ES2300303T3 - Cuerpo de grafito expandido impregnado de resinas acrilicas. - Google Patents

Abstract

Cuerpo impregnado de grafito expandido o de grafito expandido al menos parcialmente recompactado, que contiene al menos un sistema de resina acrílica exento de disolvente, de baja viscosidad, estable en almacenamiento y polimerizable o bien polímeros obtenidos por endurecimiento de al menos un sistema de resina de esta clase, caracterizado porque el sistema de resina acrílica contiene un sistema iniciador que comprende los componentes 2,2''-dimetil-2,2''-azodipropiononitrilo y 1,1''-azobis-(1-ciclohexanocarbonitrilo).

Description

Cuerpo de grafito expandido impregnado de resinas acrílicas.

Es objeto de la invención un cuerpo impregnado con resinas artificiales y constituido por grafito expandido o por grafito expandido y al menos parcialmente recompactado, así como un procedimiento para la fabricación de un cuerpo de esta clase.

Los materiales compuestos de grafito y plásticos están ampliamente difundidos en muchas aplicaciones técnicas. Por ejemplo, granulados de electrografito con plásticos fluorados se transforman en componentes de alta resistencia a la corrosión para la construcción de aparatos químicos, si bien éstos, debido a los costes de los plásticos fluorados y a la técnica de manipulación necesaria, son relativamente costosos. Un tema cuyo contenido es aún más próximo al de la solicitud aquí abordada está representado en el documento US 4,265,952: se mezcla grafito expandido con, por ejemplo, polvo fino de PTFE y a continuación se prensa la mezcla. Por tanto, esta técnica de fabricación se diferencia de la técnica de impregnación descrita en la solicitud que aquí se presenta.

Otro ejemplo de un material compuesto a base de grafito y plástico son láminas de grafito natural impregnadas superficialmente con resinas, las cuales se utilizan principalmente en forma de juntas planas contra medios especialmente agresivos. En la bibliografía técnica se encuentran muchos documentos referentes a este segundo ejemplo.

Las láminas de grafito natural se fabrican hoy en día en todo el mundo a razón de millares de toneladas al año. El procedimiento empleado para ello se encuentra descrito en las patentes EP 0 087 489, US 3,404,061 y US 3,494,382. Brevemente expuesto, se realiza lo siguiente:

Un agente de inclusión, tal como, por ejemplo, ácido sulfúrico concentrado, actúa en presencia de un agente oxidante, tal como, por ejemplo, ácido nítrico concentrado o peróxido de hidrógeno concentrado, sobre grafito natural, preferiblemente grafito natural en forma de plaquitas o escamas. Se producen entonces compuestos de inclusión de grafito en las escamas de grafito o las plaquitas de grafito. Mediante un calentamiento de corta duración, por ejemplo por introducción en la llama de un quemador de gas, se descomponen térmicamente las escamas y mediante la presión de gas que se origina en su interior durante este proceso de descomposición se hinchan dichas escamas para formar partículas de grafito sueltas de configuración vermicular. Este producto se denomina también grafito "expandido" o material expandido de grafito.

El grafito expandido es extraordinariamente dúctil y se puede conformar fácilmente sin ayuda de un aglutinante especial bajo una compactación más o menos fuerte. El más importante producto así fabricado en el aspecto económico es una lámina de grafito flexible que puede fabricarse racionalmente sobre cadenas de calandrias. Tales productos tienen densidades aparentes comprendidas entre 0,7 y 1,3 g/cm^{3}. Sin embargo, son posibles también otras piezas de geometría diferente, por ejemplo cuerpos de junta individuales, que estén más compactadas en promedio y presenten densidades aparentes de 1,0 a 1,8 g/cm^{3}. Ahora bien, existen piezas a manera de esponjas de pequeña densidad aparente en promedio, que tienen valores de 0,1 a 1,0 g/cm^{3}. Todos estos cuerpos de configuración diferente y densidad aparente diferente tienen un sistema de poros abiertos. Se denominan en lo que sigue "producto previo".

Los materiales compuestos a base de tal producto previo y resinas artificiales o plásticos desarrollan múltiples tareas. Las resinas artificiales o los plásticos reducen la permeabilidad, definen las propiedades superficiales, por ejemplo la resistencia a los arañazos, aumentan la resistencia en grado reducido, disminuyen la estabilidad térmica de un material compuesto con grafito expandido, pueden aminorar la conductividad eléctrica o restringen la estabilidad frente a medios fluidos. Una técnica conveniente para la fabricación de los materiales compuestos es la impregnación.

