改善石墨膜的平坦性的方法、以及石墨膜及其制造方法_3

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石墨膜,因此本发明 的平坦性得到改善的石墨膜的散热效果非常好。
[0106] 作为一例,通过将本发明的石墨膜用于LED基板,可在重量不增加的情况下简便地 降低LED温度。
[0107] 近年来,照明(荧光灯和电灯泡的替代品)和液晶电视的背光源(冷阴极管的替代 品)等LED光源的使用逐渐增加。LED与白炽灯泡等相比,虽然发热量更少,但对热量的耐受 性更弱,因此如果不实施任何针对热量的应对措施,则温度升高,寿命缩短。
[0108] 现在,LED的基板主要使用玻璃环氧基板,但存在散热量不足、LED温度升高的问 题。因此,开发出了以铝板等金属材料作为核心材料的基板,但该基板也存在重量重、加工 性差的问题。
[0109] 图15示出了 6种使用方法,但使用方法无特别限制。例如,151和15 2相比,如果像 152那样将石墨膜用于靠近LED的位置,则容易降低LED温度。将石墨膜用于基板时,既可以 是单个石墨膜,也可以是在石墨膜的至少一面贴合胶粘带或保护带(丙烯酸类、硅酮类的 PET胶粘带、PI胶粘带)而成的石墨复合体。 【实施例】
[0110] 下面对本发明的各种实施例和数种比较例一起进行说明。
[0111] 〈各种物性测定条件〉
[0112] 〈原料石墨膜和石墨膜的JIS C2151中记载的松弛度Zgs的测定〉
[0113] 原料石墨膜和石墨膜的平坦性的评价采用以JIS C2151中记载的膜的卷绕性评价 为基准的松弛度测定,在室温下(23°C)测定松弛度的大小。
[0114] (试验片)试验片采用从辊上新拉出的约2m长的试验片。此时,取出试验片的部位 是辊的卷绕物的中央附近。
[0115] 即,如果是100m的卷绕物,则从距离卷绕物终点50m左右的部位取出3块试验片。对 于不取出3块试验片的实施例14那样的片状的样品,将其直接用作试验片,仅进行1次测定。 [0116](关于装置)对于装置如下所述进行说明(图9)。
[0117] a)关于安装有辊的架台
[0118] 该装置包括可自由旋转的两根金属制辊和平行地支撑这两根辊的坚固的架台。作 为各辊,准备直径为100mm±10mm、长度足以承载受试膜的最大宽度的辊。两根辊的轴处于 同一水平面,彼此空开1500mm± 15mm的间隔,以0.1度以内(即对于lm长的辑在1.8mm以内) 的角度以平行的状态固定。辊采用圆筒度在〇.1_以内的圆筒状,表面进行适当的梨皮加工 (并非研磨加工)。架台如图9的96所示,在一根辊(第一辊)的下方附近安装有用于载放受试 膜的装置(收放轴)。该装置中,1)载放膜的收放轴与第一辊的轴以1度以内的角度平行,2) 膜的侧部的位置可自由调整。
[0119] b)关于对膜施加张力的装置
[0120] 该装置位于架台的相反侧的端部,其用处在于能将带砝码或弹簧的夹子固定于从 第二根辊(第二辊)自由垂下的膜。砝码或弹簧的负荷是对每lcm宽的膜施加50g的负荷,可 调节成对膜的宽度方向尽可能均匀地施加张力。或者也可以卷绕于张力辊,施加每lcm宽度 为50g的均匀的张力。
[0121] c)关于尺寸测定器具
[0122] 在两根辊之间的中央部沿着与辊平行的线准备器具,该器具用于测定两根辊之间 的平面和垂下的膜之间的距离。测定用的器具是长1525mm以上的钢制直尺和带1mm刻度的 长150_的钢制尺子。或者也可以使用自动或半自动地显示膜的位置的复杂的器具。
[0123] (测定步骤)如图9所示,将试验片沿长度方向载放于装置的两根辊上。对膜的自由 端施加张力(上述的每lcm 50g)。调节膜的通过第二辊的最终位置,使得膜在两根辊的中央 大致处于水平。
