CN106701017B - 一种柔性石墨编织填料的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性石墨编织填料的生产方法，依次包括如下步骤：a.单层石墨压薄；b.增强材料挂胶；c.增强材料与单层石墨复合，烘干；d.在增强材料的另一面复合另一层石墨；e.在复合层带表面添加缓蚀剂；f.裁切、卷制并拧合成石墨线；g.在石墨线外部包裹一层金属丝网；h.去杂处理；i.编织。本发明的有益效果是：可以制备出强度高、密度均匀、紧实致密而不含气泡的优质柔性石墨编织填料。

Description

一种柔性石墨编织填料的生产方法

技术领域

本发明涉及一种密封材料，尤其是涉及一种柔性石墨编织填料的生产方法。

背景技术

柔性石墨具有类似金属材料的导电、导热性能、还具有像有机塑料一样的可塑性，并且还有特殊的热性能，化学稳定性，具有良好的润滑功能，能塑形后覆盖在关键材料的特定位置表面，形成特别的效果。因此，柔性石墨在现代电子，通信，航空及国防军工等领域得到广泛应用。中国专利文献CN104015468A，于2014年9月3日公开了“石墨膜的生产方法”，它包括如下步骤：1)卷绕工序；2)低温碳化；3)高温石墨化；4)开卷收料，将人工石墨膜半成品和柔性石墨纸分别收卷；5)压延处理，将人工石墨膜半成品压附在离型膜或保护膜上；6)收卷包装。其中所述卷绕工序包括如下步骤：a.将高分子膜每隔0.2－5米采用虚线刀进行半断式模切形成切割虚线；b.在石墨筒芯缠绕耐高温弹性材料；c.将带有切割虚线的高分子膜和柔性石墨纸贴合，并在步骤b的基础上接着缠绕在石墨筒芯上；d.当步骤c缠绕的高分子膜和柔性石墨纸达到既定的厚度后，用碳绳紧固。但是这种柔性石墨在生产时会造成粘接强度低，成品储存时间短，使得胶水含量控制困难，蠕虫石墨层之间粘接性差，在卷制、拧合和编织过程中会掉下许多石墨磷片，并且编织填料中会出现气泡以及有害气体含量较多，导致最终的成品质量不稳定，材料特性受到影响。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，现有柔性石墨编织填料的生产方式不佳，难以制备品质优良、紧实致密而不含气泡的柔性石墨，从而提供一种柔性石墨编织填料的生产方法，可以制备出强度高、密度均匀、紧实致密而不含气泡的优质柔性石墨编织填料。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种柔性石墨编织填料的生产方法，依次包括如下步骤：

a.将蠕虫石墨放置在循环的传送带上，并以对压辊进行初步对压成型，再将初步成型的石墨带材在次压辊中压薄；

b.增强材料经过在胶池内充分浸润，进行挂胶；所述增强材料材质选自棉麻纤维、金属丝、合成纤维或无机纤维中的一种或多种组合，形状为线状和/或编织网状和/或片状；

c.挂胶后的增强材料的下侧面与从步骤a中次压辊中压薄而成的石墨带材的上侧面进行复合，然后在干燥器中完成烘干；烘干温度为80～380℃；

d.在增强材料的上侧面，通过排气压辊二次压制上一层蠕虫石墨，得复合层带；

e.在复合层带表面添加缓蚀剂；

f.通过破带装置将步骤e所得产品裁切成条状，卷制并拧合成石墨线；

g.在石墨线外部包裹一层金属丝网；

h.对包有金属丝网的石墨线进行加热去杂处理；

i.使用多轨高速精密编织设备，通过交叉内锁编织方式，经过步骤h处理后的石墨线编织成柔性石墨编织填料；

其中，步骤a中对压辊还与从动轮间以对压辊预压带连接，对压辊预压带与传送带之间的夹角为20～30°；次压辊的上辊表面为粗糙面，该粗糙面的粗糙度Ra的范围值是50～100；次压辊的上辊沿辊壁内侧设有夹层，夹层内设有重物滚珠(16)；次压辊上辊的夹层内有沿轴向设有1道以上的挡条(17)；