Según el documento DE 32 44 595, se puede aminorar la acción de adherencia de láminas de grafito a superficies metálicas impregnando el producto previo en la zona próxima a la superficie con resina de furano.

Según el estado actual de la técnica, la amplia impregnación de una parte a otra de cuerpos moldeados de grafito expandido y parcialmente recompactado es difícil. Para superar las dificultades, el documento WO 99/16141 (US 6,037,074) enseña que se puede impregnar un cuerpo de esta clase de una manera satisfactoria cuando éste está mezclado con fibras minerales que salen también a través de la superficie de los respectivos cuerpos. De esta manera, se forman pequeños canales a lo largo de estas fibras minerales, en los que, durante la impregnación, la resina puede circular hacia el interior del cuerpo. En este documento se cita como agente de impregnación una resina fenólica disuelta en acetona -es decir, una resina durómera que contiene disolvente con reacciones de condensación durante el endurecimiento-.

Otro método para lograr una buena impregnación de parte a parte de cuerpos de grafito expandido consiste en convertir las resinas deseadas por medio de disolventes en líquidos de baja viscosidad con los cuales resulta más completa la impregnación. En el documento japonés JP 1 100 040 A se citan las resinas durómeras a base de fenoles, epóxidos, poliimidas, melaminas, poliésteres y furanos, las cuales se emplean en una solución de mezclado con polivinilbutiral.

En la patente japonesa JP 1 308 872 A2 se describe la solución de otros problemas. Se fabrica un material compuesto a base de un velo de fibras de vidrio y una lámina de grafito expandido para reforzar esta última de esta manera y obtener en conjunto un material estanco a los líquidos. Esto se consigue por medio de una impregnación con resina epoxídica, atravesando la resina el velo y penetrando al mismo tiempo también superficialmente, es decir, en parte, dentro de la lámina. Durante el endurecimiento subsiguiente se obtiene a partir del velo impregnado la parte portante del material compuesto, el cual es entonces también superficialmente estanco.

La impregnación de una lámina de grafito expandido con resina fenólica o resina epoxídica, presentada en el documento japonés JP 60242041A2 (DE 35 12 867 C2), sirve para la solución de problemas similares, concretamente para la mejora de la resistencia y la hermeticidad a los gases. La particularidad radica aquí en un proceso de desgasificación de las resinas líquidas y de la lámina situada en ellas que se repite múltiples veces, seguramente con el objetivo de mejorar la calidad de la impregnación.

En el documento DE 43 32 346 A1 se describe la impregnación de las láminas a base de grafito expandido con el fin de mejorar la adherencia a capas de elastómero sobrepuestas. La viscosidad de las resinas epoxídicas empleadas es allí de 2.100 a 2.400 mPa\cdots.

En el documento japonés JP 11354136 A2, con el título de "Fuel Cell, Separator for Fuel Cell, and Manufacture Therefor", se describe la fabricación de grafito expandido en forma de hojas (sheet-like shape). Este grafito expandido parcialmente recompactado es pulverizado (pulverized) a continuación y luego mezclado alternativamente con resinas, resina epoxídica exenta de disolvente, resina epoxídica sólida, resina de melamina, resina acrílica, resina de fenol, resina de poliamida, etc. Esta mezcla se conforma seguidamente. Esta técnica se diferencia -por la incorporación y mezclado de las resinas hasta una granulación de grafito expandido- de los cuerpos según la invención que presentan una estructura enteramente diferente, tal como se demostrará más adelante.

En el documento WO 98/09926 se describe una lámina de grafito que se recubre en al menos un lado con un plástico. Esto se realiza primero con una solución acuosa de una resina acrílica que se aplica sobre la superficie y que permanece allí, pero que también penetra en zonas de la lámina próximas a la superficie, y luego se seca dicha solución.

En el documento US 2001/0046560 se impregna una lámina de grafito con un metacrilato, efectuándose el endurecimiento bajo presión.