[0124] 使用钢制直尺和带刻度的钢制尺子,在两根辊的中央部沿着宽度方向确认膜。
[0125] (结果)将最大的松弛度作为松弛度Zgs,采用3个测定值的中位数。对于片状的样 品,1次的测定结果记载于表1~表4、表5~表8。
[0126] 〈原料石墨膜和石墨膜的面方向的热扩散率的测定〉
[0127] 原料石墨膜和石墨膜的面方向的热扩散率使用基于光交流法的热扩散率测定装 置(真空理工理工)株式会社制"LaserPit"),在23°C的气氛下以10Hz的条件对 将石墨膜切割成4X40mm的形状的样品进行测定。从图11的点1、2、3拉出3块试验片。1是原 料石墨膜和石墨膜的卷绕物的距内侧50mm的中央附近,3是原料石墨膜和石墨膜的卷绕物 的距外侧50mm的中央附近,2是1和3的中间。如果是TD宽度200mm的卷绕物的辊,则中央附近 是指宽度为100mm的位置附近。对于片状的样品也同样地拉出3块试验片。使用3块试验片测 得的热扩散率的平均值记载于表1~表4、表5~表8。
[0128] 〈层压试验〉
[0129] 实施图12的层压试验。更详细地说,将石墨膜卷绕于纸制的直径3英寸的纸管,将 该石墨膜连续地供给至相互平行排列的外径50mm长635mm的第一辊和第二辊之间,使其与 厚ΙΟμπι、宽度比石墨膜的宽度小20mm的PET带贴合。PET带使用可从寺冈制作所(寺岡裂作 所)获得的633K的带间隔物的PET带,一边以80度的角度剥离间隔物,一边供给至第二辑。在 石墨膜的MD方向上施加的张力为30g/cm,卷绕速度为lm/min。评价石墨膜的开裂的程度、贝占 合褶皱的程度。
[0130] 对图2所示的层压后的石墨复合膜的褶皱进行评价。在复合膜的整个长度范围内 计数长5mm以上的裙皱的个数,换算成每单位长度(lm)的裙皱的个数。每lm的裙皱的个数少 于0.05个/m的记作A,为0.05个/m以上且少于0.2个/m的记作B,为0.2个/m以上~少于1个/m 的记作C,为1个/m以上~少于1.5个/m的记作D,为1.5个/m以上~少于2个/m的记作E,为2 个/m以上的记作F。
[0131 ]〈原料石墨膜和石墨膜的MIT耐弯折试验〉
[0132] 进行原料石墨膜和石墨膜的MIT耐弯折试验。从图11的点1、2、3拉出3块1.5 X 10cm 的试验片。使用东洋精机(東洋精機)株式会社制的MIT耐揉疲劳试验机型号D,以试验负荷 100gf(0.98N)、速度90次/分钟、弯折夹子的曲率半径R为2mm的条件进行。在23°C的气氛下, 测定在弯折角度左右均为135度的条件下进行弯折直至断裂为止的弯折次数(弯曲次数)。 使用3块试验片进行测定,平均值记载于表1~表4、表5~表8。
[0133] 〈原料石墨膜和石墨膜的002面峰的半峰宽的评价(反射XRD)>
[0134] 原料石墨膜和石墨膜的XRD测定(X射线衍射)使用理学(U力'夕)株式会社制RINT-2500HL来进行。从图11的点1、2、3拉出3块25 X 30mm的试验片,接着将固定于铝制折叠机 (folder)的试验片安设于装置,使得测定面与膜表面一致。调节至电流10mA、电压20kV,以 扫描速度4度/min、采样宽度0.02度的条件在扫描角度10度~40度的范围内进行测定。狭缝 的条件是:发散狭缝1度,散射狭缝1度,接收狭缝〇. 3mm,发散纵狭缝5mm。联动地控制2Θ/Θ 轴,进行反射配置条件下的测定。
[0135] 分析如下所述进行:以2Θ为横轴,以cps为纵轴,估算在2Θ为26.5度的位置附近出 现的002面的峰的半峰宽。
[0136] 使用3块试验片进行测定,平均值记载于表1~表4、表5~表8。
[0137] 〈原料石墨膜在2400°C的温度下的尺寸变化〉
