FR2578244A1 - Articles en carbone comprenant des pieces de matiere carbonee liees entre elles et leur procede de fabrication - Google Patents

Articles en carbone comprenant des pieces de matiere carbonee liees entre elles et leur procede de fabrication Download PDF

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Abstract

UN ARTICLE EN CARBONE FORMANT UN BLOC UNITAIRE DE GRANDES DIMENSIONS DONT LA DENSITE APPARENTE EST SUPERIEURE A 1,01GCM COMPRENANT DES PIECES DE MATIERE(S) CARBONEE(S) DE QUALITE IDENTIQUE OU DIFFERENTE ET UNE OU PLUSIEURS FEUILLE(S) DE GRAPHITE FLEXIBLE(S), PRODUIT PAR INTERPOSITION DE LA OU DES FEUILLE(S) DE GRAPHITE FLEXIBLE(S) ENTRE CHACUNE DES PIECES DE MATIERE(S) CARBONEE(S), PAR LIAISON DE CHACUNE DES PIECES DE MATIERE(S) CARBONEE(S) ET DE LA (DES) FEUILLE(S) DE GRAPHITE FLEXIBLE(S) AVEC UN AGENT ADHESIF ET PAR CALCINATION DE LA MATIERE AINSI LIEE A UNE TEMPERATURE NON INFERIEURE A 800C.

Description

ARTICLES EN CARBONE COMPRENANT DES PIECES DE MATIERE CARBONEE
LIEES ENTRE ELLES ET LEUR PROCEDE DE FABRICATION
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet des articles en carbone produits à partir de matières carbonées, et notamment des articles de
grandes dimensions formés de matières carbonées et produits par calcina-
tion de pièces de matière(s) carbonée(s) liées entre elles; elle se se rapporte en outre au procédé de liaison des pièces de matière(s)
carbonée(s) entre elles.
L'invention a plus particulièrement pour objet un article en carbone formant des blocs unitaires de grandes dimensions, présentant une densité apparente supérieure à 1,01 g/cm3, ces articles étant produits par liaison de pièces de matière(s) carbonée(s) de qualité identique ou différente et d'une ou plusieurs feuille(s) de graphite flexible(s) interposée(s) entre chacune des pièces de matière(s) carbonée(s) qui
auxquelles elles sont liées à l'aide d'un agent adhésif, et par calcina-
tion de la matière ainsi liée, formée A une température non inférieure 1 800 C, ce qui permet ainsi de produire à partir des matières ainsi liées des articles en carbone se présentant sous formede blocs unitaires; elle se rapporte aussi à la méthode de préparation de ces articles et a la méthode de liaison des pièces de matière(s) carbonée(s) de grandes
dimensions ainsi formées.
Ces dernières années, les articles en carbone constitués essen-
tiellement de matières carbonées tels que, par exemple, de fibres de
carbone et de particules de carbone ont été utilisés dans divers domai-
nes industriels, par exemple pour la production d'électrodes de piles à combustible et d'appareils d'électrolyse, et, avec le développement de la technologie et l'accroissement de la demande, il a été de plus en plus
nécessaire d'en améliorer la productivité et les propriétés physiques.
Bien que les matières carbonées présentent d'excellentes proprié-
tés physiques, par exemple de résistance à la corrosion, de conductivité électrique, de résistance mécanique, etc., il a été nécessaire de conduire des études pour utiliser plus efficacement ces excellentes propriétés physiques et mettre au point des articles en carbone produits par calcination des matières carbonées composites obtenues par liaison
de matières carbonées de qualité identique ou de qualité différente.
