also measured, and at least one temperature, more preferably It is confirmed that the temperature difference in the width direction of the polymer film satisfies the desired condition at all four temperatures.
  • a heat treatment apparatus having a temperature gradient in the longitudinal direction of the film (which also corresponds to the MD direction in this case) has a temperature range from the thermal decomposition start temperature to the sag control temperature.
  • the polymer film undergoes a thermal history in a temperature range between the thermal decomposition start temperature and the sag control temperature.
  • the sag control step can be performed by giving a temperature difference also to the end portion and the center portion in the polymer film width direction.
  • the thermal decomposition start temperature at the center in the width direction of the film is the starting point at 30 ° C. intervals (the thermal decomposition start temperature at the center in the film width direction is 500 ° C.
  • the sag control temperature is 580 ° C.
  • positions 500, 530, 560, and 580 ° C. see FIG. 20
  • a sheath type K thermocouple with a diameter of 0.5 mm is brought into contact with the temperature and the center of the end on the film. The temperature is measured, and it is confirmed that the temperature difference in the width direction of the polymer film satisfies a desired condition at at least one temperature, more preferably all four temperatures.
  • the temperature difference in the width direction of the polymer film needs to satisfy a desired condition.
  • the temperature difference in the width direction of the polymer film satisfies a desired condition at the sag control temperature among the temperature measurement points in the sag control process.
  • the temperature difference in the width direction of the polymer film satisfies a desired condition at at least 70% of the temperature measurement points in the sag control step.
  • the temperature difference is always within a certain range, the temperature difference may vary as long as the effect of the second aspect of the present invention is achieved.
  • Sag control step of the second aspect of the present invention is preferably carried out in a long continuous manner from the viewpoint of productivity. Moreover, it is preferable to implement the sag control process of this invention by a long continuous type also from a viewpoint that the temperature control of a width direction is easy to a polymer film.
  • a method for controlling the temperature in the width direction of the polymer film for example, a method of controlling the temperature independently by dividing a heater near the end side and the center side in the width direction of the polymer film, Although the method of giving a desired temperature difference using materials etc. is mentioned, it is not restricted to these, You may implement by what kind of method.
  • the method of dividing the heater is particularly preferable because it is easy to control the temperature gradient in the width direction.
  • the graphite film of the second aspect of the present invention is the same as that of the first aspect.
  • the manufacturing method for obtaining a graphite film from a polymer film is the same as in the first embodiment.
  • the sag control step of the second aspect of the present invention may be performed in an inert gas such as nitrogen or argon, or may be performed in an oxygen atmosphere, in a vacuum, or under reduced pressure.
  • the tension adjusting device can be used as in the first aspect.
  • Total transmittance of polymer film and polymer film after sagging control step The total transmittance of the polymer film and the polymer film after the sagging control step is the same as in the first embodiment.
  • the load applied in the thickness direction of the polymer film is the same as in the first aspect.
  • the sag control process of the second aspect of the present invention may be performed in two or more stages.
  • the sag control step is performed such that the thermal decomposition start temperature is 500 ° C. and the sag control temperature is 655 ° C.
  • the temperature in the width direction of the film is controlled and the sag control step is continuously performed in this temperature range.
  • the first heat treatment is performed from 500 ° C. to 540 ° C. and the second heat treatment is carried out from 540 ° C. to 655 ° C. (hereinafter, divided sag control step) Is called implementation).
  • the temperature control in the width direction of the film may not be the same and may be changed.
  • an effect obtained by combining the effects of the first sag control process from 500 ° C. to 540 ° C. and the effects of the second sag control process from 540 ° C. to 655 ° C. is obtained.
  • the third aspect of the present invention relates to a graphite film having a sag of 20.0 mm or less in the evaluation of the winding property of the film according to JIS C2151.
  • the third aspect of the present invention includes a straightening treatment step in which heat treatment is performed to 2000 ° C. or higher while applying pressure to the raw graphite film, and the straightening treatment step has a diameter accuracy of the raw graphite film of less than 0.0426%.
  • the present invention relates to a method for producing a graphite film, wherein the heat treatment is performed while being wound around a certain inner core. By correcting the raw graphite film using an inner core with good diameter accuracy, a flat graphite film with very little sagging can be obtained.
  • the “sag” of the graphite film is the same as in the first aspect, and is omitted.
  • the sag of the graphite film of the third aspect of the present invention is 20 mm or less, preferably 10 mm or less, more preferably 5 mm or less, 4.9 mm or less, preferably 4 mm or less, more preferably 3 mm or less, and even more preferably 1 mm or less. Is 0.1 mm or less. If the slack is 20 mm or less, it is preferable that bonding with a non-extending material such as a copper foil tape, which has conventionally been difficult to bond, can be performed without wrinkles.
  • a method of performing a flatness correcting step of heat-treating a raw graphite film to 2000 ° C. or higher while applying pressure can be mentioned.
  • this flatness correction step it is possible to manufacture a graphite film with improved flatness by controlling the sag of the raw graphite film.
  • Thermal diffusivity of the material graphite film of the third aspect of the present invention is preferably at least 0.15 cm 2 / s, more preferably 2.0 cm 2 / s or more, more preferably 4.0 cm 2 / s or more, in particular Preferably it is 7.0 cm 2 / s or more.
  • the thermal diffusivity is 0.15 cm 2 / s or more, graphitization has progressed sufficiently, so that the dimensional change during heat treatment is small, and correction treatment is easy to carry out.
  • the raw graphite film is wound around the inner core and correction processing is performed using the difference in thermal expansion between the inner core and the raw graphite film, if the dimensional change of the raw graphite film is small, the raw graphite film from the inner core Because it is easy to spread, correction effect is easy to come out.
  • the film is converted into a film that is strong and flexible and is not easily torn, rewinding work described later is easy to perform.
  • the thermal diffusivity is 0.15 cm 2 / s or more
  • the heat transfer of the raw graphite film is smooth, so that the straightening treatment can be performed uniformly.
  • the raw graphite film and the method of measuring the thermal diffusivity of the graphite film are shown in the Examples section.
  • the number of bendings in the MIT bending resistance test of the raw graphite film of the third aspect of the present invention is preferably 100 times or more, more preferably 500 times or more, still more preferably 5000 times or more, particularly preferably 10,000 times or more. There should be. If the number of times of bending is 100 times or more, the film is strong, flexible, and difficult to tear.
  • the evaluation method of the raw material graphite film and the MIT bending resistance test of the graphite film is shown in the Examples section.
  • the straightening process may be performed on a raw graphite film whose shape is to be changed, or a straightening process may be added to the graphite film manufacturing process.
  • the graphite film once subjected to the straightening treatment may be used as the raw material graphite film again, and the straightening treatment may be carried out once again.
  • the raw graphite film obtained by heat treatment at 2000 ° C. or higher from the polymer film is cooled at least once to a temperature condition of less than 2000 ° C., and then subjected to a straightening treatment step to obtain a flat surface. It is also possible to obtain a graphite film with corrected properties. Passing a temperature condition of less than 2000 ° C. means that the raw graphite film synthesized by heat treatment is once cooled, and it is easy to carry out preparation for correction processing such as a rewinding process by cooling.
  • variety of a raw material graphite film shows the length of the short side in the continuous sheet
  • variety of the raw material graphite film of the 3rd aspect of this invention becomes like this.
  • it is 100 mm or more, More preferably, it is 200 mm or more, More preferably, it is 400 mm or more. If it is 100 mm or more, the effect of the sag control of the third aspect of the present invention can be remarkably exhibited.
  • the length of the raw graphite film refers to the length of the long side of the continuous sheet of raw graphite film.
  • the length of the raw graphite film of the third aspect of the present invention is not particularly limited, but preferably has a continuity of 4.0 m or more, more preferably 10.0 m or more, and further preferably 20.0 m or more. . If there is continuity of 4.0 m or more, a long graphite film with controlled slack can be obtained.
  • the method for correcting flatness is to heat the raw graphite film at a temperature of 2000 ° C. or higher while applying pressure to the flatness of the raw graphite film having slack and poor flatness. It is a method to improve.
  • the method of applying pressure is not particularly limited, but i) a method of applying a load to the surface of the sheet-like raw graphite film, ii) a method of spreading the raw graphite film wound in a roll shape from the inside, iii) A method of pulling the raw material graphite film can be mentioned.
  • a heavy stone can be placed on the film surface, or pressure can be applied by performing a press during the heat treatment.
  • the pressure required to correct the flatness is 5 g / cm 2 or more, preferably 50 g / cm 2 or more, more preferably 100 g / cm 2 or more. If the pressure required to correct the flatness is 5 g / cm 2 or more, the correction effect can be obtained.
  • the upper limit of the pressure may be an extent that does not damage the film.
  • FIG. 38 shows a method of spreading the divided inner core outward.
  • the pressure required to correct the flatness is 5 g / cm 2 or more, preferably 50 g / cm 2 or more, from the inner core to the innermost inner surface of the raw material film wound around the inner core. More preferably, a pressure of 100 g / cm 2 or more is applied. If the pressure is 5 g / cm 2 or more, a correction effect can be obtained.
  • the upper limit of the pressure may be an extent that does not damage the film.
  • FIG. 27 there is a method of spreading the raw graphite film by utilizing the thermal expansion of the inner core.
  • This method is preferable because correction processing can be easily performed without providing a special mechanism in the furnace. Since the raw material graphite film in which graphitization is sufficiently advanced, the graphite crystallites are highly oriented in the plane direction, the thermal expansion in the plane direction is small, and when wound around the inner core made of graphite, The raw graphite film is easily spread from the thermally expanded inner core, and the effect of the straightening process is great.
  • the roll is preferably wound around the inner core for processing.
  • the tightening strength in the rewinding process of the third aspect of the present invention is 1 N ⁇ m / m or more, preferably 5 N ⁇ m / m or more, more preferably 10 N ⁇ m / m or more, and further 100 N ⁇ m / m. As described above, it is particularly preferably 200 N ⁇ m / m or more.
  • the tightening strength is 1 N ⁇ m / m or more, sufficient pressure is applied from the inner core to the innermost inner surface of the raw material film wound around the inner core during the correction process, and a correction effect is obtained. It is done.
  • the upper limit of the tightening strength may be such that the film is not damaged.
  • the pressure required to correct the flatness can be defined as the tension applied to the film.
  • the tension required to correct the flatness is 5 g / cm or more, preferably 20 g / cm or more, more preferably 50 g / cm or more. If the tension is 5 g / cm or more, the correction effect can be obtained.
  • the upper limit of the tension may be such that the film is not damaged.
  • the maximum temperature required to correct the flatness is 2000 ° C. or higher, preferably 2200 ° C. or higher, further 2400 ° C. or higher, further 2600 ° C. or higher, more preferably 2750 ° C. or higher, and particularly preferably 2800 ° C. or higher.
  • the temperature exceeds 2000 ° C., the graphite crystallites begin to rearrange, so that the raw graphite film is easily corrected.
  • the amount of expansion between the inner core and the raw graphite film is different at temperatures above 2000 ° C. Easy to be.
  • the manufacturing method of the graphite film of the 3rd aspect of this invention is good to include the correction process process.
  • the straightening process is a method of correcting the flatness of the raw graphite film by applying heat and pressure, and can be accompanied by rewinding.
  • the raw graphite film of the third aspect of the present invention may be a polymer fired type graphite film or a natural graphite type graphite film.
  • a polymer fired type graphite film has a smaller thermal expansion coefficient in the plane direction because the orientation of graphite crystallites is better than that of a natural graphite-based graphite film. Therefore, the effect of correcting the raw material graphite film by winding it around the inner core is preferably a polymer fired type graphite film.
  • the carbonization step is a step of preheating the polymer film to a temperature of at least about 800 ° C., and is a step of thermally decomposing the polymer film to obtain a carbonized film.
  • a method of holding a polymer film there are a method of cutting into a sheet and holding it by sandwiching it with a plate or sheet in a square jig, a method of winding a long polymer film around an inner jig, and the like. .
  • the jig used at this time is preferably a heat-resistant tool such as a graphite material.
  • the inner core around which the polymer film is wound is preferably cylindrical.
  • a method in which a film wound in a roll is baked while being rolled onto another roll.
  • the obtained carbonized film weighs about 60% of the polymer film and is a glassy film.
  • the graphitization step is a step of producing a raw material graphite film by heating a carbonized film or a polymer film prepared in the carbonization step at a temperature of 1800 ° C. or higher.
  • the maximum graphitization temperature is 1800 ° C. or higher, preferably 2000 ° C. or higher, further 2200 ° C. or higher, further 2400 ° C. or higher, more preferably 2600 ° C. or higher, and particularly preferably 2800 ° C. or higher.
  • the temperature is 1800 ° C. or higher, graphitization is sufficiently advanced, so that a raw material graphite film is obtained in which the dimensional change is small in the subsequent straightening process and the flatness is easily improved.
  • the raw graphite film when the raw graphite film is wound around the inner core and correction processing is performed using the difference in thermal expansion between the inner core and the raw graphite film, if the dimensional change of the raw graphite film is small, the raw graphite film is removed from the inner core. Because it is easy to be spread out, it is easy to correct. Further, when the temperature is 1800 ° C. or higher, the film is converted into a film that has high strength due to graphitization and is flexible and difficult to tear.
  • the carbonization step and the graphitization step may be performed continuously, or the carbonization step may be terminated and then only the graphitization step may be performed alone.
  • the graphite film which has not performed the correction process is called raw material graphite film.
  • the straightening process may be performed on the raw graphite film obtained by performing the graphitization process.
  • the straightening process and the graphitization process may be performed continuously, or the graphitization process may be terminated and then performed alone.
  • a method of heat treatment in a state where the raw graphite film is wound around the inner core is preferable.
  • the low-thermal-expansion raw graphite film is spread and corrected by the thermal expansion of the inner core as shown in FIG. 27 during the heat treatment.
  • a graphite film having a large area and excellent flatness can be obtained in a limited space.
  • the shape of the inner core around which the raw graphite film is wound is not particularly limited, and a columnar shape, a polygonal columnar shape, or the like is used.
  • the cylindrical inner core is particularly preferable because it can uniformly transmit force to the raw graphite film during the straightening process, and a high-quality graphite film can be obtained.
  • the outer periphery of the inner core used in the third aspect of the present invention is not particularly limited, but is preferably 62.8000 mm or more, more preferably 157.0000 mm or more, and further preferably 2512,000 mm or more.
  • the diameter of the inner core is 62.8000 mm or more, the raw graphite film is expanded and corrected because the expansion amount of the inner core is sufficient. Moreover, there is little curling habit of a graphite film and it can be extended easily.
  • the coefficient of thermal expansion of the inner core used in the third aspect of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.3 ⁇ 10 ⁇ 6 / K or more and 7.5 ⁇ 10 ⁇ 6 / K or less, more preferably 0. It is not less than 0.7 ⁇ 10 ⁇ 6 / K and not more than 6.5 ⁇ 10 ⁇ 6 / K, more preferably not less than 2.0 ⁇ 10 ⁇ 6 / K and not more than 5.0 ⁇ 10 ⁇ 6 / K. If the thermal expansion coefficient of the inner core is 0.3 ⁇ 10 ⁇ 6 / K or more, the raw graphite film is expanded and corrected because the expansion amount of the inner core is sufficient.
  • the coefficient of thermal expansion of the inner core is 7.5 ⁇ 10 ⁇ 6 / K or less
  • the raw graphite film is not torn due to excessive expansion.
  • the linear expansion of the inner core is 2.0 ⁇ 10 ⁇ 6 / K or more and 5.0 ⁇ 10 ⁇ 6 / K or less, the slack can be sufficiently corrected without causing the film to break. Can do.
  • the material of the inner core is preferably made of graphite from the viewpoint of heat resistance, and among them, an extrusion molded product, an in-mold molded product, a CIP molded product, and the like are suitable.
  • Diameter accuracy (%) (Maximum outer periphery-Minimum outer periphery) / Minimum outer periphery x 100 At this time, both the maximum value and the minimum value of the outer periphery are within the range where the raw graphite film is wound.
  • the measurement is performed by a method that can measure with a resolution of 0.2 ⁇ m or less.
  • measurement can be performed with very high accuracy by measuring with a three-dimensional measuring machine (model: UPMC 850 CARAT Ultra) available from Tokyo Seimitsu.
  • the accuracy of the diameter of the inner core used in the third aspect of the present invention is 0.0426% or less, preferably 0.0107% or less, more preferably 0.0027% or less, and further 0.0006% or less. Particularly preferred is 0.0000%. If the accuracy of the diameter is 0.0426% or less, a flat graphite film having a sag of 20 mm or less can be obtained.
  • the third aspect of the present invention may include a rewinding step of winding the raw graphite film around the inner core before performing the correction process.
  • a rewinding device can be used. At that time, when the ends are aligned, the force from the inner core can be transmitted evenly during the correction process. As a result, there is no place where pressure is not transmitted in the form of a film, so that the effect of the correction process is increased.
  • edge position control a control device that automatically aligns film edges, so-called “edges”
  • vertical rewinding as shown in FIG. It is good to rewind in the state which aligned the edge part using an apparatus.
  • the winding strength of the third aspect of the present invention is the product of the torque of the core rotation shaft and the radius of the outermost periphery of the rolled material graphite film (see FIG. 28).
  • the rotating shaft is rotated with a predetermined torque, fixed so that the outermost periphery of the raw graphite film does not move, and tightened until the rotating shaft stops rotating.
  • a predetermined torque fixed so that the outermost periphery of the raw graphite film does not move, and tightened until the rotating shaft stops rotating.
  • the radius 269 of the inner core of the raw graphite film of FIG. 28 is 50 mm
  • the winding thickness 2610 of the raw graphite film is 5 mm
  • the torque of the rotating shaft is 4 N ⁇ m
  • the tightening strength is 220 N ⁇ m. / M.
  • the tightening strength in the rewinding process of the third aspect of the present invention is 1 N ⁇ m / m or more, preferably 5 N ⁇ m / m or more, more preferably 10 N ⁇ m / m or more, and further 100 N ⁇ m / m. m or more, particularly preferably 200 N ⁇ m / m or more.
  • the winding strength is 1 N ⁇ m / m or more
  • the expansion force of the inner core is transmitted to the outer periphery of the raw graphite film, so that a graphite film with improved flatness can be obtained.
  • the flatness can be sufficiently improved when the tightening strength is 200 N ⁇ m / m or more.
  • the width of the graphite film indicates the length on the short side of the continuous sheet of graphite film.
  • the width of the graphite film of the third aspect of the present invention is not particularly limited. However, the wider the width, the more difficult it is to control the sag, so that the effect of controlling the sag by the straightening process can be remarkably exhibited.
  • the width of the graphite film of the third aspect of the present invention is preferably 100 mm or more, more preferably 200 mm or more, and further preferably 400 mm or more. If it is 100 mm or more, the effect of the sag control of the third aspect of the present invention can be remarkably exhibited.
  • the length of the graphite film indicates the length of the long side of the continuous sheet of graphite film.
  • the length of the graphite film of the third aspect of the present invention is not particularly limited, but preferably has a continuity of 4.0 m or more, more preferably 10.0 m or more, and further preferably 20.0 m or more. If there is continuity of 4.0 m or more, it is easy to carry out laminating or rewinding.
  • each of the graphite films having two different slack shapes is preferably 2.0 m or more, more preferably 5.0 m or more, and even more preferably 10.0 m or more. If there is continuity of 2.0 m or more, laminating or rewinding is easy.
  • the polymer film used in the third embodiment of the present invention is not particularly limited.
  • polyimide (PI), polyamide (PA), polyoxadiazole (POD), polybenzoxazole (PBO), polybenzobisoxa It consists of saar (PBBO), polythiazole (PT), polybenzothiazole (PBT), polybenzobisthiazole (PBBT), polyparaphenylene vinylene (PPV), polybenzimidazole (PBI), polybenzobisimidazole (PBBI). Mention may be made of polymer films selected from the group.
  • the polymer film exemplified in the third aspect can be used in the inventions according to the first and second aspects.
  • the “left-right asymmetric sagging” is a sagging shape in which the left-right sagging differs with respect to the center in the width direction of the graphite film, as shown in FIG.
  • the “left-right sag” is a slack shape in which the left and right sag is the same with respect to the center in the width direction of the graphite film, as shown in FIG.
  • the sagging of the central portion is a sagging shape in which the central portion in the width direction of the graphite film is sagging from the end in the width direction, as shown in FIG.
  • the sagging is 4.9 mm or less means a sagging shape in which the largest sagging is 4.9 mm or less in the entire region in the width direction of the graphite film, as shown in FIG.
  • the sagging at one end is a sagging shape having sagging at only one end in the width direction of the graphite film, as shown in FIG.
  • the sagging is 20 mm or less means a sagging shape in which the largest sagging is 20 mm or less in the entire width direction of the graphite film, as shown in FIG.
  • Example A of the first embodiment ⁇ Various physical property measurement conditions> ⁇ Physical properties of polymer film> ⁇ Birefringence> The birefringence of the polymer film was measured using a refractive index / film thickness measurement system (model number: 2010 prism coupler) manufactured by Metricon. In the measurement, the refractive index was measured for each of the TE mode and the TM mode using a light source with a wavelength of 594 nm in an atmosphere of 23 ° C. and 50% humidity, and the TE-TM value was measured as birefringence.
  • a refractive index / film thickness measurement system model number: 2010 prism coupler
  • the evaluation criteria are A for a paper tube that is 1 inch in diameter and not cracked, B for a material that breaks at a diameter of 1 inch but does not break at a diameter of 1.5 inches, and a material that breaks at a diameter of 1.5 inches but is 2 inches in diameter. C that was not broken, D that was broken at a diameter of 2 inches but not cracked at a diameter of 3 inches, and D was cracked even when the diameter was 3 inches.
  • ⁇ Weight reduction rate, weight retention> The actual weight reduction rate and weight retention rate of the polymer film immediately after the sag control step represented by the following formula were measured.
  • the polymer film and the polymer film immediately after the sag control process are cut into 50 mm, left in an environment of 23 ° C. and 50% humidity for 24 hours, and an ASPRO electronic balance (model number: available from AS ONE in an environment of 23 ° C. and 50% humidity)
  • the weight was measured with ASP213).
  • the weight reduction rate and weight retention rate were calculated by the following formula.
  • the total transmittance of the polymer film and the polymer film after the sag control step is adjusted for 24 hours in an atmosphere of 23 ° C. and 50% humidity using a haze meter (model: NDH-300A) available from NIPPON DENSHOKU. After the measurement, the measurement was performed in an atmosphere of 23 ° C. and 50% humidity. The average value of 3 times measurement was described in the table.
  • Test piece shall be about 2 m long from a graphite film roll. At this time, the place where the test piece is taken out is from the vicinity of the center of the roll winding. For example, in the case of a graphite film wound up to 10 m, a test piece is taken out from a position near 5 m from the end of winding.
  • the present apparatus has two metal rolls that rotate freely and a rigid gantry that supports the two rolls in parallel.
  • Each roll is prepared with a diameter of 100 mm ⁇ 10 mm on which the maximum width of the film to be tested can be sufficiently placed.
  • the axes of the two rolls are on the same horizontal plane and are fixed in parallel within 0.1 degrees (ie, within 1.8 mm for a roll length of 1 m) with a spacing of 1500 mm ⁇ 15 mm from each other.
  • the roll shall have a cylindrical shape with a cylindricity of 0.1 mm or less, and the surface shall have an appropriate finish (not a polished finish).
  • the weight or spring clamp is 50 g per 1 cm width of the film and can be adjusted so that tension can be applied as uniformly as possible in the width direction of the film. Alternatively, it may be wound around a tension roll to apply a uniform tension of 50 g per 1 cm width.
  • An instrument is provided for measuring the distance between the plane between the two rolls and the film lowered down along a line parallel to the rolls in the middle between the two rolls.
  • the instrument used for the measurement is a steel ruler with a length of 1525 mm or more and a steel ruler with a length of 1 mm and a length of 150 mm.
  • a complicated instrument that automatically or semi-automatically indicates the position of the film may be used.
  • test piece is placed in the length direction on two rolls of the apparatus. Tension (50 g per cm above) is applied to the free end of the film. The final position of the film passing through the roll 2 is adjusted so that the film is approximately horizontal at the center of the two rolls. Using a steel ruler and a steel ruler with a scale, check the film along the width direction at the center of the two rolls.
  • ⁇ Measuring method of sagging a value at end> The measurement of the sag a value at the end of the graphite film was also performed after setting the film in the same state as the sag measurement described in JIS C2151. As shown in FIG. 9, the length of the sag from the suspension line at the endmost part was measured, and then the length of the sag from the suspension line at a point 30 mm from the endmost part was measured. Then, (sag of 30 mm point from the end) was subtracted from (sag of the end). The same measurement was performed on the left and right, and the average value was listed in the table as the measurement value.
  • ⁇ Measuring method of sagging b value in central portion The sag b value at the center of the graphite film was also measured after setting the film in the same state as the sag measurement described in JIS C2151. As shown in FIG. 10, the sag of the central portion in the width direction of the graphite film was measured and listed in the table.
  • the evaluation of the bending of the graphite film is a bending measurement based on the evaluation of the winding property of the film described in JIS C2151, and after adjusting the normality of the bending for 24 hours in an atmosphere of 23 ° C. and 50% humidity, the humidity at 23 ° C. Measurement was performed in a 50% atmosphere. A film of a certain length is rewound and placed on a flat surface, and the deviation from the straight line is measured for both edges of the film.
  • Test piece shall be about 2 m long from a graphite film roll. At this time, the place where the test piece is taken out is from the vicinity of the center of the roll winding. That is, if the winding is 10 m, the test piece is taken out from around 5 m from the end of winding.
  • test piece is placed on a table in the longitudinal direction as shown in FIG. From one end, apply a soft brush to the film with a light force so that there is as little air left as possible between the table and the film. Place the edge of a straight ruler along one edge of the film so that the deviation from the straight line to the film edge can be observed well.
  • the steel straight ruler is adjusted to match the edge of the film at both ends of the table (or on the marked line). Approximately at the center between the reference positions, the deviation d1 between the steel straight ruler and the film edge is measured to the nearest 1 mm using a steel ruler. In the same way, the deviation d2 between the other edge of the film and the straight ruler is measured.
  • the bending value of the test piece is the sum (d1 + d2) of the deviation between the edge of the straight ruler and the film edge on both sides of the film at the center of the interval between the reference lines.
  • the unit is millimeter.
  • the sagging reproducibility was evaluated.
  • the sag Zgs was measured using five samples.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the sag Zgs was calculated.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the sag Zgs was set to A for less than 10 mm, B for 10 mm to less than 20 mm, C for 20 mm to less than 30 mm, D for 30 mm to less than 40 mm, and E for 40 mm or more.
  • ⁇ Tearability> A rewinding test was carried out, and the tearing failure that occurred at that time was evaluated.
  • a graphite film wound on a paper tube having a diameter of 3 inches was rewinded to another 3 inch paper tube arranged in parallel.
  • the distance between the paper tubes was 300 mm.
  • the tension applied in the MD direction of the graphite film was 30 g / cm, and the rewinding speed was 1 m / min.
  • the number of cracks per 1 m is 0 / m for A, more than 0 / less than 0.05 / m for B, 0.05 / m or more to less than 0.2 / m for C, 0. 2 / m or more to less than 1 / m was D, and 1 / m or more was E.
  • a laminate test as shown in FIG. 13 was performed. More specifically, a graphite film wound in a paper tube having a diameter of 3 inches and a first roll having an outer diameter of 50 mm and a length of 635 mm arranged in parallel to each other and the same size as the first roll The angle between the point where the graphite film starts to contact the first roll, the middle point of the first roll, and the contact point of the first roll / second roll is 120 degrees (FIG. 14) between the second roll and the second roll. It supplied continuously and bonded together with the PET tape of thickness 10micrometer and width 150mm.
  • the PET tape uses 633K manufactured by Teraoka Seisakusho, and the angle between the point where the PET film starts to contact the second roll, the middle point of the second roll, and the contact point of the first roll / second roll is 120 for the second roll. Supplied at a degree.
  • the tension applied in the MD direction of the graphite film was 30 g / cm, and the rewinding speed was 1 m / min.
  • the wrinkle as shown in FIG. 15 after the laminate test was evaluated as follows.
  • the number of wrinkles having a length of 5 mm or more was counted over the entire area of the roll, and the number of wrinkles that could be confirmed in the entire width direction of the film was measured per unit length (1 m) in the longitudinal direction.
  • the number of wrinkles per meter is 0 for 0 / m, B for more than 0 / less than 0.05 / m, C for more than 0.05 / m to less than 0.2 / m, 0.2 Pieces / m or more and less than 1 piece / m were designated D, and pieces / m or more were designated E.
  • Example 1A Kaneka polyimide film having a birefringence of 0.14, a thickness of 75 ⁇ m, a width of 200 mm, and a length of 10 m as a polymer film:
  • Apical NPI weight reduction rate 1.0%, 1.1%, 2.8 in the measurement method of the present invention
  • %, 10.0%, 15.0% and 20.0% are respectively 500 ° C., 520 ° C., 550 ° C., 580 ° C., 600 ° C., 630 ° C. and 655 ° C.).
  • the sag control process was performed while being set in the rewinding device and continuously supplied to the heat treatment device.
  • the length in the MD direction of the heat treatment apparatus was 60 cm, and the length in the TD direction was 30 cm.
