墨膜制造方法。
[0058]圖2是用于說明本發(fā)明的一實施例即利用單一連續(xù)爐的石墨膜制造方法的順序圖。如圖2所圖示，首先，把高分子膜纏繞到夾具10(Sl)。將在圖7至圖9中，對該夾具100進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0059]高分子膜應(yīng)耐熱性優(yōu)秀，在600?1500°C溫度區(qū)域，真空、氮氣、惰性氣體環(huán)境狀態(tài)下進(jìn)行熱處理時，體積減少率不能低于50%，薄膜的內(nèi)/外部應(yīng)碳化(碳素化)。這時，若使用體積減少率低于50%或會消失的高分子膜，不可用于2000°C以上的高溫?zé)崽幚??？紤]到此，本發(fā)明中的所述高分子膜使用聚酰亞胺薄膜。
[0060]若高分子膜的厚度為50 μ m以下,有利于制造薄膜的石墨膜5。制造出在600?1500°C溫度區(qū)域，向面積方向產(chǎn)生2?20%的收縮率，向厚度方向呈現(xiàn)10?20%的厚度收縮的碳素薄膜。進(jìn)行1500?2200°C以上的熱處理時石墨膜被轉(zhuǎn)換，這時，面方向產(chǎn)生收縮反應(yīng)，厚度方向同時產(chǎn)生收縮與膨脹反應(yīng)。在這種工藝過程中，若最終產(chǎn)品即石墨膜的厚度為10 μ m以下，操作時會產(chǎn)生破壞現(xiàn)象。因此，最好使用具有25 μ m以上的厚度的高分子膜。
[0061]并且，高分子膜的密度應(yīng)優(yōu)選1.4g/cm3以上，才能在所述碳化步驟中不形成多個皺褶。
[0062]并且，所述高分子膜的抗張力為300MPa以上，需要分子間的強力結(jié)合，最終在熱處理工藝(本發(fā)明的第2-3溫度區(qū)間)中的面方向強度才會優(yōu)秀。
[0063]而且，所述高分子膜的熱膨脹系數(shù)應(yīng)是25ppm/°C以下。若熱膨脹系數(shù)大于25ppm/°C，會產(chǎn)生根據(jù)熱處理的皺褶問題及扭曲問題。
[0064]選擇具有這種條件的高分子膜并纏繞到夾具100后，把高分子膜引入具有第I溫度區(qū)間的第I加熱器內(nèi)，從而使所述高分子膜碳化而變換成碳質(zhì)膜(S2)。將在圖3中對此進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
[0065]如所述，第I加熱器內(nèi)變換的碳質(zhì)膜被引入具有溫度以線型上升的區(qū)間即第2溫度區(qū)間的第2加熱器200內(nèi)，從而變換成石墨膜(S3?S5)。此處，所述第2加熱器200具有4000?6000mm的長度，使所述碳質(zhì)膜以0.33?1.33mm/秒橫向移動。這時，若移動速度為小于0.33，會導(dǎo)致難以控制設(shè)備本身、降低生產(chǎn)力，若大于1.33，產(chǎn)品被玻璃化而受到?jīng)_擊時會產(chǎn)生碎裂。
[0066]另夕卜，第2加熱器200內(nèi)部以2kgf/cm2?6kgf/cm2的壓力環(huán)境,形成惰性氣體(氧氣體)。若惰性氣體為2kgf/cm2以下,可能會導(dǎo)致產(chǎn)品的偏差,若6kgf/cm2以上,會提高制造單價而造成損失。
[0067]第2加熱器200的縱向長度為4000?6000mm的原因是，4000mm以下時很難形成溫度梯度，產(chǎn)品外觀上可能會產(chǎn)生皺褶，若為6000mm以上，會導(dǎo)致生產(chǎn)力低下，惰性氣體的供應(yīng)量過大，制造單價上的損失。
[0068]另外，對于第2加熱器200的形狀，將通過圖6進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
[0069]另外，所述第2加熱器200的第2溫度區(qū)間，可分成1000°C?1500°C的第2_1溫度區(qū)間、1500°C?2200°C的第2-2溫度區(qū)間及2600°C?2800°C的第2-3溫度區(qū)間。所述第2-1溫度區(qū)間內(nèi)，使所述碳質(zhì)膜以0.33?1.33mm/秒橫向移動，使所述第2加熱器200的內(nèi)部溫度每分鐘上升I?5°C并在I?4小時內(nèi)對所述碳質(zhì)膜進(jìn)行熱處理(S3)。然后，為了防止所述碳質(zhì)膜產(chǎn)生粉塵，所述2-2溫度區(qū)間內(nèi)，使所述第2加熱器200的內(nèi)部溫度每分鐘升溫5°C以下，并在I?3小時內(nèi)對所述碳質(zhì)膜進(jìn)行熱處理(S4)。最后，為了加強所述石墨膜的柔韌性，使水平熱傳導(dǎo)度達(dá)到lOOOw/mk以上，在所述第2-3溫度區(qū)間，對所述碳質(zhì)膜進(jìn)行熱處理(S5)。