El estado de la técnica anteriormente expuesto revela diferentes cuerpos fabricados empleando grafito expandido, que contienen resinas artificiales, así como procedimientos para su fabricación. Se aprecia fácilmente que es difícil fabricar cuerpos de grafito de alto valor con contenido de resina artificial a partir de grafito expandido recompactado. Todos los procedimientos descritos adolecen en parte de graves inconvenientes: Cuando se emplean para la impregnación resinas diluidas con disolventes y, por tanto, mucho más fluidas, la impregnación se desarrolla ciertamente con más facilidad, pero los vapores de los disolventes en general fácilmente volátiles generan graves problemas durante la propia impregnación, pero especialmente en los pasos posteriores del procedimiento. En particular, debido a su escape dejan tras de sí, al endurecerse las resinas, unos finos canales que aumentan la permeabilidad de los cuerpos fabricados. Cuando no puede tolerarse ni se desea una permeabilidad elevada, existe, además, un problema general: Cuando el endurecimiento no se realiza con mucha lentitud, es decir, consumiendo tiempo, se originan en los cuerpos unas burbujas y fisuras que reducen considerablemente su calidad. Se aplica una consideración correspondiente para sistemas de resina que, al endurecerse, liberen gases provenientes de reacciones de condensación.

Debido al escape de disolventes u otros gases y vapores se origina una porosidad residual en los cuerpos. Se intenta ahora frecuentemente eliminar la porosidad residual mediante una o varias pasadas de impregnación adicionales.

El incremento del coste ligado a esto es evidente y el éxito es bastante limitado. Asimismo, las resinas que contienen disolvente requieren siempre, sobre todo, medidas para su segura manipulación y para su eliminación inocua o para la recuperación de los disolventes, lo que incrementa aún más el coste. El recurso a la adición de fibras que atraviesan las superficies del cuerpo mejora tal vez las propiedades de impregnación del cuerpo, pero no elimina los problemas expuestos para el empleo de vapores o gases que contienen disolvente. Además, se tiene siempre un producto que contiene fibras determinadas y que se puede fabricar con mayor coste.

Los problemas comentados con los disolventes contenidos en los sistemas de resina se aplican también para resinas que contienen agua, por ejemplo según el documento WO 98/09926. Además, según este documento, una lámina de grafito es provista de un sistema de resina que tiene como consecuencia la formación de una capa de plástico superficial para fines de refuerzo. Al aplicar la resina, ésta penetra también en la superficie de la lámina. La capa de plástico tiene, por un lado, el efecto de que puede aplicarse un segundo revestimiento con mejor adherencia y, por otro lado, el efecto de un aislamiento eléctrico.

Ambos aspectos, el sistema de resina disuelto en agua y el aislamiento eléctrico en la superficie del cuerpo, se consideran como desventajosos para el empleo de los cuerpos según la presente invención.

Por este motivo, el problema de la invención que sirve de base a esta solicitud de patente residía en crear un cuerpo de grafito expandido o de grafito expandido al menos parcialmente recompactado cuyo sistema de poros accesible al líquido estuviera completa o parcialmente lleno de una resina artificial no endurecida o parcial o totalmente endurecida. Este cuerpo no debía contener sitios defectuosos, tales como burbujas o fisuras, que pudieran ser ocasionados por reacciones de la resina artificial durante el endurecimiento. El cuerpo debía poderse fabricar con un coste relativamente pequeño. Debía ser estable frente a la corrosión, así como eléctrica y térmicamente conductivo, y, en función del grado de compactación, ir desde permeable a los líquidos hasta hermético a los gases.

El problema se resuelve con un cuerpo según la reivindicación 1 y un procedimiento según la reivindicación 9 por el hecho de que el producto previo o el cuerpo obtenido a partir del producto previo impregnado por medio de al menos una compactación parcial contiene sistemas de resina acrílica exentos de disolvente, de baja viscosidad y estables en almacenamiento o bien sistemas de resina acrílica endurecidos. Los sistemas de resina llegan al cuerpo por efecto de la impregnación del producto previo con sistemas de resina acrílica exentos de disolvente, de baja viscosidad, estables en almacenamiento y polimerizables.

Para excluir los inconvenientes antes citados de sistemas de resina que contienen disolvente y para conseguir las ventajas de sistemas de resina de baja viscosidad, se utilizan los siguientes sistemas de resina especiales exentos de disolvente según la invención que aquí se presenta:

El componente principal es preferiblemente dimetacrilato de trietilenglicol. El sistema iniciador proviene del grupo de los iniciadores azoicos y comprende 2,2'-dimetil-2,2'-azodipropiononitrilo y 1,1'-azobis-(1-ciclohexanocarbonitrilo). En los ejemplos se cita una selección posible de las proporciones porcentuales de los distintos componentes en la mezcla total.

