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JP5642990B2 - Method for producing graphite film - Google Patents

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JP5642990B2
JP5642990B2 JP2010090652A JP2010090652A JP5642990B2 JP 5642990 B2 JP5642990 B2 JP 5642990B2 JP 2010090652 A JP2010090652 A JP 2010090652A JP 2010090652 A JP2010090652 A JP 2010090652A JP 5642990 B2 JP5642990 B2 JP 5642990B2
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真琴 三代
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Description

本発明は、巻物状のグラファイトフィルムの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a scroll-like graphite film.

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このましく、これを製造するための検討が行われている。   The heat dissipating parts are used for semiconductor elements and other heat generating parts mounted on various electronic / electrical devices such as computers. When heat dissipation parts are used for large products, graphite films are long and large-area graphite films made from polymer films wound in rolls. Has been done.

例えば、外径150mmの炭素質円筒状芯に幅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いるが(特許文献1)、この方法では、得られるグラファイトフィルムの形状崩れなどの品質バラつきやグラファイトフィルム巻き替え時に図6のような裂けが発生しやすいという課題があった。   For example, there has been proposed a method in which a polymer film having a width of 250 mm and a length of 30 m is wound around a carbonaceous cylindrical core having an outer diameter of 150 mm (Patent Document 1). In this method, the shape of the obtained graphite film is proposed. There was a problem that quality variations such as collapse and tearing as shown in FIG.

特開2006−327907号JP 2006-327907 A

本発明は、グラファイトフィルムの形状崩れやグラファイトフィルム巻き替え時に裂けが発生しやすいという課題を解決するためのものである。   The present invention is to solve the problem that the shape of a graphite film is broken and tearing easily occurs when the graphite film is rewinded.

すなわち、本発明は、
高分子フィルムの第1面が内巻きになるように巻いた状態で、2000℃以上の温度で熱処理をおこなう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(請求項1)、
前記高分子フィルムの反り量が、0.5mm以上16mm以下であることを特徴とする請求項1に記載のグラファイトフィルムの製造方法に関する(請求項2)、
高分子フィルムの第1面であった面が巻物の内側に巻かれるように選別する工程を含み、該選別する工程の後に黒鉛化工程をおこなうことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のグラファイトフィルムの製造方法に関する(請求項3)、
ものである。
That is, the present invention
The present invention relates to a method for producing a graphite film, characterized in that heat treatment is performed at a temperature of 2000 ° C. or higher in a state where the first surface of the polymer film is wound inward (Claim 1).
The method for producing a graphite film according to claim 1, wherein the amount of warpage of the polymer film is 0.5 mm or more and 16 mm or less (claim 2).
3. The method according to claim 1 or 2, further comprising a step of selecting the surface that was the first surface of the polymer film so as to be wound inside the roll, and performing a graphitization step after the step of selecting. The method for producing a graphite film according to claim 3 (claim 3),
Is.

本発明のグラファイトフィルムの製造方法によれば、形状崩れがおこりにくい。また、本発明のグラファイトフィルムの製造方法によれば、グラファイトフィルム巻き替え時に裂け不良が発生しにくい。   According to the method for producing a graphite film of the present invention, shape collapse is unlikely to occur. In addition, according to the method for producing a graphite film of the present invention, it is difficult for a tear failure to occur when the graphite film is rolled up.

黒鉛化工程後のグラファイトフィルムの円筒形状の崩れ。Collapse of cylindrical shape of graphite film after graphitization process. グラファイトフィルムを引き伸ばした際の裂け。A tear when a graphite film is stretched. 高分子フィルムの反り。Polymer film warpage. 円筒形状の崩れたグラファイトフィルムのエッジの反り。The curvature of the edge of the graphite film that has collapsed the cylindrical shape. 巻き替えテスト。Rewind test. 巻き替えテスト時のフィルムの裂け。Film tear during rewind test. 本発明のグラファイト作製時に使用した炭化冶具。The carbonization jig used at the time of the graphite preparation of this invention. 本発明の黒鉛化工程の炉にセットした状態。The state set in the furnace of the graphitization process of the present invention. 横向きで黒鉛化工程を行うための容器。A container for performing the graphitization process in landscape orientation. 高分子フィルムの反り量の測定。Measurement of warpage of polymer film. 中央のたるみと端部のたるみの概略図。Schematic of center slack and end slack. ポリイミドフィルムの製造装置の概略図。Schematic of the manufacturing apparatus of a polyimide film. ポリイミドフィルムの反りの方向、反り量測定サンプルの採取場所。Direction of warping of polyimide film, sampling place for warping amount measurement sample. 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。Collection place for graphite film thermal diffusivity measurement sample.

本発明は、高分子フィルムを円筒状に巻いた状態(以下、巻物ともいう)で、2000℃以上の温度で熱処理をおこなうグラファイトフィルムの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a graphite film in which a heat treatment is performed at a temperature of 2000 ° C. or higher in a state where a polymer film is wound in a cylindrical shape (hereinafter also referred to as a roll).

高分子フィルムの第1面が巻物の内側になるように巻くことで、熱処理後の円筒形状の崩れや、フィルムを巻き替える際の裂け不良を抑制することができる。   By winding so that the 1st surface of a polymer film may become the inner side of a roll, the collapse of the cylindrical shape after heat processing and the crack defect at the time of rewinding a film can be suppressed.

<高分子フィルムの反りの方向、反り量>
本発明で使用する高分子フィルムは反りを有する。反りは、JIS C2151によるフィルムの巻取り性評価におけるたるみ測定にて確認できる。詳細は、実施例の項に記載した。反りの方向は、図3の31、32のようにフィルムエッジを確認することでわかる。31は上面側に反り、32は下面側に反っている。
<Polymer film warping direction, warping amount>
The polymer film used in the present invention has warpage. The warpage can be confirmed by a sag measurement in film winding property evaluation according to JIS C2151. Details are described in the Examples section. The direction of warping can be understood by checking the film edge as indicated by 31 and 32 in FIG. 31 is warped on the upper surface side, and 32 is warped on the lower surface side.

高分子フィルムの反り量とは、JIS C2151によるフィルムの巻取り性評価におけるたるみ測定にて測定できる。幅は100mm(TD方向)、長さが3000mm(MD方向)の試験片を用いる。詳細は、実施例の項に記載した。   The amount of warpage of the polymer film can be measured by a sag measurement in the film winding property evaluation according to JIS C2151. A test piece having a width of 100 mm (TD direction) and a length of 3000 mm (MD direction) is used. Details are described in the Examples section.

本発明で使用する高分子フィルムの反り量は、1mm以上16mm以下、好ましくは1.5mm以上10mm以下、更に好ましくは、2mm以上8mm以下である。1mm以上16mm以下であれば、第1面を内巻きになるように巻いた状態で熱処理することで、焼成後のグラファイトフィルムの円筒形状が崩れず、引き伸ばしても端部からの裂けが少なく、また、巻き替えても裂け不良が発生しないグラファイトフィルムが得られる。   The warpage amount of the polymer film used in the present invention is 1 mm or more and 16 mm or less, preferably 1.5 mm or more and 10 mm or less, and more preferably 2 mm or more and 8 mm or less. If it is 1 mm or more and 16 mm or less, the cylindrical shape of the fired graphite film does not collapse by heat treatment in a state where the first surface is wound inwardly, and there is little tearing from the end even if it is stretched, In addition, a graphite film that does not cause tearing failure even if it is rolled up is obtained.