  • the temperature at the entrance of the heat treatment apparatus is set to 500 ° C. (corresponding to the thermal decomposition start temperature of the polymer film used in this example), and the maximum 50 cm portion from the entrance
  • An outlet was provided at a temperature of 580 ° C. (corresponding to the sag control temperature of the polymer film used in this example) 10 cm from the maximum temperature position, and the temperature was adjusted to 500 ° C.
  • a linear temperature gradient was applied so that the temperature at the center in the width direction of the polymer film became the temperature distribution in the longitudinal direction of the polymer film in FIG.
  • the line speed was adjusted so that the temperature rising rate was 80 ° C./min in the temperature range of 500 ° C. to 580 ° C. on the polymer film (the line speed corresponds to 50 cm / min). Further, the temperature at both ends (positions 10 cm from the center) in the width direction of the polymer film is 1 ° C. higher than the center so that the temperature distribution in the width direction of the polymer film in FIG. 8 is obtained. A linear temperature gradient was also applied in the width direction. In addition, the temperature gradient in the width direction was measured at four positions where the temperature of the central portion in the width direction of the polymer film was 500, 530, 560, and 580 ° C. It was confirmed that both end portions were 1 ° C. higher than the central portion at all four measurement points.
  • the film was conveyed while tension was applied to the film at a tensile strength of 30 kgf / cm 2 .
  • the film was sandwiched from above and below with a jig made of graphite and conveyed so as to slide between them.
  • the pressure applied in the thickness direction of the film was adjusted to 2 g / cm 2 . Evaluation of film cracking after the sag control step, weight retention rate, weight reduction rate, and total light transmittance were measured.
  • the film after the sag control step is cooled to room temperature (23 ° C.), wound in a roll shape so as to have an inner diameter of 100 mm, and set in a carbonization furnace so that the width direction of the film becomes vertical as shown in FIG. Then, without particularly controlling the temperature at both end portions in the width direction of the film and the temperature at the center portion in the width direction of the film, the temperature in the carbonization furnace is increased at a rate of 2 ° C./min until the temperature in the carbonization furnace is changed from room temperature to 1400 ° C. Heat treatment was performed to carbonize the film.
  • the carbonized film after carbonization is cooled to room temperature and set in a graphitization furnace in the same manner as the carbonization treatment, without particularly controlling the temperature at both ends in the width direction of the film and the temperature at the center in the width direction of the film. Then, the film was graphitized by performing a heat treatment at a heating rate of 0.5 ° C./min until the temperature in the graphitization furnace was changed from room temperature to 2900 ° C.
  • the graphitized film was cooled to room temperature, and the graphitized film was compressed at a pressure of 10 MPa at room temperature.
  • Example 2A A graphite film was prepared in the same manner as in Example 1A, except that a linear temperature gradient was applied in the width direction so that the temperature at both ends in the width direction of the polymer film was 3 ° C. higher than the center portion. Various evaluations were made. The results are shown in Table 1A, Table 2A, Table 3A, and Table 4A.
  • Example 3A A graphite film was prepared in the same manner as in Example 1A except that a linear temperature gradient was applied in the width direction so that the temperature at both ends in the width direction of the polymer film was 5 ° C. higher than that in the center. Various evaluations were made. The results are shown in Table 1A, Table 2A, Table 3A, and Table 4A.
  • Example 4A A graphite film was prepared in the same manner as in Example 1A except that a linear temperature gradient was applied in the width direction so that the temperature at both ends in the width direction of the polymer film was 10 ° C. higher than that in the center. Various evaluations were made. The results are shown in Table 1A, Table 2A, Table 3A, and Table 4A.
  • Example 5A A graphite film was prepared in the same manner as in Example 1A except that a linear temperature gradient was applied in the width direction so that the temperature at both ends in the width direction of the polymer film was 20 ° C. higher than that in the center. Various evaluations were made. The results are shown in Table 1A, Table 2A, Table 3A, and Table 4A.
  • Example 6A A linear temperature gradient in the width direction so that the temperature of the end portion 1 in the width direction of the polymer film is 5 ° C. higher than the center portion, and the temperature of the end portion 3 is 3 ° C. higher than the center portion.
  • a graphite film was prepared in the same manner as in Example 3A except that the evaluation was performed, and various evaluations were performed. The results are shown in Table 1A, Table 2A, Table 3A, and Table 4A.
  • Example 7A In the sag control step, the maximum temperature in the heat treatment apparatus was changed to 555 ° C., and the furnace length and the line speed were adjusted so that the rate of temperature increase was 80 ° C./min. A graphite film was prepared and subjected to various evaluations. The results are shown in Table 1A, Table 2A, Table 3A, and Table 4A.
  • Example 8A In the sag control step, the maximum temperature in the heat treatment apparatus was changed to 605 ° C., and the furnace length and the line speed were adjusted so that the rate of temperature increase was 80 ° C./min. A graphite film was prepared and subjected to various evaluations. The results are shown in Table 1A, Table 2A, Table 3A, and Table 4A.
  • Example 9A In the sag control step, the maximum temperature in the heat treatment apparatus was changed to 630 ° C., and the furnace length and the line speed were adjusted so that the heating rate was 80 ° C./min. A graphite film was prepared and subjected to various evaluations. The results are shown in Table 1A, Table 2A, Table 3A, and Table 4A.
  • Example 10A In the sag control process, the maximum temperature in the heat treatment apparatus was changed to 655 ° C., and the furnace length and the line speed were adjusted so that the heating rate was 80 ° C./min. A graphite film was prepared and subjected to various evaluations. The results are shown in Table 1A, Table 2A, Table 3A, and Table 4A.
  • Example 11A In the sag control step, the maximum temperature in the heat treatment apparatus was changed to 700 ° C. (sag control temperature was 655 ° C.), and the furnace length and line speed were adjusted so that the temperature increase rate was 80 ° C./min. Except that the carbonization step was not performed, a graphite film was prepared in the same manner as in Example 3A, and various evaluations were performed. The results are shown in Table 1A, Table 2A, Table 3A, and Table 4A.
  • Example 12A In the sag control step, the maximum temperature in the heat treatment apparatus was changed to 900 ° C. (sag control temperature was 655 ° C.), and the furnace length and line speed were adjusted so that the temperature increase rate was 80 ° C./min. Except that the carbonization step was not performed, a graphite film was prepared in the same manner as in Example 3A, and various evaluations were performed. The results are shown in Table 1A, Table 2A, Table 3A, and Table 4A.
  • the temperatures corresponding to 0%, 15.0%, and 20.0% are 500 ° C, 520 ° C, 550 ° C, 580 ° C, 600 ° C, 630 ° C, and 655 ° C, respectively.
  • Kaneka polyimide film having a birefringence of 0.14, a thickness of 75 ⁇ m, a width of 200 mm, and a length of 2 m Apical NPI is wound around a graphite jig having an outer diameter of 100 mm, and is set in a heat treatment apparatus in a horizontal direction. A sagging control process was performed. In a state where a linear temperature gradient is applied in the width direction so that the temperature of both ends (positions 10 cm from the center) of the polymer film is 5 ° C. higher than the center as shown in FIG. Then, a temperature region in which the temperature of the central part is 500 ° C. to 580 ° C.
  • Example 15A Kaneka polyimide film having birefringence of 0.10, thickness of 75 ⁇ m, width of 200 mm, and length of 10 m: A graphite film was prepared in the same manner as in Example 14A, except that Apical AH was used as a raw material, and various evaluations were performed. The results are shown in Table 1A, Table 2A, Table 3A, and Table 4A.
  • Kaneka polyimide film having birefringence of 0.14, thickness of 75 ⁇ m, width of 200 mm, and length of 0.7 m Apical NPI is placed on a graphite hearth and a load of 5 g / cm 2 is applied to the film. As described above, a graphite weight plate was placed. In the state where thermocouples are set at intervals of 100 mm in the longitudinal direction as shown in FIG. 6 and a linear temperature gradient is applied in the width direction so that the temperature at the end is 5 ° C. higher than the center in the film width direction of FIG. Then, a temperature region in which the temperature of the central part is 500 ° C. to 580 ° C.
  • Example 17A Kaneka polyimide film having a birefringence of 0.10, a thickness of 75 ⁇ m, a width of 200 mm, and a length of 10 m: A graphite film was prepared in the same manner as in Example 16A, except that Apical AH was used as a raw material, and various evaluations were performed. The results are shown in Table 1A, Table 2A, Table 3A, and Table 4A.
  • Example 18A A graphite film was produced in the same manner as in Example 1A, except that a linear temperature gradient was also applied in the width direction so that the temperature at both ends in the width direction of the polymer film was 40 ° C. higher than that in the center portion. Various evaluations were made. The results are shown in Table 1A, Table 2A, Table 3A, and Table 4A.
  • Example 19A A linear temperature gradient is also provided in the width direction so that the temperature at both ends in the width direction of the polymer film is 5 ° C. higher than the center portion only at the sag control temperature of 580 ° C., and at the other three measurement points, A graphite film was prepared in the same manner as in Example 3A except that the temperatures at the center and the end were set to be the same, and various evaluations were performed. The results are shown in Table 1A, Table 2A, Table 3A, and Table 4A.
  • Example 20A A linear temperature gradient is also provided in the width direction so that the temperature at both ends in the width direction of the polymer film is 5 ° C. higher than the center portion only at the measurement point of 530 ° C., and at the other three measurement points, A graphite film was produced in the same manner as in Example 3A except that the temperatures at the center and the end were set to be the same, and various evaluations were performed. The results are shown in Table 1A, Table 2A, Table 3A, and Table 4A.
  • Example 21A A graphite film was prepared in the same manner as in Example 1A except that a linear temperature gradient was applied in the width direction so that the temperature at both ends in the width direction of the polymer film was 0.5 ° C. higher than that in the center. It produced and evaluated variously. The results are shown in Table 1A, Table 2A, Table 3A, and Table 4A.
  • Example 22A Except that the compression treatment was not performed after graphitization, a graphite film was prepared in the same manner as in Example 3A, and various evaluations were performed. The results are shown in Table 1A, Table 2A, Table 3A, and Table 4A.
  • the carbonized film after carbonization is cooled to room temperature and set in a graphitization furnace in the same manner as the carbonization treatment, without particularly controlling the temperature at both ends in the width direction of the film and the temperature at the center in the width direction of the film. Then, the film was graphitized by performing a heat treatment at a heating rate of 0.5 ° C./min until the temperature in the graphitization furnace was changed from room temperature to 2900 ° C.
  • the graphitized film was cooled to room temperature, and the graphitized film was compressed at a pressure of 10 MPa at room temperature.
  • the film was heat treated at a temperature increase rate of 2 ° C./min until the temperature in the carbonization furnace reached 1400 ° C. from room temperature. Was carbonized.
  • the carbonized film after carbonization is cooled to room temperature and set in a graphitization furnace in the same manner as the carbonization treatment, without particularly controlling the temperature at both ends in the width direction of the film and the temperature at the center in the width direction of the film.
  • the film was graphitized by performing a heat treatment at a heating rate of 0.5 ° C./min until the temperature in the graphitization furnace was changed from room temperature (23 ° C.) to 2900 ° C.
  • Example 1A to Example 21A in which the sag control process is performed are compared with Comparative Example 1A in which the sag control process is not performed.
  • the graphite film of Comparative Example 1A, in which the sag control step was not performed had a sag reproducibility as low as E, and the sag size varied.
  • the evaluation of the laminating property was also very bad as E.
  • the tearability and the laminating properties were improved.
  • Example 1A to Example 5A, Example 18A, Example 21A, Reference Example 1A, and Reference Example 2A with different temperature gradient conditions are compared.
  • Example 3A having the same temperature gradient on the left and right is compared with Example 6A having a different temperature gradient on the left and right. In Example 6A, it was found that the obtained graphime was bent.
  • Example 3A A comparison will be made between Example 3A and Examples 7A to 10A having different conditions of the sag control temperature. The higher the sag control temperature, the greater the sag at both ends. Particularly, Example 3A, Example 8A, Example 9A, and Example 10A had good tearability. In addition, when Example 11A and Example 12A were compared with Example 10A, the amount of sag did not change, and thus it was found that the amount of sag reached a peak at a sag control temperature of 655 ° C.
  • Example 3A, Example 7A, and Example 8A whose sag control temperature is 605 degrees C or less have few cracks after a sag control process, and are easy to handle.
  • Comparative Examples 2A and 3A in which processing similar to the sag control step was performed outside the temperature range from the thermal decomposition start temperature to the sag control temperature were similar to Comparative Example 1A in which the sag control step was not performed, and sag reproduction was performed. It was found that the slack was not controlled due to the poor nature.
  • Example 3A, Example 19A, and Example 20A are compared.
  • at least part of the range from the thermal decomposition start temperature of the polymer film to the temperature at which the weight loss rate of the polymer film is 20.0% both ends in the width direction of the polymer film are high.
  • the temperature was higher than that of the central portion in the width direction of the molecular film, and the temperature gradient from both end portions to the central portion satisfied the condition of 2.5 ° C./m or more, and it was possible to control the sag in both cases.
  • Example 3A that satisfied the conditions at all the temperature measurement points in the sag control step could control the sag most.
  • ⁇ Rollability evaluation> The rollability of the graphite film as shown in FIG. 22 was evaluated. More specifically, GS3 having a width of 200 mm ⁇ 5 m was rolled with a 2 ton precision roll press (clearance type) manufactured by Sank Metal Co., Ltd. The lower rolling roll was fitted with a metal roll of ⁇ 200 ⁇ width 250 mm, made by SKD11 (hardness greater than D95), and the upper rolling roll was fitted with a urethane roll of ⁇ 200 ⁇ width 250 mm, hardness D77.
  • the clearance between the rolled bodies is adjusted to ⁇ 200 ⁇ m, a tension of 30 g / cm is applied to the graphite film in the MD direction, and the graphite film starts to contact the upper rolling roll between the upper rolling roll and the lower rolling roll.
  • the middle point of the upper rolling roll and the contact point of the upper rolling roll / lower rolling roll were continuously supplied so that the angle was 120 degrees (FIG. 22).
  • the line speed was 2 m / min.
  • the wrinkles as shown in FIG. 17 after the rolling test were evaluated as follows.
  • the number of wrinkles having a length of 5 mm or more was counted over the entire area of the roll, and the number of wrinkles that could be confirmed in the entire width direction of the film was measured per unit length (1 m) in the longitudinal direction.
  • the number of wrinkles per meter is 0 for 0 / m, B for more than 0 / less than 0.05 / m, C for more than 0.05 / m to less than 0.2 / m, 0.2 Pieces / m or more and less than 1 piece / m were designated D, and pieces / m or more were designated E.
  • it is shown in the form of “best evaluation value to worst evaluation value”.
  • the best evaluation value and the worst evaluation value are the same, it describes as only one evaluation value.
  • a laminate test as shown in FIG. 13 was performed. More specifically, a graphite film wound in a paper tube having a diameter of 3 inches and a first roll having an outer diameter of 50 mm and a length of 635 mm arranged in parallel to each other and the same size as the first roll The angle between the point where the graphite film starts to contact the first roll, the middle point of the first roll, and the contact point of the first roll / second roll is 120 degrees (FIG. 14) between the second roll and the second roll. It supplied continuously and bonded together with the copper foil tape of thickness 10micrometer and width 150mm.
  • E-1100LC made by DIC is used for the copper foil tape
  • the second roll consists of the point where the copper foil tape starts to contact the second roll, the midpoint of the second roll, and the contact point of the first roll / second roll. It supplied so that an angle might be set to 120 degree
  • the tension applied in the MD direction of the graphite film was 30 g / cm, and the rewinding speed was 1 m / min.
  • the wrinkles as shown in FIG. 21 after the laminate test were evaluated as follows. The number of wrinkles having a length of 5 mm or more was counted over the entire area of the roll, and the number of wrinkles that could be confirmed in the entire width direction was measured per unit length (1 m) in the longitudinal direction.
  • the number of wrinkles per meter is 0 for 0 / m, B for more than 0 / less than 0.05 / m, C for more than 0.05 / m to less than 0.2 / m, 0.2 Pieces / m or more and less than 1 piece / m were designated D, and pieces / m or more were designated E.
  • Apical NPI (weight reduction rate 1.0%, 1.1%, 2.8 in the measurement method of the present invention) %, 10.0%, 15.0% and 20.0% are respectively 500 ° C., 520 ° C., 550 ° C., 580 ° C., 600 ° C., 630 ° C. and 655 ° C.).
  • the sag control process was performed while being set in the rewinding device and continuously supplied to the heat treatment device.
  • the length in the MD direction of the heat treatment apparatus was 60 cm, and the length in the TD direction was 30 cm.
  • the temperature at the entrance of the heat treatment apparatus is set to 500 ° C. (corresponding to the thermal decomposition start temperature of the polymer film used in this example), and the maximum 50 cm portion from the entrance
  • An outlet was provided at a temperature of 580 ° C. (corresponding to the sag control temperature of the polymer film used in this example) 10 cm from the maximum temperature position, and the temperature was adjusted to 500 ° C.
  • a linear temperature gradient was applied so that the temperature at the center in the width direction of the polymer film became the temperature distribution in the longitudinal direction of the polymer film in FIG.
  • the line speed was adjusted so that the temperature rising rate was 80 ° C./min in the temperature range of 500 ° C. to 580 ° C. on the polymer film (the line speed corresponds to 50 cm / min). Further, the temperature in the central part of the polymer film in the width direction is 1 ° C. higher than both end parts (positions 10 cm from the center part) so that the temperature distribution in the width direction of the polymer film in FIG. A linear temperature gradient was also applied in the width direction. In addition, the temperature gradient in the width direction was measured at four positions where the temperature of the central portion in the width direction of the polymer film was 500, 530, 560, and 580 ° C. It was confirmed that the central part was higher by 1 ° C. than both ends at all four measurement points.
  • the film was conveyed while tension was applied to the film at a tensile strength of 30 kgf / cm 2 .
  • the film was sandwiched from above and below with a jig made of graphite and conveyed so as to slide between them.
  • the pressure applied in the thickness direction of the film was adjusted to 2 g / cm 2 . Evaluation of film cracking after the sag control step, weight retention rate, weight reduction rate, and total light transmittance were measured.
  • the film after the sag control step is cooled to room temperature (23 ° C.), wound in a roll shape so as to have an inner diameter of 100 mm, and set in a carbonization furnace so that the width direction of the film becomes vertical as shown in FIG. Then, without particularly controlling the temperature at both end portions in the width direction of the film and the temperature at the center portion in the width direction of the film, the temperature in the carbonization furnace is increased at a rate of 2 ° C./min until the temperature in the carbonization furnace is changed from room temperature to 1400 ° C. Heat treatment was performed to carbonize the film.
  • the carbonized film after carbonization is cooled to room temperature (23 ° C.), set in a graphitization furnace in the same manner as the carbonization treatment, and the temperature at both ends in the width direction of the film and the temperature at the center in the width direction of the film are particularly Without control, the film was graphitized by performing a heat treatment at a heating rate of 0.5 ° C./min until the temperature in the graphitization furnace changed from room temperature to 2900 ° C.
  • the graphitized film was cooled to room temperature, and the graphitized film was compressed at a pressure of 10 MPa at room temperature.
  • Example 2B A graphite film was prepared in the same manner as in Example 1B, except that a linear temperature gradient was applied in the width direction so that the temperature in the center in the width direction of the polymer film was 3 ° C. higher than both ends. Various evaluations were made. The results are shown in Table 1B, Table 2B, Table 3B, and Table 4B.
  • Example 3B A graphite film was prepared in the same manner as in Example 1B, except that a linear temperature gradient was applied in the width direction so that the temperature in the center in the width direction of the polymer film was 5 ° C. higher than both ends. Various evaluations were made. The results are shown in Table 1B, Table 2B, Table 3B, and Table 4B.
  • Example 4B A graphite film was prepared in the same manner as in Example 1B except that a linear temperature gradient was applied in the width direction so that the temperature in the center in the width direction of the polymer film was 10 ° C. higher than both ends. Various evaluations were made. The results are shown in Table 1B, Table 2B, Table 3B, and Table 4B.
  • Example 5B A graphite film was prepared in the same manner as in Example 1B, except that a linear temperature gradient was applied in the width direction so that the temperature in the center in the width direction of the polymer film was 20 ° C. higher than both ends. Various evaluations were made. The results are shown in Table 1B, Table 2B, Table 3B, and Table 4B.
  • Example 6B In the sag control step, the maximum temperature in the heat treatment apparatus was changed to 555 ° C., and the furnace length and the line speed were adjusted so that the heating rate was 80 ° C./min. A graphite film was prepared and subjected to various evaluations. The results are shown in Table 1B, Table 2B, Table 3B, and Table 4B.
  • Example 7B In the sag control process, the maximum temperature in the heat treatment apparatus was changed to 605 ° C., and the furnace length and the line speed were adjusted so that the heating rate was 80 ° C./min. A graphite film was prepared and subjected to various evaluations. The results are shown in Table 1B, Table 2B, Table 3B, and Table 4B.
  • Example 8B In the sag control process, the maximum temperature in the heat treatment apparatus was changed to 630 ° C., and the furnace length and the line speed were adjusted so that the heating rate was 80 ° C./min. A graphite film was prepared and subjected to various evaluations. The results are shown in Table 1B, Table 2B, Table 3B, and Table 4B.
  • Example 9B In the sag control process, the maximum temperature in the heat treatment apparatus was changed to 655 ° C., and the furnace length and the line speed were adjusted so that the heating rate was 80 ° C./min. A graphite film was prepared and subjected to various evaluations. The results are shown in Table 1B, Table 2B, Table 3B, and Table 4B.
  • Example 10B A graphite film was formed in the same manner as in Example 1B, except that a linear temperature gradient was applied in the width direction so that the temperature in the center in the width direction of the polymer film was 0.5 ° C. higher than both ends. It produced and evaluated variously. The results are shown in Table 1B, Table 2B, Table 3B, and Table 4B.
  • Example 1B Without carrying out the sag control step, a polyimide film made of Kaneka having a birefringence of 0.14, a thickness of 75 ⁇ m, a width of 200 mm, and a length of 10 m as a polymer film: using Apical NPI, an inner diameter of 100 mm was obtained as in Example 1B.
  • the film is set in a carbonization furnace so that the width direction of the film becomes vertical as shown in FIG. 16, and the temperature at both ends in the width direction of the film and the temperature at the center in the width direction of the film.
  • the film was carbonized by performing a heat treatment at a rate of 2 ° C./min until the temperature in the carbonization furnace was changed from room temperature to 1400 ° C.
  • the carbonized film after carbonization is cooled to room temperature (23 ° C.), set in a graphitization furnace in the same manner as the carbonization treatment, and the temperature at both ends in the width direction of the film and the temperature at the center in the width direction of the film are particularly Without control, the film was graphitized by performing a heat treatment at a heating rate of 0.5 ° C./min until the temperature in the graphitization furnace changed from room temperature to 2900 ° C.
  • the graphitized film was cooled to room temperature (23 ° C.), and the graphitized film was compressed at a pressure of 10 MPa at room temperature.
  • the film is cooled to room temperature (23 ° C.), wound in a roll shape so as to have an inner diameter of 100 mm, and set in a carbonization furnace so that the width direction of the film is vertical as shown in FIG.
  • the film was heat treated at a temperature increase rate of 2 ° C./min until the temperature in the carbonization furnace reached 1400 ° C. from room temperature. Was carbonized.
  • the carbonized film after carbonization is cooled to room temperature and set in a graphitization furnace in the same manner as the carbonization treatment, without particularly controlling the temperature at both ends in the width direction of the film and the temperature at the center in the width direction of the film. Then, the film was graphitized by performing a heat treatment at a heating rate of 0.5 ° C./min until the temperature in the graphitization furnace was changed from room temperature to 2900 ° C.
  • the film after graphitization was cooled to room temperature, and the film after graphitization was compressed at a pressure of 10 MPa at room temperature.
  • the rolling property, the laminate property with the copper foil tape, and the bending property are also shown in Tables 1B, 2B, 3B, and 4B in the form of “best evaluation value to worst evaluation value”. In addition, when the best evaluation value and the worst evaluation value are the same, it describes as only one evaluation value.
  • Example 11B In the sag control temperature, the temperature at one end was the same as the temperature at the center, and only the temperature at the end at the other end was 0.2 ° C. higher than the temperature at the center. A graphite film was prepared in the same manner as 6B, and various evaluations were performed. The results are shown in Table 5B, Table 6B, Table 7B, and Table 8B.
  • Example 12B In the sag control temperature, the temperature at one end is the same as the temperature at the center, and only the temperature at the end at the other end is 0.4 ° C. higher than the temperature at the center.
  • a graphite film was prepared in the same manner as 3B, and various evaluations were performed. The results are shown in Table 5B, Table 6B, Table 7B, and Table 8B.
  • Example 13B Except that the temperature at both ends in the width direction of the polymer film was the same as that at the center, a graphite film was prepared in the same manner as in Example 7B, and various evaluations were performed. The results are shown in Table 5B, Table 6B, Table 7B, and Table 8B.
  • Example 14B In the sag control temperature, the temperature at one end is the same as the temperature at the center, and only the temperature at the end at the other end is 0.4 ° C. higher than the temperature at the center.
  • a graphite film was prepared in the same manner as 8B, and various evaluations were performed. The results are shown in Table 5B, Table 6B, Table 7B, and Table 8B.
  • Example 15B A graphite film was prepared in the same manner as in Example 9B, except that the temperature at both ends in the width direction of the polymer film was the same as that at the center, and various evaluations were performed. The results are shown in Table 5B, Table 6B, Table 7B, and Table 8B.
  • Example 16B The other end of the polymer film so that the center temperature B is 0.5 ° C. higher than the one end temperature C in the width direction of the polymer film and the center temperature B in the width direction of the polymer film.
  • a graphite film was prepared in the same manner as in Example 1B except that a linear temperature gradient was applied in the width direction so that the temperature A was increased by 0.5 ° C., and various evaluations were performed. In addition, bendability was also evaluated. The results are shown in Table 9B, Table 10B, Table 11B, and Table 12B.
  • Example 17B The other end of the polymer film so that the center temperature B is 1.5 ° C. higher than the one end temperature C in the width direction of the polymer film and the center temperature B in the width direction of the polymer film.
  • a graphite film was prepared in the same manner as in Example 1B except that a linear temperature gradient was applied in the width direction so that the temperature A was increased by 1.5 ° C., and various evaluations were performed. In addition, bendability was also evaluated. The results are shown in Table 9B, Table 10B, Table 11B, and Table 12B.
  • Example 18B The other end of the polymer film so that the center temperature B is 2.5 ° C. higher than the one end temperature C in the width direction of the polymer film and the center temperature B in the width direction of the polymer film.
  • a graphite film was produced in the same manner as in Example 1B except that a linear temperature gradient was applied in the width direction so that the temperature A was increased by 2.5 ° C., and various evaluations were performed. In addition, bendability was also evaluated. The results are shown in Table 9B, Table 10B, Table 11B, and Table 12B.
  • Example 19B The center temperature B is 5 ° C. higher than one end temperature C in the width direction of the polymer film, and the other end temperature A is higher than the center temperature B in the width direction of the polymer film.
  • a graphite film was prepared in the same manner as in Example 1B except that a linear temperature gradient was applied in the width direction so that the temperature increased by 5 ° C., and various evaluations were performed. In addition, bendability was also evaluated. The results are shown in Table 9B, Table 10B, Table 11B, and Table 12B.
  • Example 20B The center temperature B is 10 ° C. higher than one end temperature C in the width direction of the polymer film, and the other end temperature A is higher than the center temperature B in the width direction of the polymer film.
  • a graphite film was prepared in the same manner as in Example 1B except that a linear temperature gradient was applied in the width direction so that the temperature was increased by 10 ° C., and various evaluations were performed. In addition, bendability was also evaluated. The results are shown in Table 9B, Table 10B, Table 11B, and Table 12B.
  • Example 21B In the sag control step, the maximum temperature in the heat treatment apparatus was changed to 555 ° C., the furnace length and the line speed were adjusted so that the heating rate was 80 ° C./min, and one side in the width direction of the polymer film The other end temperature A is 2.5 ° C. higher than the center temperature B in the width direction of the polymer film so that the center temperature B is 2.5 ° C. higher than the end temperature C of the polymer film.
  • a graphite film was prepared in the same manner as in Example 3B, except that a linear temperature gradient was applied in the width direction, and various evaluations were performed. In addition, bendability was also evaluated. The results are shown in Table 9B, Table 10B, Table 11B, and Table 12B.
  • Example 22B In the sag control step, the maximum temperature in the heat treatment apparatus was changed to 605 ° C., the furnace length and the line speed were adjusted so that the heating rate was 80 ° C./min, and one side in the width direction of the polymer film.
  • the other end temperature A is 2.5 ° C. higher than the center temperature B in the width direction of the polymer film so that the center temperature B is 2.5 ° C. higher than the end temperature C of the polymer film.
  • a graphite film was prepared in the same manner as in Example 3B, except that a linear temperature gradient was applied in the width direction, and various evaluations were performed. In addition, bendability was also evaluated. The results are shown in Table 9B, Table 10B, Table 11B, and Table 12B.
  • Example 23B In the sag control step, the maximum temperature in the heat treatment apparatus was changed to 630 ° C., the furnace length and the line speed were adjusted so that the heating rate was 80 ° C./min, and one side in the width direction of the polymer film.