Las bajas viscosidades de los sistemas de resina a la temperatura de elaboración aseguran una impregnación buena y racional del producto previo y las polimerizaciones que se desarrollan durante el endurecimiento no pueden dar lugar a productos de desdoblamiento de bajo peso molecular que pudieran ocasionar una formación de burbujas o incluso fisuras en el cuerpo. En los ejemplos se describen con más detalle las pruebas realizadas en los sistemas de resina.

La mezcla indicada tiene a temperatura ambiente una viscosidad comprendida entre 10 y 20 mPa\cdots que está netamente por debajo de la de sistemas de resina exentos de disolvente, de baja viscosidad, estables en almacenamiento y polimerizables tomados del grupo de los isocianatos y sus compañeros de reacción y/o los epóxidos. El componente principal del sistema de resina acrílica se puede caracterizar con ayuda del desarrollo en el tiempo de las viscosidades en la unidad [mPa\cdots] a temperatura ambiente: Mezcla fresca 13, después de ocho días 13 y después de cuarenta y ocho días 14.

La pequeña tasa -demostrada con ayuda de estas mediciones de viscosidad- de las variaciones de la resina a temperatura ambiente y a lo largo de un período de tiempo de varias semanas se designa con el término de alta "estabilidad en almacenamiento".

El grafito expandido empleado para la fabricación del producto previo consiste en estructuras vermiculares desplegadas en abanico en las que unas finísimas plaquitas de grafito están unidas una con otra con la forma de un fuelle de acordeón defectuoso. Durante la compresión para obtener el producto previo, estas plaquitas se desplazan una dentro de otra y una sobre otra. Se engranan una con otra y establecen así nuevamente un contacto que ya no puede deshacerse sin destrucción. Se origina de esta manera en el producto previo un armazón o entramado de grafito poroso que, a causa de los buenos contactos de las plaquitas de grafito una con otra, tiene una buena conductividad eléctrica y también una buena conductividad térmica. Dado que estas propiedades tienen su fundamento en la función de armazón del grafito en el producto previo, éstas no resultan afectadas negativamente por la impregnación con resina artificial. Durante una compresión posterior del producto previo impregnado con resina se pueden incluso mejorar todavía estas propiedades.

En producto previo está atravesado en todas partes por unos poros abiertos que están unidos uno con otro de múltiples maneras. Debido a este entramado de poros unidos uno con otro, la resina artificial penetra en el cuerpo del producto previo durante la impregnación y, en condiciones adecuadas, puede rellenarlo también por completo. A partir del entramado de poros se obtiene después un entramado de resina artificial. Ambos entramados, el entramado de grafito y el entramado de poros o de resina artificial, dan como resultado, en combinación, las excelentes propiedades de los productos finales así fabricados. Debido a su ajuste deliberado resulta posible también controlar el nivel de las propiedades de los productos finales. Por ejemplo, un cuerpo de producto previo poco precompactado y, por tanto, altamente poroso tiene una menor conductividad eléctrica y térmica y un menor grado de anisotropía que un cuerpo de producto previo más fuertemente compactado. Sin embargo, éste puede absorber más resina artificial u obtiene un comportamiento de resistencia modificado. En el caso de cuerpos de producto previo fuertemente compactados, estas condiciones están invertidas. Se obtienen con ellos después de la impregnación y el endurecimiento de la resina artificial unos productos con conductividad eléctrica y térmica mejorada, así como con buenas resistencias mecánicas. Todos los cuerpos aquí descritos según la invención son altamente impermeables frente a líquidos y gases cuando su entramado de poros está completamente lleno de resina artificial.

Para la impregnación de los cuerpos de producto previo pueden emplearse todos los procedimientos conocidos, como, por ejemplo, los descritos en el documento DE 35 12 867. Sin embargo, se emplean preferiblemente procedimientos de inmersión, especialmente procedimientos de inmersión con puesta previa bajo vacío de la caldera que contiene el cuerpo de producto previo e inundación de la caldera puesta bajo vacío con la resina artificial. Eventualmente, se solicita la caldera también con una presión de gas después de su inundación con la resina artificial.

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Si se quiere conseguir solamente una impregnación próxima a la superficie o parcial del cuerpo de producto previo, se acorta la duración de la impregnación y se untan o rocían de manera correspondiente con resina artificial las superficies de las cuales deberá partir la impregnación, o bien se sumerge el cuerpo tan solo parcialmente. Después de este tratamiento se retira de la superficie la resina sobrante.