<高分子フィルムの第1面、第2面の定義>
本発明において第2面とは、図11のようにフィルムが反る側の面をいう。第2面の反対側の面を第1面と定義する。高分子フィルムの第1面を内巻きになるように巻いた状態で熱処理することで、焼成後のグラファイトフィルムの円筒形状が崩れず、引き伸ばしても端部からの裂けが少なく、また、巻き替えても裂け不良が発生しないグラファイトフィルムが得られる。
<Definition of first surface and second surface of polymer film>
In this invention, a 2nd surface means the surface of the side where a film warps like FIG. The surface opposite to the second surface is defined as the first surface. By heat-treating the first surface of the polymer film so that it is wound inward, the cylindrical shape of the graphite film after firing does not collapse, and even if it is stretched, there is little tearing from the end, and rewinding Even in this case, a graphite film that does not cause poor tearing can be obtained.

<グラファイトフィルムの製造方法>
本発明のグラファイトフィルムの製造方法は、高分子フィルムを熱処理してグラファイトフィルムを製造する方法であり、1)準備工程、2)炭化工程、3)黒鉛化工程を含むとよい。フィルムの形状が崩れや巻き替え時の裂け不良を抑制するためには、高分子フィルムの第1面であった面を巻物の内側にある状態にして黒鉛化工程を行うことが好ましい。
<Method for producing graphite film>
The method for producing a graphite film of the present invention is a method for producing a graphite film by heat-treating a polymer film, and may include 1) a preparation step, 2) a carbonization step, and 3) a graphitization step. In order to suppress the shape of the film from collapsing and torn defects during rewinding, it is preferable to perform the graphitization step with the surface that was the first surface of the polymer film being inside the roll.

1)準備工程では、ポリイミドフィルムなどの高分子フィルムを、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。   1) In the preparation process, a polymer film such as a polyimide film is cut into a sheet shape and held between plates or sheets in a square jig, or a long polymer film is wound around an inner jig. There are ways to keep it. 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.

本発明のグラファイトフィルムの製造方法では、高分子フィルムの第1面を内巻きになるように巻いた状態で熱処理することを特徴とする。したがって、準備工程の段階で、高分子フィルムの第1面が内巻きになるように準備すると、炭化工程、黒鉛化工程で巻き替えなどを行うことなく製造することができる。   The method for producing a graphite film according to the present invention is characterized in that the first surface of the polymer film is heat-treated in a state of being wound inwardly. Therefore, if it prepares so that the 1st surface of a polymer film may become an internal winding in the step of a preparation process, it can manufacture, without performing rewinding etc. in a carbonization process and a graphitization process.

2)炭化工程は、冶具に保持された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。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。   2) The carbonization step is a step of preheating the polymer film held on the jig to a temperature of at least about 800 ° C., and is a step of thermally decomposing the polymer film to obtain a carbonized film. The obtained carbonized film weighs about 60% of the polymer film and is a glassy film.

3)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2000℃以上の温度で加熱し、黒鉛化する工程である。黒鉛化最高温度は、2000℃以上、好ましくは2700℃以上、より好ましくは2800℃以上、更に好ましくは2900℃以上である。2000℃以上であると、グラファイト化が進行し、裂けにくく良質のグラファイトフィルムへ転換できる。   3) The graphitization step is a step of graphitizing by heating the carbonized film or polymer film prepared in the carbonization step at a temperature of 2000 ° C. or higher. The maximum graphitization temperature is 2000 ° C. or higher, preferably 2700 ° C. or higher, more preferably 2800 ° C. or higher, still more preferably 2900 ° C. or higher. When the temperature is 2000 ° C. or higher, graphitization proceeds and the film can be converted into a high-quality graphite film which is difficult to tear.

高分子フィルムの連続体を巻き替えながら搬送し、その途中で炉内を通し、連続的に炭化処理を実施してもよい。巻き取りの際、元の高分子フィルムの第1面が内巻きになるように巻き取ることで、そのまま黒鉛化を実施できる。   The continuous body of the polymer film may be conveyed while being rolled, and may be continuously carbonized by passing through the furnace in the middle. When winding, the graphitization can be performed as it is by winding so that the first surface of the original polymer film is an inner winding.

黒鉛化工程ではフィルムを冶具に保持しなくてもよいが、フィルムの形状が崩れることを抑制するため、高分子フィルムの第1面が内側になるように巻かれた状態で熱処理することが好ましい。したがって、準備工程で、高分子フィルムの第1面が内側になるように巻いておくと作業性の観点から好ましいが、炭化フィルムを、高分子フィルムの第1面であった面が内側になるように巻きなおして黒鉛化処理を実施してもよい。   In the graphitization step, it is not necessary to hold the film on a jig, but in order to prevent the shape of the film from collapsing, it is preferable to heat-treat in a state where the first surface of the polymer film is wound inside. . Therefore, it is preferable from the viewpoint of workability to wind the polymer film so that the first surface of the polymer film is on the inner side in the preparation step. However, the carbonized film has the first surface of the polymer film on the inner side. The graphitization may be carried out by rewinding as described above.

また、炭化工程と黒鉛化工程は連続しておこなっても、炭化工程を終了させて、その後黒鉛化工程のみを単独で行っても構わない。   Further, 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.

<選別する工程>
本発明の選別する工程とは、黒鉛化工程において、高分子フィルムの第1面であった面が巻物の内側に巻かれるにように、面を選別して準備する工程である。
<Process to sort>
The step of sorting according to the present invention is a step of sorting and preparing the surface so that the surface that was the first surface of the polymer film is wound inside the scroll in the graphitization step.

選別は、黒鉛化工程前であれば、高分子フィルムの段階、炭化フィルムの段階を問わない。   As long as the screening is prior to the graphitization process, the polymer film stage and the carbonized film stage are not limited.

<本発明の高分子フィルム>
本発明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・熱伝導性に優れるグラファイトフィルムを得やすい。
<Polymer film of the present invention>
The polymer film used in the present invention is not particularly limited. For example, polyimide (PI), polyamide (PA), polyoxadiazole (POD), polybenzoxazole (PBO), polybenzobisoxazal (PBBO), Selected from the group consisting of polythiazole (PT), polybenzothiazole (PBT), polybenzobisthiazole (PBBT), polyparaphenylene vinylene (PPV), polybenzimidazole (PBI), polybenzobisimidazole (PBBI) A polymer film may be mentioned. By using at least one of these, it is easy to obtain a graphite film having excellent crystallinity and excellent thermal diffusivity and thermal conductivity.