  • the other end temperature A is 2.5 ° C. higher than the center temperature B in the width direction of the polymer film so that the center temperature B is 2.5 ° C. higher than the end temperature C of the polymer film.
  • a graphite film was prepared in the same manner as in Example 3B, except that a linear temperature gradient was applied in the width direction, and various evaluations were performed. In addition, bendability was also evaluated. The results are shown in Table 9B, Table 10B, Table 11B, and Table 12B.
  • Example 24B In the sag control step, the maximum temperature in the heat treatment apparatus was changed to 655 ° C., the furnace length and the line speed were adjusted so that the heating rate was 80 ° C./min, and one side in the width direction of the polymer film The other end temperature A is 2.5 ° C. higher than the center temperature B in the width direction of the polymer film so that the center temperature B is 2.5 ° C. higher than the end temperature C of the polymer film.
  • a graphite film was prepared in the same manner as in Example 3B, except that a linear temperature gradient was applied in the width direction, and various evaluations were performed. In addition, bendability was also evaluated. The results are shown in Table 9B, Table 10B, Table 11B, and Table 12B.
  • Example 25B The other end of the polymer film so that the center temperature B becomes 0.25 ° C. higher than the one end temperature C in the width direction of the polymer film and the center temperature B in the width direction of the polymer film.
  • a graphite film was prepared in the same manner as in Example 1B except that a linear temperature gradient was applied in the width direction so that the temperature A was increased by 0.25 ° C., and various evaluations were performed. In addition, bendability was also evaluated. The results are shown in Table 9B, Table 10B, Table 11B, and Table 12B.
  • Example 1B to Example 25B in which the sag control process is performed are compared with Comparative Example 1B in which the sag control process is not performed.
  • the graphite film of Comparative Example 1B in which the sag control step was not performed had a sag reproducibility as low as E, and the sag size varied.
  • ⁇ Sagging control temperature> 1 Comparison of Example 3B and Example 6B to Example 9B with different sag control temperature conditions for graphite film with sag in the center. The greater the sag control temperature, the greater the sag in the center. In Comparative Examples 2B and 3B, in which processing similar to the sag control step was performed outside the temperature range from the thermal decomposition start temperature to the sag control temperature, the sag reproducibility was the same as Comparative Example 1B in which the sag control step was not performed. Unfortunately, it turned out that sagging was not controlled.
  • Example 18B and Example 21B to Example 24B Comparison of Example 18B and Example 21B to Example 24B with different sag control temperature conditions for a graphite film with sag at one end.
  • a graphite film having a larger sag at one end was obtained.
  • the reproducibility of the sag is poor as in Comparative Examples 6B and 7B in which the process similar to the sag control process is performed outside the temperature range from the thermal decomposition start temperature to the sag control temperature, and in Comparative Example 1B in which the sag control process is not performed. And found that sagging is not controlled.
  • ⁇ Temperature gradient> 1 Graphite film with sagging in the central part Examples 1B to 5B and Example 10B having different temperature gradient conditions are compared. In Examples 1B to 5B and Example 10B in which the temperature gradient from both ends to the central portion is ⁇ 2.5 ° C./m or less, sagging occurs in the central portion without variation, and sagging as the temperature gradient decreases. Became larger. 3) Example 16B to Example 20B and Example 25B having different temperature gradient conditions are compared for a graphite film having a sag at one end. In Example 16B to Example 20B and Example 25B in which the temperature gradient from temperature A to temperature C is 2.5 ° C./m or more, sagging occurs in the central portion without variation, and sagging as the temperature gradient increases. Became larger.
  • Example 26B A graphite film was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1B except that Kaneka Apical AH having a birefringence of 0.10, a thickness of 75 ⁇ m, a width of 200 mm, and a length of 10 m was used as the polymer film.
  • the polymer film (raw material film) used is shown in Table 13B, and the steps and results are shown in Table 14B, Table 15B, and Table 16B.
  • Example 27B As a polymer film, a graphite film was prepared in the same manner as in Example 1B, except that Toray DuPont Kapton H having a birefringence of 0.12, a thickness of 75 ⁇ m, a width of 200 mm, and a length of 10 m was used, and various evaluations were performed. It was.
  • the polymer film (raw material film) used is shown in Table 13B, and the steps and results are shown in Table 14B, Table 15B, and Table 16B.
  • Example 28B As a polymer film, a graphite film was prepared in the same manner as in Example 1B, except that POD (polyparaphenylene oxadiazole film) having a birefringence of 0.12, a thickness of 75 ⁇ m, a width of 200 mm, and a length of 10 m was used. Various evaluations were performed. The polymer film (raw material film) used is shown in Table 13B, and the steps and results are shown in Table 14B, Table 15B, and Table 16B.
  • POD polyparaphenylene oxadiazole film
  • Example 28B it was found that the sag control technique according to the present invention can be used without problems even with a polymer other than a polyimide film.
  • Example 29B As a polymer film, a Kaneka polyimide film having a thickness of 50 ⁇ m: Except for using Apical NPI, a graphite film was produced in the same manner as in Example 1B, and various evaluations were performed.
  • the polymer film (raw material film) used is shown in Table 13B, and the steps and results are shown in Table 14B, Table 15B, and Table 16B.
  • Example 30B As a polymer film, a graphite film was prepared in the same manner as in Example 1B except that a Kaneka polyimide film having a thickness of 125 ⁇ m: Apical NPI was used, and various evaluations were performed.
  • the polymer film (raw material film) used is shown in Table 13B, and the steps and results are shown in Table 14B, Table 15B, and Table 16B.
  • the thinner the polymer film the smaller the sagging and the better the sagging reproducibility. It was also found that the sag control technique according to the present invention can be used without any problem as long as the thickness of the polymer film is in the range of 50 to 125 ⁇ m.
  • Example 31B As a polymer film, a Kaneka polyimide film having a width of 50 mm: A graphite film was prepared in the same manner as in Example 1B except that Apical NPI was used, and various evaluations were performed. The polymer film (raw material film) used is shown in Table 13B, and the steps and results are shown in Table 14B, Table 15B, and Table 16B.
  • Example 32B As a polymer film, a Kaneka polyimide film having a width of 300 mm: A graphite film was prepared in the same manner as in Example 1B except that Apical NPI was used, and various evaluations were performed. The polymer film (raw material film) used is shown in Table 13B, and the steps and results are shown in Table 14B, Table 15B, and Table 16B.
  • Example 33B Except that the carbonization step was omitted, a graphite film was prepared in the same manner as in Example 1B, and various evaluations were performed.
  • the polymer film (raw material film) used is shown in Table 13B, and the steps and results are shown in Table 14B, Table 15B, and Table 16B.
  • Examples 26B to 33B are based on the technique according to the second aspect of the present invention, but the polymer film is not limited to the polyimide film, the thickness of the polymer film, the polymer film About the width
  • Example C of the third embodiment About various physical property measurement conditions, description common to Example A of the first aspect and Example B of the second aspect is omitted, and only different ones are described.
  • the thermal diffusivity in the surface direction of the raw graphite film and the graphite film was cut into a 4 ⁇ 40 mm shape by using a thermal diffusivity measuring apparatus (“LaserPit” manufactured by ULVAC-RIKO Co., Ltd.) using an optical alternating current method.
  • the sample was measured at 10 Hz in a 23 ° C. atmosphere.
  • Three test pieces were extracted from points 1, 2, and 3 in FIG. 1 is near the center of 50 mm from the inside of the raw graphite film and graphite film winding, 3 is near the center of 50 mm from the outside, and 2 is between 1 and 3.
  • the vicinity of the center indicates the vicinity of a width of 100 mm if the roll has a TD width of 200 mm.
  • three test pieces were extracted from the sheet-like sample. The average values of thermal diffusivities measured using three test pieces are shown in Tables 1C and 2C.
  • a laminate test as shown in FIG. 34 was performed. More specifically, a graphite film wound in a paper tube having a diameter of 3 inches and a first roll having an outer diameter of 50 mm and a length of 635 mm arranged in parallel to each other and the same size as the first roll Continuously supplied between the second roll and the angle between the point where the graphite film starts to contact the first roll, the midpoint of the first roll, and the contact point of the first roll / second roll is 120 degrees. Then, it was bonded to a copper foil tape having a thickness of 10 ⁇ m and a width of 150 mm.
  • E-1100LC made by DIC is used for the copper foil tape, and the second roll consists of the point where the copper foil tape starts to contact the second roll, the midpoint of the second roll, and the contact point of the first roll / second roll. It supplied so that an angle might be set to 120 degree
  • the tension applied in the MD direction of the graphite film was 30 g / cm, and the rewinding speed was 1 m / min.
  • the wrinkle as shown in FIG. 24 after the laminate test was evaluated as follows. Over the entire area of the roll, the number of wrinkles having a length of 5 mm or more was counted, and the entire width direction (the width of the graphite film of Example C, Comparative Example C, Reference Example C) per unit length (1 m) in the longitudinal direction. Is 450 mm), and the number of wrinkles that can be confirmed was measured.
  • the number of wrinkles that can be confirmed in the entire width direction per meter is 0 / m for A, 0 / more than 0.05 / m for B, 0.05 / m to 0.2 / 0.2 Less than m was C, 0.2 / m or more to less than 1 / m was D, and 1 / m or more was E.
  • ⁇ Method for producing polyimide film A> One equivalent of pyromellitic dianhydride was dissolved in a DMF (dimethylformamide) solution in which one equivalent of 4,4′-oxydianiline was dissolved to obtain a polyamic acid solution (18.5 wt%). 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.
  • DMF dimethylformamide
  • the DMF solution of polyamic acid produced in the polymerization process is mixed with a curing agent (acetic anhydride, isoquinoline) at a constant ratio by a mixer, and continuously casted from a T die onto an endless belt, and the belt is rotated. While drying with hot air. When this mixed varnish was heated, dehydration within the molecule occurred and the imidization reaction proceeded.
  • the self-supporting film (gel film) whose residual solvent amount at the exit of the belt chamber is about 46% due to the evaporation of the solvent is peeled off from the belt, fixed to the pin frame, and 300 ° C. to 580 in the tenter chamber. A total of 4 minutes of heat treatment was performed at 0 ° C. to produce a polyimide film A having a thickness of 50 ⁇ m.
  • a Kaneka polyimide film product name: Apical 200AV
  • Example 1C A polyimide film A having a thickness of 50 ⁇ m, a width of 500 mm, and a length of 50 m was wound around a cylindrical graphite core having an outer diameter of 100 mm and a length of 550 mm as shown in FIG. 29 and covered with an outer cylinder having an inner diameter of 130 mm. This container was set sideways in the electric furnace. The carbonization step was performed at a temperature rising condition of 2 ° C./min up to 1400 ° C.
  • the obtained roll-shaped carbonized film was set in the graphitization furnace sideways as shown in FIG. 30 on the inner core having an outer diameter of 100 mm (at this time, the inner core was in a state of being floated by a support). .
  • the graphitization step was performed under a temperature rising condition of 5 ° C./min up to 2900 ° C., and then cooled to room temperature.
  • Various physical properties of the raw graphite film after the graphitization step were measured and listed in Table 1C and Table 2C.
  • the graphite film which has not performed the correction process is called raw material graphite film.
  • the obtained raw material graphite was made of a graphitized material (model number: MSG, linear expansion coefficient 4.0 ⁇ 10 ⁇ 6 / K) available from SEC Carbon Co., Ltd., center circumference 314.0000 mm, end Use double-sided tape on inner core 1 with a circumference of 314.1338 mm and an end of 2 circumferences of 314.1338 mm (the center circumference is the minimum value and gradually increases toward the circumference of the end of 1 circumference and the end of 2 circumferences) It was attached and fixed, and it was wound in a state where the ends were aligned as shown in FIG.
  • a graphitized material model number: MSG, linear expansion coefficient 4.0 ⁇ 10 ⁇ 6 / K
  • the raw graphite film wound around the inner core was set in a graphitizing furnace in a horizontal direction, and a flatness correction treatment step was performed up to 2900 ° C. under a temperature rising condition of 5 ° C./min.
  • Various physical properties were measured. It shows in Table 1C and Table 2C.
  • Example 2C Inner core 1 with a center circumference of 314.00000 mm, an end of 1 circumference of 314.0336 mm, and an end of 2 circumference of 34.0336 mm (the center circumference is the minimum value toward the end of 1 circumference and the end of 2 circumferences)
  • a graphite film was produced in the same manner as in Example 1C, except that a thickening was used.
  • a graphite film having a sag Zgs of 10.0 mm, a length of 45.0 m, and a width of 450 mm was obtained.
  • Various physical properties were measured. It shows in Table 1C and Table 2C.
  • Example 3C Inner core 1 with a center circumference of 314.0000 mm, an end of 1 circumference of 314.0085 mm, and an end of 2 circumference of 314.0085 mm (the center circumference is the minimum value toward the end of 1 circumference and the end of 2 circumferences)
  • a graphite film was produced in the same manner as in Example 1C, except that a thickening was used.
  • Various physical properties were measured. It shows in Table 1C and Table 2C.
  • Example 4C Inner core 1 having a center circumference of 314.0000 mm, an end of 1 circumference of 314.0019 mm, and an end of 2 circumference of 314.0019 mm (the center circumference is the minimum value toward the end of 1 circumference and the end of 2 circumferences)
  • a graphite film was produced in the same manner as in Example 1C, except that a thickening was used.
  • a graphite film having a sag Zgs of 1.0 mm, a length of 45.0 m, and a width of 450 mm was obtained.
  • Various physical properties were measured. It shows in Table 1C and Table 2C.