Un aspecto esencial de esta invención es la impregnación y endurecimiento racionales y exentos de daños. Se ha comentado anteriormente el endurecimiento rápido y exento de burbujas y fisuras que resulta posible debido a las reacciones de polimerización. La impregnación racional depende sensiblemente de la viscosidad del sistema de resina. El presente sistema de resina acrílica tiene, con menos de 20 mPa\cdots, una viscosidad muy baja, por lo que el resultado de la impregnación es muy bueno.

Según el grado de compactación del producto previo y el volumen de poros abierto dependiente del mismo, el producto previo puede absorber hasta un 100% de su peso propio en resina. Sin embargo, si se desea una alta conductividad eléctrica del producto final, se parte entonces convenientemente de un cuerpo de producto previo más fuertemente precompactado con un menor volumen de poros abiertos, que puede absorber entonces, por ejemplo, tan solo un 20% en peso de resina, referido a su peso propio. Después del endurecimiento de la resina, un cuerpo de esta clase puede ser impermeable en alta medida para líquidos y gases (véase la tabla 2) y presenta buenas propiedades de resistencia.

La cinética de la reacción de endurecimiento depende extremadamente de la temperatura en los sistemas de resina acrílica empleados. Mientras que a temperatura ambiente casi no se desarrolla ninguna reacción de endurecimiento, ésta se inicia bruscamente a más altas temperaturas y al entrar en acción los iniciadores azoicos. Prácticamente, no puede observarse un estado de transición fuertemente viscoso de los sistemas de resina. Los sistemas de resina se endurecen bruscamente de parte a parte. El endurecimiento de los sistemas de resina acrílica se efectúa en tiempos tanto más cortos cuanto más alta sea la temperatura. Son ejemplos:

1

Si se deben fabricar mayores series de piezas estructurales o cuerpos según las técnicas anteriormente descritas, se aspirará siempre a combinar racionalmente algunos pasos del procedimiento. Esto es posible especialmente en la conformación de cuerpos de producto previo impregnados junto con un endurecimiento simultáneo. Convenientemente, se carga para ello el producto previo impregnado -casi siempre en forma de un semiproducto o recorte- en un molde ya caliente y se cierra éste. El semiproducto adopta así la geometría deseada, se calienta al mismo tiempo de parte a parte y se endurece definitivamente.

Existen grafitos en una diversidad bastante grande sobre la base de una fabricación artificial y un origen natural, mencionándose ambos en la patente US 3,404,061. En lo que sigue se entra solamente en detalles sobre el grafito natural, que está contenido como materia prima en los cuerpos que aquí se describen.

El grafito natural se obtiene por minería y se separa de la roca "estéril" (ganga) con un coste considerable. Sin embargo, quedan adheridas también a las escamas de grafito natural cantidades pequeñísimas de la roca o bien éstas están fusionadas con las escamas. Para cualquier procedencia del grafito natural son característicos estos "componentes ajenos" los cuales pueden fijarse también como valor de ceniza. Un método para determinar tales valores de ceniza se encuentra descrito en DIN 51 903 bajo el título "Ensayo de materiales de carbono, determinación del valor de ceniza".

A causa de las aplicaciones finales de los cuerpos de grafito según la invención que contienen resina artificial, no carecen de importancia los valores de ceniza y la composición de la ceniza que posee el grafito contenido.

Si se utilizan tales cuerpos, por ejemplo como juntas en sí resistentes a la corrosión, en instalaciones que están solicitadas con medios corrosivos, se tiene que, determinados componentes de la ceniza junto con el medio corrosivo, pueden conducir entonces a una formación de picaduras en las pestañas o manguitos de empaquetaduras de prensaestopas adyacentes a las juntas resistentes a la corrosión y, en último térmico, pueden dar lugar a que falle la unión hermética.

Otro ejemplo de un posible efecto negativo de un valor de ceniza demasiado alto o de una composición de ceniza desfavorable del grafito en un cuerpo según la invención que contiene resina artificial se encuentra en la técnica de las pilas de combustible. Así, por ejemplo, se pueden fabricar placas bipolares de pilas de combustible de membrana de intercambio de protones a partir del material según la invención. Cuando una placa de esta clase presenta un contenido de ceniza demasiado alto, una parte de los componentes de ceniza nocivos se puede desprender de la placa durante el funcionamiento de la pila de combustible y puede contaminar los sensibles catalizadores situados en las proximidades de las superficies de la placa bipolar, lo que conduce a una prematura caída de potencia de la pila.