<高分子フィルムの厚み>
本発明の高分子フィルムの厚みは特に制限はないが、好ましくは10μm以上130μm以下、より好ましくは18μm以上80μm以下、更に好ましくは22μm以上60μm以下である。10μm以上130μm以下であると高分子フィルムの第1面が内巻きになるように巻いた状態で熱処理することで、焼成後のグラファイトフィルムの円筒形状が崩れず、円筒状の巻き癖を引き伸ばすことができ、巻き替えても裂けにくいグラファイトフィルムを得ることができる。
<Thickness of polymer film>
The thickness of the polymer film of the present invention is not particularly limited, but is preferably 10 μm to 130 μm, more preferably 18 μm to 80 μm, and still more preferably 22 μm to 60 μm. When the thickness is 10 μm or more and 130 μm or less, the cylindrical shape of the fired graphite film is not collapsed and the cylindrical curl is stretched by performing heat treatment in a state where the first surface of the polymer film is wound inward. It is possible to obtain a graphite film that is difficult to tear even if it is rolled.

<高分子フィルムの幅、長さ>
本発明の高分子フィルム幅が100mm以上、さらに200mm以上、特には400mm以上になると、得られるグラファイトフィルムの形状が崩れやすくなるが、本発明の高分子フィルムの第1面が内巻きになるように巻いた状態で熱処理することで、焼成後のグラファイトフィルムの円筒形状が崩れず、円筒状の巻き癖を引き伸ばすことができ、巻き替えても裂けにくいグラファイトフィルムを得ることができる。
<Width and length of polymer film>
When the width of the polymer film of the present invention is 100 mm or more, further 200 mm or more, and particularly 400 mm or more, the shape of the resulting graphite film is likely to collapse, but the first surface of the polymer film of the present invention is internally wound. By performing the heat treatment in a state of being wound around, the cylindrical shape of the fired graphite film is not collapsed, the cylindrical curl can be stretched, and a graphite film that is difficult to tear even if it is rolled can be obtained.

また、本発明の高分子フィルム長さが10m以上、さらに20m以上、特には40m以上になると、得られるグラファイトフィルムの形状が崩れやすくなるが、本発明の高分子フィルムの第1面が内巻きになるように巻いた状態で熱処理することで、焼成後のグラファイトフィルムの円筒形状が崩れず、円筒状の巻き癖を引き伸ばすことができ、巻き替えても裂けにくいグラファイトフィルムを得ることができる。   Further, when the length of the polymer film of the present invention is 10 m or more, further 20 m or more, particularly 40 m or more, the shape of the resulting graphite film is likely to be collapsed. By performing the heat treatment in a state of being wound, the cylindrical shape of the graphite film after firing is not collapsed, and the cylindrical curl can be stretched, and a graphite film that is difficult to tear even after rewinding can be obtained.

<ポリイミドフィルム>
本発明の高分子フィルムとして、以下の理由からポリイミドフィルムが最も適している。(1)フィルムの炭化、黒鉛化が進行して良好な結晶性、良好な熱拡散性を有するグラファイトフィルムが得られやすい、(2)原料モノマーを種々選択できて、様々な構造および特性に関する分子設計を行いやすい。前駆体であるポリアミド酸を脱水剤とアミン類を併用してイミド転化するケミカルキュア法を用いて得られるポリイミドフィルムは、さらに好ましい。
<Polyimide film>
As the polymer film of the present invention, a polyimide film is most suitable for the following reasons. (1) It is easy to obtain a graphite film having good crystallinity and good thermal diffusibility due to the progress of carbonization and graphitization of the film. (2) Molecules related to various structures and properties by selecting various raw material monomers. Easy to design. A polyimide film obtained by using a chemical cure method in which polyamic acid as a precursor is converted into an imide by using a dehydrating agent and amines in combination is more preferable.

ポリイミドフィルムはキャスト法により製膜されるために反りが発生しやすいが、本発明の第1面が内巻きになるように巻いた状態で熱処理することで、焼成後の形状崩れがおこりにくく、巻き替え時に裂け不良が発生しにくいグラファイトフィルムが得られる。   The polyimide film is likely to be warped because it is formed by the casting method, but by heat treatment in a state where the first surface of the present invention is wound inward, the shape collapse after firing is less likely to occur, A graphite film that is less prone to tear during rewinding is obtained.

<ポリイミドフィルムの製膜方法>
グラファイトフィルムの焼成後の形状の崩れ、円筒形状を引き伸ばしたときに発生する裂け不良、巻き替え作業時に発生する裂け不良は、原料であるポリイミドフィルムの反りに影響を受ける。このポリイミドフィルムの反りは製膜工程で発生する。
<Method for forming polyimide film>
The collapse of the shape after firing of the graphite film, the cracking failure that occurs when the cylindrical shape is stretched, and the cracking failure that occurs during the rewinding operation are affected by the warping of the polyimide film that is the raw material. This warp of the polyimide film occurs in the film forming process.

ポリイミド前駆体をイミド化し、最終的にポリイミドフィルムの製品とするための製造装置は、流延塗布しケミカルキュアを行う加熱手段を備えたドラム室あるいはベルト室と熱キュアを行うテンター室とに大きく分けられる。   The manufacturing equipment for imidizing the polyimide precursor and finally making it a polyimide film product is largely divided into a drum chamber or belt chamber having a heating means for casting and chemical curing, and a tenter chamber for performing thermal curing. Divided.

本発明にかかるポリイミドフィルムの製造工程の1例を図12により示すと、まずベルト室1210での工程は、ミキサーで混合したポリイミド前駆体をTダイ1212によりフィルム状に押し出す工程を行い、反応硬化室においてはTダイより押し出されたフィルム状のポリイミド前駆体をエンドレスベルトあるいはキャスティングドラム1214上にフィルム状に形成する。フィルム状に形成された前駆体は、ベルトあるいはドラムの回転により移動させられながら、加熱手段により加熱されてイミド化される。このベルト室内においては反応に伴って生成した生成物、主として酢酸や有機溶媒等の可燃性の揮発成分が蒸発する。   FIG. 12 shows an example of the production process of the polyimide film according to the present invention. First, the process in the belt chamber 1210 is a process in which a polyimide precursor mixed by a mixer is extruded into a film shape by a T-die 1212, and reaction hardening is performed. In the chamber, a film-like polyimide precursor extruded from a T-die is formed into a film on an endless belt or casting drum 1214. The precursor formed in the form of a film is imidized by being heated by a heating means while being moved by the rotation of a belt or a drum. In this belt chamber, products generated by the reaction, mainly combustible volatile components such as acetic acid and organic solvents evaporate.

ベルト室での温度条件を例示すると、ベルト1室が100℃、ベルト2室120℃、ベルト3室130℃、及び冷却プーリー1226が、80℃等の温度条件により、キャストされたフィルムに自己支持性が付与される。メカニズムの詳細はわかっていないが、ベルト室の温度条件、冷却プーリーの温度条件、ベルトの回転速度が、ポリイミドフィルムの反りに影響を与えている。   The temperature conditions in the belt chamber are exemplified. The belt 1 chamber is 100 ° C., the belt 2 chamber 120 ° C., the belt 3 chamber 130 ° C., and the cooling pulley 1226 is self-supported by the cast film according to the temperature conditions such as 80 ° C. Sex is imparted. Although the details of the mechanism are not known, the temperature condition of the belt chamber, the temperature condition of the cooling pulley, and the rotation speed of the belt influence the warpage of the polyimide film.