  • Example 2C It implemented similarly to Example 1C except having made the maximum temperature of the flatness correction process process into 1800 degreeC.
  • Various physical properties were measured. It shows in Table 1C and Table 2C.
  • Example 3C A graphite film was produced in the same manner as in Example 1C, except that the inner core 1 having a center circumference of 314.00000 mm, an end 1 circumference of 319.3380 mm, and an end 2 circumference of 399.3380 mm was used. A graphite film having a sag Zgs of 130 mm, a length of 45.0 m, and a width of 450 mm was obtained. Various physical properties were measured. It shows in Table 1C and Table 2C.
  • Example 1C and Comparative Example 2C were compared, sagging could be controlled as the maximum temperature of the flatness correction treatment step was higher. This is because the higher the maximum temperature of the flatness correction treatment step, the more the amount of expansion between the inner core and the raw graphite film wound around the inner core is increased. Moreover, it is because the rearrangement of a graphite crystallite occurs actively, so that temperature is high.
  • a graphite film with controlled sagging or a graphite film with excellent flatness can be obtained. Therefore, for example, it can be used as various electronic / electric equipment materials such as semiconductor elements and other heat generating parts mounted on various electronic / electric equipments such as computers, and heat dissipation parts.

Abstract

 高分子フィルムの熱分解開始温度から高分子フィルムのたるみ制御温度までの温度範囲で、高分子フィルムの幅方向の両端部の温度と高分子フィルムの幅方向の中央部の温度を制御するたるみ制御工程を実施することでグラファイトフィルムの形状を制御したグラファイトフィルムを得ることができる。

Description

グラファイトフィルム及びグラファイトフィルムの製造方法
 本発明は、グラファイトフィルム及びグラファイトフィルムの製造方法に関する。
 グラファイトフィルムには、エキスパンド法により製造されたグラファイトフィルム(天然黒鉛シートともいう。)と、高分子熱分解法により製造されたグラファイトフィルム(高分子焼成グラファイトフィルムともいう)がある。
 高分子焼成グラファイトフィルムは、コンピュータなどの各種電子・電気機器に搭載されている半導体素子や他の発熱部品などに放熱部品として用いられる。高分子焼成グラファイトフィルムとしては、例えば、厚さ75μmの高分子フィルムを窒素ガス中で1000℃まで昇温し、得られた炭素化フィルムをアルゴン雰囲気で3000℃まで加熱し、得られたグラファイト化フィルムに圧延処理を施すことにより、機械的強度に優れ、柔軟性を有するグラファイトフィルムが得られることが開示されている(特許文献1)。
 また、グラファイトフィルムは、一般のプラスチックフィルム等に比べて引き裂き強度が弱いという特徴がある。特に、高分子焼成グラファイトフィルムは、グラファイトの分子構造がより平面方向と平行に規則正しく配向するために、せん断方向の応力に弱い、すなわち引裂き強度(平均引裂荷重)が小さい傾向にある。
 特許文献2には、所定の軟化点を有する熱可塑性重合体の薄膜を可撓性グラファイトシート(天然黒鉛シートに相当する)の上に重ね、それぞれ温度を制御した上下2個のカレンダーロール間を通過させて、可撓性グラファイトシート(天然黒鉛シート)の引張強さを補強する方法が開示されている。
 また、放熱部品は、コンピュータなどの各種電子・電気機器に搭載されている半導体素子や他の発熱部品などに用いられる。放熱部品の中でも大型製品に用いられる場合において、グラファイトフィルムはロール状に巻いた状態の高分子フィルムを原料とした長尺・大面積のグラファイトフィルムが好ましく、これを製造するための検討が行われている。
 例えば、外径150mmの炭素質円筒状内芯に幅250mm×長さ30mの高分子フィルムを巻き付けて熱処理する方法が提案されており、容易に円筒状の履歴を引き延ばすことが可能な長尺・大面積グラファイトフィルムを得ることができる(特許文献3)。
日本国公開特許公報「特開平3-75211号公報」 日本国公開特許公報「特開平6-24872号公報」 日本国公開特許公報「特開2006-327907号」
 しかしながら、特許文献1に記載の方法では、高分子焼成グラファイトフィルムのたるみをコントールすることが困難であった。特に、高分子焼成グラファイトフィルムの長さが短いものよりも、長くなるほど(例えば長さ700mm以上)、たるみの制御が難しくなる傾向にある。
 また、特許文献2に記載の方法を高分子焼成グラファイトフィルムに適用した場合には、2本のロール間への供給の手前で、図1のように高分子焼成グラファイトフィルムが端部から裂けてしまい、熱可塑性重合体の薄膜を貼り合せすることができないという不具合が生じる。
 また、グラファイトフィルムは、例えば、粘着材層や絶縁フィルム、その他の保護フィルム層などと貼り合せて複合品に加工して使用される場合があり、このようなケースにも同様に引裂けなどの不具合が発生していた。なお、このような不具合は、高分子焼成グラファイトフィルムの長さが短いものよりも、長くなるほど(例えば長さ700mm以上)顕著に発生する傾向にある。
 また、特許文献3のような従来の方法では、図23のように大きなたるみZgsが生じてしまい、これを抑制して平坦性に優れたグラファイトフィルムを製造することができなかった。このような従来のグラファイトフィルムでは、たとえば、銅箔テープ等の粘着テープとのラミネートを行う際に(図24参照)、不良が発生しやすいという課題があった。
 本発明は、以下の発明を包含する。
 (1)高分子フィルムの熱分解開始温度から高分子フィルムのたるみ制御温度までの温度範囲で、高分子フィルムの幅方向の両端部の温度と高分子フィルムの幅方向の中央部の温度を制御するたるみ制御工程を含み、その後2000℃以上で熱処理するグラファイトフィルムの製造方法。
 (2)高分子フィルムの熱分解開始温度から高分子フィルムのたるみ制御温度までの温度範囲で、高分子フィルムの幅方向の両端部の温度を高分子フィルムの幅方向の中央部の温度に比べて高くし、高分子フィルムの幅方向の両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上となるように高分子フィルムを熱処理するたるみ制御工程を含み、その後2000℃以上で熱処理する(1)に記載のグラファイトフィルムの製造方法。
 (3)前記たるみ制御工程において、前記高分子フィルムが加熱処理装置内を移動する間に熱処理される(2)に記載のグラファイトフィルムの製造方法。
 (4)前記たるみ制御工程において、両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上100℃/m以下の条件で高分子フィルムを熱処理する(2)又は(3)に記載のグラファイトフィルムの製造方法。
 (5)端部から中央部への温度勾配が2つの端部において同じである(2)~(4)のいずれかに記載のグラファイトフィルムの製造方法。
 (6)端部から中央部への温度勾配が2つの端部において異なる(2)~(4)のいずれかに記載のグラファイトフィルムの製造方法。
 (7)グラファイトフィルムの長手方向の長さがグラファイトフィルムの幅方向で異なる事によってたるみを有するグラファイトフィルムであって、グラファイトフィルムの幅方向の中央部を中心に両端部にかけて左右対称なたるみ形状を有するグラファイトフィルム。
 (8)グラファイトフィルムの長手方向の長さがグラファイトフィルムの幅方向で異なる事によってたるみを有するグラファイトフィルムであって、グラファイトフィルムの幅方向の中央部を中心に両端部にかけて左右非対称なたるみ形状を有するグラファイトフィルム。
 (9)前記たるみ制御工程において、高分子フィルムの幅方向の両端部の温度を高分子フィルムの幅方向の中央部の温度に比べて低くし、高分子フィルムの幅方向の両端部から中央部への温度勾配が-2.5℃/m以下となるように高分子フィルムを熱処理する(1)に記載のグラファイトフィルムの製造方法。
 (10)前記たるみ制御工程において、高分子フィルムの幅方向の両端部から中央部への温度勾配が-100℃/m以上となるように高分子フィルムを熱処理する(9)に記載のグラファイトフィルムの製造方法。
 (11)グラファイトフィルムの長手方向の長さがグラファイトフィルムの幅方向で異なる事によってたるみを有するグラファイトフィルムであって、グラファイトフィルムの幅方向の中央部にたるみを有するグラファイトフィルム。
 (12)グラファイトフィルムの中央部のたるみb値が、5mm以上であることを特徴とする請求項11に記載のグラファイトフィルム。
 (13)前記たるみ制御工程において、高分子フィルムの幅方向の両端部と中央部の温度勾配が-2.4℃/m以上2.4℃/m以下となるように高分子フィルムを熱処理する(1)に記載のグラファイトフィルムの製造方法。
 (14)JIS C2151によるフィルムの巻取り性評価におけるたるみが20.0mm以下のグラファイトフィルム。
 (15)JIS C2151によるフィルムの巻取り性評価におけるたるみが4.9mm以下のグラファイトフィルム。
 (16)前記たるみ制御工程において、高分子フィルムの幅方向の一方の端部の温度をA、もう一方の端部の温度をC、高分子フィルムの幅方向の中央部の温度Bとしたとき、温度A≧温度B≧温度Cかつ温度A≠温度Cであり、温度Aから温度Cへの温度勾配が2.5℃/m以上となるように高分子フィルムを熱処理する(1)に記載のグラファイトフィルムの製造方法。
 (17)グラファイトフィルムの長手方向の長さがグラファイトフィルムの幅方向で異なる事によってたるみを有するグラファイトフィルムであって、グラファイトフィルムの幅方向の片端部にたるみを有するグラファイトフィルム。
 (18)グラファイトフィルムの曲がりが、11mm以上である(17)に記載のグラファイトフィルム。
 (19)前記たるみ制御工程において、前記高分子フィルムが加熱処理装置内を移動する間に熱処理される(1)、(9),(10),(13),(16)のいずれかに記載のグラファイトフィルムの製造方法。
 (20)原料グラファイトフィルムに圧力を加えながら2000℃以上まで熱処理する矯正処理工程を含み、前記矯正処理工程は原料グラファイトフィルムを径の精度が0.0426%未満である内芯に巻きつけた状態で熱処理するグラファイトフィルムの製造方法。
 (21)矯正処理工程で用いる原料グラファイトフィルムが、高分子フィルムから2000℃以上の熱処理によって得られた原料グラファイトフィルムを、少なくとも1度、2000℃未満の温度条件まで冷やし、その後矯正処理工程を行なう(20)に記載のグラファイトフィルムの製造方法。
 (22)前記内芯の径の精度が0.0027%未満である(20)又は(21)に記載のグラファイトフィルムの製造方法。
 前記(1),(9)~(13),(15)~(19)のグラファイトフィルム又はグラファイトフィルムの製造方法によれば、グラファイトフィルムのたるみを制御することができる。
 また、前記(2)~(8)のグラファイトフィルム又はグラファイトフィルムの製造方法によれば、グラファイトフィルムのたるみを制御することができ、この制御されたグラファイトフィルムによって引裂けにくいグラファイトフィルムを得ることができる。
 また、前記(14),(20)~(22)のグラファイトフィルム又はグラファイトの製造方法によれば、平坦性に優れたグラファイトフィルムが得られる。
グラファイトフィルムの裂け不良の概観写真。 JIS C2151記載のたるみ測定の模式図。 たるみが生じるメカニズムの説明。 各たるみを有するグラファイトフィルムの外観写真。 フィルムの端部、中央部の定義の説明図。 シートバッチ式でのたるみ制御工程の模式図。 円筒バッチ式でのたるみ制御工程の模式図。 長尺連続式でのたるみ制御工程の模式図。 a値の模式図。 b値の模式図。 JIS C2151記載の曲がり測定の模式図。 引裂け性テストの模式図。 ラミネート性テストの模式図。 (第一ロールとグラファイトフィルムの接触開始点)-(第一ロールの中心点)-(第一ロール/第二ロールの接点)のなす角度の説明図。 貼り合わせシワの概観写真。 実施例、比較例の炭化、黒鉛化工程のセット方法。 圧延処理にて発生するグラファイトフィルムの折れシワの概観写真。 シートバッチ式でのたるみ制御工程の模式図。 円筒バッチ式でのたるみ制御工程の模式図。 長尺連続式でのたるみ制御工程の模式図。 貼り合わせシワの概観写真。 圧延処理の概略。 グラファイトフィルムのたるみの一例を示す図。 銅箔テープとの貼り合わせシワの概観写真。 グラファイトフィルムの巻きずれ不良の概観写真。 シート状の原料グラファイトフィルムの面に荷重を加える方法。 内芯の熱膨張を利用して原料グラファイトフィルムを押し広げる方法。 巻替工程の一例。 本発明の第三の態様の炭化処理に使用した冶具。 横向きで黒鉛化工程を行うための容器。 JIS C2151記載のたるみの測定の模式図。 黒鉛化の工程でフィルムの不可逆的な伸び。 グラファイトフィルムの熱拡散率測定サンプルの採取場所。 ラミネートテストの模式図。 グラファイトフィルムを裂け不良。 実施例1Cの矯正処理前後のグラファイトフィルムのたるみ。 本発明の第三の態様のグラファイトフィルムの使用例。 拡張する機能を有する内芯での矯正処理。 熱膨張の差でシート状フィルムを矯正するための冶具。 左右非対称なたるみを有するグラファイトフィルムの図。 左右対称なたるみを有するグラファイトフィルムの図。 中央部にたるみを有するグラファイトフィルムの図。 たるみが4.9mm以下であるグラファイトフィルムの図。 片端部にたるみを有するグラファイトフィルムの図。 たるみが20mm以下であるグラファイトフィルムの図。
 本発明は、グラファイトフィルム及びグラファイトフィルムの製造方法に関する。具体的には、例えば、たるみを制御したグラファイトフィルム、及びグラファイトフィルムのたるみを制御したグラファイトフィルムの製造方法に関する。また、他の態様では、特定のたるみを有するグラファイトフィルム、及びグラファイトフィルムに特定のたるみを生じるグラファイトフィルムの製造方法に関する。また、他の態様では、平坦性が改善されたグラファイトフィルム及びその製造方法、並びにグラファイトフィルムの平坦性改善方法に関する。
 以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書中に記載された学術文献及び特許文献の全てが、本明細書中において参考として援用される。なお、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「A~B」は、「A以上(Aを含みかつAより大きい)B以下(Bを含みかつBより小さい)」を、「%」は「質量%」を、「部」は「質量部」を、それぞれ意味する。
 (1.本発明の第一の態様)
 グラファイトフィルムの「たるみ」とは、JIS C2151に記載のフィルムの巻取り性評価によって測定できるフィルムに現れる「歪み」である。図2のようにある一定の長さのフィルムを巻き戻し、規定の条件の下で2本の平行な棒に直角方向に載せ、均一な懸垂線からの偏差を測定する。「たるみ」をもつフィルムは、フィルムを引っ張ったときに、フィルムの一部がたるむことで確認できる。たるみは図3で説明するようにフィルムの長手方向32(本願では、長辺方向、MD方向ともいう)の長さが、フィルムの幅方向31(本願では、短辺方向、TD方向ともいう)で異なることで現れる。例えば、中央部の長さ33及び端部の長さ34、36の長さが異なることでたるみが生じる。
 このたるみとグラファイトフィルムの引裂け易さには相関があることを見つけた。例えば図4のように幅方向の中央部にたるみのあるグラファイトフィルム41は、フィルムの長手方向に張力を加えたとき、端部に荷重が集中しやすく裂け易い。また、たるみが5mm未満のグラファイトフィルム42も、僅かな軸のズレで端部に荷重が集中して裂ける場合がある。一方、図4のように幅方向の両端部にたるみのあるグラファイトフィルム43は端部に荷重がかかり難いために引裂け難い(引裂けのきっかけができにくい)。
 本発明の第一の態様は、たるみを有するグラファイトフィルムを製造するための製造方法に関するものである。本発明の第一の態様において、グラファイトフィルムのたるみは、高分子フィルムの熱分解開始温度から高分子フィルムのたるみ制御温度までの間の温度範囲において、高分子フィルムの幅方向の両端部の温度を高分子フィルムの幅方向の中央部の温度に比べて高くし、両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上の条件で高分子フィルムを熱処理する(以下、この熱処理工程を「たるみ制御工程」という)ことが重要であることを見出した。すなわち、本発明の第一の態様のグラファイトフィルムは、高分子フィルムをたるみ制御工程を経て、その後2000℃以上で熱処理することによって得られる。本発明の第一の態様は、高分子フィルムの分解初期のある特定の温度域において特殊な熱処理を加えることによって、グラファイトフィルムのたるみを制御して端部にたるみのある引裂けにくいグラファイトフィルムを得るものである。
 本発明の第一の態様に係るたるみ制御工程の効果発現のメカニズムは、以下の通りである。まず、高分子フィルムの熱分解初期において、高分子フィルムの幅方向の両端部の温度を高分子フィルムの幅方向の中央部の温度に比べて相対的に高くして熱処理する。幅方向で異なった熱履歴を加えられた高分子フィルムは、炭化工程の後に行われる黒鉛化工程でグラファイト化の進行が幅方向で異なり(グラファイト結晶子の配向度が違ってくる)、グラファイトフィルムの両端部の長手方向の長さがグラファイトフィルムの中央部の長手方向の長さより長いグラファイトフィルムとなる。このグラファイトフィルムの幅方向を観察した際に、グラファイトフィルムの長手方向の長さが周辺部よりもより長い両端部では、グラファイトフィルムのたるみとなって現れる。
 一般的な高分子フィルムからグラファイトフィルムを得る製造方法として、例えば、通常1000℃程度までの温度にて加熱処理を行う炭化工程と、炭化工程で得られた炭化フィルムを2600℃以上の温度で加熱処理を行う黒鉛化工程を経る方法を挙げることができるが、本発明の第一の態様のたるみ制御工程は、この炭化工程の比較的初期の温度域での高分子フィルムの幅方向の温度分布を制御するものである。
 本発明の第一の態様のたるみ制御工程を実施するグラファイトフィルムの製造方法の一例として、たるみ制御工程を実施して温度を一旦下げた後、炭化工程、黒鉛化工程を実施する方法や、たるみ制御工程と炭化工程を1工程で実施した後(たるみ制御工程を実施後、温度を下げずにそのまま連続で炭化工程を実施する)、黒鉛化工程を実施する方法などを挙げることができる。
 <高分子フィルム及びグラファイトフィルムの端部、中央部の定義>
高分子フィルム及びグラファイトフィルムの端部とは、図5の52のようにフィルムを広げたときに長辺方向と平行なエッジ部分と定義する。また、中央部とは両端部から等しい距離にある図5の51のようなフィルムの中心と定義する。
 <たるみ制御工程での幅方向の温度勾配>
熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲において、高分子フィルムの両端部の温度を中央部の温度に比べて相対的に高くして熱処理することで、その後黒鉛化工程を経て得られるグラファイトフィルムは両端部がたるんだ裂けにくいグラファイトフィルムになる。その際、たるみ制御温度を越えた後の温度域では、フィルムの幅方向の両端部から中央部への温度勾配や温度分布を任意に設定しても、両端部がたるんだグラファイトフィルムを得ることができる。
 また本発明の第一の態様の端部から中央部への間の温度勾配とは、図5のようにフィルムの長手方向と垂直に交わる任意の直線上の端部と中央部の温度、及びフィルムの幅を用い、以下の式で表される。
 温度勾配=(端部の温度-中央部の温度)/(フィルムの幅/2)×100
 ここで、ある任意の幅における両端部と中央部の温度は、同時に測定した値を用いる。本発明の第一の態様では、両端部から中央部への温度勾配(端部1から中央部への温度勾配、及び端部2(端部1とは異なる他方側の端部)から中央部への温度勾配のことをいう。)は、2.5℃/m以上、好ましくは5℃/m以上、より好ましくは10℃/m以上である。両端部から中央部への温度勾配の上限値は特に制限はないが、好ましくは100℃/m以下、より好ましくは50℃/m以下、更に好ましくは25℃/m以下である。
両端部から中央部への温度勾配がそれぞれ2.5℃/m以上であると、両端部が十分にたるんで裂けにくいグラファイトフィルムが得られるために好ましい。また、両端部から中央部への温度勾配がそれぞれ100℃/m以下であると、グラファイトフィルムと他のフィルム状媒体をラミネートする際のラミネート性が良好になるような、両端部が適度にたるんだ状態となるために好ましい。
 本発明の第一の態様において、端部1から中央部への温度勾配、及び端部2から中央部への温度勾配が同じであれば左右で対称のグラファイトフィルムが、温度勾配が異なると左右で非対称のグラファイトフィルムを得ることができる。
 <たるみ制御工程の分解反応と重量減少率>
高分子フィルムを熱処理すると、熱処理温度上昇に伴ってグラファイト骨格を形成しない炭素、酸素、水素、窒素などが、炭酸ガス、水、水素ガス、窒素ガス、タール分などの成分として順次排出される。分解が進行するにつれ、高分子フィルムは黒色化してガラス質となる。たるみ制御工程における高分子フィルムの重量減少率(以下、「重量減少率」ともいう)とは、出発原料である高分子フィルムの初期重量(熱処理を開始する前の23℃湿度50%での高分子フィルムの重量)と、たるみ制御工程直後の高分子フィルムの重量とを用いて、以下の式で計算できる。
 重量減少率(%)=(高分子フィルムの初期重量-たるみ制御工程直後の重量)/高分子フィルムの初期重量×100
 なお、フィルムの重量は、23℃湿度50%の環境下、24時間放置して、同環境下で測定したものである。以下、全ての実施形態及び実施例でも同様である。
 <フィルム温度の測定方法>
 本発明の第一の態様は、高分子フィルムの熱分解開始温度から、たるみ制御温度までの間の温度範囲において、高分子フィルムの幅方向に所望の温度勾配をつけて熱処理することによって、たるみを制御することができる。
 高分子フィルムの熱分解開始温度及びたるみ制御温度は、熱処理される高分子フィルム上の幅方向における中央部の実温度をいう。高分子フィルム上の実温度は、φ0.5mmのシース型K熱電対を使用して、高分子フィルムと熱電対を接触させて測定できる。
なお、本発明の第一の態様において、たるみ制御工程以外の温度範囲、具体的には、高分子フィルムの熱分解開始温度より低い温度での熱処理条件や、一度たるみ制御工程を行った後のたるみ制御温度よりも高い温度での熱処理条件には特に制限はない。
 また、たるみ制御工程を実施後、一度フィルムを室温まで冷却して、次の熱処理工程(炭化工程や黒鉛化工程)を実施してもよいし、たるみ制御工程を実施後、温度を下げずにそのまま次の熱処理を連続して実施してもよく、好ましくは700℃以上、より好ましくは800℃以上、更に好ましくは900℃以上まで実施することで、炭化工程を省略することも可能である。
 <高分子フィルムの熱分解開始温度及びたるみ制御温度>
本発明の第一の態様において高分子フィルムの熱分解開始温度とは、熱処理を開始する前の室温(23℃ 湿度50%)での高分子フィルムの重量に対して、その高分子フィルムを熱処理したときに1.0%の重量減少が生じる温度と定義する。すなわち、本発明の第一の態様の熱分解開始温度とは、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製の熱分析システムEXSTAR6000及び熱重量測定装置TG/DTA 220Uを用いて、試料量は10mg、窒素雰囲流通下(200mL/min)にて、室温(23℃)から1000℃まで10℃/minの昇温速度で熱処理を行い、高分子フィルムに1.0%の重量減少が生じる温度のことである。本発明の第一の態様の熱分解開始温度の具体的な測定としては、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製の熱分析システムEXSTAR6000及び熱重量測定装置TG/DTA 220Uを用いて、試料量は10mg、窒素雰囲流通下(200mL/min)にて、室温(23℃)から1000℃まで10℃/minの昇温速度で熱処理を行い、高分子フィルムに1.0%の重量減少が生じる温度をその高分子フィルムの熱分解開始温度と定義する。
 本発明の第一の態様において高分子フィルムのたるみ制御温度とは、熱処理を開始する前の室温(23℃ 湿度50%)での高分子フィルムの重量に対して、その高分子フィルムを熱処理したときに1.1%以上、好ましくは1.2%以上、より好ましくは2.8%以上、更に好ましくは10.0%以上、特に好ましくは15.0%以上、最も好ましくは20.0%の重量減少が生じる温度である。かかる温度は、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製の熱分析システムEXSTAR6000及び熱重量測定装置TG/DTA 220Uを用いて、試料量は10mg、窒素雰囲流通下(200mL/min)にて、室温(23℃)から1000℃まで10℃/minの昇温速度で熱処理を行い、高分子フィルムの重量減少を測定して特定する。重量減少率1.1%以上となるたるみ制御温度であれば、たるみ制御の効果を発現させることができる。また、たるみ制御を高く設定することでたるみ制御の効果を大きくすることが可能である。たるみ制御温度が高分子フィルムの重量減少率20.0%(たるみ制御の上限値)を超えていない場合には、たるみ制御工程を1段階で実施しても、多段階で実施しても、複数回に分けて実施しても、たるみを増幅させることができる。その場合、重量減少率が20%を超える温度までフィルムの幅方向の端部温度を中央部温度よりも高く設定する。重量減少率が20.0%を超えた温度域では、フィルムの幅方向の端部温度を中央部温度よりも高く設定しても、そのような条件にしなくても、いずれの場合も最終的にグラファイトフィルムを製造した場合のグラファイトフィルムのたるみと変わらない。
 本発明の第一の態様のたるみ制御温度の最も好ましい温度である高分子フィルムが重量減少率20%となる温度の具体的な測定としては、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製の熱分析システムEXSTAR6000及び熱重量測定装置TG/DTA 220Uを用いて、試料量は10mg、窒素雰囲流通下(200mL/min)にて、室温(23℃)から1000℃まで10℃/minの昇温速度で熱処理を行い、高分子フィルムの重量減少を測定し、20%の重量減少が生じた温度がたるみ制御温度とする。たるみ制御温度の下限値である高分子フィルムの重量減少率1.1%となる温度は、同様に、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製の熱分析システムEXSTAR6000及び熱重量測定装置TG/DTA 220Uを用いて、試料量は10mg、窒素雰囲流通下(200mL/min)にて、室温(23℃)から1000℃まで10℃/minの昇温速度で熱処理を行い、高分子フィルムの重量減少を測定し、1.1%の重量減少が生じた温度である。
 たるみ制御工程を実施後、温度を下げてから、別の工程を実施する場合は、たるみ制御工程後のフィルムのハンドリング性が重要となる。その場合、好ましくは重量減少率が20.0%以下、より好ましくは重量減少率が15.0%以下、更に好ましくは重量減少率が10.0%以下、特に好ましくは重量減少率2.8%以下となるようにたるみ制御温度を設定すると、高分子フィルムの炭化が完全に進行していないため、高分子の性質が残っており割れにくく、ハンドリング性がよい。また、高分子フィルムの収縮量が小さいために、シワも発生しにくい。
 <本発明の第一の態様の実施例で用いる高分子フィルムの熱分解開始温度及びたるみ制御温度>
本発明の第一の態様の実施例で用いたポリイミドフィルム(カネカ製ポリイミドフィルムアピカルAH 厚み75μm、アピカルNPI 厚み75μm)の場合には熱分解開始温度とたるみ制御温度は次のようになる。熱分解開始温度は500℃(重量減少率1.0%)である。たるみ制御温度は、520℃(重量減少率1.1%)以上、好ましくは550℃(重量減少率1.2%)以上、より好ましくは580℃(重量減少率2.8%)以上、更に好ましくは600℃(重量減少率10.0%)以上、特に好ましくは630℃(重量減少率15.0%)以上、最も好ましくは655℃(重量減少率20.0%)である。たるみ制御温度が520℃以上であれば、たるみ制御工程の効果が得られる。たるみ制御温度を高くすると、たるみ制御工程の効果は高まる。たるみ制御温度が655℃(たるみ制御の上限値)を超えていない場合には、たるみ制御工程を1段階で実施しても、多段階で実施しても、複数回に分けて実施しても、たるみを増幅させることができる。その場合、655℃を超える温度までフィルムの幅方向の端部温度を中央部温度よりも高く設定する。655℃を超えた温度域では、フィルムの幅方向の端部温度を中央部温度よりも高く設定しても、そのような条件にしなくても、いずれの場合も最終的にグラファイトフィルムを製造した場合のグラファイトフィルムのたるみと変わらない。
 <たるみ制御工程を実施する方法>
たるみ制御工程において高分子フィルムの幅方向に温度勾配をつけて熱処理する方法は特に制限されず、どのような方法で実施してもよい。例えば、図6のように加熱処理装置内に枚葉(「1枚又は複数枚のシート状」のことをいう)の高分子フィルムを黒鉛冶具に挟んで保持して、その後バッチ毎に熱処理する方法(シートバッチ式)や、図7のように黒鉛製の円筒容器に巻きつけて保持して、その後バッチ毎に熱処理する方法(円筒バッチ式)、を挙げることができる。また、図8のように加熱処理装置内に長尺の高分子フィルムを連続的に供給し、加熱処理をおこなう方法(連続式又は長尺連続式)も挙げられる。
なお、本発明の第一の態様の幅方向とは、たるみ制御工程において温度の差をつける方向である。特に方向に制限はないが、たるみの効果をより発揮させることが出来るという視点では、長尺のフィルムの場合には短辺側(長手方向に垂直な方向)であることが好ましい。同様の視点で、長尺連続式の場合には、幅方向はMD方向ではなくTD方向にすることが好ましい。
 シートバッチ式でたるみ制御工程を実施する場合の高分子フィルムの幅方向の温度制御は、端部と中央部に温度差をつけた状態で、高分子フィルムの熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲を昇温していく(図6の高分子フィルムの幅方向の温度分布の一例を参照)。この際、高分子フィルムの熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲は、高分子フィルムの幅方向の両端部の温度を高分子フィルムの幅方向の中央部の温度に比べて高くし、両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上の条件を満たす必要がある。特に、たるみ制御工程における温度測定点のうち、たるみ制御温度において、両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上の条件を満たすことが好ましい。さらに、たるみ制御工程における温度測定点のうちの少なくとも7割の測定点において、両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上の条件を満たすことが好ましい。温度差は常に一定の範囲にあることが特に好ましいが、本発明の第一の態様の効果を奏する範囲であれば温度差が変動してもよい。
 温度の測定は、図6のように長手方向に100mm間隔に、高分子フィルム上の両端部と中央部にφ0.5mmのシース型K熱電対を接触させて測定を行う。
 熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲についてはフィルム幅方向の中央部の熱分解開始温度を起点に30℃間隔で(フィルム幅方向の中央部における熱分解開始温度が500℃、たるみ制御温度が580℃の場合には500、530、560、580℃の温度)フィルムの端部の温度と中央部の経時的な温度の変化も測定し、少なくとも1つの温度、好ましくは4つの温度すべてで両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上の条件を満たすことを確認する。
 円筒バッチ式でたるみ制御工程を実施する場合の高分子フィルムの幅方向の温度制御も、端部と中央部に温度差をつけた状態で、高分子フィルムの熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲を昇温していく(図7の高分子フィルムの幅方向の温度分布の一例参照)。この際、高分子フィルムの熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲は、高分子フィルムの幅方向の両端部の温度を高分子フィルムの幅方向の中央部の温度に比べて高くし、両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上の条件を満たす必要がある。特に、たるみ制御工程における温度測定点のうち、たるみ制御温度において、両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上の条件を満たすことが好ましい。更に、たるみ制御工程における温度測定点のうちの少なくとも7割の測定点において、両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上の条件を満たすことが好ましい。温度差は常に一定の範囲にあることが特に好ましいが、本発明の第一の態様の効果を奏する範囲であれば温度差が変動してもよい。