A causa de las posibles repercusiones negativas de un contenido de ceniza demasiado grande, el contenido de ceniza del grafito empleado para la fabricación de los cuerpos según la invención es de 4 por ciento en peso y menos, preferiblemente menos de 2 por ciento en peso y en casos especiales no más de 0,15 por ciento en peso.

Puede ser conveniente enriquecer el cuerpo según la invención con materiales de carga, teniendo que ajustarse la selección de los materiales de carga a la aplicación (por ejemplo, pila de combustible). Los materiales de carga pueden ser materiales eléctricamente conductivos parientes próximos del grafito natural expandido, tales como por ejemplo, materiales del grupo de los grafitos en escamas de origen natural, los electrografitos artificialmente fabricados, hollines o carbonos, las fibras de grafito o las fibras de carbono. Además, pueden emplearse carburo de silicio en forma de granos o de fibras o bien materiales de carga cerámicos o minerales no conductivos eléctricamente en forma de granos, plaquitas o fibras, tales como silicatos, carbonatos, sulfatos, óxidos, vidrios o mezclas seleccionadas de
éstos.

Los cuerpos según la invención pueden emplearse sobre todo allí donde se necesiten piezas estructurales eléctrica y térmicamente conductivas de pequeño peso con buena resistencia a la corrosión. Otras propiedades esenciales para diferentes aplicaciones son pequeños valores de ceniza y una hermeticidad relativamente alta. En particular, los cuerpos según la invención se emplean para componentes de pilas de combustible, para juntas y para elementos conductores del calor, por ejemplo para la evacuación del calor sobrante de circuitos integrados.

En lo que sigue se explica con más detalle la invención ayudándose de ejemplos. Además de los ejemplos, se abordan brevemente los métodos para obtener los datos de las propiedades eléctricas y de la hermeticidad a los gases.

Para determinar la hermeticidad a los gases se prensó el cuerpo de grafito impregnado de resina en forma de una placa de separación (probeta) entre dos cámaras de un dispositivo de ensayo. En la primera cámara reinaba una presión de helio gaseoso mantenida constante de 2 bares absolutos. En la segunda cámara se encontraba una red metálica que soportaba mecánicamente la probeta. Además, esta cámara estaba unida, a presión ambiente, con una bureta llena de líquido, tal como la que se emplea, por ejemplo, para la medición de fugas de juntas planas según DIN 3535.

El helio gaseoso que proviene de la primera cámara y que se difunde a través de la probeta fue recogido en la segunda cámara y medido por medio del desalojamiento del líquido contenido en la bureta. Así, se pudo determinar el volumen del helio gaseoso que se había difundido a través de la probeta en una unidad de tiempo. Teniendo en cuenta la densidad del helio y la superficie de ensayo se obtuvo una tasa de fuga que se indica en la unidad mg/(m^{2}\cdots).

El material compuesto a base de grafito expandido parcialmente recompactado y resina artificial tiene propiedades anisótropas, es decir que las plaquitas individuales del grafito expandido tienen -debido a la técnica de fabricación- una orientación preferente. Paralelamente a esta orientación preferente es, por ejemplo, baja la resistencia eléctrica, mientras que ésta es más alta en dirección perpendicular a dicha orientación. En el presente caso, los cuerpos moldeados endurecidos según la invención se caracterizaron comparativamente por medición de la resistencia eléctrica en dirección perpendicular a la orientación preferente de las capas de grafito. Se sujetó para ello el cuerpo entre dos electrodos revestidos de oro de 50 mm de diámetro con una compresión superficial definida e igual en cada caso. Las resistencias eléctricas R detectadas con ayuda de un aparato (Resistomat 2318) de la firma Burster (Gernsbach, Alemania) se indican en lo que sigue con la dimensión [m\Omega].

Ejemplo 1

Se impregnaron las placas de producto previo siguientes por inmersión a temperatura ambiente:

TABLA 1 Placas de producto previo de grafito expandido parcialmente recompactado empleadas para la impregnación con un sistema de resina acrílica

2

El sistema de resina empleado tenía la composición siguiente:

99,2% de dimetacrilato de trietilenglicol (éster de ácido metacrílico)

0,3% de 2,2'-dimetil-2,2'-azodipropiononitrilo

0,5% de 1,1'-azobis-(1-ciclohexanocarbonitrilo).