[0070]另外，為了防止所述第2溫度區(qū)間的熱處理中因流入雜質(zhì)而造成熱處理上的問題，向第2加熱器200的引入部分和第2加熱器200的流出部分分別提供第I氮氣簾和第2氮氣簾。據(jù)此，防止外部雜質(zhì)流入第2加熱器200內(nèi)，提高石墨膜制造效率。
[0071]通過以上的S3?S5工藝，碳質(zhì)膜變換成石墨膜，夾具100內(nèi)存在纏繞的石墨膜。
[0072]以下，參照圖3及圖4，對所述第I溫度區(qū)間及第2溫度區(qū)間進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
[0073]圖3是呈現(xiàn)本發(fā)明的一實施例即利用單一連續(xù)爐的石墨膜制造方法中第I加熱器內(nèi)的第I溫度區(qū)間的溫度變化的圖表。如圖3所圖示，第I溫度區(qū)間包括以500±50°C?1000°C順次上升的區(qū)間。第I溫度區(qū)間是使高分子膜碳化(碳素化)的區(qū)間，本發(fā)明中使用的高分子膜即聚酰亞胺薄膜在600?1500°C實現(xiàn)碳化。第I溫度區(qū)間，如圖3所圖示，包括以500—> 1000V升溫的區(qū)間，這時，每分鐘快速升溫10°C以上。然后，在1000°C左右的區(qū)間內(nèi)維持2小時左右，從而實現(xiàn)薄膜內(nèi)外部的碳化而使高分子變換成碳質(zhì)膜。
[0074]以下參照圖4說明第I加熱器制造的碳質(zhì)膜變換成石墨膜的區(qū)間即第2溫度區(qū)間。
[0075]圖4是呈現(xiàn)本發(fā)明的一實施例即利用單一連續(xù)爐的石墨膜制造方法中第2加熱器內(nèi)的第2溫度區(qū)間的溫度變化的圖表。如圖4所圖示，所述第2溫度區(qū)間，由1000°C?1500°C的第2-1溫度區(qū)間、1500°C?2200°C的第2-2溫度區(qū)間及2600°C?2800°C的第2-3溫度區(qū)間。
[0076]第2-1溫度區(qū)間即1000°C?1500°C，每分鐘進(jìn)行I?5°C的升溫，共持續(xù)I?4小時(第I次熱處理)。這種升溫過程即第I次熱處理中，因所述碳質(zhì)膜表面的碳素引導(dǎo)滑動，從而制作出柔韌的面板。若升溫速度為5°c以上，會增加由熱分解產(chǎn)生的氣體量，導(dǎo)致產(chǎn)品的皺褶、表面不良、表面剝離、碎裂。
[0077]所述第2-1溫度區(qū)間內(nèi)的最佳升溫速度為每分鐘3°C。
[0078]第2-2溫度區(qū)間即1500°C?2200°C相當(dāng)于對碳質(zhì)膜的內(nèi)外部進(jìn)行石墨化的區(qū)間。第2-2區(qū)間共持續(xù)I?3小時，每分鐘升溫5°C以下。若升溫速度為5°C以上，收縮和氣體產(chǎn)生量會瞬間急增，誘發(fā)薄膜表面的剝離及氣孔而降低密度，從而減少熱傳導(dǎo)度。并且，因石墨層間分離而產(chǎn)生粉塵。
[0079]第2-3溫度區(qū)間即2600°C?2800°C是賦予石墨膜柔韌性的區(qū)間。若在2600°C以上的高溫下進(jìn)行最終熱處理，會提高石墨膜的柔韌性，水平熱傳導(dǎo)度達(dá)到lOOOw/mk以上，形成密度1.8g/c.c的高配置石墨片。
[0080]通過以上連續(xù)性的工藝制造石墨膜，從而簡化了工藝并能夠顯著降低制造成本。
[0081]以下，參照圖5詳細(xì)說明所述第2加熱器200的結(jié)構(gòu)。
[0082]圖5是用于說明適用于本發(fā)明的一實施例即利用單一連續(xù)爐的石墨膜制造方法的第2加熱器200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的概念圖。
[0083]如圖5所圖示，第2加熱器200的外殼210的內(nèi)側(cè)面以橫向設(shè)置石墨加熱器220。石墨加熱器220，如圖所圖示，隨著碳質(zhì)膜的移動方向而逐漸變薄。即，沿著所述移動方向而以梯形逐漸變薄。若對該石墨加熱器220施加恒流，薄的一面會產(chǎn)生更多的熱量。S卩，薄的一面的電阻大，發(fā)熱量多。據(jù)此，薄的一面釋放更多的熱，厚的一面釋放更少的熱，由此形成如圖4的溫度圖表。
[0084]圖5中說明了對一個加熱器進(jìn)行厚度調(diào)整而獲得具有所需溫度圖表的加熱器的例子，但本發(fā)明并不限定于此，也可使每個區(qū)間設(shè)置不同個數(shù)的加熱器而獲得所需的溫度圖表。
[0085]另外，出口處未設(shè)置石墨加熱器220，從而設(shè)計成最終產(chǎn)品為300°C以下的產(chǎn)品。
[0086]圖6是本發(fā)明的一實施例即利用單一連續(xù)爐的石墨膜制造方法中第2加熱器上引入已纏繞到夾具100的碳質(zhì)膜的另一例子的圖。與圖1所圖示的例子不同，圖6中夾具100以放倒的狀態(tài)進(jìn)入第2加熱器200內(nèi)。
[0087]以下，通過圖6至圖9，更詳細(xì)地說明本發(fā)明的一實施例即利用單一連續(xù)爐的石墨膜制造方法中支撐高分子膜的夾