 温度の測定は、図7のように円周方向に90°間隔に、高分子フィルム上の両端部と中央部にφ0.5mmのシース型K熱電対を接触させて測定を行う。
 熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲についてはフィルムの幅方向の中央部の熱分解開始温度を起点に30℃間隔で(フィルム幅方向の中央部における熱分解開始温度が500℃、たるみ制御温度が580℃の場合には500、530、560、580℃の温度)フィルムの端部の温度と中央部の経時的な温度の変化も測定し、少なくとも1つの温度、より好ましくは4つの温度すべてで両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上の条件を満たすことを確認する。
 連続式でたるみ制御工程を実施する場合の高分子フィルムの幅方向の温度制御について説明する。図8のように、フィルムの長手方向(この場合にはMD方向にも該当する)に熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲となるように、温度勾配をつけた加熱処理装置内に高分子フィルムを通すことによって、高分子フィルムは熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲の熱履歴を受ける。この加熱処理装置内を通過する高分子フィルムにおいて、高分子フィルム幅方向の端部と中央部にも温度差をつけることでたるみ制御工程が実施できる。
 熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲についてはフィルムの幅方向の中央部の熱分解開始温度を起点に30℃間隔で(フィルム幅方向の中央部における熱分解開始温度が500℃、たるみ制御温度が580℃の場合には500、530、560、580℃の位置、図8参照)フィルム上の端部の温度と中央部にφ0.5mmのシース型K熱電対を接触させて温度を測定し、少なくとも1つの温度、より好ましくは4つの温度すべてで両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上の条件を満たすことを確認する。
 高分子フィルムの熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲は、高分子フィルムの幅方向の両端部の温度を高分子フィルムの幅方向の中央部の温度に比べて高くし、両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上の条件を満たす必要がある。特に、たるみ制御工程における温度測定点のうち、たるみ制御温度において、両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上の条件を満たすことが好ましい。更に、たるみ制御工程における温度測定点のうちの少なくとも7割の測定点において、両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上の条件を満たすことが更に好ましい。温度差は常に一定の範囲にあることが特に好ましいが、本発明の第一の態様の効果を奏する範囲であれば温度差が変動してもよい。
 本発明の第一の態様のたるみ制御工程は、生産性の観点からは長尺連続式で実施することが好ましい。また、本発明の第一の態様のたるみ制御工程は、高分子フィルムへ幅方向の温度制御がしやすいという視点からも、長尺連続式で実施することが好ましい。
 高分子フィルムの幅方向の端部と中央部に温度差をつける方法としては、例えば、高分子フィルムの幅方向の端部側と中央部側に近い加熱ヒーターを分割して独自に制御し温度をコントロールする方法や、断熱材などを使用して所望の温度差をつける方法が挙げられるが、これらに制限されず、どのような方法で実施してもよい。加熱ヒーターを分割する方法は幅方向の温度勾配の制御が実施しやすいため、特に好ましい。
 <グラファイトフィルム>
グラファイトフィルムは、原料フィルムである高分子フィルムを熱処理することにより製造できる。グラファイトフィルムの製造に適した高分子フィルムとして、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ール、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択された少なくとも一種類以上の高分子フィルムを例示できる。
 高分子フィルムとして特に好ましいのは、ポリイミドフィルムである。ポリイミドフィルムは、他の有機材料を原料とする高分子フィルムよりも、炭化および黒鉛化によりグラファイトの層構造が発達し易いためである。
 なお、本発明において、高分子フィルムとは、高分子フィルムを熱処理した熱処理フィルムを含むものである。また、熱処理フィルムとは、高分子フィルムに熱処理を実施し、重量減少が0%より大きく40%以下生じたフィルムを意図する。なお、高分子フィルム又は熱処理フィルムに熱処理を実施し、重量減少が40%以上となったフィルムを炭化フィルムと定義する。また、高分子フィルム、熱処理フィルム、及び炭化フィルムより選択されるフィルムを、2000℃以上まで熱処理したフィルムをグラファイトフィルムと定義する。
 重量の測定方法は、実施例に記載するように、23℃湿度50%の環境に24時間放置し、23℃湿度50%の環境にて測定した値を示す。
 また高分子フィルムの厚みについては、特に限定されず、所望の厚みの高分子フィルムを用いることができるが、例えば、50~125μmの範囲内の厚みであることが好ましい。なお、厚みが薄いほどたるみは小さく、たるみの再現性がよくなる傾向にある。
 また、高分子フィルムの幅についても特に限定されないが、例えば、幅が50~300mmの範囲内の高分子フィルムを用いることが好ましい。なお、高分子フィルムの幅が小さい方が、たるみは小さくなる傾向がある。
 また、高分子フィルムに対する炭化工程は必須ではない。後述する実施例に示すように、炭化工程を実施しなくとも、問題なく本発明に係るたるみ制御技術を利用できる。
 <グラファイトフィルムの製造方法>
高分子フィルムからグラファイトフィルムを得る製造方法としては、例えば、炭化工程、黒鉛化工程、加圧処理工程を経てグラファイトフィルムを得る方法を挙げることができる。その場合、例えば、炭化工程で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加熱処理して炭化する。この炭化工程は、通常1000℃程度の温度にて加熱処理を行う。例えば、室温から10℃/分昇温速度で予備加熱処理を行った場合には、1000℃の温度領域で30分程度の温度保持を行う加熱処理が望ましい。加熱処理の段階では、高分子フィルムの配向性が失われないように面方向の圧力を加えてもよい。
 炭化工程に続く黒鉛化工程は、例えば、炭化フィルムを超高温炉内にセットして行われる。黒鉛化工程は、減圧下もしくは不活性ガス中で行われるが、アルゴンを不活性ガスとして用いることが最も適当であり、アルゴンに少量のヘリウムを加えるとさらに好ましい。黒鉛化工程の熱処理温度は、2400℃以上、より好ましくは2600℃以上、さらに好ましくは2800℃以上、特に好ましくは2900℃以上である。なお、黒鉛化工程は炭化工程に続けて連続で行ってもよいが、炭化工程後に温度を冷却して後に黒鉛化工程を単独で行っても構わない。
 炭化工程および黒鉛化工程を経た後のグラファイトフィルムは、グラファイト骨格を形成しないN、フィラー(リン酸系)などの内部ガス発生によりグラファイト層が持ち上げられた発泡状態にある。黒鉛化工程後に発泡状態にあるグラファイトフィルムの場合には、例えば圧縮処理、圧延処理などの加圧処理工程をおこなって耐屈曲性を向上させることもできる。
 <たるみ制御工程における炉内環境等>
本発明の第一の態様のたるみ制御工程は、窒素やアルゴンなどの不活性ガス中で行われてもよいし、酸素雰囲気下や、真空中や減圧条件下で実施してもよい。
 <張力を制御するための装置>
本発明の第一の態様の長尺連続式でたるみ制御工程を実施する場合、例えば加熱処理装置の前後に高分子フィルムの張力を調整するための張力調整装置を取り付けて、高分子フィルムに張力を加えながら熱処理してもよい。張力を調整するための調整装置として、例えば、図8の81のような巻取り装置の回転軸にトルクを加える方法を挙げることができる。
 本発明の第一の態様において、長尺連続式でたるみ制御工程を行う場合には、高分子フィルムに加える引張り強さは、5kgf/cm以上500kgf/cm以下、好ましくは10kgf/cm以上300kgf/cm以下、更に好ましくは20kgf/cm以上100kgf/cm以下であるとよい。引張り強さは、5kgf/cm以上であると、高分子フィルムの熱分解収縮に伴うシワの発生を抑制できる。また、500kgf/cm以下であると、高分子フィルムに過剰張力が加わる事による高分子フィルムの破損を防ぐことができる。
 <高分子フィルム及びたるみ制御工程後の高分子フィルムの全透過率>
高分子フィルム及びたるみ制御工程後の高分子フィルムの全透過率は、初期段階(熱処理開始前の室温(23℃湿度50%)の状態をいう)高分子フィルムの全透過率より減少する方が好ましい。たるみ制御工程後の高分子フィルムの全透過率の測定方法は実施例の項に記載した。たるみ制御工程後の高分子フィルムの全透過率は、好ましくは10.0以下、より好ましくは6.0以下、更に好ましくは1.0以下である。
 <高分子フィルムの厚み方向に加える荷重>
本発明の第一の態様において、長尺連続式でたるみ制御工程を実施する場合、加熱処理装置内にて高分子フィルムの厚み方向に荷重を加えることが好ましい。荷重を加える方法としては特に限定はないが、例えば、図8のように炉床に高分子フィルムを沿わせて上から重石を載せる方法が挙げられる。高分子フィルムの厚み方向に加える荷重の下限値は、好ましくは0.1g/cm以上、より好ましくは0.5g/cm以上、さらに好ましくは1g/cm以上、荷重の上限値は、好ましくは50g/cm以下、より好ましくは20g/cm以下、さらに好ましくは10g/cm以下であるとよい。荷重が0.1g/cm以上であると、高分子フィルムの熱分解収縮に伴うシワを抑制することができる。また、荷重が50g/cm以下であると、過剰荷重によるフィルムの破損を防ぐことができる。
 <ライン速度>
本発明の第一の態様において、長尺連続式でたるみ制御工程を実施する場合、高分子フィルムのライン速度(以下、ライン速度ともいう)とは、たるみ制御工程における高分子フィルムの搬送速度である。ライン速度は、10cm/min以上500cm/min以下、好ましくは20cm/min以上300cm/min以下、好ましくは30cm/min以上150cm/min以下である。ライン速度が10cm/min以上が生産性の観点から好ましい。また、500cm/min以下であれば、加熱処理装置内での温度分布の制御が可能となり、たるみを制御できる。
 <複屈折>
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する。本発明の第一の態様において、高分子フィルムの複屈折は特に制限はないが、好ましくは0.08以上、より好ましくは0.10以上、更に好ましくは0.12以上、特には0.14以上の複屈折を有する高分子フィルムであるとよい。複屈折0.08以上の高分子フィルムを用いると、高分子フィルムの炭化、黒鉛化が進行し易くなるので、グラファイト層が発達したグラファイトフィルムが得られ易くなる。
 <2段階以上に分けてのたるみ制御工程>
本発明の第一の態様のたるみ制御工程は、2段階以上に分けて実施しても構わない。例えば、熱分解開始温度が500℃、たるみ制御温度が655℃となるようにたるみ制御工程を行う場合、フィルムの幅方向の端部温度を中央部温度に比べて一定の温度勾配を維持して高く設定しこの温度域を連続してたるみ制御工程を行っても構わないが、1回目の熱処理で500℃から540℃までを実施し、2回目の熱処理で540℃から655℃を実施する形態で実施することも可能である(以下、分割してたるみ制御工程を実施 という)。分割してたるみ制御工程を実施する場合には、フィルムの幅方向の端部温度を中央部温度に比べて高く設定する温度勾配を同一とせずに、変更しても構わない。この場合は、1回目の500℃から540℃までのたるみ制御工程の効果と2回目の540℃から655℃のたるみ制御工程の効果が合わさった効果が得られる。
 <グラファイトフィルムの幅方向の端部と中央部の長手方向の長さの差>
グラファイトフィルムの幅方向の端部と中央部の長手方向の長さの差は、グラファイトフィルムを細くスリットし、その長さを測定することで評価できる。具体的には、グラファイトフィルムの長手方向の長さが500mmとなるようにフィルムをカットする。その際カット面は、図3のように中央部の長さ33と垂直になるようにする。また、500mmの長さは中央部の長さ33で測定する。次に、中央部33、両端部34、36をそれぞれ10mm幅にスリットして長さを測定し、その差を算出する。
 (2.本発明の第二の態様)
 グラファイトフィルムの「たるみ」とは、前記第一の態様と同じであるため、省略する。
 本発明の第二の態様は、たるみを制御したグラファイトフィルム、及びグラファイトフィルムのたるみを制御したグラファイトフィルムの製造方法に関する。本発明の第二の態様において、グラファイトフィルムのたるみは、高分子フィルムの熱分解開始温度から高分子フィルムのたるみ制御温度までの温度範囲で、高分子フィルムの幅方向の両端部の温度と高分子フィルムの幅方向の中央部の温度を制御して高分子フィルムを熱処理する(以下、この熱処理工程を「たるみ制御工程」という)ことが重要であることを見出した。すなわち、本発明の第二の態様のグラファイトフィルムは、高分子フィルムをたるみ制御工程を経て、その後2000℃以上で熱処理することによって得られる。本発明の第二の態様は、高分子フィルムの分解初期のある特定の温度域において特殊な熱処理を加えることによって、たるみが制御されたグラファイトフィルムを得るものである。
 本発明の第二の態様のたるみ制御工程を含むグラファイトフィルムの製造方法で得られるグラファイトフィルムは、フィルムの幅方向に制御された形状を有する。その制御された形状の種類としては、1)中央部にたるみのあるグラファイトフィルム、2)たるみのないフラットなグラファイトフィルム、3)片端部にたるみのあるグラファイトフィルムが挙げられる。
 前記1)~3)のフィルムの幅方向に制御された形状を有するグラファイトフィルムは、各々以下の製造方法によって得ることができる。
1)中央部にたるみのあるグラファイトフィルムの製造方法
高分子フィルムの熱分解開始温度から高分子フィルムのたるみ制御温度までの温度範囲で、高分子フィルムの幅方向の両端部の温度を高分子フィルムの幅方向の中央部の温度に比べて低くし、高分子フィルムの幅方向の両端部から中央部への温度勾配が-2.5℃/m以下となるように高分子フィルムを熱処理するたるみ制御工程を経て、その後2000℃以上で熱処理するグラファイトフィルムの製造方法を用いることによって中央部にたるみのあるグラファイトフィルムが得られることを見出した。
 本発明の第二の態様で、幅方向の中央部にたるみのあるグラファイトフィルムを得るためには、両端部から中央部への温度勾配は、-2.5℃/m以下、好ましくは-5℃/m以下、より好ましくは10℃/m以下である。両端部から中央部への温度勾配の上限値は特に制限はないが、好ましくは-100℃/m以上、より好ましくは-50℃/m以上、更に好ましくは-25℃/m以上であるとよい。両端部から中央部への温度勾配がそれぞれ-2.5℃/m以下であると、中央部が十分にたるんだグラファイトフィルムが得られるために好ましい。また、両端部から中央部への温度勾配がそれぞれ-100℃/m以上であると、グラファイトフィルムに長手方向に張力を加えた際に引裂け難いために好ましい。
この製造方法によって、例えば、図4に記載の、幅方向の中央部にたるみのあるグラファイトフィルム41が得られる。
 (中央のたるみb値)
 中央部にたるみがあるグラファイトフィルムのたるみの程度は、たるみb値を測定することで評価できる。たるみb値とは、JIS C2151記載のたるみ測定と同様の状態にフィルムをセットしたとき、グラファイトフィルムの幅方向の中央部の生じるたるみのことである。
 本発明の第二の態様で得られる中央部にたるみがあるグラファイトフィルムのb値は、5mm以上、好ましくは20mm以上、より好ましくは40mm以上である。上限値は特に制限はないが、好ましくは120mm以下、より好ましくは100mm以下、更に好ましくは80mm以下である。b値が5mm以上であれば、圧延処理の際に端部に折れシワが発生しにくいために、好ましい。一方、b値が120mm以下であれば、グラファイトフィルムを長手方向に引き伸ばした際に、引裂けにくいために好ましい。詳細の測定方法は実施例の項に示す。
 2)たるみのないフラットなグラファイトフィルムの製造方法
 高分子フィルムの熱分解開始温度から高分子フィルムのたるみ制御温度までの温度範囲で、高分子フィルムの幅方向の両端部から中央部への温度勾配が-2.4℃/m以上2.4℃/m以下となるように高分子フィルムを熱処理するたるみ制御工程を経て、その後2000℃以上で熱処理するグラファイトフィルムの製造方法を用いることによってたるみのないフラットなグラファイトフィルムが得られることを見出した。
 本発明の第二の態様で、たるみのないフラットなグラファイトフィルムを得るためには、両端部から中央部への温度勾配は、-2.4℃/m以上2.4℃/m以下、好ましくは-2.0℃/m以上2.0℃/m以下、より好ましくは-1.0℃/m以上1.0℃/m以下であるとよい。両端部から中央部への温度勾配がそれぞれ-2.4℃/m以上2.4℃/m以下であると、たるみが小さくフラットなグラファイトフィルムが得られるために好ましい。
この製造方法によって、例えば、図4に記載の、たるみのないフラットなグラファイトフィルム42が得られる。
 (JIS C2151記載のたるみ)
 たるみのないフラットなグラファイトフィルムのフラット性は、JIS C2151記載のたるみを測定することで評価できる。
 本発明の第二の態様で得られるたるみのないフラットなグラファイトフィルムのたるみは、4.9mm以下、好ましくは4mm以下、より好ましくは3mm以下、さらには1mm以下、特に好ましくは0.1mm以下である。下限値は特に制限はない。たるみが4.9mm以下であれば、銅箔テープとシワなく貼り合わせできるために好ましい。詳細の測定方法は実施例の項に示す。
 3)片端部にたるみのあるグラファイトフィルムの製造方法
 高分子フィルムの熱分解開始温度から高分子フィルムのたるみ制御温度までの温度範囲で、高分子フィルムの幅方向の一方の端部の温度をA、もう一方の端部の温度をC、高分子フィルムの幅方向の中央部の温度Bとしたとき、温度A≧温度B≧温度Cかつ温度A≠温度Cであり、温度Aと温度Cの温度勾配が2.5℃/m以上となるように高分子フィルムを熱処理するたるみ制御工程を経て、その後2000℃以上で熱処理するグラファイトフィルムの製造方法を用いることによって片端部にたるみのあるグラファイトフィルムが得られることを見出した。
 本発明の第二の態様で、片端部にたるみのあるグラファイトフィルム46を得るためには、温度Aから温度Cへの温度勾配は、2.5℃/m以上、好ましくは5℃/m以上、より好ましくは10℃/m以上である。温度Aから温度Cへの温度勾配2.5℃/m以上であると、片端部にたるみのあるグラファイトフィルムが得られるために好ましい。
 この製造方法によって、例えば、図4に記載の、片端部にたるみのあるグラファイトフィルム46が得られる。
 (JIC C2151記載の曲がり)
 片端部にたるみのあるグラファイトフィルムの歪の程度は、JIC C2151記載の曲がりを測定することで評価できる。
 本発明の第二の態様で得られる片端部にたるみのあるグラファイトフィルムの曲がりは、11mm以上、好ましくは15mm以上、より好ましくは20mm以上である。上限値は特に制限はないが、好ましくは80mm以下、より好ましくは70mm以下、更に好ましくは60mm以下である。曲がりが11mm以上であれば、Rのある板材への貼り合わせが実施しやすい特徴がある。一方、曲がりが80mm以下であれば、グラファイトフィルムを長手方向に引き伸ばした際に、引裂けにくいために好ましい。詳細の測定方法は実施例の項に示す。
 また、例えば温度A=温度B≧温度Cの条件や温度A≧温度B=温度Cの条件で熱処理するたるみ制御工程を実施することにより、グラファイトフィルムの半分だけをたるませたグラファイトフィルムを得ることも可能である。
 4)本発明の第二の態様の製造方法の応用
 本発明の第二の態様の概念を利用することで、幅方向の両端部にたるみのあるグラファイトフィルム43やこれらの組み合わせからなるM字やW字などのような様々なたるみを有するグラファイトフィルムを得ることが可能である。
 例えば、幅方向の両端部にたるみのあるグラファイトフィルム43は、高分子フィルムの熱分解開始温度から高分子フィルムのたるみ制御温度までの温度範囲で、高分子フィルムの幅方向の両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上となるように高分子フィルムを熱処理するたるみ制御工程を経て、その後2000℃以上で熱処理するグラファイトフィルムの製造方法を用いることによって得られる。
 例えば、M字形状たるみを有するグラファイトフィルムは、高分子フィルムの熱分解開始温度から高分子フィルムのたるみ制御温度までの温度範囲で、高分子フィルムの幅方向の両端部と中央部の温度をその他の部分より高くなるように高分子フィルムを熱処理するたるみ制御工程を経て、その後2000℃以上で熱処理するグラファイトフィルムの製造方法を用いることによって得られる。
 例えば、W字形状たるみを有するグラファイトフィルムは、高分子フィルムの熱分解開始温度から高分子フィルムのたるみ制御温度までの温度範囲で、高分子フィルムの幅方向の両端部と中央部の温度をその他の部分より低くなるように高分子フィルムを熱処理するたるみ制御工程を経て、その後2000℃以上で熱処理するグラファイトフィルムの製造方法を用いることによって得られる。
 (たるみ制御工程の効果発現のメカニズム)
 本発明の第二の態様に係るたるみ制御工程の効果発現のメカニズムについて、中央にたるみがあるグラファイトフィルムの場合を例に挙げて以下に説明する。
 まず、高分子フィルムの熱分解初期において、高分子フィルムの幅方向の両端部の温度を高分子フィルムの幅方向の中央部の温度に比べて相対的に低くして熱処理する。幅方向で異なった熱履歴を加えられた高分子フィルムは、炭化工程の後に行われる黒鉛化工程でグラファイト化の進行が幅方向で異なり(グラファイト結晶子の配向度が違ってくる)、グラファイトフィルムの中央部の長手方向の長さがグラファイトフィルムの両端部の長手方向の長さより長いグラファイトフィルムとなる。このグラファイトフィルムの幅方向を観察した際に、グラファイトフィルムの長手方向の長さが周辺部よりもより長い中央部では、グラファイトフィルムのたるみとなって現れる。
 (たるみ制御工程と従来のGSの製造方法との関係)
 一般的な高分子フィルムからグラファイトフィルムを得る製造方法として、例えば、通常1000℃程度までの温度にて加熱処理を行う炭化工程と、炭化工程で得られた炭化フィルムを2600℃以上の温度で加熱処理を行う黒鉛化工程を経る方法を挙げることができるが、本発明のたるみ制御工程は、この炭化工程の比較的初期の温度域での高分子フィルムの幅方向の温度分布を制御するものである。
 本発明の第二の態様のたるみ制御工程を実施するグラファイトフィルムの製造方法の一例として、たるみ制御工程を実施して温度を一旦下げた後、炭化工程、黒鉛化工程を実施する方法や、たるみ制御工程と炭化工程を1工程で実施した後(たるみ制御工程を実施後、温度を下げずにそのまま連続で炭化工程を実施する)、黒鉛化工程を実施する方法などを挙げることができる。
 <高分子フィルム及びグラファイトフィルムの端部、中央部の定義>
 前記第一の態様と同様であるため、省略する。
 <たるみ制御工程での幅方向の温度勾配>
 熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲において、高分子フィルムの幅方向の両端部の温度と高分子フィルムの幅方向の中央部の温度を制御して熱処理することで、その後黒鉛化工程を経て得られるグラファイトフィルムはたるみが制御されたグラファイトフィルムになる。その際、たるみ制御温度を越えた後の温度域では、フィルムの幅方向の温度勾配や温度分布を任意に設定しても、たるみが制御されたグラファイトフィルムを得ることができる。
 また本発明の第二の態様の端部から中央部への間の温度勾配とは、端部1から中央部への温度勾配、及び端部2(端部1とは異なる他方側の端部)から中央部への温度勾配のことをいい、図5のようにフィルムの長手方向と垂直に交わる任意の直線上の端部と中央部の温度、及びフィルムの幅を用い、以下の式で表される。
端部から中央部への間の温度勾配=(端部の温度-中央部の温度)/(フィルムの幅/2)×100
 ここで、ある任意の幅における両端部と中央部の温度は、同時に測定した値を用いる。本発明の温度A、温度B、温度Cとは、各々図5の53、54、55の温度、または各々図5の55、54、53の温度のことをいう。また、本発明の温度Aから温度Cへの温度勾配とは、以下の式で表される。
温度Aから温度Cへの温度勾配=(温度A-温度C)/(フィルムの幅)×100
ここで、ある任意の幅における温度A、温度Cは、同時に測定した値を用いる。
 <たるみ制御工程の分解反応と重量減少率>
 前記第一の態様と同様であるため、省略する。
 <フィルム温度の測定方法>
 本発明の第二の態様は、高分子フィルムの熱分解開始温度から、たるみ制御温度までの間の温度範囲において、高分子フィルムの幅方向に温度を制御して熱処理することによって、たるみを制御することができる。具体的には、前記第一の態様と同様であるため、省略する。
 <高分子フィルムの熱分解開始温度及びたるみ制御温度>
 本発明の第二の態様における高分子フィルムの熱分解開始温度とは、前記第一の態様と同様である。
 本発明の第二の態様における高分子フィルムのたるみ制御温度についても第一の態様と同様である。たるみ制御温度が高分子フィルムの重量減少率20.0%(たるみ制御の上限値)を超えていない場合には、たるみ制御工程を1段階で実施しても、多段階で実施しても、複数回に分けて実施しても、たるみ制御の効果を増幅させることができる。その場合、重量減少率が20%を超える温度までフィルムの幅方向の温度を所望の温度に制御する。重量減少率が20.0%を超えた温度域では、フィルムの幅方向の温度を所望の温度に制御しても、そのような条件にしなくても、いずれの場合も最終的にグラファイトフィルムを製造した場合のグラファイトフィルムのたるみと変わらない。
 本発明の第二の態様におけるたるみ制御温度の最も好ましい温度である高分子フィルムが重量減少率20%となる温度の具体的な測定についても第一の態様と同様であるため、説明を省略する。
 <本発明の第二の態様の実施例で用いる高分子フィルムの熱分解開始温度及びたるみ制御温度>
 本発明の第二の態様の実施例で用いたポリイミドフィルム(カネカ製ポリイミドフィルムアピカルAH 厚み75μm、アピカルNPI 厚み75μm)の場合には熱分解開始温度とたるみ制御温度は前記第一の態様と同様である。たるみ制御温度が655℃(たるみ制御の上限値)を超えていない場合には、たるみ制御工程を1段階で実施しても、多段階で実施しても、複数回に分けて実施しても、たるみ制御の効果を増幅させることができる。その場合、655℃を超える温度までフィルムの幅方向の温度を所望の温度に制御する。655℃を超えた温度域では、フィルムの幅方向の温度を所望の温度に制御しても、そのような条件にしなくても、いずれの場合も最終的にグラファイトフィルムを製造した場合のグラファイトフィルムのたるみと変わらない。
 <たるみ制御工程を実施する方法>
 たるみ制御工程において高分子フィルムの幅方向に温度勾配をつけて熱処理する方法は特に制限されず、どのような方法で実施してもよい。例えば、図18のように加熱処理装置内に枚葉(「1枚又は複数枚のシート状」のことをいう)の高分子フィルムを黒鉛冶具に挟んで保持して、その後バッチ毎に熱処理する方法(シートバッチ式)や、図19のように黒鉛製の円筒容器に巻きつけて保持して、その後バッチ毎に熱処理する方法(円筒バッチ式)、を挙げることができる。また、図20のように加熱処理装置内に長尺の高分子フィルムを連続的に供給し、加熱処理をおこなう方法(連続式又は長尺連続式)も挙げられる。
 なお、本発明の第二の態様の幅方向とは、たるみ制御工程において温度の差をつける方向である。特に方向に制限はないが、たるみの効果をより発揮させることが出来るという視点では、長尺のフィルムの場合には短辺側(長手方向に垂直な方向)であることが好ましい。同様の視点で、長尺連続式の場合には、幅方向はMD方向ではなくTD方向にすることが好ましい。
 シートバッチ式でたるみ制御工程を実施する場合、高分子フィルムの幅方向の温度を制御した状態で、高分子フィルムの熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲を昇温していく(図18の高分子フィルムの幅方向の温度分布の一例を参照)。この際、高分子フィルムの熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲は、高分子フィルムの幅方向の温度差が所望の範囲内になるように温度を制御する必要がある。特に、たるみ制御工程における温度測定点のうち、たるみ制御温度において、高分子フィルムの幅方向の温度差が所望の条件を満たすことが好ましい。さらに、たるみ制御工程における温度測定点のうちの少なくとも7割の測定点において、高分子フィルムの幅方向の温度差が所望の条件を満たすことが好ましい。温度差は常に一定の範囲にあることが特に好ましいが、本発明の効果を奏する範囲であれば温度差が変動してもよい。
 温度の測定は、図18のように長手方向に100mm間隔に、高分子フィルム上の両端部と中央部にφ0.5mmのシース型K熱電対を接触させて測定を行う。
 熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲についてはフィルム幅方向の中央部の熱分解開始温度を起点に30℃間隔で(フィルム幅方向の中央部における熱分解開始温度が500℃、たるみ制御温度が580℃の場合には500、530、560、580℃の温度)フィルムの端部の温度と中央部の経時的な温度の変化も測定し、少なくとも1つの温度、好ましくは4つの温度すべてで高分子フィルムの幅方向の温度差が所望の条件を満たすことを確認する。
 円筒バッチ式でたるみ制御工程を実施する場合、高分子フィルムの幅方向の温度を制御した状態で、高分子フィルムの熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲を昇温していく(図19の高分子フィルムの幅方向の温度分布の一例参照)。この際、高分子フィルムの熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲は、高分子フィルムの幅方向の温度差が所望の範囲内になるように温度を制御する必要がある。特に、たるみ制御工程における温度測定点のうち、たるみ制御温度において、高分子フィルムの幅方向の温度差が所望の条件を満たすことが好ましい。更に、たるみ制御工程における温度測定点のうちの少なくとも7割の測定点において、高分子フィルムの幅方向の温度差が所望の条件を満たすことが好ましい。温度差は常に一定の範囲にあることが特に好ましいが、本発明の効果を奏する範囲であれば温度差が変動してもよい。
 温度の測定は、図19のように円周方向に90°間隔に、高分子フィルム上の両端部と中央部にφ0.5mmのシース型K熱電対を接触させて測定を行う。
熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲についてはフィルムの幅方向の中央部の熱分解開始温度を起点に30℃間隔で(フィルム幅方向の中央部における熱分解開始温度が500℃、たるみ制御温度が580℃の場合には500、530、560、580℃の温度)フィルムの端部の温度と中央部の経時的な温度の変化も測定し、少なくとも1つの温度、より好ましくは4つの温度すべてで高分子フィルムの幅方向の温度差が所望の条件を満たすことを確認する。
 連続式でたるみ制御工程を実施する場合の高分子フィルムの幅方向の温度制御について説明する。図20のように、フィルムの長手方向(この場合にはMD方向にも該当する)に熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲となるように、温度勾配をつけた加熱処理装置内に高分子フィルムを通すことによって、高分子フィルムは熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲の熱履歴を受ける。この加熱処理装置内を通過する高分子フィルムにおいて、高分子フィルム幅方向の端部と中央部にも温度差をつけることでたるみ制御工程が実施できる。
 熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲についてはフィルムの幅方向の中央部の熱分解開始温度を起点に30℃間隔で(フィルム幅方向の中央部における熱分解開始温度が500℃、たるみ制御温度が580℃の場合には500、530、560、580℃の位置、図20参照)フィルム上の端部の温度と中央部にφ0.5mmのシース型K熱電対を接触させて温度を測定し、少なくとも1つの温度、より好ましくは4つの温度すべてで高分子フィルムの幅方向の温度差が所望の条件を満たすことを確認する。
 高分子フィルムの熱分解開始温度からたるみ制御温度までの間の温度範囲は、高分子フィルムの幅方向の温度差が所望の条件を満たす必要がある。特に、たるみ制御工程における温度測定点のうち、たるみ制御温度において、高分子フィルムの幅方向の温度差が所望の条件を満たすことが好ましい。更に、たるみ制御工程における温度測定点のうちの少なくとも7割の測定点において、高分子フィルムの幅方向の温度差が所望の条件を満たすことが更に好ましい。温度差は常に一定の範囲にあることが特に好ましいが、本発明の第二の態様の効果を奏する範囲であれば温度差が変動してもよい。
 本発明の第二の態様のたるみ制御工程は、生産性の観点からは長尺連続式で実施することが好ましい。また、本発明のたるみ制御工程は、高分子フィルムへ幅方向の温度制御がしやすいという視点からも、長尺連続式で実施することが好ましい。
 高分子フィルムの幅方向温度を制御する方法としては、例えば、高分子フィルムの幅方向の端部側と中央部側に近い加熱ヒーターを分割して独自に制御し温度をコントロールする方法や、断熱材などを使用して所望の温度差をつける方法が挙げられるが、これらに制限されず、どのような方法で実施してもよい。加熱ヒーターを分割する方法は幅方向の温度勾配の制御が実施しやすいため、特に好ましい。
 <グラファイトフィルム>
 本発明の第二の態様のグラファイトフィルムは、前記第一の態様と同様である。
 <グラファイトフィルムの製造方法>
 高分子フィルムからグラファイトフィルムを得る製造方法についても前記第一の態様と同様である。
 <たるみ制御工程における炉内環境等>
 本発明の第二の態様のたるみ制御工程は、窒素やアルゴンなどの不活性ガス中で行われてもよいし、酸素雰囲気下や、真空中や減圧条件下で実施してもよい。
 <張力を制御するための装置>
 本発明の第二の態様においても、前記第一の態様と同様に張力調整装置を利用できる。
 <高分子フィルム及びたるみ制御工程後の高分子フィルムの全透過率>
 高分子フィルム及びたるみ制御工程後の高分子フィルムの全透過率は、前記第一の態様と同様である。
