改善石墨膜的平坦性的方法、以及石墨膜及其制造方法_4

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将所得的原料石墨膜用双面胶粘带粘贴固定于内芯,如图6所示以端部对齐 的方式在竖立状态下卷绕,所述内芯是用可从SEC炭素株式会社(SEC力一求^株式会社)获 得的石墨化材料(型号:MSG、线膨胀系数(热膨胀系数)4.0Χ10- 6/Κ)制得的外径100mm的内 芯。然后,对驱动轴施加4N · m的转矩,进行固定以使原料石墨膜的最外周不能动,将其紧紧 地卷缠于内芯。如上所述进行卷绕工序。
[0159] 平坦性矫正处理工序
[0160]接着,将卷缠于内芯的原料石墨膜横向放置地安设在石墨化炉内,以5°C/min的升 温条件实施平坦性矫正处理工序(以下也称矫正处理工序),直至2900°C。
[0161] 测定所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0162] (实施例2)
[0163] 除了将平坦性矫正处理工序的最高温度设为2600°C以外,与实施例1同样地进行 操作。测定所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0164] (实施例3)
[0165] 除了将平坦性矫正处理工序的最高温度设为2200°C以外,与实施例1同样地进行 操作。测定所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0166] (实施例4)
[0167] 除了将石墨化工序的最高温度设为2600°C以外,与实施例1同样地进行操作。测定 所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0168] (实施例5)
[0169] 除了将石墨化工序的最高温度设为2200°C以外,与实施例1同样地进行操作。测定 所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0170] (实施例6)
[0171]除了卷绕于用可从SEC炭素株式会社获得的石墨化材料(型号:NSG、线膨胀系数 (热膨胀系数)〇.7Χ10-6/Κ)制得的外径100mm的内芯来进行平坦性矫正处理工序以外,与实 施例1同样地进行操作。测定所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0172](实施例7)
[0173]除了卷绕于用可从新日本科技炭素株式会社(新日本于夕/力一求^株式会社) 获得的石墨化材料(型号:GS-203R、线膨胀系数(热膨胀系数)6.0Χ10-6/Κ)制得的外径 100mm的内芯来进行平坦性矫正处理工序以外,与实施例1同样地进行操作。测定所得的石 墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0174] (实施例8)
[0175] 除了卷绕于外径30mm的内芯来进行平坦性矫正处理工序以外,与实施例1同样地 进行操作。测定所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0176] (实施例9)
[0177] 除了卷绕于外径60mm的内芯来进行平坦性矫正处理工序以外,与实施例1同样地 进行操作。测定所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0178](实施例 10)
[0179] 除了对驱动轴施加6N · m的转矩来进行卷绕工序以外,与实施例1同样地进行操 作。测定所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0180] (实施例11)
[0181] 除了对驱动轴施加2N · m的转矩来进行卷绕工序以外,与实施例1同样地进行操 作。测定所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0182](实施例⑵
[0183]除了对驱动轴施加0.5N · m的转矩来进行卷绕工序以外,与实施例1同样地进行操 作。测定所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0184](实施例13)
[0185] 除了将宽250mm、长2m的聚酰亚胺膜A放入内尺寸250mmX 2.1mX30mm的方形容器 以外,与实施例1同样地进行操作,以2°C/min的升温条件实施碳化工序,直至1400°C,从而 得到碳化膜。对于所得的碳化膜,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。
[0186] 按照均匀地施加6g/cm2的压力的条件在所得的原料石墨膜上载放重石,与实施例 1同样地以5°C/min的升温条件实施平坦性矫正处理工序,直至2900°C。测定所得的石墨膜 的各种物性。不于表1~表4。
[0187](实施例 14)
[0188]与实施例13同样地实施碳化工序、石墨化工序,与实施例1同样地对所得的片状的 原料石墨膜实施平坦性矫正处理工序。测定所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。 [0189](实施例 15)
[0190] 与实施例1同样地对厚100μπι的天然石墨片材(东洋炭素(東洋炭素)株式会社制 商品名:PERMA-F0IL(等级名:PF))实施平坦性矫正处理工序。测定所得的石墨膜的各种物 性。不于表1~表4。
[0191] (实施例16)
[0192] 除了将石墨化工序的最高温度设为2400°C以外,与实施例1同样地进行操作。测定 所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0193](实施例 17)
[0194]除了将石墨化工序的最高温度设为2000°C以外,与实施例1同样地进行操作。测定 所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0195](实施例 18)
[0196]除了将石墨化工序的最高温度设为1800°C以外,与实施例1同样地进行操作。测定 所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0197](实施例 19)