Jusqu'à maintenant, un tel article en carbone était fabrique par collage d'une pluralité de matières carbonées entre elles à l'aide d'un agent adhésif puis calcination et carbonisation des matières carbonées composites ainsi collées. Cependant, dans le cas o l'on prépare une matière carbonee composite par le procédé que l'on vient de mentionner, il y a des cas o les matières carbonées, une fois qu'on les a collées les unes aux autres, se séparent aux endroits o on les a collé pendant la calcination du fait de la différence entre les taux de dilatation et de contraction des matières carbonées et des agents adhésifs et des cas o des fissures se produisent dans l'article en carbone ainsi fabriqué,
ce qui occasionne fréquemment une diminution du rendement de la produc-
tion. En outre, du point de vue structurel et fonctionnel, la demande d'articles en carbone de dimensions relativement importantes et/ou de formes compliquées a beaucoup augmenté ces dernières années et de ce fait les problèmes de séparation mentionnés ci-dessus (exfoliation) et de formation de fissures, notamment lors des étapes de production, sont
devenus d'autant plus sérieux.
Comme on l'a fait remarquer, on a imposé aux produits finaux, c.à.d. aux articles en carbone les très strictes exigences suivantes: (1) il ne doit pas se produire d'exfoliation des pièces de matière
carbonée une fois qu'elles sont liées.
(2) il ne doit pas se produire de fissures dans le produit final.
(3) le produit final doit retenir les propriétés excellentes que possède à l'origine la matière carbonée elle-même, par exemple sa
résistance mécanique et ses caractéristiques électriques.
Jusqu'a maintenant donc, la préparation du produit final, c.à.d. d'ar-
ticles en carbone était accompagnée de beaucoup de difficultés.
Tenant compte de ce qui a été exposé ci-dessus, la demanderesse a mis au point une méthode de liaison de pièces de matière carbonée entre elles pour former des matières carbonées composites et, ses études l'ont conduit à interposer une ou plusieurs feuille(s) de graphite flexible(s) obtenue(s) par compression de particules de graphite expansées entre chaque pièce de matière carbonée, à lier chacune des pièces de matière carbonée et la feuille de graphite avec un agent adhésif et à calciner la matière ainsi liée, ce qui permet d'obtenir un article en carbone ayant des caractéristiques convenables notamment pour produire une électrode utilisable dans une pile à combustible ou dans un appareil d'électrolyse et présentant un rendement intéressant du fait que la feuille de graphite flexible sert de couche d'amortissement entre les matières carbonées présentant des taux de dilatation à la chaleur et de contraction à la chaleur différents entre chaque pièces de matières carbonées. Le but de la présente invention est donc de procurer un procédé de préparation d'un article en carbone formant un bloc unitaire, notamment de grandes dimensions, qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus dans le cadre des techniques classiques de préparation des articles en carbone. En outre, un autre but de la présente invention est de procurer un article en carbone formant un bloc unitaire de grandes dimensions et présentant des caractéristiques excellentes a l'aide du
procédé mentionné ci-dessus.
RESUME DE L'INVENTION
Selon un premier aspect, la présente invention a pour objet un article en carbone formant un bloc unitaire de grandes dimensions dont
la densité apparente est supérieure à i,01 g/cm3, produit par interpo-
sition d'une ou de plusieurs feuille(s) de graphite flexible(s) prépa-
rée(s) par compression de particules de graphite expansées entre chacune des pièces de matière carbonée de qualité identique ou différente, par liaison des pièces de matières carbonées et de la ou des feuille(s) de graphite flexible(s) avec un agent adhésif et par calcination de la matière ainsi liée à une température non inférieure à 800QC, pour obtenir
ledit article en carbone formant un bloc unitaire selon l'invention.
Selon un second aspect, la présente invention a pour objet un procédé de préparation d'un article en carbone formant un bloc unitaire de grandes dimensions dont la densité apparente est supérieure à 1,01 g/cm3 qui consiste à interposer une ou plusieurs feuille(s) de graphite flexible(s) préparée(s) par compression de particules de graphite expansées entre chacune des pièces de matières carbonées dont la densité apparente est d'au moins 1,01 g/cm3 quant calcinés à une température non inférieure à 800 C, par liaison des pièces de matières carbonées et de la feuille de graphite flexible avec un agent adhésif et
par calcination de la matière ainsi liée t une température non inférieu-
re à 800 C pour obtenir ainsi un article en carbone formant un bloc unitaire selon l'invention. Selon un troisième aspect, l'invention a pour objet un procédé pour unir des pièces de matières carbonées de grandes dimensions qui consiste à interposer une ou plusieurs feuille(s) de graphite flexible(s) préparée(s) par compression de particules de graphite expansées entre chacune des pièces de matières carbonées dont la densité apparente est d'au moins 1,01 g/cm3 quant calcinés à une température non inférieure à 800 C et par liaison des pièces de matières carbonées, pour obtenir
ainsi une matière carbonée composite selon l'invention.