 <高分子フィルムの厚み方向に加える荷重>
 本発明の第二の態様において、高分子フィルムの厚み方向に加える荷重についても前記第一の態様と同様である。
 <ライン速度>
 本発明の第二の態様におけるライン速度についても前記第一の態様と同様である。
 <複屈折>
 本発明の第二の態様における複屈折についても前記第一の態様と同様である。
 <2段階以上に分けてのたるみ制御工程>
 本発明の第二の態様のたるみ制御工程は、2段階以上に分けて実施しても構わない。例えば、熱分解開始温度が500℃、たるみ制御温度が655℃となるようにたるみ制御工程を行う場合、フィルムの幅方向の温度を制御しこの温度域を連続してたるみ制御工程を行っても構わないが、1回目の熱処理で500℃から540℃までを実施し、2回目の熱処理で540℃から655℃を実施する形態で実施することも可能である(以下、分割してたるみ制御工程を実施 という)。分割してたるみ制御工程を実施する場合には、フィルムの幅方向の温度制御同一とせずに、変更しても構わない。この場合は、1回目の500℃から540℃までのたるみ制御工程の効果と2回目の540℃から655℃のたるみ制御工程の効果が合わさった効果が得られる。
 <グラファイトフィルムの幅方向の端部と中央部の長手方向の長さの差>
 本発明の第二の態様におけるグラファイトフィルムの幅方向の端部と中央部の長手方向の長さの差についても、前記第一の態様と同様である。
 (3.本発明の第三の態様)
 本発明の第三の態様は、JIS C2151によるフィルムの巻取り性評価におけるたるみが20.0mm以下のグラファイトフィルムに関するものである。
 また、本発明の第三の態様は、原料グラファイトフィルムに圧力を加えながら2000℃以上まで熱処理する矯正処理工程を含み、前記矯正処理工程は原料グラファイトフィルムを径の精度が0.0426%未満である内芯に巻きつけた状態で熱処理することを特徴とするグラファイトフィルムの製造方法に関するものである。径の精度がよい内芯を使用して原料グラファイトフィルムを矯正することで、たるみが非常に小さいフラットなグラファイトフィルムを得ることができる。
 グラファイトフィルムの「たるみ」とは、前記第一の態様と同じであるため、省略する。
 本発明の第三の態様のグラファイトフィルムのたるみは20mm以下、好ましくは10mm以下、さらに好ましくは5mm以下、4.9mm以下、好ましくは4mm以下、より好ましくは3mm以下、さらには1mm以下、特に好ましくは0.1mm以下である。たるみが20mm以下であれば、従来は貼り合わせが困難であった銅箔テープなどの延びない材質との貼り合わせがシワなく実施できるため好ましい。
 本発明の第三の態様のグラファイトフィルムの製造方法の一例として、原料グラファイトフィルムに圧力を加えながら2000℃以上まで熱処理する平坦性矯正工程を実施する方法を挙げることができる。この平坦性矯正工程を用いて、原料グラファイトフィルムのたるみを制御し、平坦性を改良させたグラファイトフィルムを製造することができる。
 <原料グラファイトフィルム>
本発明の第三の態様の原料グラファイトフィルムの熱拡散率は、0.15cm/s以上が好ましく、より好ましくは2.0cm/s以上、更に好ましくは4.0cm/s以上、特に好ましくは7.0cm/s以上であるとよい。
 熱拡散率が、0.15cm/s以上であれば、グラファイト化が十分に進行しているため熱処理の際の寸法変化が小さく、矯正処理が実施しやすい。特に原料グラファイトフィルムを内芯に巻き付けて、内芯と原料グラファイトフィルムの熱膨張の差を利用して矯正処理を実施する場合には、原料グラファイトフィルムの寸法変化が小さいと内芯から原料グラファイトフィルムが押し広げられやすいために矯正の効果が出やすい。また、強度も強く柔軟で裂けにくいフィルムに転換されているため、後述する巻替作業も実施しやすい。さらに、熱拡散率が、0.15cm/s以上であれば、原料グラファイトフィルムの熱移動がスムーズであるために、均一に矯正処理が実施できる。
原料グラファイトフィルムおよびグラファイトフィルムの熱拡散率の測定方法は実施例の項に示す。
 また、本発明の第三の態様の原料グラファイトフィルムのMIT耐屈曲試験における屈曲回数は、100回以上が好ましく、より好ましくは500回以上、更に好ましくは5000回以上、特に好ましくは10000回以上であるとよい。
屈曲回数が100回以上であれば、強度も強く柔軟で裂けにくいフィルムであるため、後述する巻替作業も実施しやすい。
原料グラファイトフィルムおよびグラファイトフィルムのMIT耐屈曲試験の評価方法は実施例の項に示す。
 矯正処理は、形状を変更したい原料グラファイトフィルムを対象に行ってもよいし、グラファイトフィルムの製造工程において、矯正処理工程を追加してもかまわない。また、一旦矯正処理を実施したグラファイトフィルムを再び原料グラファイトフィルムとし、もう一度矯正処理を実施してもかまわない。
 また、本発明の第三の態様では、高分子フィルムから2000℃以上の熱処理によって得られた原料グラファイトフィルムを、少なくとも1度、2000℃未満の温度条件まで冷やし、その後矯正処理工程を行い、平坦性が矯正されたグラファイトフィルムを得ることもできる。2000℃未満の温度条件を経るとは、熱処理して合成された原料グラファイトフィルムを一旦冷却することを意味し、冷却することで巻き替え工程などの矯正処理の準備を実施しやすい。
 <原料グラファイトフィルムの長さ、幅>
原料グラファイトフィルムの幅とは、原料グラファイトフィルムの連続体のシートにおいて短辺側の長さを示す。本発明の第三の態様の原料グラファイトフィルムの幅は特に制限がないが、幅が広いほどたるみの制御が難しくなるため、矯正処理工程によるたるみ制御の効果を顕著に発揮できる。本発明の第三の態様の原料グラファイトフィルムの幅は、好ましくは100mm以上、より好ましくは200mm以上、さらに好ましくは400mm以上である。100mm以上であれば、本発明の第三の態様のたるみ制御の効果が顕著に発揮できる。
 原料グラファイトフィルムの長さとは、原料グラファイトフィルムの連続体のシートにおいて長辺側の長さを示す。本発明の第三の態様の原料グラファイトフィルムの長さは特に制限がないが、好ましくは4.0m以上、より好ましくは10.0m以上、さらに好ましくは20.0m以上の連続性を持つとよい。4.0m以上の連続性があれば、たるみが制御された長尺のグラファイトフィルムを得ることができる。
 <平坦性矯正工程にて圧力を加える方法>
本発明の第三の態様において平坦性を矯正する方法とは、原料グラファイトフィルムに圧力を加えながら、2000℃以上の温度で加熱して、たるみを有し平坦性の悪い原料グラファイトフィルムの平坦性を改善する方法である。
 圧力を加える方法は、特に制限を受けないが、i)シート状の原料グラファイトフィルムの面に対して荷重を加える方法や、ii)ロール状に巻かれた原料グラファイトフィルムを内側から押し広げる方法、iii)原料グラファイトフィルムを引っ張る方法などが挙げられる。
 i)シート状の原料グラファイトフィルムの面に対して荷重を加える方法では、図26のように、フィルム面に重石を載せたり、熱処理中にプレスを実施して圧力を加えたりすることができる。本手法にて、平坦性を矯正するために必要な圧力は、5g/cm以上、好ましくは、50g/cm以上、より好ましくは100g/cm以上である。平坦性を矯正するために必要な圧力が5g/cm以上であれば、矯正の効果が得られる。圧力の上限は、フィルムが破損しない程度であればよい。
 ii)ロール状に巻かれた原料グラファイトフィルムを内側から押し広げる方法では、拡張する機能を有する内芯を用いて、これに原料グラファイトフィルムを巻きつけ、内芯から原料グラファイトフィルムに圧力を加える方法がある。一例として図38に、分割した内芯を外側に押し広げる方法を示す。
 本手法において、平坦性を矯正するために必要な圧力として、内芯に巻かれた原料フィルムの最内周の内面対して内芯から、5g/cm以上、好ましくは、50g/cm以上、より好ましくは100g/cm以上の圧力を加えるとよい。圧力が5g/cm以上であれば、矯正の効果が得られる。圧力の上限は、フィルムが破損しない程度であればよい。
 また、図27のように内芯の熱膨張を利用して原料グラファイトフィルムを押し広げる方法が挙げられる。この方法では、特殊な機構を炉内に設けることなく、簡易的に矯正処理が実施できるため好ましい。黒鉛化が十分に進行している原料グラファイトフィルムは、グラファイト結晶子が面方向に高度に配向しているため、面方向への熱膨張が小さく、黒鉛製の内芯に巻きつけて熱処理すると、原料グラファイトフィルムが熱膨張した内芯から押し広げられやすく、矯正処理工程の効果が大きい。巻物は内芯に巻きつけて処理することが好ましい。
 本手法において、平坦性を矯正するために必要な圧力は測定できないため、代わりに巻替工程における巻き締め強さにて規定できる。本発明の第三の態様の巻替工程における巻き締め強さは1N・m/m以上、好ましくは5N・m/m以上、さらに好ましくは10N・m/m以上、更には100N・m/m以上、特に好ましくは200N・m/m以上である。巻き締め強さは1N・m/m以上であると、矯正工程時に、内芯に巻かれた原料フィルムの最内周の内面対して内芯から、十分な圧力がかかり、矯正の効果が得られる。巻き締め強さの上限は、フィルムが破損しない程度であればよい。
 iii)原料グラファイトフィルムを引っ張りながら熱処理することでも平坦性を矯正することができる。
 本手法において、平坦性を矯正するために必要な圧力は、フィルムにかかる張力として規定できる。平坦性を矯正するために必要な張力は、5g/cm以上、好ましくは20g/cm以上、更に好ましくは50g/cm以上である。張力が5g/cm以上であると、矯正の効果が得られる。張力の上限は、フィルムが破損しない程度であればよい。
 平坦性を矯正するために必要な最高温度は、2000℃以上、好ましくは2200℃以上、更には2400℃以上、更には2600℃以上、更には2750℃以上、特に好ましくは2800℃以上である。2000℃以上になるとグラファイト結晶子が再配列をはじめるため原料グラファイトフィルムが矯正されやすい。また、内芯に巻き付けて、内芯と原料グラファイトフィルムの熱膨張の差で矯正処理を実施する場合にも、2000℃以上になると内芯と原料グラファイトフィルムの膨張量に差がつくため、矯正されやすい。
また、本発明の第三の態様のグラファイトフィルムの製造方法は、矯正処理工程を含むとよい。矯正処理工程とは、熱と圧力を加え原料グラファイトフィルムの平坦性を矯正する方法であり、付随して巻き替えなどができる。
 本発明の第三の態様の原料グラファイトフィルムは、高分子焼成タイプのグラファイトフィルムであっても天然黒鉛系のグラファイトフィルムであっても構わない。高分子焼成タイプのグラファイトフィルムは天然黒鉛系のグラファイトフィルムより、グラファイト結晶子の配向がよいため、面方向の熱膨張率が小さい。そのため、原料グラファイトフィルムを内芯に巻いて矯正する場合の効果は、高分子焼成タイプのグラファイトフィルムの方が好ましい。
 <炭化工程と矯正処理工程が一連のグラファイト製造工程の中に含まれるグラファイトフィルムの製造工程の一例>
炭化工程と矯正処理工程が一連のグラファイト製造工程の中に含まれるグラファイトフィルムの製造工程の一例を説明する。a)炭化工程、b)黒鉛化工程、c)矯正処理工程を含むとよい。
 a)炭化工程は、高分子フィルムを少なくとも800℃程度の温度まで予備加熱する工程であり、高分子フィルムを加熱分解し、炭化フィルムを得る工程である。高分子フィルムを保持する方法として、シート状にカットして角型冶具内に板やシートで挟んで保持する方法や、長尺の高分子フィルムを内芯冶具に巻き付けて保持する方法などがある。このとき使用する冶具は黒鉛材のように耐熱性があるものが好ましい。また、高分子フィルムを巻き付ける内芯は円筒形状が好ましい。また、ロール状に巻いたフィルムを別のロールに巻替ながら焼成する方法もある。
得られる炭化フィルムは、高分子フィルムの6割程度の重さとなり、ガラス状のフィルムである。
 b)黒鉛化工程とは、炭化工程で作成された炭化フィルム、あるいは高分子フィルムを1800℃以上の温度で加熱し、原料グラファイトフィルムを作製する工程である。黒鉛化最高温度は、1800℃以上、好ましくは2000℃以上、更には2200℃以上、更には2400℃以上、更には2600℃以上、特に好ましくは2800℃以上である。1800℃以上であると、グラファイト化が十分に進行しているため、その後の矯正処理工程において寸法変化が小さく、平坦性を改善しやすい原料グラファイトフィルムが得られる。特に原料グラファイトフィルムを内芯に巻き付けて、内芯と原料グラファイトフィルムの熱膨張の差を利用して矯正処理を実施する場合に、原料グラファイトフィルムの寸法変化が小さいと内芯から原料グラファイトフィルムが押し広げられやすいために矯正の効果が出やすい。また、1800℃以上であると、グラファイト化により強度も強く、柔軟で裂けにくいフィルムに転換されているため、巻替作業も実施しやすい。
 炭化工程と黒鉛化工程は連続しておこなっても、炭化工程を終了させて、その後黒鉛化工程のみを単独で行っても構わない。なお、黒鉛化工程を終えた後、矯正処理を行っていないグラファイトフィルムを原料グラファイトフィルムという。
 c)矯正処理工程を追加する場合には、黒鉛化工程を実施し得られた原料グラファイトフィルムに対して、矯正処理工程を実施するとよい。矯正処理工程と黒鉛化工程は連続して行っても、黒鉛化工程を終了させて、その後単独で行っても構わない。
 <原料グラファイトフィルムを内芯に巻きつけた状態で熱処理し、内芯の熱膨張を利用して矯正する方法>
 本発明の第三の態様の矯正処理工程では、原料グラファイトフィルムを内芯に巻きつけた状態で熱処理する方法が好ましい。この方法では、熱処理の過程で図27のように内芯の熱膨張により、低熱膨張性の原料グラファイトフィルムが押し広げられて矯正される。本手法では、限られた空間で、大面積の平坦性に優れたグラファイトフィルムを得ることができる。
 (内芯について)
本発明の第三の態様において、原料グラファイトフィルムを巻き付ける内芯の形状は、特に限定されず、円柱状、多角柱状などが用いられる。円柱状の内芯は、矯正処理の際に、均一に原料グラファイトフィルムに力を伝えることができ、良質のグラファイトフィルムを得られるために、特に好ましい。
 本発明の第三の態様で使用される内芯の外周は特に制限されないが、好ましくは62.8000mm以上、より好ましくは157.0000mm以上、さらに好ましくは251.2000mm以上である。内芯の径が62.8000mm以上であると、内芯の膨張量が十分なため原料グラファイトフィルムは押し広げられ、矯正される。また、グラファイトフィルムの巻き癖も少なく、容易に引き伸ばすことができる。
 本発明の第三の態様で使用される内芯の熱膨張率は特に限定されないが、好ましくは0.3×10-6/K以上7.5×10-6/K以下、より好ましくは0.7×10-6/K以上6.5×10-6/K以下、さらに好ましくは2.0×10-6/K以上5.0×10-6/K以下である。内芯の熱膨張率が、0.3×10-6/K以上であると、内芯の膨張量が十分なため原料グラファイトフィルムは押し広げられ、矯正される。また、内芯の熱膨張率が、7.5×10-6/K以下であると、押し広げされ過ぎて原料グラファイトフィルムが裂けることがない。特に、内芯の線膨張が、2.0×10-6/K以上5.0×10-6/K以下であると、フィルムの裂け不良を発生させることなく、十分にたるみを矯正することができる。
 内芯の材質は、耐熱性の観点から黒鉛製が好ましく、中でも押出成型品、型込成型品、CIP成型品などが適している。
 (内芯の径の精度)
内芯の径の精度は、以下の式で表すことができる。
径の精度(%)=(外周の最大値-外周の最小値)/外周の最小値×100
このとき、外周の最大値、最小値ともに原料グラファイトフィルムが巻きつけられている範囲とする。
 内芯の外周の測定方法は、分解能が0.2μm以下の精度で測定できる方法で測定を実施する。例えば、東京精密社から入手できる3次元測定機(型式:UPMC 850 CARAT Ultra)で測定すると非常に高精度に測定可能である。
本発明の第三の態様で使用する内芯の径の精度は、0.0426%以下、好ましくは0.0107%以下、より好ましくは0.0027%以下、更には、0.0006%以下、特に好ましくは0.0000%である。径の精度が0.0426%以下であれば、たるみが20mm以下のフラットなグラファイトフィルムが得られる。
 (巻替工程について)
 原料グラファイトフィルムを内芯に巻きつけて矯正処理工程を実施する際、原料グラファイトフィルムを緩みなく内芯に巻きつけた方が好ましい。したがって、本発明の第三の態様では矯正処理を実施する前に、内芯に原料グラファイトフィルムを巻きつける巻替工程を含むとよい。巻替工程では、巻替装置を用いることができる。その際、端部を揃えて巻いた方が、矯正処理の際に内芯からの力をムラなく伝えることができる。このことによって、フィルム状に圧力が伝わらない場所ができないため、矯正処理の効果が大きくなる。エッジポジションコントロール(フィルムエッジ、いわゆる”端部”を均一に揃える操作を自動的に行う制御装置)などを使用して、端部を揃えることも可能だが、図28のように縦型の巻替装置を使用して、端部を揃えた状態で巻替るとよい。巻替の際は、両面テープなどで、内芯と原料グラファイトフィルムを固定し巻き始めると作業がしやすい。
 本発明の第三の態様の巻き締め強さとは、芯の回転軸のトルクと巻物状の原料グラファイトフィルムにおける最外周の半径の積である(図28参照)。回転軸を所定のトルクで回転させ、原料グラファイトフィルムの最外周が動かないように固定して、回転軸の回転が止まるまで、巻き締めをおこなう。例えば、図28の原料グラファイトフィルムの内芯の半径269が50mmであり、原料グラファイトフィルムの巻き厚み2610が5mm、回転軸のトルクが4N・mであれば、巻き締め強さは、220N・m/mである。
 本発明の第三の態様の巻替工程における巻き締め強さは、1N・m/m以上、好ましくは5N・m/m以上、さらに好ましくは10N・m/m以上、更には100N・m/m以上、特に好ましくは200N・m/m以上である。巻き締め強さは1N・m/m以上であると、内芯の膨張の力が原料グラファイトフィルムの巻きの外周まで伝わるため、平坦性が改善されたグラファイトフィルムが得られる。特に、巻き締め強さは200N・m/m以上であると平坦性を十分に改善することができる。
 (端部の固定方法について)
 内芯に原料グラファイトフィルムを巻きつけた状態で矯正処理をおこなう場合、熱処理中に内芯から原料グラファイトフィルムが解けると、矯正の効果が得られにくい。したがって、原料グラファイトフィルムが解けてこないように巻きを固定する必要がある。一例として、内芯に巻かれた原料グラファイトフィルムの最外周に重石を乗せ、解けないようにすることができる。また、巻かれた原料グラファイトフィルムをそのまま横向きに炉床に置くだけで、自重で解けないように固定することもできる。また、原料グラファイトフィルムの最外周端部を引っ張って固定することも可能である。さらに、固定の圧力を制御しながら、解きを抑制する方法も有効である。固定の方法は、巻き緩みをしなければ特に制約はない。
 <グラファイトフィルムの長さ、幅>
グラファイトフィルムの幅とは、グラファイトフィルムの連続体のシートにおいて短辺側の長さを示す。本発明の第三の態様のグラファイトフィルムの幅は特に制限がないが、幅が広いほどたるみの制御が難しくなるため、矯正処理工程によるたるみ制御の効果を顕著に発揮できる。本発明の第三の態様のグラファイトフィルムの幅は、好ましくは100mm以上、より好ましくは200mm以上、さらに好ましくは400mm以上である。100mm以上であれば、本発明の第三の態様のたるみ制御の効果が顕著に発揮できる。
 グラファイトフィルムの長さとは、グラファイトフィルムの連続体のシートにおいて長辺側の長さを示す。本発明の第三の態様のグラファイトフィルムの長さは特に制限がないが、好ましくは4.0m以上、より好ましくは10.0m以上、さらに好ましくは20.0m以上の連続性を持つとよい。4.0m以上の連続性があれば、ラミネートや巻き替えなど実施しやすい。
 また、2つの異なるたるみ形状を有するグラファイトフィルムがそれぞれ好ましくは2.0m以上、より好ましくは5.0m以上、さらに好ましくは10.0m以上の連続性を持つとよい。2.0m以上の連続性があれば、ラミネートや巻き替えなど実施しやすい。
 <高分子フィルム>
本発明の第三の態様で用いる高分子フィルムは特に限定はされないが、例えば、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ポリオキサジアゾール(POD)、ポリベンゾオキサゾール(PBO)、ポリベンゾビスオキサザール(PBBO)、ポリチアゾール(PT)、ポリベンゾチアゾール(PBT)、ポリベンゾビスチアゾール(PBBT)、ポリパラフェニレンビニレン(PPV)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリベンゾビスイミダゾール(PBBI)からなる群より選択される高分子のフィルムを挙げることができる。これらの少なくとも1種を用いることにより、結晶性に優れ、熱拡散性・熱伝導性に優れる原料グラファイトフィルムおよびグラファイトフィルムを得やすい。ポリイミドを用いた場合には、特に好ましい。なお、本第三の態様で例示する高分子フィルムは、当然のことながら、上記第一,第二の態様に係る発明で使用し得る。
 以上、本発明に係る第一~第三の態様を説明したが、本発明に係る「たるみ」について図面に基づき定義すると、以下の通りである。
 「左右非対称なたるみ」とは、図40に示すように、グラファイトフィルムの幅方向の中央を基準として、左右のたるみが異なる、たるみ形状である。
 「左右対称なたるみ」とは、図41に示すように、グラファイトフィルムの幅方向の中央を基準として、左右のたるみが同じである、たるみ形状である。
 「中央部のたるみ」とは、図42に示すように、グラファイトフィルムの幅方向の中央部が幅方向の端部よりたるんでいる、たるみ形状である。
 「たるみが4.9mm以下」とは、図43に示すように、グラファイトフィルムの幅方向の全領域において、最も大きいたるみが4.9mm以下の、たるみ形状である。
 「片端部にたるみ」とは、図44に示すように、グラファイトフィルムの幅方向の片方のみの端部にたるみを有する、たるみ形状である。
 「たるみが20mm以下」とは、図45に示すように、グラファイトフィルムの幅方向の全領域において、最も大きいたるみが20mm以下の、たるみ形状である。
 本発明は、以上説示した各構成に限定されるものではなく、請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態や実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態や実施例についても本発明の技術的範囲に含まれる。
 以下において、本発明の種々の実施例をいくつかの比較例と共に説明する。
 〔第一の態様の実施例A〕
 <各種物性測定条件> 
 <高分子フィルムの物性>
 <複屈折>
高分子フィルムの複屈折は、メトリコン社製の屈折率・膜厚測定システム(型番:2010 プリズムカプラ)を使用して測定した。測定は、23℃湿度50%の雰囲気下、波長594nmの光源を用い、TEモードとTMモードでそれぞれ屈折率を測定し、TE-TMの値を複屈折として測定した。
 <たるみ制御工程後の高分子フィルムの物性>
 <割れ(紙管巻き付けテスト)>
たるみ制御工程後の高分子フィルムの割れやすさを評価した。割れの評価は、23℃湿度50%の雰囲気下24時間常態調整を行った後、23℃湿度50%の雰囲気下でたるみ制御工程後の高分子フィルムを各径の紙管に引張り強さ30kgf/cmで、5周巻きつけて、割れるかどうかでおこなった。
評価基準は、直径1インチの紙管に巻いても割れないものをA、直径1インチでは割れるが直径1.5インチでは割れないものをB、直径1.5インチでは割れるが直径2インチで割れないものをC、直径2インチでは割れるが直径3インチでは割れないものをD、直径3インチでも割れるものをEとした。
 <重量減少率、重量保持率>
下記式で示されるたるみ制御工程直後の高分子フィルムの実際の重量減少率、重量保持率を測定した。高分子フィルム及びたるみ制御工程直後の高分子フィルムを50mmにカットし、23℃湿度50%の環境に24時間放置し、23℃湿度50%の環境にてアズワンから入手できるアズプロ電子天秤(型番:ASP213)で重量を測定した。重量減少率、重量保持率は下記式にて算出した。
 重量減少率(%)=
(高分子フィルムの初期重量-たるみ制御工程直後の重量)/高分子フィルムの初期重量×100
重量保持率(%)= 100-重量減少率(%)
 <全透過率>
高分子フィルム及びたるみ制御工程後の高分子フィルムの全透過率は、NIPPON DENSHOKUから入手できるヘーズメーター(型式:NDH-300A)を使用して、23℃湿度50%の雰囲気下24時間常態調整を行った後、23℃湿度50%の雰囲気下で測定を実施した。3回測定の平均値を表に記載した。
 <グラファイトフィルムの物性>
 <グラファイトフィルムのJIS C2151記載のたるみの測定>
グラファイトフィルムのたるみの評価は、JIS C2151に記載のフィルムの巻取り性評価に基づくたるみ測定で、たるみの大きさを23℃湿度50%の雰囲気下24時間常態調整を行った後、23℃湿度50%雰囲気下で測定した。
 (試験片) 試験片は、グラファイトフィルムのロールから新しく約2mの長さを引き出したものとする。このとき試験片を取り出す場所は、ロールの巻きの中央付近からとする。例えば、10mの巻きにしているグラファイトフィルムであれば、巻き終わりから5m付近の位置から試験片を取り出す。
 (装置について) 装置について次に説明する(図2参照)。
 a)ロールを取り付けた架台について
本装置は、自由に回転する2本の金属製ロール及びこの2本のロールを平行に支える堅固な架台を有する。各ロールは、直径が100mm±10mmで、長さが試験するフィルムの最大幅が十分に載せられるものを準備する。2本のロールの軸は同一水平面にあり、互いに1500mm±15mmの間隔を置いて0.1度以内(すなわち、ロールの長さ1mについて1.8mm以内)で平行な状態に固定する。ロールは、円筒度0.1mm以内の円筒状とし、表面は適切ななし地仕上げ(研磨仕上げではない)を施したものとする。
 b)フィルムに張力を加える装置について 
架台の反対側の端で、2本目のロール(ロール2)から自由に垂れ下がったフィルムにおもり又はばね付きクランプを固定できるようにする。おもり又はばね荷重は、フィルムの幅1cm当たり50gをかけ、フィルムの幅方向にできるだけ均一に張力を加えられるように調節できるものとする。あるいは、テンションロールに巻きつけて、幅1cm当たり50gの、均一な張力を加えてもよい。
 c)寸法測定器具について 
2本のロール間の中央部でロールに平行な線に沿って、2本のロール間の平面と下に下がったフィルムとの距離を測定するための器具を準備する。測定に用いる器具は、長さ1525mm以上の鋼製直定規及び1mm目盛りの付いた長さ150mmの鋼製物差しとする。又は、フィルムの位置を自動的に又は半自動的に示すような複雑な器具を用いてもよい。
 (測定手順) 図2のように、装置の2本のロール上に試験片を長さ方向に載せる。フィルムの自由端には張力(上述の1cm当たり50g)を加える。フィルムのロール2を通過する最終的な位置は、フィルムが2本のロールの中央でほぼ水平になるように調節する。
鋼製直定規及び目盛り付きの鋼製物差しを用いて、2本のロールの中央部で幅方向に沿ってフィルムを確認する。
 (結果) 目視で観察して、たるみが最も大きい箇所のたるみを測定し、たるみZgsとし結果として表に記載した。
 <端部のたるみa値の測定方法>
グラファイトフィルムの端部のたるみa値の測定も、前述したJIS C2151記載のたるみ測定と同様の状態にフィルムをセットしてから実施した。図9のように、最端部の懸垂線からのたるみの長さを測定し、次に、最端部から30mm地点の懸垂線からのたるみの長さを測定した。その後、(最端部のたるみ)から(最端部から30mm地点のたるみ)を引いた。左右に対して同様の計測を実施し、その平均値を測定値として表に記載した。
 <中央部のたるみb値の測定方法>
グラファイトフィルムの中央のたるみb値の測定も、前述したJIS C2151記載のたるみ測定と同様の状態にフィルムをセットしてから実施した。図10のように、グラファイトフィルムの幅方向の中央部のたるみを測定し表に記載した。
 <グラファイトフィルムのJIS C2151記載の曲がりの測定>
グラファイトフィルムの曲がりの評価は、JIS C2151に記載のフィルムの巻取り性評価に基づく曲がり測定で、曲がりの大きさを23℃湿度50%の雰囲気下24時間常態調整を行った後、23℃湿度50%雰囲気下で測定した。ある一定の長さのフィルムを巻き戻して平面上に置き、そのフィルムの両エッジについて直線からの偏差をそれぞれ測定する。
 (装置)装置について次に説明する。(図11参照)
 a)テーブル 
幅が試験するフィルムの最大幅より十分大きく、長さが1500mm±15mmで、両端の平行度が0.1度以内(又は、テーブルの幅1m当たり1.8mm以内)のものを使用する。適切な材質で表面を梨地仕上げをした(研磨仕上げしていない)平らで水平なものを使用する。テーブルの長さがこれより長い場合は、テーブルの表面に1500mm±15mm間隔で平行な2本の標線を明確に描く。標線の平行度は0.1度以内(標線の長さ1m当たり1.8mm以内)とする。
b)ブラシ 
テーブル表面に載せたフィルムを平らにするための柔らかいブラシ。
c)直定規 
長さが1525mm以上の鋼製のもの。
d)物差し 
長さが150mmで1mm間隔の目盛りが付いた鋼製のもの。
 (試験片) 試験片は、グラファイトフィルムのロールから新しく約2mの長さを引き出したものとする。このとき試験片を取り出す場所は、ロールの巻きの中央付近からとする。つまり、10mの巻きであれば、巻き終わりから5m付近から試験片を取り出す。
 (測定手順) 試験片を、図11に示すようにテーブルの上に長手方向に置く。一方の端から、フィルムに軽い力で柔らかくブラシをかけ、テーブルとフィルムとの間に空気だまりができるだけ残らないように密着させる。
直定規のエッジをフィルムの一方のエッジにそわせて置き、直線からフィルムエッジまえの偏差がよく観察できるようにする。鋼製の直定規は、テーブルの両端(又は、標線上)でフィルムのエッジに一致するように調節する。基準位置の間のおよそ中央で、鋼製の物差しを用いて鋼製の直定規とフィルムのエッジとの偏差d1を1mm単位まで測定する。同じ方法で、フィルムのもう一方のエッジと直定規との偏差d2を測定する。
試験片の曲がりの値は、基準線の間隔の中央で、フィルムの両側における直定規のエッジとフィルムのエッジとの偏差の和(d1+d2)とする。なお、単位はミリメートルである。
 (結果) 偏差の和(d1+d2)を曲がりの特性値として表に記載した。
 <たるみの再現性>
たるみの再現性について評価した。実施例、比較例、参考例では、評価n数=5とするために、5つのサンプルを用いて、たるみZgsをそれぞれ測定した。たるみZgsの最大値と最小値の差を算出した。たるみZgsの最大値と最小値の差が、10mm未満はA、10mm以上20mm未満B、20mm以上30mm未満はC、30mm以上40mm未満はD、40mm以上はEとした。
 <引裂け性>
巻き替えテストを実施し、その際に発生する裂け不良について評価した。巻き替えテストは、図12のように、紙製の径が3インチの紙管にまかれたグラファイトフィルムを、平行に配置された別の3インチの紙管に巻き替えた。紙管同士の距離は300mmで実施した。グラファイトフィルムのMD方向に加える張力を30g/cm、巻き替え速度を1m/minで実施した。
 巻き替えのテストにおけるグラファイトフィルムの裂け不良の評価方法を説明する。巻き替えテスト終了後、フィルム全領域にわたり、長さ5mm以上の裂け不良を数え、長手方向の単位長さ(1m)あたりで、フィルムの幅方向全体に確認できる裂け不良の数を測定した。1mあたりの裂け不良が、0個/mはA、0個/個より多く0.05個/m未満はB、0.05個/m以上~0.2個/m未満はC、0.2個/m以上~1個/m未満はD、1個/m以上はEとした。
 結果の記載に当たっては、「最もよい評価値~最も悪い評価値」の形で示している。なお、最もよい評価値と最も悪い評価値が同じ場合には、単に一つの評価値として記載している。
 <ラミネート性>
図13のようなラミネートテストを実施した。より詳細には、紙製の径が3インチの紙管にまかれたグラファイトフィルムを、互いに平行に並んだ、外径50mm、長さ635mmの第一ロールと、第一ロールと同じ大きさの第二ロールとの間に、グラファイトフィルムが第一ロールと接触開始する点と第一ロールの中点と第一ロール/第二ロールの接点のなす角度が120度(図14)となるように連続的に供給して、厚み10μm、幅150mmのPETテープと貼り合わせた。PETテープは寺岡製作所製の633Kを使用し、第二ロールに、PETフィルムが第二ロールと接触開始する点と第二ロールの中点と第一ロール/第二ロールの接点のなす角度が120度となるように供給した。グラファイトフィルムのMD方向に加える張力は30g/cm、巻き替え速度は1m/minとした。
 ラミネートテスト後の図15のようなシワについて、以下のように評価した。ロールの全領域にわたり、長さ5mm以上のシワの個数を数え、長手方向の単位長さ(1m)あたりで、フィルムの幅方向全体に確認できるシワの個数を測定した。1mあたりのシワが、0個/mはA、0個/個より多く0.05個/m未満はB、0.05個/m以上~0.2個/m未満はC、0.2個/m以上~1個/m未満はD、1個/m以上はEとした。
 結果の記載に当たっては、「最もよい評価値~最も悪い評価値」の形で示している。なお、最もよい評価値と最も悪い評価値が同じ場合には、単に一つの評価値として記載している。
 (実施例1A)
高分子フィルムとして複屈折0.14、厚み75μm、幅200mm、長さ10mのカネカ製ポリイミドフィルム:アピカルNPI(本発明の測定方法における重量減少率1.0%、1.1%、2.8%、10.0%、15.0%、20.0%に相当する温度は、各々500℃、520℃、550℃、580℃、600℃、630℃、655℃である。) を用いて、図8のように、巻き替え装置にセットし、加熱処理装置に連続的に供給しながらたるみ制御工程を実施した。加熱処理装置のMD方向の長さは60cm、TD方向の長さは30cmとした。高分子フィルムの幅方向の中央部の温度について、加熱処理装置の入り口の温度を500℃(本実施例で使用した高分子フィルムの熱分解開始温度に該当する)に、入り口から50cm部分を最高温度580℃(本実施例で使用した高分子フィルムのたるみ制御温度に該当する)に、最高温度の位置から10cmに出口を設けてその温度を500℃に調整した。高分子フィルムの幅方向の中央部の温度が、図8の高分子フィルムの長手方向の温度分布になるように直線的な温度勾配をつけた。ライン速度は高分子フィルム上の実温度が500℃~580℃の温度領域において昇温速度が80℃/minになるように調整した(ライン速度は50cm/minに相当する)。また、図8の高分子フィルムの幅方向の温度分布になるように高分子フィルムの幅方向の両端部(中央部から10cmの位置)の温度が中央部に比べて1℃高くなるように、幅方向にも直線的な温度勾配をつけた。なお、高分子フィルムの幅方向の中央部の温度が500、530、560、580℃の4箇所の位置で、幅方向の温度勾配を測定した。4箇所の全測定点において中央部より両端部が1℃高いことを確認した。