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El éster de ácido metacrílico provenía de la firma Röhm GmbH (Darmstadt, Alemania) y tenía la denominación comercial PLEX 6918-O. Los otros dos componentes del sistema de resina tenían la función de un iniciador. El 2,2'-dimetil-2,2'-azodipropiononitrilo provenía de la firma Pergan GmbH (Bocholt, Alemania) y tenía la denominación comercial Peroxan AZDN. El 1,1'-azobis-(1-ciclohexano-carbonitrilo) procedía de la firma Wako Chemicals GmbH (Neuss, Alemania) y llevaba la denominación V40. La viscosidad del sistema de resina estaba a temperatura ambiente en el intervalo de 10 - 15 mPa\cdots.

Las placas de producto previo se sumergieron completamente en el baño de resina y se extrajeron del baño de inmersión al cabo de una, cinco o nueve horas y se eliminó por frotamiento la resina superficialmente adherida. Las placas se introdujeron seguidamente en un horno de recirculación de aire a 100ºC y se endurecieron durante 30 minutos. A pesar de este endurecimiento de choque, las placas de producto previo impregnadas no mostraron burbujas ni fisuras de ninguna clase. Los valores obtenidos en las placas para el contenido de resina, la resistencia de paso R y la permeabilidad \lambda al helio se han agrupado en la tabla 2 y comparado con los valores de placas no impreg-
nadas.

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(Tabla pasa a página siguiente)

3

Como se desprende de la tabla 2, el contenido de resina de los materiales compuestos depende sensiblemente de la densidad aparente del producto previo, de su geometría (grueso de la placa) y del tiempo de impregnación. La resistencia de paso de las placas impregnadas se incrementa en grado relativamente insignificante al aumentar el contenido de resina, ya que la conducción de electrones es soportada por el entramado de grafito existente. La permeabilidad al helio de las placas es drásticamente reducida por el tratamiento de impregnación. Según el contenido de resina de la placa, la permeabilidad se reduce en más de dos décimas potencias en comparación con placas de producto previo correspondientes sin impregnación.

Ejemplo 2

Como sistema de resina se empleó el mismo sistema de resina que en el Ejemplo 1. El producto previo tenía un espesor de 2,7 mm y una densidad de 0,65 g/cm^{3}; el valor de ceniza del grafito era inferior a 0,15% en peso. Después de una duración de impregnación de una hora a temperatura ambiente se sacó del baño de resina la placa ahora impregnada y se la pesó después de frotarla para eliminar la resina superficialmente adherida. La proporción de resina obtenida ascendió a 20% en peso. Se colocó la placa impregnada en un útil de prensado precalentado a 150ºC. Se cerró el útil equipado con una capa antiadherente y se prensó el grafito impregnado hasta darle la forma deseada, teniendo lugar una compactación adicional del material compuesto. Al cabo de cinco minutos de tiempo de actuación de la fuerza de prensado y de la temperatura se abrió el útil y se extrajo el cuerpo moldeado endurecido. El cuerpo moldeado estaba libre de fisuras y burbujas y no mostraba en la superficie ninguna película de resina observable a simple vista.

Aparte de estos ejemplos anteriormente citados, se pueden presentar un gran número de otros cuerpos y variantes del procedimiento según las enseñanzas de esta invención. Por consiguiente, la invención no queda limitada a las formas de realización representadas en los ejemplos.

Claims (18)

1. Cuerpo impregnado de grafito expandido o de grafito expandido al menos parcialmente recompactado, que contiene al menos un sistema de resina acrílica exento de disolvente, de baja viscosidad, estable en almacenamiento y polimerizable o bien polímeros obtenidos por endurecimiento de al menos un sistema de resina de esta clase, caracterizado porque el sistema de resina acrílica contiene un sistema iniciador que comprende los componentes 2,2'-dimetil-2,2'-azodipropiononitrilo y 1,1'-azobis-(1-ciclohexanocarbonitrilo).

2. Cuerpo impregnado con resinas artificiales según la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de resina acrílica contiene metacrilato de trietilenglicol.

3. Cuerpo impregnado según la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de resina acrílica presenta en el cuerpo que contiene resina acrílica, a temperatura ambiente, una estabilidad en almacenamiento de más de dos días, preferiblemente de más de dos semanas.

4. Cuerpo impregnado según una o más de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el cuerpo de grafito impregnado contiene hasta 50% en peso, preferiblemente 5 a 25% en peso y de manera especialmente preferida 10 a 20% en peso de resina acrílica.