[0198] 除了将平坦性矫正处理工序的最高温度设为2750°C以外,与实施例1同样地进行 操作。测定所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0199] (实施例20)
[0200] 除了将平坦性矫正处理工序的最高温度设为2400°C以外,与实施例1同样地进行 操作。测定所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0201] (实施例21)
[0202]除了将平坦性矫正处理工序的最高温度设为2000°C以外,与实施例1同样地进行 操作。测定所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0203] (实施例22)
[0204] 与实施例13同样地实施碳化工序,从而制成碳化膜。将所得的碳化膜安设于图17 的夹具。172使用的是250mmX2. lmX30mm的石墨化材料(新日本科技炭素株式会社、型号: GS-203R、线膨胀系数6.0X10-6/K),171使用的是270mmX2.1mX51mmX壁厚10mm的石墨外 周夹具(SEC炭素株式会社、型号:NSG、线膨胀系数0.7Χ10- 6/Κ)。以5°C/min的升温条件实施 平坦性矫正处理工序,直至2900°C。测定所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0205] (实施例23)
[0206] 与实施例13同样地实施碳化工序,从而制成碳化膜。在不对所得的碳化膜施加负 荷的情况下以5°C/min的升温条件升温,直至2600 °C,在2600 °C的温度下按照施加6g/cm2的 压力的条件对膜实施热压。保持该状态,以5°C/min的升温条件实施热处理,直至2900°C。测 定所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0207] (实施例24)
[0208] 与实施例1同样地实施碳化工序,从而制成碳化膜。接着,将所得的辊状的碳化膜 与实施例1同样地安设在石墨化炉内,以5 °C/min的升温条件升温,直至2600 °C。于2600 °C使 内芯旋转,卷取松弛的膜。直接以5°C/min的升温条件实施热处理,直至2900°C。测定所得的 石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0209](实施例四)
[0210]与实施例1同样地制造碳化膜。
[0211] 接着,除了将所得的辊状的碳化膜卷绕于图16的Φ 100mm的分割夹具以外,与实施 例1同样地安设在石墨化炉内。以5 °C /min的升温条件升温,直至2600 °C,于2600 °C使内芯旋 转,卷取松弛的膜。直接以5 °C/min的升温条件实施热处理,直至2900 °C。然后在2900 °C的温 度下按照对膜最内周施加6g/cm2的压力的条件使分割夹具分割扩张。
[0212] 测定所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0213](实施例洸)
[0214] 除了水平地安设石墨化后的膜、在横向的状态下对安设于相同水平的外径100mm 的内芯实施卷绕工序以外,与实施例1同样地进行操作。
[0215] 测定所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0216] (实施例27)
[0217] 除了水平地安设石墨化后的膜、利用边缘位置控制系统以端部对齐的方式在横向 的状态下对安设于相同水平的外径100mm的内芯实施卷绕工序以外,与实施例1同样地进行 操作。
[0218] 测定所得的石墨膜的各种物性。示于表1~表4。
[0219] (比较例1)
[0220] 与实施例1同样地实施碳化工序、石墨化工序。测定所得的石墨膜的各种物性。示 于表5~表8〇
[0221] (比较例2)
[0222] 除了将平坦性矫正处理工序的最高温度设为1800°C以外,与实施例1同样地进行 操作。测定所得的石墨膜的各种物性。示于表5~表8。
[0223] (比较例3)
[0224] 与实施例13同样地实施碳化工序、石墨化工序,测定所得的石墨膜的各种物性。示 于表5~表8〇
[0225] [表1]
[0226]
[0227][表 2]
[0228]
[0229][表 3]
[0230]
[0231J L 表4」
[0
[0232]
[0
[0235][表 6]
[0236]
[0237] [表 7]
[0238]
[0239] L衣8」
[0240]
[0241] 〈平坦性矫正处理工序的效果〉
[0242] 如表1~表4所示,实施了平坦性矫正处理工序的实施例1~27与未实施平坦性矫 正处理工序的比较例1、3相比,如果Zgs/Ugs为0.2以下,则平坦性非常好。其原因在于,通过 一边对平坦性差的原料石墨膜再次施加负荷一边施加温度,石墨微晶发生重排列,松弛得 到矫正。实施例1~27的平坦性矫正处理前的Zgs/Ugs大于0.2,但戏剧性的是,可将松弛改 善至Zgs/Ugs达到0.2以下。作为一例,图14所示为实施例1的石墨化后的原料石墨膜和平坦 性矫正处理后的石墨膜的概观照片。
[0243] 实施例1~12、14~21、24、26、27中,利用内芯和卷绕于该内芯的原料石墨膜的热 膨胀的差异,在热处理的过程中,原料石墨膜被内芯向外侧撑开,石墨膜的松弛得到矫正。 实施例13中,通过载放重石,在热处理的过程中,在面方向上均匀地施加负荷,松弛得到矫 正。此外,利用在平坦性矫正处理时施加在面方向上的压力,原料石墨膜的表面特性也得到 改善,所得的石墨膜没有不均,非常均匀。实施例22中,通过将热膨胀系数不同的石墨材料 组合,利用热膨胀系数的差异在热处理过程中对原料石墨膜施加压力,从而矫正松弛。实施 例23中,在2600 °C以上的温度下对碳化膜实施热压,从而矫正膜的松弛。实施例25中,利用 芯的分割扩张,由内芯将膜向外侧撑开。此外,利用在平坦性矫正处理时施加在面方向上的 压力,原料石墨膜的表面特性也得到改善,所得的石墨膜没有不均,非常均匀。
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