 フィルムに対して引張り強さ30kgf/cmで張力を加えながらフィルムを搬送した。加熱処理装置内は図8のように黒鉛製の冶具でフィルムを上下から挟みこみ、間を滑らせるように搬送した。フィルムの厚み方向に加わる圧力は2g/cmに調整した。たるみ制御工程後のフィルムの割れの評価、重量保持率、重量減少率、全光透過率の測定をおこなった。
 次に、たるみ制御工程後のフィルムを室温(23℃)まで冷却し、内径100mmとなるようにロール状に巻いて、図16のようにフィルムの幅方向が垂直になるように炭化炉にセットして、フィルムの幅方向の両端部の温度とフィルムの幅方向の中央部の温度を特に制御せずに、炭化炉内温度が室温から1400℃になるまで2℃/minの昇温速度で熱処理を行い、フィルムを炭化させた。
 次に炭化後の炭化フィルムを室温まで冷却し、炭化処理と同様に黒鉛化炉にセットし、フィルムの幅方向の両端部の温度とフィルムの幅方向の中央部の温度を特に制御せずに、黒鉛化炉内温度が室温から2900℃になるまで0.5℃/minの昇温速度で熱処理を行い、フィルムを黒鉛化させた。
 次に黒鉛化後のフィルムを室温まで冷却し、室温にて黒鉛化後のフィルムを10MPaの圧力で圧縮処理した。
 同様の方法で5つのフィルムを作製し、評価n数=5でたるみの再現性、たるみZgs、a値、b値、曲がり、引裂け性、ラミネート性を評価した。たるみZgs、a値、b値、曲がりについては、評価n数=5の最大値と最小値を表1A、表2A、表3A、表4Aに示した。また、引裂け性、ラミネート性についても、「最もよい評価値~最も悪い評価値」の形で表1A、表2A、表3A、表4Aに示した。なお、最もよい評価値と最も悪い評価値が同じ場合には、単に一つの評価値として記載している。
 (実施例2A)
高分子フィルムの幅方向の両端部の温度が中央部に比べて3℃高くなるように、幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例1Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例3A)
高分子フィルムの幅方向の両端部の温度が中央部に比べて5℃高くなるように、幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例1Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例4A)
高分子フィルムの幅方向の両端部の温度が中央部に比べて10℃高くなるように、幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例1Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例5A)
高分子フィルムの幅方向の両端部の温度が中央部に比べて20℃高くなるように、幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例1Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例6A)
高分子フィルムの幅方向の端部1の温度が中央部に比べて5℃高くなるように、端部2の温度が中央部に比べて3℃高くなるように幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例3Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例7A)
たるみ制御工程において、加熱処理装置内の最高温度を555℃に変更し、昇温速度が80℃/minになるように、炉長およびライン速度を調整したこと以外は、実施例3Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例8A)
たるみ制御工程において、加熱処理装置内の最高温度を605℃に変更し、昇温速度が80℃/minになるように、炉長およびライン速度を調整したこと以外は、実施例3Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例9A)
たるみ制御工程において、加熱処理装置内の最高温度を630℃に変更し、昇温速度が80℃/minになるように、炉長およびライン速度を調整したこと以外は、実施例3Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例10A)
たるみ制御工程において、加熱処理装置内の最高温度を655℃に変更し、昇温速度が80℃/minになるように、炉長およびライン速度を調整したこと以外は、実施例3Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例11A)
たるみ制御工程において、加熱処理装置内の最高温度を700℃に変更し(たるみ制御温度は655℃)、昇温速度が80℃/minになるように、炉長およびライン速度を調整したこと、炭化工程を実施しなかったこと以外は、実施例3Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例12A)
たるみ制御工程において、加熱処理装置内の最高温度を900℃に変更し(たるみ制御温度は655℃)、昇温速度が80℃/minになるように、炉長およびライン速度を調整したこと、炭化工程を実施しなかったこと以外は、実施例3Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例13A)
複屈折0.10、厚み75μm、幅200mm、長さ10mのカネカ製ポリイミドフィルム:アピカルAH(本発明の測定方法における重量減少率1.0%、1.1%、2.8%、10.0%、15.0%、20.0%に相当する温度は、各々500℃、520℃、550℃、580℃、600℃、630℃、655℃である。) を原料に用いたこと以外は、実施例3Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例14A)
図7のように、複屈折0.14、厚み75μm、幅200mm、長さ2mのカネカ製ポリイミドフィルム:アピカルNPIを外径100mmの黒鉛製冶具に巻き付け、横向きに加熱処理装置にセットして、たるみ制御工程を実施した。図7のように高分子フィルムの幅方向の両端部(中央部から10cmの位置)の温度が中央部に比べて5℃高くなるように、幅方向に直線的な温度勾配をつけた状態で、中央部の温度が500℃~580℃の温度領域を昇温速度2℃/minの条件で熱処理した。なお、高分子フィルムの幅方向の中央部の温度が500、530、560、580℃となった際に幅方向の温度勾配を測定した。なお、温度測定にあたっては、フィルムの中央部、フィルムの両端部ともに、図7に記載のように、円筒状に巻かれた高分子フィルムを90°ずつずらした4箇所の測定点について温度を測定した。
4つの測定箇所4つの温度水準の全測定にて中央部より両端部が5℃高いことを確認した。
 上記の条件以外は、実施例3Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例15A)
複屈折0.10、厚み75μm、幅200mm、長さ10mのカネカ製ポリイミドフィルム:アピカルAHを原料に用いたこと以外は、実施例14Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例16A)
図6のように、複屈折0.14、厚み75μm、幅200mm、長さ0.7mのカネカ製ポリイミドフィルム:アピカルNPIを黒鉛製の炉床に載せ、5g/cmの荷重がフィルムにかかるように黒鉛製の重石板を載せた。図6のように長手方向に100mm間隔に熱電対をセットし、図6のフィルム幅方向の中心部より端部の温度5℃高くなるように幅方向に直線的な温度勾配をつけた状態で、中央部の温度が500℃~580℃の温度領域を昇温速度2℃/minの条件で熱処理した。なお、高分子フィルムの幅方向の中央部の温度が500、530、560、580℃となった際に幅方向の温度勾配を測定し、7つの測定箇所、4つの温度水準の全測定にて中央部より両端部が5℃高いことを確認した。炭化工程および黒鉛化工程は、本実施例のたるみ制御工程と同様にフィルムを保持し、その他の条件は実施例14Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例17A)
複屈折0.10、厚み75μm、幅200mm、長さ10mのカネカ製ポリイミドフィルム:アピカルAHを原料に用いたこと以外は、実施例16Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例18A)
高分子フィルムの幅方向の両端部の温度が中央部に比べて40℃高くなるように、幅方向にも直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例1Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例19A)
580℃のたるみ制御温度のみ高分子フィルムの幅方向の両端部の温度が中央部に比べて5℃高くなるように、幅方向にも直線的な温度勾配をつけ、その他3点の測定点では、中央と端部の温度を同じに設定したこと以外、実施例3Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例20A)
530℃の測定点のみ高分子フィルムの幅方向の両端部の温度が中央部に比べて5℃高くなるように、幅方向にも直線的な温度勾配をつけ、その他3点の測定点では、中央と端部の温度を同じに設定したこと以外、実施例3Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例21A)
高分子フィルムの幅方向の両端部の温度が中央部に比べて0.5℃高くなるように、幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例1Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
 (実施例22A)
黒鉛化後に圧縮処理を行なわなかったこと以外は、実施例3Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1A、表2A、表3A、表4Aに示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
(比較例1A)
たるみ制御工程を実施せずに、高分子フィルムとして複屈折0.14、厚み75μm、幅200mm、長さ10mのカネカ製ポリイミドフィルム:アピカルNPIを用いて、実施例1Aと同様に、内径100mmとなるようにロール状に巻いて、図16のようにフィルムの幅方向が垂直になるように炭化炉にセットして、フィルムの幅方向の両端部の温度とフィルムの幅方向の中央部の温度を特に制御せずに、炭化炉内温度が室温(23℃)から1400℃になるまで2℃/minの昇温速度で熱処理を行い、フィルムを炭化させた。
次に炭化後の炭化フィルムを室温まで冷却し、炭化処理と同様に黒鉛化炉にセットし、フィルムの幅方向の両端部の温度とフィルムの幅方向の中央部の温度を特に制御せずに、黒鉛化炉内温度が室温から2900℃になるまで0.5℃/minの昇温速度で熱処理を行い、フィルムを黒鉛化させた。
 次に黒鉛化後のフィルムを室温まで冷却し、室温にて黒鉛化後のフィルムを10MPaの圧力で圧縮処理した。
 同様の方法で5つのフィルムを作製し、評価n数=5でたるみの再現性、たるみZgs、a値、b値、曲がり、引裂け性、ラミネート性を評価した。たるみZgs、a値、b値、曲がりについては、評価n数=5の最大値と最小値を表5A、表6A、表7A、表8Aに示した。また、引裂け性、ラミネート性についても、「最もよい評価値~最も悪い評価値」の形で表5A、表6A、表7A、表8Aに示した。なお、最もよい評価値と最も悪い評価値が同じ場合には、単に一つの評価値として記載している。
 (比較例2A)
加熱処理装置の入り口の温度を655℃に、最高温度1400℃に変更し、昇温速度が80℃/minになるように、炉長およびライン速度を調整して、たるみ制御工程と類似の処理をおこなった(すなわち、高分子フィルムを、室温からいきなり655℃に上げており、たるみ制御工程は実施していない)こと以外は、実施例3Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表5A、表6A、表7A、表8Aに示す。
 (比較例3A)
加熱処理装置の入り口の温度を300℃に(たるみ制御工程の開始温度に該当する)、最高温度400℃に変更し、昇温速度が80℃/minになるように、炉長およびライン速度を調整した(すなわち、本願発明の実施例において行う、たるみ制御工程でフィルムの幅方向に特定の温度勾配を、熱分解開始温度未満の温度にて行った)。
次に、フィルムを室温(23℃)まで冷却し、内径100mmとなるようにロール状に巻いて、図16のようにフィルムの幅方向が垂直になるように炭化炉にセットして、フィルムの幅方向の両端部の温度とフィルムの幅方向の中央部の温度を特に制御せずに、炭化炉内温度が室温から1400℃になるまで2℃/minの昇温速度で熱処理を行い、フィルムを炭化させた。
 次に炭化後の炭化フィルムを室温まで冷却し、炭化処理と同様に黒鉛化炉にセットし、フィルムの幅方向の両端部の温度とフィルムの幅方向の中央部の温度を特に制御せずに、黒鉛化炉内温度が室温(23℃)から2900℃になるまで0.5℃/minの昇温速度で熱処理を行い、フィルムを黒鉛化させた。
 次に黒鉛化後のフィルムを室温まで冷却し、室温にて黒鉛化後のフィルムを10MPaの圧力で圧縮処理した。
同様の方法で5つのフィルムを作製し、評価n数=5でたるみの再現性、たるみZgs、a値、b値、曲がり、引裂け性、ラミネート性を評価した。たるみZgs、a値、b値、曲がりについては、評価n数=5の最大値と最小値を表5A、表6A、表7A、表8Aに示した。また、引裂け性、ラミネート性についても、「最もよい評価値~最も悪い評価値」の形で表5A、表6A、表7A、表8Aに示した。なお、最もよい評価値と最も悪い評価値が同じ場合には、単に一つの評価値として記載している。
 (参考例1A)
高分子フィルムの幅方向の両端部の温度と中央部の温度が同じになるようにしたこと以外は、実施例1Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表5A、表6A、表7A、表8Aに示す。
 (参考例2A)
高分子フィルムの幅方向の両端部の温度が中央部に比べて5℃低くなるように、幅方向にも直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例1Aと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表5A、表6A、表7A、表8Aに示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 <たるみ制御工程>
たるみ制御工程を実施した実施例1A~実施例21Aとたるみ制御工程を実施していない比較例1Aを比較する。たるみ制御工程を実施していない比較例1Aのグラファイトフィルムは、たるみの再現性がEと悪く、たるみの大きさにばらつきが生じていた。引裂き性もばらつきが大きく、n=5のうちもっとも悪い評価はEであった。また、ラミネート性の評価もいずれもEと非常に悪かった。
たるみ制御工程を実施した実施例1A~実施例21Aのグラファイトフィルムでは、引裂け性及びラミネート性が改善された。
 <温度勾配>
温度勾配の条件の異なる実施例1A~実施例5A、実施例18A、実施例21A、参考例1A、参考例2Aを比較する。両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上である実施例1A~実施例5Aは、引裂け性及びラミネート性がよかった。両端部から中央部への温度勾配が25℃/mである実施例3Aは、両端部のたるみが適度であり、引裂け性及びラミネート性が非常に良かった。
左右の温度勾配が同じ実施例3Aと左右の温度勾配が異なる実施例6Aを比較する。実施例6Aでは、得たれたグラファイムに曲がりが生じることがわかった。
 <たるみ制御温度>
 たるみ制御温度の条件の異なる実施例3A、実施例7A~実施例10Aを比較する。たるみ制御温度が高くなるほど両端部のたるみが大きく、特に実施例3A、実施例8A、実施例9A、実施例10Aは引裂け性が良かった。また、実施例11Aと実施例12Aをと実施例10Aを比較するとたるみの大きさが変わらないことから、たるみ制御温度が655℃でたるみの大きさは頭打ちしていることがわかった。
また、たるみ制御温度が605℃以下である実施例3A、実施例7A、実施例8Aは、たるみ制御工程後の割れが少なく取り扱いがしやすいことがわかった。
また、熱分解開始温度からたるみ制御温度の温度範囲以外で、たるみ制御工程と類似の処理を実施した比較例2A、3Aは、たるみ制御工程を実施していない比較例1Aと同様でたるみの再現性が悪く、たるみが制御されていないことがわかった。
 <各測定点での温度勾配>
実施例3A、実施例19A、実施例20Aを比較する。いずれの実施例も、高分子フィルムの熱分解開始温度から高分子フィルムの重量減少率が20.0%となる温度までの範囲の少なくとも一部において、高分子フィルムの幅方向の両端部が高分子フィルムの幅方向の中央部に比べて温度が高く、両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上の条件を満たしており、いずれもたるみを制御することができた。この中で、たるみ制御工程における温度測定点のすべてで条件を満たした実施例3Aが最もたるみを制御できた。
 〔第二の態様の実施例B〕
 各種物性測定条件について、第一の態様の実施例Aと共通のものは記載を省略し、異なるもののみ記載する。なお、第二の態様の実施例Bでは、評価n数=5の最大値と最小値を、表に記載した。
 <曲がり性の評価>
 曲がり性の評価を実施した。JIS C2151記載の曲がりの測定において、曲がりが30mm以上をA、20mm以上30mm未満をB、15mm以上20mm未満をC、11mm以上15mm未満をD、11mm未満をEとした。
結果の記載に当たっては、「最もよい評価値~最も悪い評価値」の形で示している。なお、最もよい評価値と最も悪い評価値が同じ場合には、単に一つの評価値として記載している。
 <圧延性評価>
 図22のようなグラファイトフィルムの圧延性を評価した。より詳細には、200mm幅×5mのGS3を、株式会社サンクメタル製2ton精密ロールプレス(クリアランス式)にて圧延した。下部の圧延ロールはφ200×幅250mm、SKD11製(硬度D95より大)の金属ロール、上部圧延ロールはφ200×幅250mm、硬度D77のウレタンロールを取り付けた。圧延体間のクリアランスは、-200μmに調整し、グラファイトフィルムにMD方向に30g/cmの張力を加え、上部圧延ロールと下部圧延ロールとの間に、グラファイトフィルムが上部圧延ロールと接触開始する点と上部圧延ロールの中点と上部圧延ロール/下部圧延ロールの接点のなす角度が120度(図22)となるように連続的に供給した。ライン速度は2m/minで実施した。
 圧延テスト後の図17のようなシワについて、以下のように評価した。ロールの全領域にわたり、長さ5mm以上のシワの個数を数え、長手方向の単位長さ(1m)あたりで、フィルムの幅方向全体に確認できるシワの個数を測定した。1mあたりのシワが、0個/mはA、0個/個より多く0.05個/m未満はB、0.05個/m以上~0.2個/m未満はC、0.2個/m以上~1個/m未満はD、1個/m以上はEとした。
結果の記載に当たっては、「最もよい評価値~最も悪い評価値」の形で示している。なお、最もよい評価値と最も悪い評価値が同じ場合には、単に一つの評価値として記載している。
 <銅箔テープとのラミネート性評価>
 図13のようなラミネートテストを実施した。より詳細には、紙製の径が3インチの紙管にまかれたグラファイトフィルムを、互いに平行に並んだ、外径50mm、長さ635mmの第一ロールと、第一ロールと同じ大きさの第二ロールとの間に、グラファイトフィルムが第一ロールと接触開始する点と第一ロールの中点と第一ロール/第二ロールの接点のなす角度が120度(図14)となるように連続的に供給して、厚み10μm、幅150mmの銅箔テープと貼り合わせた。銅箔テープはDIC製のE-1100LCを使用し、第二ロールに、銅箔テープが第二ロールと接触開始する点と第二ロールの中点と第一ロール/第二ロールの接点のなす角度が120度となるように供給した。グラファイトフィルムのMD方向に加える張力は30g/cm、巻き替え速度は1m/minとした。
ラミネートテスト後の図21のようなシワについて、以下のように評価した。ロールの全領域にわたり、長さ5mm以上のシワの個数を数え、長手方向の単位長さ(1m)あたりで、幅方向全体に確認できるシワの個数を測定した。1mあたりのシワが、0個/mはA、0個/個より多く0.05個/m未満はB、0.05個/m以上~0.2個/m未満はC、0.2個/m以上~1個/m未満はD、1個/m以上はEとした。
 結果の記載に当たっては、「最もよい評価値~最も悪い評価値」の形で示している。なお、最もよい評価値と最も悪い評価値が同じ場合には、単に一つの評価値として記載している。
 (実施例1B)
 高分子フィルムとして複屈折0.14、厚み75μm、幅200mm、長さ10mのカネカ製ポリイミドフィルム:アピカルNPI(本発明の測定方法における重量減少率1.0%、1.1%、2.8%、10.0%、15.0%、20.0%に相当する温度は、各々500℃、520℃、550℃、580℃、600℃、630℃、655℃である。) を用いて、図8のように、巻き替え装置にセットし、加熱処理装置に連続的に供給しながらたるみ制御工程を実施した。加熱処理装置のMD方向の長さは60cm、TD方向の長さは30cmとした。高分子フィルムの幅方向の中央部の温度について、加熱処理装置の入り口の温度を500℃(本実施例で使用した高分子フィルムの熱分解開始温度に該当する)に、入り口から50cm部分を最高温度580℃(本実施例で使用した高分子フィルムのたるみ制御温度に該当する)に、最高温度の位置から10cmに出口を設けてその温度を500℃に調整した。高分子フィルムの幅方向の中央部の温度が、図8の高分子フィルムの長手方向の温度分布になるように直線的な温度勾配をつけた。ライン速度は高分子フィルム上の実温度が500℃~580℃の温度領域において昇温速度が80℃/minになるように調整した(ライン速度は50cm/minに相当する)。また、図8の高分子フィルムの幅方向の温度分布になるように高分子フィルムの幅方向の中央部の温度が両端部(中央部から10cmの位置)に比べて1℃高くなるように、幅方向にも直線的な温度勾配をつけた。なお、高分子フィルムの幅方向の中央部の温度が500、530、560、580℃の4箇所の位置で、幅方向の温度勾配を測定した。4箇所の全測定点において両端部より中央部が1℃高いことを確認した。
 フィルムに対して引張り強さ30kgf/cmで張力を加えながらフィルムを搬送した。加熱処理装置内は図8のように黒鉛製の冶具でフィルムを上下から挟みこみ、間を滑らせるように搬送した。フィルムの厚み方向に加わる圧力は2g/cmに調整した。たるみ制御工程後のフィルムの割れの評価、重量保持率、重量減少率、全光透過率の測定をおこなった。
 次に、たるみ制御工程後のフィルムを室温(23℃)まで冷却し、内径100mmとなるようにロール状に巻いて、図16のようにフィルムの幅方向が垂直になるように炭化炉にセットして、フィルムの幅方向の両端部の温度とフィルムの幅方向の中央部の温度を特に制御せずに、炭化炉内温度が室温から1400℃になるまで2℃/minの昇温速度で熱処理を行い、フィルムを炭化させた。
 次に炭化後の炭化フィルムを室温(23℃)まで冷却し、炭化処理と同様に黒鉛化炉にセットし、フィルムの幅方向の両端部の温度とフィルムの幅方向の中央部の温度を特に制御せずに、黒鉛化炉内温度が室温から2900℃になるまで0.5℃/minの昇温速度で熱処理を行い、フィルムを黒鉛化させた。
 次に黒鉛化後のフィルムを室温まで冷却し、室温にて黒鉛化後のフィルムを10MPaの圧力で圧縮処理した。
 同様の方法で5つのフィルムを作製し、評価n数=5でたるみの再現性、たるみZgs、a値、b値、曲がり、圧延性、銅箔テープとのラミネート性を評価した。たるみZgs、a値、b値、曲がりについては、評価n数=5の最大値と最小値を表1Bに示した。また、圧延性、銅箔テープとのラミネート性、曲がり性についても、「最もよい評価値~最も悪い評価値」の形で表1B、表2B、表3B、表4Bに示した。なお、最もよい評価値と最も悪い評価値が同じ場合には、単に一つの評価値として記載している。
 (実施例2B)
 高分子フィルムの幅方向の中央部の温度が両端部に比べて3℃高くなるように、幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例1Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1B、表2B、表3B、表4Bに示す。
 (実施例3B)
 高分子フィルムの幅方向の中央部の温度が両端部に比べて5℃高くなるように、幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例1Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1B、表2B、表3B、表4Bに示す。
 (実施例4B)
 高分子フィルムの幅方向の中央部の温度が両端部に比べて10℃高くなるように、幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例1Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1B、表2B、表3B、表4Bに示す。
 (実施例5B)
 高分子フィルムの幅方向の中央部の温度が両端部に比べて20℃高くなるように、幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例1Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1B、表2B、表3B、表4Bに示す。
 (実施例6B)
 たるみ制御工程において、加熱処理装置内の最高温度を555℃に変更し、昇温速度が80℃/minになるように、炉長およびライン速度を調整したこと以外は、実施例3Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1B、表2B、表3B、表4Bに示す。
 (実施例7B)
 たるみ制御工程において、加熱処理装置内の最高温度を605℃に変更し、昇温速度が80℃/minになるように、炉長およびライン速度を調整したこと以外は、実施例3Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1B、表2B、表3B、表4Bに示す。
 (実施例8B)
 たるみ制御工程において、加熱処理装置内の最高温度を630℃に変更し、昇温速度が80℃/minになるように、炉長およびライン速度を調整したこと以外は、実施例3Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1B、表2B、表3B、表4Bに示す。
 (実施例9B)
 たるみ制御工程において、加熱処理装置内の最高温度を655℃に変更し、昇温速度が80℃/minになるように、炉長およびライン速度を調整したこと以外は、実施例3Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1B、表2B、表3B、表4Bに示す。
 (実施例10B)
 高分子フィルムの幅方向の中央部の温度が両端部に比べて0.5℃高くなるように、幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例1Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1B、表2B、表3B、表4Bに示す。
 (比較例1B)
 たるみ制御工程を実施せずに、高分子フィルムとして複屈折0.14、厚み75μm、幅200mm、長さ10mのカネカ製ポリイミドフィルム:アピカルNPIを用いて、実施例1Bと同様に、内径100mmとなるようにロール状に巻いて、図16のようにフィルムの幅方向が垂直になるように炭化炉にセットして、フィルムの幅方向の両端部の温度とフィルムの幅方向の中央部の温度を特に制御せずに、炭化炉内温度が室温から1400℃になるまで2℃/minの昇温速度で熱処理を行い、フィルムを炭化させた。
 次に炭化後の炭化フィルムを室温(23℃)まで冷却し、炭化処理と同様に黒鉛化炉にセットし、フィルムの幅方向の両端部の温度とフィルムの幅方向の中央部の温度を特に制御せずに、黒鉛化炉内温度が室温から2900℃になるまで0.5℃/minの昇温速度で熱処理を行い、フィルムを黒鉛化させた。
 次に黒鉛化後のフィルムを室温(23℃)まで冷却し、室温にて黒鉛化後のフィルムを10MPaの圧力で圧縮処理した。
 同様の方法で5つのフィルムを作製し、評価n数=5でたるみの再現性、たるみZgs、a値、b値、曲がり、圧延性、銅箔テープとのラミネート性、曲がり性を評価した。たるみZgs、a値、b値、曲がりについては、評価n数=5の最大値と最小値を表1Bに示した。また、圧延性、銅箔テープとのラミネート性、曲がり性についても、「最もよい評価値~最も悪い評価値」の形で表1B~表12Bに示した。なお、最もよい評価値と最も悪い評価値が同じ場合には、単に一つの評価値として記載している。
 (比較例2B)
 加熱処理装置の入り口の温度を655℃に、最高温度1400℃に変更し、昇温速度が80℃/minになるように、炉長およびライン速度を調整して、たるみ制御工程と類似の処理をおこなった(すなわち、高分子フィルムを、室温からいきなり655℃に上げて、たるみ制御工程を実施していない)こと以外は、実施例3Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表1B、表2B、表3B、表4Bに示す。
 (比較例3B)
 加熱処理装置の入り口の温度を300℃に(たるみ制御工程の開始温度に該当する)、最高温度400℃に変更し、昇温速度が80℃/minになるように、炉長およびライン速度を調整してたるみ制御工程と類似の処理をおこなった(すなわち、本願発明の実施例において行う、たるみ制御工程でフィルムの幅方向に特定の温度勾配を、熱分解開始温度未満の温度にて行った)。
 次に、フィルムを室温(23℃)まで冷却し、内径100mmとなるようにロール状に巻いて、図16のようにフィルムの幅方向が垂直になるように炭化炉にセットして、フィルムの幅方向の両端部の温度とフィルムの幅方向の中央部の温度を特に制御せずに、炭化炉内温度が室温から1400℃になるまで2℃/minの昇温速度で熱処理を行い、フィルムを炭化させた。
 次に炭化後の炭化フィルムを室温まで冷却し、炭化処理と同様に黒鉛化炉にセットし、フィルムの幅方向の両端部の温度とフィルムの幅方向の中央部の温度を特に制御せずに、黒鉛化炉内温度が室温から2900℃になるまで0.5℃/minの昇温速度で熱処理を行い、フィルムを黒鉛化させた。
 次に黒鉛化後のフィルムを室温まで冷却し、室温にて黒鉛化後のフィルムを10MPaの圧力で圧縮処理した。
同様の方法で5つのフィルムを作製し、評価n数=5でたるみの再現性、たるみZgs、a値、b値、曲がり、圧延性、銅箔テープとのラミネート性、曲がり性を評価した。たるみZgs、a値、b値、曲がりについては、評価n数=5の最大値と最小値を表1Bに示した。また、圧延性、銅箔テープとのラミネート性、曲がり性についても、「最もよい評価値~最も悪い評価値」の形で表1B、表2B、表3B、表4Bに示した。なお、最もよい評価値と最も悪い評価値が同じ場合には、単に一つの評価値として記載している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 (実施例11B)
 たるみ制御温度において、一方の端部の温度と中央部の温度が同じであり、他方の端部の端部の温度のみが中央部の温度よりも0.2℃高かったこと以外は、実施例6Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表5B、表6B、表7B、表8Bに示す。
 (実施例12B)
 たるみ制御温度において、一方の端部の温度と中央部の温度が同じであり、他方の端部の端部の温度のみが中央部の温度よりも0.4℃高かったこと以外は、実施例3Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表5B、表6B、表7B、表8Bに示す。
 (実施例13B)
 高分子フィルムの幅方向の両端部の温度と中央部の温度が同じであること以外は、実施例7Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表5B、表6B、表7B、表8Bに示す。
 (実施例14B)
 たるみ制御温度において、一方の端部の温度と中央部の温度が同じであり、他方の端部の端部の温度のみが中央部の温度よりも0.4℃高かったこと以外は、実施例8Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表5B、表6B、表7B、表8Bに示す。
 (実施例15B)
 高分子フィルムの幅方向の両端部の温度と中央部の温度が同じであること以外は、実施例9Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表5B、表6B、表7B、表8Bに示す。
 (比較例4B)
 高分子フィルムの幅方向の両端部の温度と中央部の温度が同じであること以外は、比較例2Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表5B、表6B、表7B、表8Bに示す。
 (比較例5B)
 高分子フィルムの幅方向の両端部の温度と中央部の温度が同じであること以外は、比較例3Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。結果を表5B、表6B、表7B、表8Bに示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 (実施例16B)
 高分子フィルムの幅方向の一方の端部温度Cに比べて中央部温度Bが0.5℃高くなるように、かつ、高分子フィルムの幅方向の中央部温度Bに比べて他方の端部温度Aが0.5℃高くなるように幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例1Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。また、曲がり性の評価も実施した。結果を表9B、表10B、表11B、表12Bに示す。
 (実施例17B)
 高分子フィルムの幅方向の一方の端部温度Cに比べて中央部温度Bが1.5℃高くなるように、かつ、高分子フィルムの幅方向の中央部温度Bに比べて他方の端部温度Aが1.5℃高くなるように幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例1Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。また、曲がり性の評価も実施した。結果を表9B、表10B、表11B、表12Bに示す。
 (実施例18B)
 高分子フィルムの幅方向の一方の端部温度Cに比べて中央部温度Bが2.5℃高くなるように、かつ、高分子フィルムの幅方向の中央部温度Bに比べて他方の端部温度Aが2.5℃高くなるように幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例1Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。また、曲がり性の評価も実施した。結果を表9B、表10B、表11B、表12Bに示す。