BREVE EXPLICATION DES DESSINS
Sur les dessins joints, sur les figure 1(1) et figure 1(2) sont expliqués schématiquement les modes de liaison des deux pièces de matières carbonées et de la feuille de graphite flexible préparées selon
les exemples et l'exemple comparatif.
EXPLICATION DETAILLEE DE L'INVENTION
L'objectif de la présente invention est atteint en unissant une pluralité de pièces de matière(s) carbonée(s) de grandes dimensions à
l'aide d'une ou de plusieurs feuille(s) de graphite flexible(s), la ou-
les feuilles de graphite flexibles étant obtenues par compression de
particules de graphite expansées et par utilisation d'un agent adhésif.
Par le terme "grandes dimensions" utilisé dans la présente, on entend que la plus grande longueur de la pièce de matière(s) carbonée(s) utilisée comme produit de départ des articles en carbone constituant le produit final n'est pas inférieure à 100 mm. Le procédé selon la présente invention est également applicable à la pièce de matière(s) carbonée(s) utilisée comme matière de départ dont la plus grande longueur est
<100 mm.
L'article en carbone de grandes dimensions selon la présente invention est produit par un procédé comprenant les étapes suivantes:
(1) interposition d'une ou de plusieurs feuille(s) de graphite fle-
xible(s) préparée(s) par compression de particules de graphite expansées entre chacune des pièces de matière(s) carbonée(s), de qualité identique ou différente, (2) liaison des pièces de matière(s) carbonée(s) et de la ou des
feuille(s) de graphite flexible(s) par un agent adhésif par appli-
cation d'un agent adhésif aux surfaces de la feuille de graphite flexible et/ou à la surface de chacune des pièces de matière(s) carbonée(s); et (3) calcination de la matière ainsi liée obtenue à une température non
inférieure à 800 C.
L'article ainsi produit forme donc un bloc unitaire de masse tota-
lement carbonisée dont la densité apparente est supérieure à 1,01 g/cm3.
La feuille de graphite flexible utilisée selon la présente inven-
tion se prépare par compression de particules de graphite expansées obtenues de la façon suivante: (a) traitement des particules de graphite d'un diamètre non supérieur à 5 mm par un acide; et (b) chauffage des particules de graphite ainsi traitées, la feuille ainsi obtenue présentant: (1) une épaisseur non supérieure à 1 mm, (2) une densité apparente comprise entre 1,0 et 1,5 g/cm3, (3) une distorsion par compression à une valeur non supérieure a 0,35 x 10-2 cm/kg (taux de distorsion sous une charge de compression de 1 kg/cm2); et (4) de préférence une flexibilité telle qu'elle ne se brise que
lorsque par pliage elle atteint un rayon de courbure de 10 mm.
On peut prendre comme exemple intéressant de feuille de graphite
flexible du commerce les feuilles GRAFOIL fabriquées par U.C.C.
Les pièces de matières carbonées liées ensemble selon la présente invention peuvent être identiques ou différer par leurs propriétés physiques. Les pièces de matière(s) carbonée(s) utilisées comme matière de départ des articles en carbone selon la présente invention présentent une densité apparente d'au moins 1,01 g/cm3 lorsqu'on les calcine à une température qui ne soit pas inférieure à 800 C, comme indiqué dans les exemples non limitatifs ci-après: 1. Les pièces de matière de départ carbonée préparées par moulage d'un mélange d'agrégat carboné, par exemple de fibres de carbone calcinées à une température non inférieure à 800 C et d'un liant choisi dans le groupe constitué par les résines de phénol, les
résines de furanne et les résines époxy.