これらの工程により、ポリイミド前駆体のフィルムをイミド化しながら、フィルムが自己支持性を有するゲルフィルムとし、エンドレスベルトから引き剥がす。   Through these steps, while the polyimide precursor film is imidized, the film becomes a gel film having self-supporting properties and is peeled off from the endless belt.

上記ゲルフィルム1216は端部を固定されテンター室1218にて加熱処理される。例えば、テンター室1218は、加熱炉1220及び徐冷炉1222で構成され、図12においては、ピンでフィルムを固定したピンシートをピンコンベアの回転駆動により可動させることにより、フィルムがテンター室内を移動する。熱キュアを行う加熱炉1220内において徐々に加熱することによりゲルフィルムをさらにイミド化する。   The gel film 1216 is fixed at the end and is heated in the tenter chamber 1218. For example, the tenter chamber 1218 includes a heating furnace 1220 and a slow cooling furnace 1222. In FIG. 12, the film moves in the tenter chamber by moving a pin sheet having a film fixed with pins by rotational driving of a pin conveyor. The gel film is further imidized by gradually heating in a heating furnace 1220 that performs thermal curing.

たとえば、加熱炉1220として熱風炉、遠赤外線ヒーターを用いて、加熱炉1220内を徐々に昇温して、ポリイミドへのイミド化を完了させる。   For example, using a hot air furnace or a far-infrared heater as the heating furnace 1220, the temperature in the heating furnace 1220 is gradually raised to complete imidization to polyimide.

熱処理の温度は、初期設定温度はフィルムの膜厚、またポリイミド前駆体の反応に用いる有機溶媒の種類等との関係により、乾燥の程度が異なる。具体的には、初期設定温度は、例えば、最終膜厚25μmのフィルムにおいては、200℃から250℃、最終膜厚125μmのフィルムにおいては、150℃〜200℃が好ましい。この段階で、ゲルフィルムの乾燥が効果的に行われ同時にイミド化反応が進行すると考えられる。   The temperature of the heat treatment varies depending on the initial set temperature, the film thickness, the type of organic solvent used for the reaction of the polyimide precursor, and the like. Specifically, for example, the initial set temperature is preferably 200 ° C. to 250 ° C. for a film having a final film thickness of 25 μm, and 150 ° C. to 200 ° C. for a film having a final film thickness of 125 μm. At this stage, it is considered that the gel film is effectively dried and the imidization reaction proceeds at the same time.

その後、徐々に加熱し最高温度500℃以上630℃以下の温度範囲とすることが好ましい。さらに好ましくは、540℃以上580℃以下の範囲が好ましい。最高温度に達する温度勾配については、上記の温度範囲で熱処理を施せば、特に制限されない。 熱処理時間は、数秒から数十分、好ましくは1分から5分であり、熱処理温度との関係で適宜設定される。   After that, it is preferable to gradually heat to a maximum temperature of 500 ° C. or more and 630 ° C. or less. More preferably, a range of 540 ° C. or higher and 580 ° C. or lower is preferable. The temperature gradient reaching the maximum temperature is not particularly limited as long as the heat treatment is performed in the above temperature range. The heat treatment time is several seconds to several tens of minutes, preferably 1 minute to 5 minutes, and is appropriately set in relation to the heat treatment temperature.

温度勾配は、フィルム厚や乾燥の度合い等フィルムの状態に適応して設定され、特に限定されない。具体的に例をあげて説明すると、25μmの膜厚のフィルムでは、200℃以上250℃以下の温度範囲で30秒、さらに300℃以上350℃以下の温度範囲で30秒、400℃以上450℃以下の温度範囲で30秒、さらに500℃以上580℃以下の温度範囲で60秒である。   The temperature gradient is set according to the state of the film such as the film thickness and the degree of drying, and is not particularly limited. Specifically, in the case of a film having a film thickness of 25 μm, it is 30 seconds at a temperature range of 200 ° C. to 250 ° C., 30 seconds at a temperature range of 300 ° C. to 350 ° C., and 400 ° C. to 450 ° C. 30 seconds in the following temperature range, and 60 seconds in the temperature range from 500 ° C. to 580 ° C.

上記加熱炉1220内での熱キュアの工程において、完全にイミド化されたポリイミドフィルムは、除冷炉1222において徐々に冷却される。   In the heat curing step in the heating furnace 1220, the completely imidized polyimide film is gradually cooled in the cooling furnace 1222.

<ベルト面、エアー面>
本発明では、高分子フィルムをキャスト法にて製膜する際、ゲルフィルムがエンドレスベルトと接していた面をベルト面と呼び、反対の面をエアー面と呼ぶ。
<Belt surface, air surface>
In the present invention, when the polymer film is formed by the casting method, the surface on which the gel film is in contact with the endless belt is referred to as a belt surface, and the opposite surface is referred to as an air surface.

<表面粗さRa>
高分子フィルムをキャスト法にて製膜する際、ベルト面の表面粗さはエアー面と比較して大きくなる傾向にある。これは、ゲルフィルムがエンドレスベルトから引き剥がされるときに、表面に凹凸が発生するからである。
<Surface roughness Ra>
When a polymer film is formed by a casting method, the surface roughness of the belt surface tends to be larger than that of the air surface. This is because irregularities occur on the surface when the gel film is peeled off from the endless belt.

グラファイトフィルム表面粗さRaは、JIS B0652に基づいて測定される光波干渉式表面粗さ測定法に基づいて評価できる。測定の詳細は実施例の項に示した。   The graphite film surface roughness Ra can be evaluated based on a light wave interference type surface roughness measurement method measured based on JIS B0652. Details of the measurement are shown in the Examples section.

<焼成後のグラファイトフィルムの円筒形状の崩れと巻き戻し性>
図1の12のように、フィルムの形状が崩れると、円筒状の巻き癖を引き伸ばすことができない。その理由は、図4のように、フィルムのエッジが内側に反っているために、それを無理に広げようとすると図2のように、そこから裂けが発生してしまうからである。このような不良を抑制するために、高分子フィルムの第1面が内側に巻かれた状態で熱処理することが好ましい。
<Cylindrical shape collapse and rewindability of the fired graphite film>
If the shape of the film collapses as indicated by 12 in FIG. 1, the cylindrical curl cannot be stretched. The reason is that the edge of the film is warped inward as shown in FIG. 4, so that if it is forcibly spread, tearing will occur from there as shown in FIG. In order to suppress such defects, it is preferable to perform heat treatment in a state where the first surface of the polymer film is wound inside.

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。     In the following, various embodiments of the present invention will be described together with some comparative examples.