其中，步骤b中增强材料挂胶所用胶液为丙烯酸脂水溶性聚合物；

其中，步骤c的复合工艺中使用了对压辊；

其中，步骤a和d中使用了闸门板(15)，所述闸门板设于传送带上方和增强材料上方，通过调节闸门板的升降位置来控制通过闸门板下方空间的蠕虫石墨的厚度；

其中，步骤g中使用的金属丝网的材质为镍铬合金丝；

其中，步骤h中加热的温度为250℃～350℃，时间为3～5分钟。

在本技术方案中，采用了两次复合的方法，每次复合仅复合增强材料的一面。这样做，石墨带材和蠕虫石墨对增强材质的结合更紧密，复合效果更好，制得的成品更致密。在增强材料的两侧面试上都复合了石墨后，本方法采用了压辊进行压制，将石墨、胶水、石墨与胶水间的空气排出，有利于最终产品的致密。胶水可以选用在初次复合之后，还要通过干燥器进行烘干，烘干可以使石墨带材更好的附着在增强材料上。缓蚀剂是一种较为活泼的金属粉体，在表面添加此类金属粉体有利于改善此种石墨编织填料材料在使用过程中电化学腐蚀的程度，保护密封接触界面。在石墨线外部包裹一层金属丝网，既有利于提高石墨线的韧性，又能保护石墨线，防止石墨料脱落。对包有金属丝网的石墨线进行加热去杂处理，是将石墨线置于一定高度的温度下进行加热，通过这种加热可以烧毁去除石墨线中的胶水和棉线类，这样有利于提高柔性石墨编织填料的石墨含量，同时有利于在高温工况下形变减小、失重减少，有助于产品的最终品质。最后将石墨线使用多轨高速精密编织设备进行编织，可以采用中国专利文献CN200520116305.5中公开的现有技术高速盘根编织机进行编织。

步骤a中对压辊还与从动轮间以对压辊预压带连接，对压辊预压带与传送带之间的夹角为20～30°。这样的设计可以使蓬松的石墨在被对压辊对压成型前，由对压辊预压带进行预压制，为保证对压质量提供了保障。而且根据生产不同厚度的产品的要求，该夹角可调。

步骤b中增强材料挂胶所用胶液为丙烯酸脂水溶性聚合物。由于最终制备的成品需要应用在保温高腐蚀性环境下，因此挂胶所用的胶液为低卤素胶，优选使用丙烯酸脂水溶性聚合物。丙烯酸脂水溶性聚合物具有低有害元素，耐候变性、粘接持久的特性。

步骤a中使用的次压辊的上辊表面为粗糙面，该粗糙面的粗糙度Ra的范围值是50～100。使用较粗糙的上辊表面，使经过辊压制成的石墨带的表面具有更大的粗糙度，与完成过胶的增强材料复合的效果更好。

步骤a中使用的次压辊的上辊沿辊壁内侧设有夹层，夹层内设有重物滚珠。本方案在次压辊的上辊沿辊壁内侧设有夹层，夹层内设有重物滚珠。当上辊转动时，夹层内的重物滚珠就会因重力不规则的从侧壁上向下掉落，掉落的时候撞击在上辊的辊壁上，间接的对该位置的石墨起到进一步压紧的作用。同时，由于这种掉落产生的撞击是随机的，对石墨形成的压紧作用也是随机分散的，这样的石墨表层复合增强材料效果更好。重物滚珠可以是金属块、混凝土块、鹅卵石等，形状可以是球形、橄榄型、多曲面合围的立体形状等，以圆形的铁球为佳。

所述的次压辊上辊的夹层内有沿轴向设有1道以上的挡条。挡条可以使重物滚珠掉落下来的位置更接近辊面与石墨接触的位置，形成更好的敲击效果，同时也能进一步形成重物滚球的不规则下落。

步骤c的复合工艺中使用了对压辊。此处使用对压辊，可以进一步挤出胶水、石墨中的空气，提高最终产品的质量。

步骤a和d中使用了闸门板，所述闸门板设于传送带上方和增强材料上方，通过调节闸门板的升降位置来控制通过闸门板下方空间的蠕虫石墨的厚度。闸门板为板状，横置在传动带和增强材料的上方。闸门板的高度可调，即闸门板下方的空间的高度可调。通过调节闸门板，可以按照所要制备的柔性石墨编织填料的要求来设定石墨蠕虫的厚度，也就是石墨蠕虫的用量，可形成不同厚度的最终产品，以适应不用的使用环境和使用要求。闸门板还可以在一定程度上将蠕虫石墨刮平，有利于后面的辊压。

步骤g中使用的金属丝网的材质为镍铬合金丝。镍铬合金丝表面抗氧化性好，温度级别高，并且在高温下有较高的强度，有良好的加工性能及可焊性。

步骤h中加热的温度为250℃～350℃，时间为50s～70s。高温快速烧灼，可以高效去除杂质，有利于提高柔性石墨编织填料的石墨含量，同时有利于在高温工况下形变减小、失重减少，有助于产品的最终品质

综上所述，本发明的有益效果是：可以制备出强度高、密度均匀、紧实致密而不含气泡的优质柔性石墨编织填料。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图，

图2是次压辊上辊的截面示意图。

其中：1第一料斗，2蠕虫石墨，3传送带，4对压辊，5石墨带，6次压辊，7增强材料，8海绵辊，9胶池，10干燥器，11第二料斗，12排气压辊，13破带装置，14收卷装置，15闸门板，16重物滚珠，17挡条，18缓蚀剂添加设备。箭头所示为重物滚珠从上方挡条跌落的轨迹方向。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示，一种柔性石墨编织填料的生产方法，依次包括以下步骤：