Les fibres de carbone utilisées selon l'invention ont de preféren-
ce un diamètre compris entre 5 et 30 uim et une longueur comprise entre 0, 05 (t 2 mm. Dans le cas o la longueur des fibres de carbone dépasse 2 mm, elles se mêlent les unes aux autres pour former des boules de poils lors du moulage et ceci conduit à des difficultés dans l'obtention de la densité apparente recherchée, de la distribution des micropores recherchées et de l'uniformité des propriétés physiques. En outre, dans le cas o la longueur est inférieure à 0,05 mm, il est impossible d'obtenir une matière
carbonée présentant la résistance mécanique nécessaire.
Le taux de contraction linéaire lors de la carbonisation de la fibre de carbone à une température de 2000 C est compris entre 0 et 3,0%; et lorsque le taux de contraction linéaire dépasse 3,0%, il est possible que ce taux de contraction important devienne
l'une des causes d'exfoliation lors de l'étape de calcination.
Lorsque l'on calcine la matière de départ carbonée ainsi obtenue à une température non inférieure à 800 C, la densité apparente du
produit ainsi calciné n'est pas inférieure A 1,01 g/cm3.
2. Les pièces de matière carbonée préparées par moulage d'un mélange d'agrégat carboné choisi dans le groupe constitué par les fibres de carbone, les particules de carbone et les particules de poix oxydées, et d'un ou plusieurs liants choisis dans le groupe constitué par exemple par des résines phénoliques, des résines de furanne et des résines époxy, les poix de pétrole et les poix de charbon, et ensuite par calcination du mélange ainsi moulé à une
température Non inférieure à 800 C.
La densité apparente de la matière carbonée ainsi obtenue n'est pas
inférieure à 1,3 g/cm3.
3. La matière graphitique préparée par moulage d'un mélange d'agrégat comprenant des particules de graphite et/ou des particules de carbone faciles à transformer en graphite avec un liant facile à transformer en graphite, par exemple la poix de charbon, et
calcination du mélange ainsi moulé à une température non infé-
rieure à 2 000 C.
La densité apparente de la matière graphitique ainsi obtenue n'est
pas inférieure à 1,5 g/cm3.
Selon la présente invention, les pièces de matières carbonées mentionnées ci-dessus, peuvent être formées par exemple à partir des combinaisons suivantes: 1 + 1, 1 + 2, 1 + 3, 2 + 2, 2 + 3 et 3 + 3, cependant, la condition indispensable dans ces combinaisons, est que le taux de contraction linéaire lorsque l'on calcine les pièces combinées
de matières carbonées à 2 000 C ne soit pas supérieure à 3%.
Comme agent adhésif utilisé pour coller les pièces mentionnées ci-dessus de matières carbonées à la feuille de graphite flexible mentionnée cidessus, on peut utiliser n'importe quel agent adhésif habituellement utilisé pour lier les matières carbonées, cependant, il est particulièrement préférable d'utiliser un agent adhésif préparé par dissolution de 40 à 100 parties en poids de résine phénolique dans parties en poids d'un solvant choisi dans le groupe constitué par le méthanol, l'éthanol, l'acétone et la méthyléthylcétone, ou un autre agent adhésif préparé par addition supplémentaire de 30 à 100 parties en poids de particules de carbone dont le diamètre n'est pas supérieur à 200 Pm à l'agent adhésif mentionné ci-dessus et leur mélange. Bien que l'épaisseur de la couche d'agent adhésif interposée entre chacune des pièces de matières carbonées et la feuille de graphite flexible ne soit pas particulièrement limitée, il est préférable qu'elle ne dépasse pas
0,5 mm d'épaisseur.
En outre, la liaison entre les pièces. de matières carbonées et la
ou les feuille(s) de graphité flexible(s) peut s'effectuer par compres-
sion à une pression de 0,5 à 50 kg/cm2 et à une température de 10Q0 à
C pendant 5 à 120 minutes.