<各種物性測定条件>
<高分子フィルムの反りの方向の確認と反り量の測定>
高分子フィルムの反りの方向の確認と反り量の評価は、JIS C2151に記載のフィルムの巻取り性評価に基づくたるみ測定で、フィルム端部の反りの大きさを、室温(23℃)にて測定した。
(試験片の作製方法)1)高分子フィルムのロールから新しく約3mの長さを引き出す。2)中央付近からカッターナイフを使用し、幅は100mm(TD方向)、長さが2000mm(MD方向)の試験片を切り出す。幅100mmを切り出す場所は、図13のように、元のロールの中央からとする。例えば、元の高分子フィルムのロールの幅が400mmであれば、端から150mm付近から100mm幅を切り出す。このとき、元のロールのTD方向、MD方向が試験片のTD方向、MD方向と一致するように注意する。
同様の方法で、手順1)2)を実施し試験片を3枚の試験片を作製する。
<Various physical property measurement conditions>
<Confirmation of warping direction of polymer film and measurement of warping amount>
The confirmation of the direction of warping of the polymer film and the evaluation of the amount of warping are sag measurement based on the evaluation of the winding property of the film described in JIS C2151, and the degree of warping of the film end is measured at room temperature (23 ° C.) It was measured.
(Method for preparing test piece) 1) A new length of about 3 m is drawn from the roll of the polymer film. 2) A test knife having a width of 100 mm (TD direction) and a length of 2000 mm (MD direction) is cut out from the vicinity of the center. The place where the width of 100 mm is cut out is from the center of the original roll as shown in FIG. For example, if the width of the roll of the original polymer film is 400 mm, the width of 100 mm is cut out from around 150 mm from the end. At this time, care is taken that the TD direction and MD direction of the original roll coincide with the TD direction and MD direction of the test piece.
In the same manner, steps 1) and 2) are performed to prepare three test pieces.

(装置について) 装置について次に説明する(図10)。   (Regarding Apparatus) The apparatus will be described next (FIG. 10).

a)ロールを取り付けた架台について
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)ものとする。架台には、図10の106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。この装置は次による。
a) Mounting base with rolls It has two metal rolls that rotate freely, and a solid mounting base 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 a suitable finish (not a polished finish). As shown at 106 in FIG. 10, a device for attaching the film roll to be tested (desorption shaft) is attached to the gantry just below one roll (first roll). This device is as follows.

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。   1) The desorption axis for placing the film is parallel to the axis of the first roll within 1 degree.

2)フィルムの側部の位置が自由に調整できる。   2) The position of the side of the film can be adjusted freely.

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(第2ロール)から自由に垂れ下がったフィルムにおもり又はばね付きクランプを固定できるようにする。おもり又はばね荷重は、フィルムの幅1cm当たり50gをかけ、フィルムの幅方向にできるだけ均一に張力を加えられるように調節できるものとする。あるいは、テンションロールに巻きつけて、幅1cm当たり50gの、均一な張力を加えてもよい。
b) Device for applying tension to the film At the opposite end of the gantry, a weight or spring clamp can be fixed to the film freely hanging from the second roll (second roll). The weight or spring load 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.

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。
c) Dimensional measuring instrument An instrument is provided for measuring the distance between the plane between the two rolls and the film that has been lowered along the line parallel to the rolls at the center 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. Alternatively, a complicated instrument that automatically or semi-automatically indicates the position of the film may be used.

(測定手順) 図10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。フィルムの第2のロール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。   (Measurement Procedure) As shown in FIG. 10, test pieces are 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 passing the second roll of film is adjusted so that the film is approximately horizontal in the middle of the two rolls.

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。   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.

(反りの方向の確認方法)図11の111のように、上面側に反っている場合は、上面が第2面、112のように下面側に反っている場合は下面が第2面である。   (Method of confirming the direction of warping) When the upper surface is warped as shown by 111 in FIG. 11, the upper surface is the second surface, and when the upper surface is warped like 112, the lower surface is the second surface. .

(反り量の測定方法)図11の111のように、上面が第2面の場合は、フィルムを裏返し、112のように下面に第2面を配置して測定する。図11の114のように、最短部の懸垂線からのたるみを測定する。左右のたるみを測定し、平均値を、その試験片の反り量として報告する。   (Measurement method of warpage amount) When the upper surface is the second surface as indicated by 111 in FIG. 11, the film is turned over, and the second surface is disposed on the lower surface as indicated by 112 and measured. As shown at 114 in FIG. 11, the sag from the catenary line at the shortest part is measured. The left and right sag is measured and the average value is reported as the amount of warpage of the specimen.

(結果) 反り量は、3個の測定値の中央値とする。   (Result) The amount of warpage is the median of the three measured values.

<高分子フィルムの表面粗さRaの測定>
高分子フィルムの表面粗さRaは、JIS B0652に基づいて測定される光波干渉式表面粗さを評価した。本測定は標準反射面と被測定面によって生ずる光波干渉しまを顕微鏡によって拡大し、表面粗さを測定する方法である。ザイゴ株式会社製の型番(ZYGO NEW VIEW 5030システム)にて、1.44×1.08mmの範囲で測定を実施した。対物レンズは2.5×Michelsonを使用し、第1面、第2面を、室温(23℃)で測定した。片面につき任意のポイントをMD方向に10mm間隔に10点測定しその平均値を測定値とした。
<Measurement of surface roughness Ra of polymer film>
The surface roughness Ra of the polymer film was evaluated by the light wave interference type surface roughness measured based on JIS B0652. This measurement is a method of measuring the surface roughness by enlarging the light wave interference fringes generated by the standard reflecting surface and the surface to be measured with a microscope. Measurement was performed in the range of 1.44 × 1.08 mm using a model number (ZYGO NEW VIEW 5030 system) manufactured by Zygo Corporation. The objective lens used was 2.5 × Michelson, and the first and second surfaces were measured at room temperature (23 ° C.). Ten arbitrary points per side were measured at 10 mm intervals in the MD direction, and the average value was taken as the measured value.

<グラファイトフィルムの面方向の熱拡散率測定>
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14の1、2、3点から抜き出した。1はグラファイトロールの内側から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。3枚の試験片を用いて測定した熱拡散率の平均値を表1に記載した。
<黒鉛化フィルムの円筒形状の崩れ>
炉から取り出したとき、黒鉛化フィルムの円筒形状が図1の12のように大きく崩れているものをC、少しだけ崩れているものをB、図1の11のように崩れていないものをAとした。
<Measurement of thermal diffusivity in the surface direction of graphite film>
The thermal diffusivity in the surface direction of the graphite film is a sample obtained by cutting the graphite film into a 4 × 40 mm shape using a thermal diffusivity measuring device (“LaserPit” manufactured by ULVAC-RIKO Co., Ltd.) by an optical alternating current method. Measurement was performed at 10 Hz in an atmosphere of 23 ° C. 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 graphite roll, 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. Table 1 shows the average value of thermal diffusivity measured using three test pieces.
<Cylindrical film collapsed cylindrical shape>
When the graphitized film is taken out from the furnace, the cylindrical shape of the graphitized film is greatly collapsed as shown by 12 in FIG. 1, B is slightly broken, and A is not collapsed as shown in 11 of FIG. It was.

