[发明专利]一种石墨膜卷材治具及利用其生产石墨膜卷材的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及石墨膜卷材技术领域，特别地涉及一种石墨膜卷材治具及石墨膜卷材生产工艺。

背景技术

PI卷材在转变成石墨卷材的过程中，若要达到跟片材品质相当的水平（膜面细腻、平整、无破损），技术上要达到卷材受热均匀、收缩一致和排焦畅通的问题，目前普遍采用的技术手段是在PI绕卷段通过圆形筒芯绕卷，然后中间加PET、金属条或石墨纸等方式设置排焦空间或提高受热均匀度。该方式在一定程度上实现了PI卷材到一般品质石墨卷材的转变。

现有的通过PI卷材制备石墨膜卷材的工艺方法存在如下缺陷：1、PI到石墨膜的转变面积会收缩20%-30%。圆形筒芯绕完卷进入碳化炉，在PI碳化收缩期间，靠近筒芯的卷材跟筒壁之间的压力会越来越大，硬质筒芯不能给予PI收缩缓冲空间，当压力超过材料承受强度时，靠近卷芯的卷材会大量破损或断裂；2、PI绕卷方式太繁琐，同时采用PET、金属条等方式人为设置PI间的缝隙不均匀，会引起卷材碳化期间受热和排焦不均，得到的卷材收缩形态不一，进而影响石墨化期间的受热均匀度，受热不均会导致石墨膜卷材形态不一致、膜面不平整，最终影响到压延效率和压延品质；3、采用圆形筒芯绕卷，以PET、金属条等方式设置间隙，这种间隙一般都过大，碳化后不能自然收紧，而对于卷材石墨化来说，卷材内部的热传递不均匀，出料品质差。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨膜卷材治具，在对PI进行卷绕时不再需要在卷材中间夹杂PI以外的材料，绕卷一步成型，提高了PI绕卷效率；并且该治具是一种具备可自由伸缩卷芯的石墨治具，保证了靠近卷芯的卷材不被拉断，卷材良率更高；该石墨膜卷材治具为石墨治具，在PI碳化收缩的过程中，卷材始终与高导热石墨膜卷材治具紧密相靠，保证了卷材从内到外受热的均匀性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种石墨膜卷材治具，所述治具为扁平型治具，所述治具具有用于卷绕PI膜的两个卷绕端，其中至少有一个卷绕端可自由伸缩。

具体地，上述两个卷绕端均可以自由伸缩。

具体地，上述治具包括治具本体和可自由伸缩的卷绕端，所述可自由伸缩的卷绕端为T型卷绕端，包括横段和垂直固定在横段中部的竖段，所述治具本体上设有便于T型卷绕端的竖段自由伸缩的容纳孔。

具体地，上述治具本体为扁平方形。

具体地，上述治具还包括在卷绕PI膜时、用于限制T型卷绕端相对于治具本体运动的限位装置。

具体地，上述限位装置为限位块，在卷绕PI膜时，限位块位于横段与治具本体之间。

具体地，上述限位装置为限位销，所述治具本体上具有治具本体限位孔，所述竖段上设有竖段限位孔，所述限位销穿过治具本体限位孔和竖段限位孔对T型卷绕端位置进行限位。

一种利用石墨膜卷材治具生产石墨膜卷材的工艺，包括如下步骤：

1)以石墨膜卷材治具为中心载体，将PI 膜在石墨膜卷材治具上绕成卷材；

2)将步骤1）绕成的卷材和石墨膜卷材治具送入碳化炉中进行碳化，碳化过程中所述治具水平；

3) 将步骤2）碳化后的卷材和石墨膜卷材治具送入石墨化炉中进行石墨化，石墨化过程中所述治具水平放置；

4) 开卷收料；

5) 压延处理。

具体地，上述步骤2的碳化过程，具体的为碳化温度为500～1400℃，碳化时间为12～24小时，碳化炉内真空环境为10～10000Pa。

具体地，上述步骤3的石墨化过程，具体的为石墨化温度为2400～3300℃，时间为4～12小时，石墨化炉内惰性气体保护的环境。

本发明的有益效果是：（1）本发明提供的一种石墨膜卷材治具，在对PI进行卷绕时不再需要在卷材中间夹杂PI以外的材料，绕卷一步成型，提高了PI绕卷效率；

（2）在PI到石墨膜的转变过程中，卷材会发生20%-30%的收缩，本发明提供的一种石墨膜卷材治具是一种具备可自由伸缩卷芯的石墨治具，保证了靠近卷芯的卷材不被拉断，卷材良率更高；

（3）本发明提供的一种石墨膜卷材治具，在对PI进行卷绕时不再需要在卷材中间夹杂PI以外的材料，在PI碳化收缩的过程中，卷材始终与高导热石墨膜卷材治具紧密相靠，保证了卷材从内到外受热的均匀性，最终出炉的石墨膜平整度很好，压延时不易断裂，压延速度可以达到8m/min以上；因PI收缩能够在卷材内部间产生一定的挤压力，这种挤压力有利于卷材受热以及内部微晶沿石墨膜膜面方向取向，有利于该方向热扩散系数的提高，热扩散系数正常一般能达到900mm²/s以上；