L'article en carbone obtenu selon la présente invention présente les excellentes propriétés que possédaient initialement les matières carbonées et,*en même temps, il ne donne lieu à.aucune exfoliation ni à la formation de fissure sur les surfaces collées des matières carbonées lors de leur préparation; de plus on peut les préparer avec un rendement intéressant, comme on le verra dans les exemples, et exemples comparatifs suivants, parce que la feuille de graphite flexible interposée entre
chaque pièce de matières carbonées agit comme tampon permettant d'absor-
ber la dilatation ou la contraction à la chaleur des matières carbonées mises en présence lorsqu'on les chauffe. Les excellents effets de la présente invention sont clairement visibles par comparaison au cas o
l'assemblage est effectué à l'aide uniquement d'un agent adhésif..
En outre, étant donné l'efficacité du procédé selon la présente
invention mentionnée ci-dessus, il est possible de fabriquer des arti-
cles de grandes dimensions, par exemple des articles dont la plus grande longueur n'est pas inférieure à 100 mm et des articles présentant une forme compliquée sans occasionner aucun problème d'exfoliation et de
fissure dans les articles ainsi produits.
On peut choisir librement la forme des pièces de matières carbonées utilisées comme matière de départ des articles en carbone selon la présente invention pour autant que cette pièce de matière carbonée présente une surface à coller. La surface de la pièce de matière carbonée peut également être courbe et consister par exemple en
la paroi d'un cylindre ou analogue t coller.
En outre, la forme des pièces de matières carbonées est absolument libre; elles peuvent par exemple être une feuille, une plaque, une planche, un cube, un disque, un cylindre, etc. Le côté le plus long de la pièce de matières carbonées ayant la forme d'un disque, d'un cylindre et analogue signifie que le diamètre de leur surface courbe (la base), leur hauteur ou leur épaisseur et de
préférence leur longueur n'est pas inférieure à 100 mm.
L'article en carbone selon la présente invention est utilisé de préférence pour la préparation d'une électrode d'une pile à combustible
ou d'une cellule d'électrolyse.
La présente invention sera expliquée plus en détail en se référant -
aux exemples non limitatifs et comparatifs suivants.
EXEMPLE 1
Après préparation de trois sortes de plaques carrées de 150 mm de longueur et 20 mm d'épaisseur que l'on nomme 1, 2 et 3 à partir de chacune des trois sortes de matières carbonées indiquées ci-dessous, on prépare six sortes d'articles en carbone formant un bloc unitaire par assemblage de deux plaques parallélépipédiques suivant les combinaisons: 1 + 1, 1 + 2, 1 + 3, 2 + 2, 2 + 3 et 3 + 3 décrites ci-dessus à l'aide d'une feuille de graphite flexible (GRAFOIL) et d'un agent adhésif et par calcination des matières ainsi assemblés à une température de 2 000 C. Le nombre de chaque type d'article en carbone ainsi préparé est de 10 et les résultats de la préparation sont indiqués dans le tableau 1;
le nombre des articles qui présentent des propriétés de liaison favora-
bles est également indiqué dans ce tableau 1.
Les figures 1-(1) et (2) représentent les articles en carbone ainsi préparés; les articles représentés sur la figure 1-(1) présentent une surface collée d'une dimension de 150 mm x 20 mm et les articules représentés sur la figure 1-(2) présentent une surface collée d'une
dimension de 150 mm x 150 mm.
Les trois sortes de matières carbonées, la feuille de graphite flexible et l'agent adhésif utilisés dans l'exemple 1 sont les suivants: 1) Les matières carbonées: 1)-1 La matière carbonée de départ: Après mélange des fibres de carbone courtes (fabriquées par KUREHA KAGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA, marque de fabrique M-204S, 14 pm de diamètre moyen et 400 am de longueur moyenne) et d'une résine phénolique (fabriquée par ASAHI-YUKIZAI Co., Ltd, marque de fabrique RM-210, type résol) dans un rapport pondérai de 70/30, on moule le mélange dans un moule métallique à une température de C, sous une pression de moulage de 50 kg/cm2 pendant 20 minutes pour préparer la matière carbonée de départ. Lorsque l'on calcine la matière de départ carbonée ainsi obtenu à 850 C, la densité
apparente du produit ainsi calciné est de 1,05 g/cm3.