<巻き替えテスト>
図5のように、巻き替えテストを実施した。黒鉛化処理された円筒状のグラファイトフィルムのロールの中心部分の空間に、1インチ径の紙管を入れて、横向きにセットし、平行に配置された3インチ径の巻き取り側の紙管に巻き替えた。グラファイトフィルムのロールと1インチ紙管は固定されておらず、1インチ紙管はのフリーローラーとし、巻き取り側の紙管が駆動して巻き替えを実施した。巻き替え速度を1m/min、室温(23℃)で実施した。グラファイトフィルムの裂けを評価した。
<Rewind test>
A rewinding test was performed as shown in FIG. Place a 1 inch diameter paper tube into the space of the central part of the graphitized cylindrical graphite film roll, set it sideways, and place it in parallel on the 3 inch diameter winding side paper tube Rewinded. The roll of graphite film and the 1-inch paper tube were not fixed, and the 1-inch paper tube was a free roller, and the paper tube on the winding side was driven to perform rewinding. The rewinding speed was 1 m / min and room temperature (23 ° C.). The tear of the graphite film was evaluated.

巻き替えテストにおけるグラファイトフィルムの裂けの評価方法を説明する。ロールの全長さにわたり、図2のような、両端部から30mm以内(TD方向)に発生した長さ5mm以上の裂け不良を数え、単位長さ(1m)あたりの裂け不良の数として換算した。1mあたりの裂け不良が、0.05個/m未満はA、0.05個/m以上0.2個/m未満はB、0.2個/m以上〜1個/m未満はC、1個/m以上〜2個/m未満はD、2個/m以上はEとした。   The evaluation method of the tear of the graphite film in the rewinding test will be described. Over the entire length of the roll, as shown in FIG. 2, the number of cracks with a length of 5 mm or more generated within 30 mm (TD direction) from both ends was counted and converted as the number of cracks per unit length (1 m). The crack failure per 1 m is less than 0.05 / m, A is 0.05 / m or more and less than 0.2 / m, B, 0.2 / m or more to less than 1 / m is C, 1 / m or more to less than 2 / m is D, and 2 / m or more is E.

<ポリイミドフィルムの製造方法>
[ポリイミドフィルムAの作製方法]
4,4’−オキシジアニリンの1当量を溶解したDMF(ジメチルフォルムアミド)溶液に、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。
<Manufacturing method of polyimide film>
[Production Method of 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% by weight).

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。   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.

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(表面粗さRaが10μm)上、連続的に約600μmの厚さで流延塗布し、ベルトを回転させながら熱風乾燥した。この時、ベルト室の温度条件は、ベルト温度120℃×4分、冷却プーリーの温度70℃とした。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。また、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った。その後、冷却室で室温まで降温し、ピンから引き剥がし巻き取った。厚み50μmのポリイミドフィルムAを製造した。得られたポリイミドフィルムAの反り量は5mmであり、第1面が製膜時のベルト面、第2面がエアー面であった。第1面の表面粗さRaは43μm、第2面が36μmであった。   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 from a T die to an endless belt (surface roughness Ra is 10 μm). The film was cast-coated at a thickness of 600 μm and dried with hot air while rotating the belt. At this time, the temperature conditions of the belt chamber were a belt temperature of 120 ° C. × 4 minutes and a cooling pulley temperature of 70 ° C. When this mixed varnish was heated, dehydration within the molecule occurred and the imidization reaction proceeded. Also, the self-supporting film (gel film) whose residual solvent amount at the belt chamber outlet is about 46% due to the evaporation of the solvent is peeled off from the belt, fixed to the pin frame, and 300 ° C. in the tenter chamber. Heat treatment was performed at ˜580 ° C. for a total of 4 minutes. Thereafter, the temperature was lowered to room temperature in the cooling chamber, and the film was peeled off from the pin and wound up. A polyimide film A having a thickness of 50 μm was produced. The warp amount of the obtained polyimide film A was 5 mm, the first surface was a belt surface during film formation, and the second surface was an air surface. The surface roughness Ra of the first surface was 43 μm, and the second surface was 36 μm.

[ポリイミドフィルムBの作製方法]
Tダイスからエンドレスベルト上に、連続的に約850μmの厚さで流延塗布したこと、ベルト室の温度条件は、ベルト温度115℃×7分、冷却プーリーの温度60℃としたこと、テンター室で300℃〜580℃で合計8分の熱処理をおこなった以外は、ポリイミドフィルムAと同様にして、厚み75μmのポリイミドフィルムBを製造した。得られたポリイミドフィルムBの反り量は3mmであり、第1面が製膜時のベルト面、第2面がエアー面であった。第1面の表面粗さRaは43μm、第2面が38μmであった。
[Production Method of Polyimide Film B]
Continuously casted from T-die onto endless belt at a thickness of about 850 μm, belt chamber temperature conditions were belt temperature 115 ° C. × 7 minutes, cooling pulley temperature 60 ° C., tenter chamber A polyimide film B having a thickness of 75 μm was produced in the same manner as the polyimide film A, except that heat treatment was performed at 300 ° C. to 580 ° C. for a total of 8 minutes. The amount of warpage of the obtained polyimide film B was 3 mm, the first surface was a belt surface during film formation, and the second surface was an air surface. The surface roughness Ra of the first surface was 43 μm, and the second surface was 38 μm.

[ポリイミドフィルムCの作製方法]
ベルト室の温度条件は、ベルト温度110℃×8分、冷却プーリーの温度60℃としたこと以外は、ポリイミドフィルムAと同様にして、厚み50μmのポリイミドフィルムCを製造した。得られたポリイミドフィルムCの反り量は0.5mmであった。
[Production Method of Polyimide Film C]
A polyimide film C having a thickness of 50 μm was produced in the same manner as the polyimide film A, except that the belt chamber temperature was 110 ° C. × 8 minutes and the cooling pulley temperature was 60 ° C. The warpage amount of the obtained polyimide film C was 0.5 mm.

[ポリイミドフィルムDの作製方法]
ベルト室の温度条件は、ベルト温度135℃×4分、冷却プーリーの温度80℃としたこと以外は、ポリイミドフィルムAと同様にして、厚み50μmのポリイミドフィルムDを製造した。得られたポリイミドフィルムDの反り量は16mmであった。
[Production Method of Polyimide Film D]
A polyimide film D having a thickness of 50 μm was produced in the same manner as the polyimide film A, except that the belt chamber temperature was set to a belt temperature of 135 ° C. × 4 minutes and a cooling pulley temperature of 80 ° C. The warpage amount of the obtained polyimide film D was 16 mm.