 (実施例19B)
 高分子フィルムの幅方向の一方の端部温度Cに比べて中央部温度Bが5℃高くなるように、かつ、高分子フィルムの幅方向の中央部温度Bに比べて他方の端部温度Aが5℃高くなるように幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例1Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。また、曲がり性の評価も実施した。結果を表9B、表10B、表11B、表12Bに示す。
 (実施例20B)
 高分子フィルムの幅方向の一方の端部温度Cに比べて中央部温度Bが10℃高くなるように、かつ、高分子フィルムの幅方向の中央部温度Bに比べて他方の端部温度Aが10℃高くなるように幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例1Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。また、曲がり性の評価も実施した。結果を表9B、表10B、表11B、表12Bに示す。
 (実施例21B)
 たるみ制御工程において、加熱処理装置内の最高温度を555℃に変更し、昇温速度が80℃/minになるように、炉長およびライン速度を調整したこと、高分子フィルムの幅方向の一方の端部温度Cに比べて中央部温度Bが2.5℃高くなるように、かつ、高分子フィルムの幅方向の中央部温度Bに比べて他方の端部温度Aが2.5℃高くなるように幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例3Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。また、曲がり性の評価も実施した。結果を表9B、表10B、表11B、表12Bに示す。
 (実施例22B)
 たるみ制御工程において、加熱処理装置内の最高温度を605℃に変更し、昇温速度が80℃/minになるように、炉長およびライン速度を調整したこと、高分子フィルムの幅方向の一方の端部温度Cに比べて中央部温度Bが2.5℃高くなるように、かつ、高分子フィルムの幅方向の中央部温度Bに比べて他方の端部温度Aが2.5℃高くなるように幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例3Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。また、曲がり性の評価も実施した。結果を表9B、表10B、表11B、表12Bに示す。
 (実施例23B)
 たるみ制御工程において、加熱処理装置内の最高温度を630℃に変更し、昇温速度が80℃/minになるように、炉長およびライン速度を調整したこと、高分子フィルムの幅方向の一方の端部温度Cに比べて中央部温度Bが2.5℃高くなるように、かつ、高分子フィルムの幅方向の中央部温度Bに比べて他方の端部温度Aが2.5℃高くなるように幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例3Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。また、曲がり性の評価も実施した。結果を表9B、表10B、表11B、表12Bに示す。
 (実施例24B)
 たるみ制御工程において、加熱処理装置内の最高温度を655℃に変更し、昇温速度が80℃/minになるように、炉長およびライン速度を調整したこと、高分子フィルムの幅方向の一方の端部温度Cに比べて中央部温度Bが2.5℃高くなるように、かつ、高分子フィルムの幅方向の中央部温度Bに比べて他方の端部温度Aが2.5℃高くなるように幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例3Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。また、曲がり性の評価も実施した。結果を表9B、表10B、表11B、表12Bに示す。
 (実施例25B)
 高分子フィルムの幅方向の一方の端部温度Cに比べて中央部温度Bが0.25℃高くなるように、かつ、高分子フィルムの幅方向の中央部温度Bに比べて他方の端部温度Aが0.25℃高くなるように幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、実施例1Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。また、曲がり性の評価も実施した。結果を表9B、表10B、表11B、表12Bに示す。
 (比較例6B)
 高分子フィルムの幅方向の一方の端部温度Cに比べて中央部温度Bが2.5℃高くなるように、かつ、高分子フィルムの幅方向の中央部温度Bに比べて他方の端部温度Aが2.5℃高くなるように幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、比較例2Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。また、曲がり性の評価も実施した。結果を表9B、表10B、表11B、表12Bに示す。
 (比較例7B)
 高分子フィルムの幅方向の一方の端部温度Cに比べて中央部温度Bが2.5℃高くなるように、かつ、高分子フィルムの幅方向の中央部温度Bに比べて他方の端部温度Aが2.5℃高くなるように幅方向に直線的な温度勾配をつけたこと以外は、比較例3Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。また、曲がり性の評価も実施した。結果を表9B、表10B、表11B、表12Bに示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 <たるみ制御工程>
 たるみ制御工程を実施した実施例1B~実施例25Bとたるみ制御工程を実施していない比較例1Bを比較する。たるみ制御工程を実施していない比較例1Bのグラファイトフィルムは、たるみの再現性がEと悪く、たるみの大きさにばらつきが生じていた。銅箔テープとのラミネート性もEと悪く、圧延性、曲がり性についてもn=5のうちもっとも悪い評価はEであった。
 たるみ制御工程を実施した実施例1B~実施例25Bのグラファイトフィルムでは、たるみの再現性がA又はBとたるみが制御されていることがわかった。
 <たるみ制御温度>
 1)中央部にたるみのあるグラファイトフィルムについて
 たるみ制御温度の条件の異なる実施例3B、実施例6B~実施例9Bを比較する。たるみ制御温度が高くなるほど中央部のたるみが大きかった。
熱分解開始温度からたるみ制御温度の温度範囲以外で、たるみ制御工程と類似の処理を実施した比較例2B、3Bは、たるみ制御工程を実施していない比較例1Bと同様でたるみの再現性が悪く、たるみが制御されていないことがわかった。
 2)たるみのないフラットなグラファイトフィルム
 たるみ制御温度の条件の異なる実施例11B~実施例15Bを比較する。たるみ制御温度が高くなるほどフラットなグラファイトフィルムが得られた。
熱分解開始温度からたるみ制御温度の温度範囲以外で、たるみ制御工程と類似の処理を実施した比較例4B、5Bは、たるみ制御工程を実施していない比較例1Bと同様でたるみの再現性が悪く、たるみが制御されていないことがわかった。
 3)片端部にたるみのあるグラファイトフィルムについて
 たるみ制御温度の条件の異なる実施例18B、実施例21B~実施例24Bを比較する。たるみ制御温度が高くなるほど片端部にたるみの大きなグラファイトフィルムが得られた。
熱分解開始温度からたるみ制御温度の温度範囲以外で、たるみ制御工程と類似の処理を実施した比較例6B、7B、たるみ制御工程を実施していない比較例1Bと同様でたるみの再現性が悪く、たるみが制御されていないことがわかった。
 <温度勾配>
 1)中央部にたるみのあるグラファイトフィルムについて
 温度勾配の条件の異なる実施例1B~実施例5B、実施例10Bを比較する。両端部から中央部への温度勾配が-2.5℃/m以下である実施例1B~実施例5B及び実施例10Bは、ばらつきなく中央部にたるみが生じており、温度勾配が小さいほどたるみが大きくなった。
3)片端部にたるみのあるグラファイトフィルムについて
温度勾配の条件の異なる実施例16B~実施例20B、実施例25Bを比較する。温度Aから温度Cへの温度勾配が2.5℃/m以上である実施例16B~実施例20B及び実施例25B、は、ばらつきなく中央部にたるみが生じており、温度勾配が大きいほどたるみが大きくなった。
 (実施例26B)
 高分子フィルムとして、複屈折0.10、厚み75μm、幅200mm、長さ10mのカネカ製アピカルAHを使用したこと以外は、実施例1Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。使用した高分子フィルム(原料フィルム)を表13Bに示し、工程、結果等を表14B、表15B、表16Bに示す。
 (実施例27B)
 高分子フィルムとして、複屈折0.12、厚み75μm、幅200mm、長さ10mの東レ・デュポン製カプトンHを使用したこと以外は、実施例1Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。使用した高分子フィルム(原料フィルム)を表13Bに示し、工程、結果等を表14B、表15B、表16Bに示す。
 (実施例28B)
 高分子フィルムとして、複屈折0.12、厚み75μm、幅200mm、長さ10mのPOD(ポリパラフェニレンオキサジアゾールフィルム)を使用したこと以外は、実施例1Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。使用した高分子フィルム(原料フィルム)を表13Bに示し、工程、結果等を表14B、表15B、表16Bに示す。
 実施例28Bに示すように、ポリイミドフィルム以外の高分子であっても、問題なく本発明に係るたるみ制御技術を使用できることがわかった。
 (実施例29B)
 高分子フィルムとして、厚みが50μmのカネカ製ポリイミドフィルム:アピカルNPIを使用したこと以外は、実施例1Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。使用した高分子フィルム(原料フィルム)を表13Bに示し、工程、結果等を表14B、表15B、表16Bに示す。
 (実施例30B)
 高分子フィルムとして、厚みが125μmのカネカ製ポリイミドフィルム:アピカルNPIを使用したこと以外は、実施例1Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。使用した高分子フィルム(原料フィルム)を表13Bに示し、工程、結果等を表14B、表15B、表16Bに示す。
 これらの結果より、高分子フィルムの厚みが薄いほどたるみは小さく、たるみの再現性がよくなることがわかった。また、高分子フィルムの厚みが50~125μmの範囲内であれば、問題なく本発明に係るたるみ制御技術を使用できることがわかった。
 (実施例31B)
 高分子フィルムとして、幅が50mmのカネカ製ポリイミドフィルム:アピカルNPIを使用したこと以外は、実施例1Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。使用した高分子フィルム(原料フィルム)を表13Bに示し、工程、結果等を表14B、表15B、表16Bに示す。
 (実施例32B)
 高分子フィルムとして、幅が300mmのカネカ製ポリイミドフィルム:アピカルNPIを使用したこと以外は、実施例1Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。使用した高分子フィルム(原料フィルム)を表13Bに示し、工程、結果等を表14B、表15B、表16Bに示す。
 これらの結果より、幅が小さい方がたるみは小さいことがわかった。また、幅が50~300mmの範囲内の高分子フィルムであれば、問題なく本発明に係るたるみ制御技術を使用できることがわかった。
 (実施例33B)
 炭化工程を省略したこと以外は、実施例1Bと同様にグラファイトフィルムを作製し、各種評価を行った。使用した高分子フィルム(原料フィルム)を表13Bに示し、工程、結果等を表14B、表15B、表16Bに示す。
 炭化工程を実施しなくとも、問題なく本発明に係るたるみ制御技術を使用できることがわかった。
 なお、上記実施例26B~33Bは、本発明の第二の態様に係る技術に基づいたものであるが、高分子フィルムがポリイミドフィルムに限られないこと、高分子フィルムの厚み、高分子フィルムの幅、及び炭化工程の有無については、本発明の第一の態様の他のたるみ制御技術に関しても同様のことがいえる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
 〔第三の態様の実施例C〕
 各種物性測定条件について、前記第一の態様の実施例A,第二の態様の実施例Bと共通のものは記載を省略し、異なるもののみ記載する。
 <各種物性測定条件> 
<原料グラファイトフィルムおよびグラファイトフィルムのJIS C2151記載のたるみの測定>
原料グラファイトフィルムおよびグラファイトフィルムの平坦性の評価は、JIS C2151に記載のフィルムの巻取り性評価に基づくたるみ測定で、たるみの大きさを室温(23℃)にて測定した。
(試験片) 試験片は、ロールから新しく約2mの長さを引き出したものとする。このとき試験片を取り出す場所は、ロールの巻きの中央付近からとする。
つまり、100mの巻きであれば、巻き終わりから50m付近から試験片を3枚取り出す。試験片を3枚取り出せない実施例14Cのようなシート状のサンプルについては、そのまま試験片として使用し、測定は1回のみとした。
(装置について) 装置について次に説明する(図31)。
 a)ロールを取り付けた架台について
 基本的な構成は、上述の図2と共通するため説明は省略するが、図2との相違点として、架台には、図31の296のように、一方のロール(第一ロール)のすぐ下に試験するフィルムロールを載せるための装置(脱着軸)を取り付ける。この装置は、1)フィルムを載せる脱着軸は、第一ロールの軸と1度以内で平行とする、2)フィルムの側部の位置が自由に調整できる、ものである。
 b)フィルムに張力を加える装置について
基本的な構成は、上述の図2と共通するため説明は省略する。
 c)寸法測定器具について
基本的な構成は、上述の図2と共通するため説明は省略する。
 (測定手順)基本的な手順は、上述の実施例Aと共通するため説明は省略する。
 (結果) 最も大きいたるみをたるみZgsとし、3個の測定値の中央値とした。シート状のサンプルについては、1回の測定結果を表1C、表2Cに記載した。
 <原料グラファイトフィルムおよびグラファイトフィルムの面方向の熱拡散率測定>
原料グラファイトフィルムおよびグラファイトフィルムの面方向の熱拡散率は、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の形状に切り取ったサンプルを、23℃の雰囲気下、10Hzにて測定した。3枚の試験片を、図33の1、2、3点から抜き出した。1は原料グラファイトフィルムおよびグラファイトフィルムの巻きの内側から50mmの中央付近、3は外側から50mmの中央付近、2は1と3の中間である。中央付近とは、TD幅200mm巻きのロールであれば、幅100mm付近を指す。なお、シート状のサンプルについても同様に3枚の試験片を抜き出した。3枚の試験片を用いて測定した熱拡散率の平均値を表1C、表2Cに記載した。
 <銅箔テープとのラミネート性評価>
図34のようなラミネートテストを実施した。より詳細には、紙製の径が3インチの紙管にまかれたグラファイトフィルムを、互いに平行に並んだ、外径50mm、長さ635mmの第一ロールと、第一ロールと同じ大きさの第二ロールとの間に、グラファイトフィルムが第一ロールと接触開始する点と第一ロールの中点と第一ロール/第二ロールの接点のなす角度が120度となるように連続的に供給して、厚み10μm、幅150mmの銅箔テープと貼り合わせた。銅箔テープはDIC製のE-1100LCを使用し、第二ロールに、銅箔テープが第二ロールと接触開始する点と第二ロールの中点と第一ロール/第二ロールの接点のなす角度が120度となるように供給した。グラファイトフィルムのMD方向に加える張力は30g/cm、巻き替え速度は1m/minとした。
 ラミネートテスト後の図24のようなシワについて、以下のように評価した。ロールの全領域にわたり、長さ5mm以上のシワの個数を数え、長手方向の単位長さ(1m)あたりで、幅方向全体(本実施例C、比較例C、参考例Cのグラファイトフィルムの幅は、450mmである)に確認できるシワの個数を測定した。1mあたりで幅方向全体に確認できるシワの個数が、0個/mはA、0個/個より多く0.05個/m未満はB、0.05個/m以上~0.2個/m未満はC、0.2個/m以上~1個/m未満はD、1個/m以上はEとした。
 <原料グラファイトフィルムおよびグラファイトフィルムのMIT耐屈曲試験>
原料グラファイトフィルムおよびグラファイトフィルムのMIT耐屈曲試験を行った。1.5×10cmの試験片3枚を、図33の1、2、3点から抜き出した。東洋精機(株)製のMIT耐揉疲労試験機型式Dを用いて、試験荷重100gf(0.98N)、速度90回/分、折り曲げクランプの曲率半径Rは2mmでおこなった。23℃の雰囲気下、折り曲げ角度は左右へ135度で切断するまでの折り曲げ回数を測定した。3枚の試験片を用いて測定し、平均値を表1C、表2Cに記載した。
 <ポリイミドフィルムAの製造方法>
 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、ピロメリット酸二無水物の1当量を溶解してポリアミド酸溶液(18.5重量%)を得た。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。
 重合工程で作られたポリアミド酸のDMF溶液はミキサーで硬化剤(無水酢酸、イソキノリン)と一定の比率で混合して、Tダイスからエンドレスベルト上に連続的に流延塗布し、ベルトを回転させながら熱風乾燥した。この混合ワニスは加熱される事により分子内の脱水が起こり、イミド化反応が進行した。溶媒が蒸発する事によりベルト室出口での残溶媒量が約46%となった自己支持性を有するフィルム(ゲルフィルム)をベルトから引き剥がし、ピン枠に固定し、テンター室で300℃~580℃で合計4分の熱処理をおこない厚み50μmのポリイミドフィルムAを製造した。本検討では、同様の方法で製造されたカネカ製ポリイミドフィルム(製品名:アピカル200AV)を使用した。
 (実施例1C)
 厚さ50μm、幅500mm、長さ50mのポリイミドフィルムAを外径100mm、長さ550mmの円筒状の黒鉛製内芯に図29のように巻き付け、内径130mmの外筒を被せた。この容器を電気炉内に横向きにセットした。1400℃まで2℃/minの昇温条件で炭化工程を実施した。
 次に、得られたロール状の炭化フィルムを外径100mmの内芯に、図30のように、横向きに黒鉛化炉内にセットした(この時、支えにより内芯を浮かせた状態にある)。2900℃まで5℃/minの昇温条件で黒鉛化工程を実施し、その後、室温まで冷却した。黒鉛化工程実施後の原料グラファイトフィルムの各種物性を測定し、表1C、表2Cに記載した。なお、黒鉛化工程を終えた後、矯正処理を行っていないグラファイトフィルムを原料グラファイトフィルムという。
原料グラファイトフィルムは、たるみZgs=120mm、長さ=45.0m、幅=450mmであった。
 次に、得られた原料グラファイトをSECカーボン株式会社から入手できる黒鉛化材(型番:MSG、線膨張係数4.0×10-6/K)で作製した、中心円周314.0000mm、端部1円周314.1338mm、端部2円周314.1338mmの内芯1(中心円周が最小値で端部1円周、端部2円周に向かって徐々に太くなる)に両面テープで貼り付けて固定し、図28のように端が揃うように立てた状態で巻きつけた。その後、駆動軸に4N・mのトルクを与え、原料グラファイトフィルムの最外周が動かないように固定して、内芯にきつく巻き締めた。以上のようにして、巻替工程をおこなった。
 次に、内芯に巻き締めた原料グラファイトフィルムを黒鉛化炉に横向きに置いてセットし、2900℃まで5℃/minの昇温条件で平坦性矯正処理工程を実施した。たるみZgs=20.0mm、長さ=45.0m、幅=450mmのグラファイトフィルムが得られた。各種物性を測定した。表1C、表2Cに示す。
 (実施例2C)
中心円周314.0000mm、端部1円周314.0336mm、端部2円周314.0336mmの内芯1(中心円周が最小値で端部1円周、端部2円周に向かって徐々に太くなる)を使用したこと以外は、実施例1Cと同様にグラファイトフィルムを作製した。たるみZgs=10.0mm、長さ=45.0m、幅=450mmのグラファイトフィルムが得られた。各種物性を測定した。表1C、表2Cに示す。
 (実施例3C)
中心円周314.0000mm、端部1円周314.0085mm、端部2円周314.0085mmの内芯1(中心円周が最小値で端部1円周、端部2円周に向かって徐々に太くなる)を使用したこと以外は、実施例1Cと同様にグラファイトフィルムを作製した。たるみZgs=5.0mm、長さ=45.0m、幅=450mmのグラファイトフィルムが得られた。各種物性を測定した。表1C、表2Cに示す。
 (実施例4C)
中心円周314.0000mm、端部1円周314.0019mm、端部2円周314.0019mmの内芯1(中心円周が最小値で端部1円周、端部2円周に向かって徐々に太くなる)を使用したこと以外は、実施例1Cと同様にグラファイトフィルムを作製した。たるみZgs=1.0mm、長さ=45.0m、幅=450mmのグラファイトフィルムが得られた。各種物性を測定した。表1C、表2Cに示す。
 (実施例5C)
中心円周314.0000mm、端部1円周314.0000mm、端部2円周314.0000mmの内芯1を使用したこと以外は、実施例1Cと同様にグラファイトフィルムを作製した。たるみZgs=0.1mm、長さ=45.0m、幅=450mmのグラファイトフィルムが得られた。各種物性を測定した。表1C、表2Cに示す。
 (比較例1C)
 実施例1Cと同様に炭化工程、黒鉛化工程を実施した。巻き締め工程と平坦性矯正処理工程は行わなかった。たるみZgs=120mm、長さ=45.0m、幅=450mmのグラファイトフィルムが得られた。各種物性を測定した。表1C、表2Cに示す。
 (比較例2C)
平坦性矯正処理工程の最高温度を1800℃としたこと以外は、実施例1Cと同様に実施した。たるみZgs=120mm、長さ=45.0m、幅=450mmのグラファイトフィルムが得られた。各種物性を測定した。表1C、表2Cに示す。
 (比較例3C)
中心円周314.0000mm、端部1円周319.3380mm、端部2円周319.3380mmの内芯1を使用したこと以外は、実施例1Cと同様にグラファイトフィルムを作製した。たるみZgs=130mm、長さ=45.0m、幅=450mmのグラファイトフィルムが得られた。各種物性を測定した。表1C、表2Cに示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
 <平坦性矯正処理工程の効果>
表1C、表2Cのように、平坦性矯正処理を実施していない比較例1Cはたるみが制御できずたるみZgsが120mmのグラファイトフィルムが得られた。一方、たるみ制御工程を実施した実施例1C~5Cは、たるみZgsが20mm以下と非常に平坦性に優れてグラファイトフィルムが得たれた。これは、内芯とそれに巻かれた原料グラファイトフィルムの熱膨張の差により、熱処理の過程で内芯により原料グラファイトフィルムが外側に押し広げられフィルムが矯正されたからである。更に、内芯の径の精度が高くなるほどたるみZgsが小さくなり、実施例4C、5CではたるみZgsが1mm以下の非常にフラットなグラファイトフィルムが得られた。一方で径の精度が1.7%と悪い比較例3Cでは、平坦性矯正工程を実施したにもかかわらず、たるみZgsが130mmと非常にたるみが大きかった。比較例1Cは銅箔とのラミネート性評価において、貼り合わせシワが多く発生し評価Eと非常に悪かった。一方、実施例1C~5Cのフラットなグラファイトフィルムは、銅箔テープとのラミネート性評価において、評価C以上と非常に優れていた。特に実施例3C~5Cは評価Aと貼り合わせシワがほとんど発生しなかった。
 <平坦性矯正処理工程の最高温度>
実施例1C、比較例2Cを比較すると、平坦性矯正処理工程の最高温度が高いほど、たるみが制御できた。これは、平坦性矯正処理工程の最高温度が高いほど、内芯とそれに巻かれた原料グラファイトフィルムの膨張量に差ができるために、より矯正されたためである。また、温度が高いほど、グラファイト結晶子の再配列が活発に起きるためである。
 本発明によれば、たるみが制御されたグラファイトフィルム、又は平坦性に優れたグラファイトフィルムを得ることができる。それゆえ、例えば、コンピュータなどの各種電子・電気機器に搭載されている半導体素子や他の発熱部品などに放熱部品等、各種電子・電気機器材料としての利用が可能である。
11 グラファイトフィルムの裂け不良
21 ロール1
22 ロール2
23 グラファイトフィルム
24 懸垂線
25 たるみ
31 フィルムの幅方向
32 フィルムの長手方向
33 中央部の長さ
34 端部の長さ(W)
35 グラファイトフィルム
36 端部の長さ(E)
41 中央部にたるみのあるグラファイトフィルム
42 たるみのないグラファイトフィルム
43 両端部にたるみのあるグラファイトフィルム
44 中央部のたるみ
45 端部のたるみ
46 片端部にたるみあるグラファイトフィルム
51 中央部
52 端部
53 端部1の温度測定点
54 中央部の温度測定点
55 端部2の温度測定点
56 任意の幅方向
61 加熱処理装置
62 黒鉛製の重石
63 高分子フィルム
64 黒鉛製の炉床
65 温度測定ポイント
71 黒鉛製の円筒容器
81 巻出し装置
82 巻取り装置
91 最端部のたるみ
92 最端部から30mm地点のたるみ
101 中央部のたるみ
111 テーブル
112 グラファイトフィルム
113 定規の位置
121 グラファイトフィルム
122 巻き出し紙製
123 巻き取り紙製
124 紙製同士の距離
131 粘着層又は接着層を有するシート
132 粘着層又は接着層を有するシートの巻き出しロール
133 第一ロール
134 第二ロール
135 セパレーター
136 セパレーター巻取りロール
137 セパレーターを剥がしはじめるきっかけとなるバー
138 セパレーター付きPETテープ
139 グラファイトフィルムの幅
1310 粘着層又は接着層を有するシートの幅
141 グラファイトフィルム
142 第一ロール
143 (第一ロールとグラファイトフィルムの接触開始点)-(第一ロールの中心点)
-(第一ロール/第二ロールの接点)のなす角度
144 第一ロールとグラファイトフィルムの接触開始点
145 第一ロールの中心点
146 第一ロール/第二ロールの接点
151 グラファイト複合フィルム
152 拡大図
153 貼り合わせシワ
161 炭化フィルムの巻物
162 炉床
163 重力方向
11’ 圧延後のグラファイトフィルム
12’ MD方向
13’ シワ
151’ グラファイト複合フィルム
152’ 拡大図
153’ 貼り合わせシワ
171 (上部圧延ロールと原料グラファイトフィルムの接触開始点)-(上部圧延ロー
ルの中心点)-(上部圧延ロールと下部圧延ロールの接点)のなす角度b
172 上部圧延ロールとグラファイトフィルムの接触開始点
173 上部圧延ロールの中心点
174 上部圧延ロールと下部圧延ロールの接点
175 上部圧延ロール
176 下部圧延ロール
177 グラファイトフィルム
221 グラファイト複合フィルム
222 拡大図
223 貼り合わせシワ
231 グラファイトフィルムの巻きずれ不良
241 重石
242 原料グラファイトフィルム
243 土台
251 室温
252 熱処理中
253 原料グラファイトフィルム
254 内芯
261 土台
262 駆動軸
263 内芯
264 両面テープ
265 原料グラファイトフィルム
266 巻替後の断面
267 原料グラファイトフィルムの最外周の巻きの半径
268 駆動軸の中心
269 内芯の半径
2610 原料グラファイトフィルムの巻き厚み
271 円筒状の黒鉛製円筒内芯
272 外筒
273 円筒内芯に巻かれたポリイミドフィルム
274 通気性を持たせるための開口部
281 支え
282 炭化フィルム
291 ロール1
292 ロール2
293 高分子フィルム
294 懸垂線
295 たるみ
296 フィルムを載せる脱着軸
2111 巻きの内側
2112 巻きの外側
2121 粘着層又は接着層を有するシート
2122 粘着層又は接着層を有するシートの巻き出しロール
2123 第一ロール
2124 第二ロール
2125 セパレーター
2126 セパレーター巻取りロール
2127 セパレーターを剥がしはじめるきっかけとなるバー
2128 セパレーター付き銅箔テープ
2129 グラファイトフィルムの幅
21210 粘着層又は接着層を有するシートの幅
21211 グラファイトフィルムの巻き出しロール
21212 グラファイトフィルム
2131 裂け不良
2141 原料グラファイトフィルム
2142 矯正処理後のグラファイトフィルム
2151 構成1
2152 構成2
2153 構成3
2154 構成4
2155 構成5
2156 構成6
2157 LEDチップ
2158 ガラスエポキシ基板
2159 金属基板
21510 グラファイトフィルム
2161 拡張できる機能を有する内芯
2162 原料グラファイトフィルム
2163 拡張後の状態
2171 熱膨張係数が小さい冶具
2172 熱膨張係数が大きい冶具
2173 シート状の炭化フィルム
 

Claims (22)

  1.  高分子フィルムの熱分解開始温度から高分子フィルムのたるみ制御温度までの温度範囲で、高分子フィルムの幅方向の両端部の温度と高分子フィルムの幅方向の中央部の温度を制御するたるみ制御工程を含み、
     その後2000℃以上で熱処理することを特徴とするグラファイトフィルムの製造方法。
  2.  高分子フィルムの熱分解開始温度から高分子フィルムのたるみ制御温度までの温度範囲で、高分子フィルムの幅方向の両端部の温度を高分子フィルムの幅方向の中央部の温度に比べて高くし、
     高分子フィルムの幅方向の両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上となるように高分子フィルムを熱処理するたるみ制御工程を含み、
     その後2000℃以上で熱処理することを特徴とする請求項1に記載のグラファイトフィルムの製造方法。
  3.  前記たるみ制御工程において、前記高分子フィルムが加熱処理装置内を移動する間に熱処理されることを特徴とする請求項2に記載のグラファイトフィルムの製造方法。
  4.  前記たるみ制御工程において、両端部から中央部への温度勾配が2.5℃/m以上100℃/m以下の条件で高分子フィルムを熱処理することを特徴とする請求項2又は3に記載のグラファイトフィルムの製造方法。
  5.  端部から中央部への温度勾配が2つの端部において同じであることを特徴とする請求項2~4のいずれかに記載のグラファイトフィルムの製造方法。
  6.  端部から中央部への温度勾配が2つの端部において異なることを特徴とする請求項2~4のいずれかに記載のグラファイトフィルムの製造方法。
  7.  グラファイトフィルムの長手方向の長さがグラファイトフィルムの幅方向で異なる事によってたるみを有するグラファイトフィルムであって、グラファイトフィルムの幅方向の中央部を中心に両端部にかけて左右対称なたるみ形状を有するグラファイトフィルム。
  8.  グラファイトフィルムの長手方向の長さがグラファイトフィルムの幅方向で異なる事によってたるみを有するグラファイトフィルムであって、グラファイトフィルムの幅方向の中央部を中心に両端部にかけて左右非対称なたるみ形状を有するグラファイトフィルム。
  9.  前記たるみ制御工程において、高分子フィルムの幅方向の両端部の温度を高分子フィルムの幅方向の中央部の温度に比べて低くし、
     高分子フィルムの幅方向の両端部から中央部への温度勾配が-2.5℃/m以下となるように高分子フィルムを熱処理することを特徴とする請求項1に記載のグラファイトフィルムの製造方法。
  10.  前記たるみ制御工程において、高分子フィルムの幅方向の両端部から中央部への温度勾配が-100℃/m以上となるように高分子フィルムを熱処理することを特徴とする請求項9に記載のグラファイトフィルムの製造方法。
  11.  グラファイトフィルムの長手方向の長さがグラファイトフィルムの幅方向で異なる事によってたるみを有するグラファイトフィルムであって、グラファイトフィルムの幅方向の中央部にたるみを有するグラファイトフィルム。
  12.  グラファイトフィルムの中央部のたるみb値が、5mm以上であることを特徴とする請求項11に記載のグラファイトフィルム。
  13.  前記たるみ制御工程において、高分子フィルムの幅方向の両端部と中央部の温度勾配が-2.4℃/m以上2.4℃/m以下となるように高分子フィルムを熱処理することを特徴とする請求項1に記載のグラファイトフィルムの製造方法。
  14.  JIS C2151によるフィルムの巻取り性評価におけるたるみが20.0mm以下のグラファイトフィルム。
  15.  JIS C2151によるフィルムの巻取り性評価におけるたるみが4.9mm以下のグラファイトフィルム。
  16.  前記たるみ制御工程において、高分子フィルムの幅方向の一方の端部の温度をA、もう一方の端部の温度をC、高分子フィルムの幅方向の中央部の温度Bとしたとき、
     温度A≧温度B≧温度Cかつ温度A≠温度Cであり、
     温度Aから温度Cへの温度勾配が2.5℃/m以上となるように高分子フィルムを熱処理することを特徴とする請求項1に記載のグラファイトフィルムの製造方法。
  17.  グラファイトフィルムの長手方向の長さがグラファイトフィルムの幅方向で異なる事によってたるみを有するグラファイトフィルムであって、グラファイトフィルムの幅方向の片端部にたるみを有するグラファイトフィルム。
  18.  グラファイトフィルムの曲がりが、11mm以上であることを特徴とする請求項17に記載のグラファイトフィルム。
  19.  前記たるみ制御工程において、前記高分子フィルムが加熱処理装置内を移動する間に熱処理されることを特徴とする請求項1、9,10,13,16のいずれかに記載のグラファイトフィルムの製造方法。
  20.  原料グラファイトフィルムに圧力を加えながら2000℃以上まで熱処理する矯正処理工程を含み、前記矯正処理工程は原料グラファイトフィルムを径の精度が0.0426%未満である内芯に巻きつけた状態で熱処理することを特徴とするグラファイトフィルムの製造方法。
  21.  矯正処理工程で用いる原料グラファイトフィルムが、高分子フィルムから2000℃以上の熱処理によって得られた原料グラファイトフィルムを、少なくとも1度、2000℃未満の温度条件まで冷やし、その後矯正処理工程を行なうことを特徴とする請求項20に記載のグラファイトフィルムの製造方法。
  22.  前記内芯の径の精度が0.0027%未満であることを特徴とする請求項20又は21に記載のグラファイトフィルムの製造方法。
     
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