1)-2 La matière carbonée: Après mélange de particules de poix oxydées (fabriquées par KUREHA KAGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA, marque de fabrique MH-P, dimensions moyennes des particules 5 pm) que l'on a calciné au préalable dans une atmosphère d'azote gazeux à 850 C et de la résine phénolique (la même qu'indiquée en 1)-1) dans un rapport pondéral de 65/35, on moule le mélange dans un moule métallique à une température de C, sous une pression de moulage de 100 kg/cm3 durant 30 minutes et l'on chauffe la matière ainsi moulée au four électrique à 2 000 C, à une vitesse de montée en température de 50 C/min et on calcine ensuite pendant 60 minutes à cette température pour préparer la matière carbonée. La densité apparente de la matière
carbonée ainsi obtenue est de 1,6 g/cm3.
1)-3 Matériau graphitique Matériau graphitique du commerce (fabriqué par TOYO Carbon Co.,
Ltd, marque de commerce A-280, densité apparente de 1,7 g/cm3).
2) La feuille de graphite flexible:
Une feuille de graphite flexible du commerce (fabriquée par U.C.C.
sous la marque déposée GRAFOIL, 0,25 mm d'épaisseur, densité apparente 1, 2 g/cm3, taux de distorsion à la compression de 0,1 x 10'2 cm2/kg et 8 mm de rayon de courbure à la rupture) est
utilisée à cette fin.
3) Agent adhésif: Cet agent est préparé par dissolution dans 100 parties en poids de méthyléthylcétone, de 80 parties en poids de la résine phénolique
mentionnée en 1)-1, effectuée à la température ambiante.
4) Conditions d'assemblage: Après application de l'agent adhésif mentionné ci-dessus sur chaque surface à coller de chaque pièce des matières carbonées 1, 2 et 3 mentionnées ci-dessus, chaque paire de pièces de matière carbonée et la feuille de graphite flexible sont assemblées avec
l'adhésif à une température de 130 C, sous une pression d'assembla-
ge de 5 kg/cm2 pendant 30 minutes; la matière composite ainsi assemblée est calcinée à 2 000 C et l'on obtient ainsi l'article en carbone selon la présente invention. Les résultats de la
fabrication des articles en carbone sont indiqués dans le tableau 1.
TABLEAU 1
Combinaison Résultat (à l'état assemblé) de matières carbonées Surface 150 mm x 150 mm Surface 150 mm x 20 mm 1 + 1 bon pour chacune des bon pour chacune des pièces 10 pièces 1 + 2 idem idem 1 + 3 idem idem 2 + 2 idem idem 2 + 3 idem idem 3 + 3 idem idem
Note: * "bon" signifie que l'on n'observe à l'oeil nu aucune exfolia-
tion ni aucune fissure sur la pièce assemblée après calcina-
tion à 2 000 C.
Comme on peut le voir sur le tableau 1, il se confirme que les deux pièces de matières carbonées de qualité Identique ou différente sont assemblées de façon correcte dans les conditions d'assemblage présentes en interposant la feuille de graphite flexible entre les deux pièces de
matières carbonées.
EXEMPLE COMPARATIF
De la même façon que dans l'exemple 1, si ce n'est que l'on n'interpose pas de feuille de graphite flexible entre les deux pièces de matières carbonées, on prépare une série d'articles carbonées composites dont les résultats sont indiqués dans le tableau 2.
TABLEAU 2
Combinaison Résultat (le nombre d'article avec un bon état de matières d'assemblage dans 10 pièces de produit) carbonées Surface 150 mm x 150 mm Surface 150 mm x 20 mm 1 + I 5 pièces 8 -pièces
1+2 0 0
2 + 3 0 0
3+3 0
Comme on le voit sur le tableau 2, dans le cas o l'on n'utilise pas de feuille de graphite entre les deux pièces de matières carbonées, on n'obtient aucun article dont l'état d'assemblage soit véritablement bon lorsque l'on assemble deux matières carbonées contenant la même résine comme liant, mais lorsque les deux matières carbonées assemblés
sont de qualité différente, il y a des défauts dans tous les cas.