[ポリイミドフィルムEの作製方法]
表面粗さRaが30μmのエンドレスベルト用いたこと以外は、ポリイミドフィルムAと同様にして、厚み50μmのポリイミドフィルムEを製造した。得られたポリイミドフィルムEの反り量は4mmであり、第1面の表面粗さRaは51μm、第2面が27μmであった。
[Production Method of Polyimide Film E]
A polyimide film E having a thickness of 50 μm was produced in the same manner as the polyimide film A, except that an endless belt having a surface roughness Ra of 30 μm was used. The amount of warpage of the obtained polyimide film E was 4 mm, the surface roughness Ra of the first surface was 51 μm, and the second surface was 27 μm.

(実施例1)
厚さ50μm、幅250mm、長さ50mのポリイミドフィルムAを、第1面が内側になるように、図7のように、外径100mm、長さ300mmの円筒状の黒鉛製内芯に巻き付け、内径130mmの外筒を被せた。容器には74のように通気性を持たせるための穴が数箇所開いている。この容器を電気炉内に横向きにセットした。1400℃まで2℃/minの昇温条件で炭化処理を行った。次に、得られたロール状の炭化フィルムを外径100mmの内芯に、図8のようにセットして、この容器を、縦向きに黒鉛化炉内の架台に置いてセットした。2900℃まで5℃/minの昇温条件で黒鉛化処理を実施した。得られたグラファイトフィルムの円筒形状の崩れの程度、巻き替えテスト、熱拡散率を測定した。
Example 1
A polyimide film A having a thickness of 50 μm, a width of 250 mm, and a length of 50 m is wound around a cylindrical graphite inner core having an outer diameter of 100 mm and a length of 300 mm, as shown in FIG. An outer cylinder having an inner diameter of 130 mm was covered. The container has several holes, such as 74, for providing air permeability. This container was set sideways in the electric furnace. Carbonization was performed under a temperature rising condition of 2 ° C./min up to 1400 ° C. Next, the obtained roll-shaped carbonized film was set on an inner core having an outer diameter of 100 mm as shown in FIG. 8, and this container was set in a vertical orientation on a frame in a graphitization furnace. Graphitization was performed at a temperature rising condition of 5 ° C./min up to 2900 ° C. The degree of collapse of the cylindrical shape of the obtained graphite film, the rewinding test, and the thermal diffusivity were measured.

(実施例2)
ポリイミドフィルムBを使用したこと以外は実施例1と同様に実施した。
(Example 2)
The same operation as in Example 1 was performed except that the polyimide film B was used.

(実施例3)
黒鉛化処理の際に、71の円筒芯を使用しなかったこと以外は実施例1と同様に実施した。
Example 3
The same procedure as in Example 1 was performed except that 71 cylindrical core was not used during the graphitization treatment.

(実施例4)
幅500mm幅のポリイミドフィルムAを使用したこと、黒鉛化処理の際に、図9のように、横向きにグラファイト化炉内にセットした(支えにより内芯を浮かせた状態)こと以外は実施例1と同様に実施した。
Example 4
Example 1 except that a polyimide film A having a width of 500 mm was used, and that it was set in the graphitization furnace sideways (in a state where the inner core was lifted by a support) as shown in FIG. It carried out like.

(実施例5)
ポリイミドフィルムCを使用したこと以外は、実施例1と同様に実施した。
(Example 5)
The same operation as in Example 1 was performed except that the polyimide film C was used.

(実施例6)
ポリイミドフィルムDを使用したこと以外は、実施例1と同様に実施した。
(Example 6)
The same operation as in Example 1 was performed except that the polyimide film D was used.

(実施例7)
ポリイミドフィルムEを使用したこと以外は、実施例1と同様に実施した。
(Example 7)
The same operation as in Example 1 was performed except that the polyimide film E was used.

(実施例8)
厚さ50μm、幅250mm、長さ2mのポリイミドフィルムAを、角型容器に厚み250μmの膨張黒鉛シート(東洋炭素株式会社製、商品名:PERMA−FOIL)で挟んで保持し、ポリイミドフィルムAに6g/cm2の圧力が均一にかかるように重石をのせたこと以外は実施例1と同様に、1400℃まで2℃/minの昇温条件で炭化処理を行った。
(Example 8)
A polyimide film A having a thickness of 50 μm, a width of 250 mm, and a length of 2 m is sandwiched and held in a rectangular container by an expanded graphite sheet having a thickness of 250 μm (trade name: PERMA-FOIL, manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd.). Carbonization treatment was performed under the temperature rising condition of 2 ° C./min up to 1400 ° C. in the same manner as in Example 1 except that the weight was applied so that the pressure of 6 g / cm 2 was applied uniformly.

さらに、得られた炭化フィルムを、ポリイミドフィルムの第1面であった面を内巻きにして外径30mm、長さ300mmの円筒状の黒鉛製内芯に巻き付けたこと以外は実施例1と同様に、2900℃まで5℃/minの昇温条件で黒鉛化処理を実施した。得られたグラファイトフィルムの円筒形状の崩れの程度、巻き替えテスト、熱拡散率を測定した。して黒鉛化処理を行った。   Further, the obtained carbonized film was wound around a cylindrical graphite inner core having an outer diameter of 30 mm and a length of 300 mm with the surface that was the first surface of the polyimide film as an inner winding, and was the same as in Example 1. In addition, the graphitization treatment was performed under the temperature rising condition of 5 ° C./min up to 2900 ° C. The degree of collapse of the cylindrical shape of the obtained graphite film, the rewinding test, and the thermal diffusivity were measured. Then, graphitization was performed.

(比較例1)
第2面が内側になるように巻き付けたこと以外は実施例1と同様に実施した。
(Comparative Example 1)
It implemented like Example 1 except having wound so that a 2nd surface might become an inner side.

(比較例2)
第2面が内側になるように巻き付けたこと以外は実施例2と同様に実施した。
(Comparative Example 2)
It implemented like Example 2 except having wound so that a 2nd surface might become an inner side.

(比較例3)
第2面が内側になるように巻き付けたこと以外は実施例3と同様に実施した。
(Comparative Example 3)
It implemented like Example 3 except having wound so that a 2nd surface might become an inner side.

(比較例4)
第2面が内側になるように巻き付けたこと以外は実施例4と同様に実施した。
(Comparative Example 4)
It implemented like Example 4 except having wound so that a 2nd surface might become an inner side.

(比較例5)
第2面が内側になるように巻き付けたこと以外は実施例5と同様に実施した。
(Comparative Example 5)
It implemented like Example 5 except having wound so that a 2nd surface might become an inner side.

(比較例6)
第2面が内側になるように巻き付けたこと以外は実施例6と同様に実施した。
(Comparative Example 6)
It implemented like Example 6 except having wound so that a 2nd surface might become an inner side.

(比較例7)
第2面が内側になるように巻き付けたこと以外は実施例7と同様に実施した。
(Comparative Example 7)
It implemented like Example 7 except having wound so that a 2nd surface might become an inner side.

(比較例8)
得られた炭化フィルムを、ポリイミドフィルムの第2面であった面を内側になるように巻き付けて黒鉛化したこと以外は実施例8と同様に実施した。
(Comparative Example 8)
The obtained carbonized film was carried out in the same manner as in Example 8 except that the surface which was the second surface of the polyimide film was wound so as to be inward and graphitized.