a.第一料斗1内盛放有蠕虫石墨2，蠕虫石墨2依重力摊在循环的传送带3上；传送带的上方设有闸门板15，闸门板的高度可调整，并通过调整闸门板的高度来调节通过闸门板下方的蠕虫石墨的厚度；通过闸门板下方的蠕虫石墨被初步刮平后，随传送带达到对压辊4，进行初步对压成型。对压辊与从动轮间以对压辊预压带连接，对压辊预压带与传送带3之间设有20°的夹角，使蓬松的石墨先受到对压辊预压带的预压制，再由对压辊进行初步对压成型。经过初步对压成型的石墨带5在次压辊6中压薄；蠕虫石墨中可以掺有一定比例的固体粉末粘合胶，本例中的蠕虫石墨中掺有有机硅树脂，其重量份占比为3％～6％；本例中次压辊的上辊表面为粗糙面，该粗糙面的粗糙度Ra为50；如图2所示，次压辊的上辊沿辊壁内侧设有夹层，夹层内设有重物滚珠16，本例的重物滚珠选用的是圆形的铁球；次压辊上辊的夹层内还有沿轴向设有4道挡条17，当次压辊的上辊滚动时，圆形的铁球因重力不断的从侧壁的挡条外掉落，不规则的敲击在上辊的内侧壁上；

b.将增强材料7通过数个海绵辊8，在胶池9内充分浸润，进行挂胶；所述增强材料材质选自棉麻纤维、金属丝、合成纤维或无机纤维中的一种或多种组合，形状为线状和/或编织网状和/或片状；本例中增强材料选用的是网状的麻纤维；胶水为低卤耐高温胶，本例选用的是丙烯酸脂水溶性聚合物；

c.挂胶后的增强材料的下侧面与从步骤a中次压辊中压薄而成的石墨带的上侧面进行复合，复合过程中通过了一对对压辊的辊压，然后在干燥器10中完成烘干；烘干温度为80～380℃，本例选200℃；

d.经过复合和加热烘干的增强材料的上侧面上方，还设有第二料斗11第二料斗内同样盛满蠕虫石墨，这些蠕虫石墨也依重力铺设在增强材料的上侧面，同样经过闸门板对蠕虫石墨进行厚度控制和初步刮平，然后增强材料携带着上方的蠕虫石墨一起通过排气压辊12，二次压制上一层蠕虫石墨，得复合层带；

e.使用缓蚀剂添加设备18在复合层带表面添加缓蚀剂；本例中缓蚀剂采用的是锌粉；

f.通过破带装置13将步骤e所得产品裁切成条状，卷制并拧合成石墨线，并用收卷装置14进行收卷；

g.在石墨线外部包裹一层金属丝网；本例中的金属丝采用的是镍铬合金丝材质；

h.对包有金属丝网的石墨线进行加热去杂处理；此处要求的加热温度为250℃～350℃，时间为3～5分钟；本例选用的是300℃，时间为4分钟；

i.使用多轨高速精密编织设备，通过交叉内锁编织方式，经过步骤h处理后的石墨线编织成柔性石墨编织填料。本例使用的是如中国专利文献CN200520116305.5中公开的现有技术高速盘根编织机进行编织。

Claims (1)

1.一种柔性石墨编织填料的生产方法，其特征是，依次包括如下步骤：

a.将蠕虫石墨(2)放置在循环的传送带(3)上，并以对压辊(4)进行初步对压成型，再将初步成型的石墨带材在次压辊(6)中压薄；

b.增强材料(7)经过在胶池(9)内充分浸润，进行挂胶；所述增强材料材质选自棉麻纤维、金属丝、合成纤维或无机纤维中的一种或多种组合，形状为线状和/或编织网状和/或片状；

c.挂胶后的增强材料的下侧面与从步骤a中次压辊中压薄而成的石墨带材的上侧面进行复合，然后在干燥器(10)中完成烘干；烘干温度为80～380℃；

d.在增强材料的上侧面，通过排气压辊(12)二次压制上一层蠕虫石墨，得复合层带；

e.在复合层带表面添加缓蚀剂；

f.通过破带装置(13)将步骤e所得产品裁切成条状，卷制并拧合成石墨线；

g.在石墨线外部包裹一层金属丝网；

h.对包有金属丝网的石墨线进行加热去杂处理；

i.使用多轨高速精密编织设备，通过交叉内锁编织方式，经过步骤h处理后的石墨线编织成柔性石墨编织填料；

其中，步骤a中对压辊还与从动轮间以对压辊预压带连接，对压辊预压带与传送带之间的夹角为20～30°；次压辊的上辊表面为粗糙面，该粗糙面的粗糙度Ra的范围值是50～100；次压辊的上辊沿辊壁内侧设有夹层，夹层内设有重物滚珠(16)；次压辊上辊的夹层内有沿轴向设有1道以上的挡条(17)；

其中，步骤b中增强材料挂胶所用胶液为丙烯酸脂水溶性聚合物；

其中，步骤c的复合工艺中使用了对压辊；

其中，步骤a和d中使用了闸门板(15)，所述闸门板设于传送带上方和增强材料上方，通过调节闸门板的升降位置来控制通过闸门板下方空间的蠕虫石墨的厚度；

其中，步骤g中使用的金属丝网的材质为镍铬合金丝；

其中，步骤h中加热的温度为250℃～350℃，时间为3～5分钟。