[0138] 测定原料石墨膜在2400 °C的温度下的尺寸变化。在23 °C下从图11的点1、2、3拉出3 块50 X 50cm的试验片。在不施加压力的状态下加热至2400°C,放置10分钟进行冷却。估算冷 却至23°C后的石墨膜的一边的尺寸的变化。使用3块试验片进行测定,平均值记载于表1~ 表4、表5~表8〇
[0139] 〈原料石墨膜和石墨膜的面积的测定方法〉
[0140] 作为原料石墨膜和石墨膜的面积的测定方法,可根据测定膜的宽度和长度而得的 值的积来估算。但是,形状歪曲而难以进行长度的测定以及膜容易破损而难以进行长度的 测定的情况下,也可以测定辊状的原料石墨膜和石墨膜的总重量,根据与切出的一部分 (lOOmmX 100mm)的重量的比值算出面积。
[0141 ]〈原料石墨膜和石墨膜的宽度Ugs的测定〉
[0142] 关于原料石墨膜和石墨膜的宽度Ugs,于23°C测定图11的点1~3的宽度,将平均值 记载于表中。
[0143] 〈原料石墨膜和石墨膜的松弛度Zgs除以宽度Ugs而得的值Zgs/Ugs〉
[0144] 松弛度Zgs除以宽度Ugs而得的值Zgs/Ugs记载于表1~表4、表5~表8。
[0145] 〈原料石墨膜和石墨膜的重量的测定〉
[0146] 关于原料石墨膜和石墨膜的重量,于23°C测定10cm见方的原料石墨膜和石墨膜的 重量(g)。
[0147] 〈石墨膜的收率(开裂)>
[0148] 对石墨膜的收率(开裂)的评价方法进行说明。在辊的整个长度范围内计数如图13 所示在距两端部30mm以内(TD方向)的范围内产生的长5mm以上的开裂缺陷,换算成每单位 长度(lm)的开裂缺陷的数量。每lm的开裂缺陷少于0.05个/m的记作A,为0.05个/m以上且少 于0.2个/m的记作B,为0.2个/m以上~少于1个/m的记作C,为1个/m以上~少于2个/m的记作 D,为2个/m以上的记作E。
[0149] 〈聚酰亚胺膜A的制造方法〉
[0150] 将1当量的4,4 二氨基二苯醚溶解于DMF (二甲基甲酰胺),将1当量的均苯四甲酸 二酐溶解于该溶液,得到聚酰胺酸溶液(18.5重量%)。一边冷却该溶液,一边添加相对于聚 酰胺酸中所含的羧酸基为1当量的乙酸酐、1当量的异喹啉和包含DMF的酰亚胺化催化剂进 行脱泡。
[0151]将聚合工序中制得的聚酰胺酸的DMF溶液用混合机与固化剂(乙酸酐、异喹啉)以 一定的比例混合,从T模中连续地流延涂布于环形带上,一边使带旋转一边进行热风干燥。 该混合清漆通过加热而发生分子内的脱水,进行酰亚胺化反应。通过蒸发溶剂,从带上剥离 出带室出口处的残留溶剂量约为46%的具有自我支承性的膜(凝胶膜),将其固定于栓框, 在拉幅室内于300°C~580°C进行共计4分钟的热处理,制成厚50μπι的聚酰亚胺膜A。本研究 中使用通过同样的方法制得的钟渊(力氺力)株式会社制聚酰亚胺膜(制品名:7匕°力少 200AV)〇
[0152] (实施例1)
[0153] 碳化工序
[0154] 如图7所示将厚50μπι、宽500mm、长50m的聚酰亚胺膜A卷绕于外径100mm、长550mm的 圆筒状的石墨制内芯,包被内径130mm的外筒。将该容器横向安设在电炉内。以2 °C/min的升 温条件实施碳化工序,直至1400 °C。
[0155] 石墨化工序
[0156] 接着,将所得的辊状的碳化膜卷绕于外径100mm的内芯,如图8所示横向安设在石 墨化炉内(通过支撑物使内芯腾空的状态)。以5°C/min的升温条件实施石墨化工序,直至 2900°C,再冷却至室温。测定实施石墨化工序后的原料石墨膜的热扩散率、宽度Ugs、松弛度 Zgs、MIT弯折次数、XRD中的002面峰的半峰宽,记载于表1~表4。
[0157] 卷绕工序
[0158] 接着,
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