<結果>
<高分子フィルムの第1面の内巻きの効果>
表1に示すように、高分子フィルムの第1面が内側になるように巻いた状態で熱処理した、実施例1〜8では、熱処理後のグラファイトフィルムの円筒形状は崩れなかった。また、巻き替えテストにおいてもほとんど裂け不良は発生しなかった。一方、高分子フィルムの第2面が内側になるように巻いた状態で熱処理した比較例1〜8では、図1の12のように熱処理後の円筒形状は大きく崩れ、引き伸ばしただけでフィルムの端部から裂けが発生した。また、巻き替えテストにおいても裂け不良が多発し、ハンドリング性が非常に悪かった。
<Result>
<Effect of inner winding of first surface of polymer film>
As shown in Table 1, the cylindrical shape of the graphite film after the heat treatment did not collapse in Examples 1 to 8 where the heat treatment was performed with the first surface of the polymer film wound inward. In the rewinding test, almost no tear failure occurred. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 8 where the heat treatment was performed so that the second surface of the polymer film was on the inside, the cylindrical shape after the heat treatment was greatly collapsed as shown in 12 of FIG. A tear occurred from the edge. In the rewinding test, tearing failures frequently occurred and the handling property was very poor.

<反り量について>
実施例1、5、6を比較すると、反り量が小さな実施例5では、円筒形状の崩れは発生しなかったものの、巻き替えテスト時に実施例1より裂け不良が発生した。また、反り量の大きい実施例6では、熱処理後の円筒形状が実施例1と比較して崩れた。
<About the amount of warpage>
When Examples 1, 5, and 6 were compared, in Example 5 where the amount of warping was small, the cylindrical shape did not collapse, but a tear failure occurred in Example 1 during the rewinding test. Moreover, in Example 6 with a large amount of warpage, the cylindrical shape after the heat treatment collapsed as compared with Example 1.

<黒鉛化工程時の芯の有無>
実施例1、3、比較例1、3を比較する。実施例3では黒鉛化時に内芯が無くても、高分子フィルムの第1面が内側になるように巻いて熱処理したため、円筒形状の崩れはなかった。芯がないため、炉内への投入重量が少なくなり、電力などの消費が抑制できた。
<Presence / absence of core during graphitization process>
Examples 1 and 3 and Comparative Examples 1 and 3 are compared. In Example 3, even when there was no inner core during graphitization, the polymer film was wound and heat-treated so that the first surface of the polymer film was on the inside, so that the cylindrical shape did not collapse. Since there is no core, the weight put into the furnace is reduced, and consumption of electric power and the like can be suppressed.

<炭化処理をシート状で実施する方法について>
炭化処理をシート状で実施した、実施例8、比較例8を比較しても、ポリイミドフィルムの第1面であった面を内巻きにして黒鉛化すると、熱処理後のグラファイトフィルムの円筒形状は崩れなかった。また、巻き替えテストにおいてもほとんど裂け不良は発生しなかった。
<About the method of carrying out carbonization treatment in sheet form>
Even if Example 8 and Comparative Example 8 in which the carbonization treatment was performed in a sheet form were compared and graphitized with the inner surface of the surface that was the first surface of the polyimide film, the cylindrical shape of the graphite film after the heat treatment was It did not collapse. In the rewinding test, almost no tear failure occurred.

11 円筒形状が崩れていないグラファイトフィルム
12 円筒形状が崩れたグラファイトフィルム
21 裂け不良
31 上面への反り
32 下面への反り
41 巻きの外側への反り
42 巻きの内側への反り
51 グラファイトフィルム
52 2インチの巻き出しフリーロール
53 3インチの巻き取り駆動ロール
54 ロール間の距離
71 円筒状の黒鉛製円筒芯
72 外筒
73 円筒芯に巻かれたポリイミドフィルム
74 通気性を持たせるための開口部
81 炭化フィルム
82 架台
91 支え
101 ロール1
102 ロール2
103 高分子フィルム
104 懸垂線
105 たるみ
106 フィルムを載せる脱着軸
111 中央がたるむ場合
112 端部がたるむ場合
113 中央のたるみ
114 端部のたるみ
1210 ベルト室
1212 Tダイ
1214 エンドレスベルト
1216 ゲルフィルム
1218 テンター室
1220 加熱炉
1222 除冷炉
1224 ポリイミドフィルム
1226 冷却プーリー
141 巻きの内側
142 巻きの外側
11 Graphite film whose cylindrical shape has not collapsed 12 Graphite film 21 whose cylindrical shape has collapsed 21 Failure to tear 31 Warpage to the upper surface 32 Warpage to the lower surface 41 Warpage to the outside of the winding 42 Warping to the inside of the winding 51 Graphite film 52 2 inches Unwinding free roll 53 3-inch winding drive roll 54 Distance between rolls 71 Cylindrical graphite cylindrical core 72 Outer cylinder 73 Polyimide film 74 wound around the cylindrical core Opening 81 for giving air permeability Carbonized Film 82 Base 91 Support 101 Roll 1
102 Roll 2
103 Polymer film 104 Suspension line 105 Slack 106 Desorption shaft 111 on which the film is placed When the center sag 112 When the end sag 113 When the end sag 114 Center sag 114 10 Belt sag 1210 T-die 1214 Endless belt 1216 Gel film 1218 Tenter chamber 1220 Heating furnace 1222 Cooling furnace 1224 Polyimide film 1226 Cooling pulley 141 Winding inside 142 Winding outside

Claims (3)

高分子フィルムの第1面は、フィルムが反る側の面の反対側の面であり、
前記高分子フィルムの第1面が内巻きになるように巻いた状態で、2000℃以上の温度で熱処理をおこなうことを特徴とするグラファイトフィルムの製造方法。
The first surface of the polymer film is the surface opposite to the surface on which the film warps,
A method for producing a graphite film, wherein heat treatment is performed at a temperature of 2000 ° C. or higher in a state where the first surface of the polymer film is wound in an inner winding.
前記高分子フィルムの反り量が、0.5mm以上16mm以下であることを特徴とする請求項1に記載のグラファイトフィルムの製造方法
前記高分子フィルムの反り量は、JIS C2151に記載のフィルムの巻取り性評価に基づくたるみ測定で、フィルム端部の反りの大きさを、23℃にて測定したものである。
The method for producing a graphite film according to claim 1, wherein the amount of warpage of the polymer film is 0.5 mm or more and 16 mm or less :
The amount of warpage of the polymer film is a sag measurement based on the evaluation of the winding property of the film described in JIS C2151, and the size of the warp of the film end is measured at 23 ° C.
高分子フィルムの第1面であった面が巻物の内側に巻かれるように準備する工程を含み、該準備する工程の後に黒鉛化工程をおこなうことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のグラファイトフィルムの製造方法。 Wherein the step of providing as the first surface is a surface of the polymer film is wound on the inside of the scroll, to claim 1 or claim 2, characterized in that the graphitization step after the step of the preparation The manufacturing method of the graphite film of description.
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