5. Cuerpo impregnado según una o más de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el cuerpo de grafito expandido o de grafito expandido al menos parcialmente recompactado contiene materiales de carga cerámicos o minerales eléctricamente no conductivos o eléctricamente conductivos.

6. Cuerpo impregnado según una o más de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque este cuerpo comprende dos respectivos entramados que se mantienen cohesionados por separado, de los cuales uno consiste en un armazón coherente de grafito expandido o de grafito expandido al menos parcialmente recompactado, eléctrica y térmicamente conductivo, y el otro consiste en un entramado coherente de plástico incrustado en el grafito.

7. Cuerpo impregnado según una o más de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque este cuerpo contiene al menos un sistema de resina acrílico en solamente zonas próximas a la superficie o en una parte del cuerpo.

8. Cuerpo impregnado según una o más de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque este cuerpo no contiene ninguna película de resina cerrada en su superficie y puede ser contactado de forma eléctricamente conductora.

9. Procedimiento para fabricar un cuerpo impregnado según la reivindicación 1, que comprende los pasos de fabricar o habilitar como producto previo un cuerpo de grafito expandido o de grafito expandido al menos parcialmente recompactado con un sistema de poros abiertos, impregnar este producto previo con al menos un sistema de resina acrílica exento de disolvente, de baja viscosidad, estable en almacenamiento y polimerizable, elaborar adicionalmente el cuerpo impregnado para transformarlo en un cuerpo moldeado o dejarlo en la forma original, y endurecer la resina en el cuerpo impregnado o en el cuerpo moldeado que contiene resina fabricado a partir del mismo, caracterizado porque el sistema de resina acrílica contiene un sistema iniciador que comprende los componentes 2,2'-dimetil-2,2'-azodipropiononitrilo y 1,1'-azobis-(1-ciclohexanocabonitrilo).

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque se endurece la resina sin aplicación de presión.

11. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque se moldea al mismo tiempo el cuerpo que contiene resinas acrílicas y se endurece el sistema de resina contenido mediante solicitación con temperatura.

12. Procedimiento para fabricar un cuerpo impregnado según las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque se utiliza un producto previo de grafito expandido o de grafito expandido al menos parcialmente recompactado con un sistema de poros abiertos y con un valor de ceniza de no más de cuatro por ciento en peso, preferiblemente de no más de dos por ciento en peso.

13. Procedimiento para fabricar un cuerpo impregnado según las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque se emplea un producto previo de grafito expandido o de grafito expandido al menos parcialmente recompactado con un sistema de poros abiertos y con una densidad aparente en el intervalo de 0,1 a 1,8 g/cm^{3}, preferiblemente con una densidad aparente en el intervalo de 0,3 a 1,5 g/cm^{3} y de manera especialmente preferida con una densidad aparente en el intervalo de 0,5 a 1,3 g/cm^{3}.

14. Procedimiento para fabricar un cuerpo impregnado según las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque el producto previo de grafito expandido o de grafito expandido al menos parcialmente recompactado con un sistema de poros abiertos se impregna con resinas acrílicas que presentan a temperatura ambiente una viscosidad de menos de 100 mPa\cdots, preferiblemente de menos de 50 mPa\cdots y de manera especialmente preferida de menos de 20 mPa\cdots.

15. Procedimiento para fabricar un cuerpo impregnado según las reivindicaciones 9 a 14, caracterizado porque el producto previo de grafito expandido o de grafito expandido al menos parcialmente recompactado con un sistema de poros abiertos absorbe durante el proceso de impregnación hasta 100% en peso, preferiblemente 5 a 35% en peso y de manera especialmente preferida 10 a 25% de su peso propio en resinas acrílicas.

16. Procedimiento para fabricar un cuerpo impregnado según una o más de las reivindicaciones 9 a 15, caracterizado porque se endurecen las resinas acrílicas en el cuerpo impregnado bajo la acción de temperaturas de hasta 200ºC en menos de 10 y preferiblemente en menos de 3 minutos.

17. Procedimiento para fabricar un cuerpo impregnado según una o más de las reivindicaciones 9 a 16, caracterizado porque durante la fabricación del producto previo se mezcla el grafito expandido con materiales de carga cerámicos o minerales, eléctricamente no conductivos o eléctricamente conductivos, y se transforma la mezcla en un producto previo que contiene materiales de carga.

18. Uso de cuerpos que contienen sistemas de resina acrílica según las reivindicaciones anteriores como elementos de junta, como componentes en pilas de combustible o como elementos de conducción del calor.