EXEMPLE 2
De la même façon que dans l'exemple 1, si ce n'est que l'on utilise des pièces de matières carbonées qui ne diffèrent que par leurs dimensions (indiqué dans le tableau 3), on prépare des articles en carbone permettant de coller les surfaces ayant des dimensions plus importantes de la façon représentée sur la figure 1-(2), les résultats
sont représentés sur le tableau 3.
Comme on peut le voir sur le tableau 3, le pourcentage d'obtention d'articles ayant des propriétés d'assemblage favorables diminue et il y
a augmentation de la dimension des pièces de matières carbonées. Cepen-
dant, dans le cas o l'on compare avec le cas o l'on n'utilise pas de feuille de graphite flexible, le pourcentage d'obtention d'articles présentant de bonnes qualités d'assemblage s'élève jusqu'à 70% même dans
le cas o la dimension des pièces de matières carbonées atteint 700 mm2.
TABLEAU 3
Résultats (pourcentage des articles ayant de bonnes propriétés d'assemblage en %) Combinaison de matières Dimension des surfaces collées de matière carbonée carbonées mm2 300 mm2 500 mm2 700 mm2
1 + 1 100% 100% 100% 100%
1 + 2 100% 100% 100% 90%
1 + 3 100% 100% 100% 90%
2 + 2 100% 100% 90% 70%
2 + 3 100% 100% 90% 70%
3 + 3 100% 100% 90% 70%

Claims (14)

REVENDICATIONS
1.- Article en carbone dense formant un bloc unitaire de grandes dimensions dont la densité apparente est supérieure à 1,01 g/cm3, produit par interposition d'une ou de plusieurs feuille(s) de graphite flexible(s) préparée(s) par compression de particules de graphite expansées entre chacune des pièces de matière(s) carbonée(s) de qualité identique ou différente, par liaison des pièces de matière(s) carbonée(s) et de la (des) feuille(s) de graphite flexible(s) avec un agent adhésif et par calcination de la matière ainsi liée à une température non inférieure a 800 C pour obtenir ainsi l'article en
carbone formant un bloc unitaire.
2.- Article en carbone formant un bloc unitaire selon la revendication 1, dans lequel le taux de contraction linéaire lors de la calcination à 2 000 C n'est pas supérieur a 3%, et la longueur de son
côté le plus long n'est pas inférieure à 100 mm.
3.- Article en carbone formant un bloc unitaire selon la revendication 1 ou 2, dans lequel cette pièce de matière(s) carbonée(s) est choisie dans le groupe constitué par: (1) les pièces de matière(s) de départ carbonée(s) produites par moulage d'un agrégat carboné calciné a une température non inférieure à 800 C et d'un liant, et calcination de la matière de départ carbonée ainsi obtenue à une température non inférieure à 800 C, la densité apparente du produit ainsi calciné n'étant pas inférieure à 1,01 g/cm3, (2) les pièces de matière(s) carbonées produites par moulage d'un agrégat carboné et d'un liant et ensuite par calcination de la matière ainsi moulée à une température non inférieure à 800 C, la densité apparente de la matière carbonée ainsi obtenue n'étant pas inférieure à 1,3 g/cm3, et (3) les matières graphitiques produites par moulage d'un agrégat de
particules de graphite et/ou de particules de carbone se trans-
formant facilement en graphite et d'un liant et ensuite par calcination de la matière ainsi moulée à une température non
inférieure à 2 000 C, la densité apparente de la matière graphi-
tique ainsi obtenue n'étant pas inférieure à 1,5 g/cm3.
4.- Article en carbone formant un bloc unitaire selon la revendi-
cation 3, dans lequel cet agrégat de carbone calciné à une température
non inférieure à 800 C est une fibre de carbone.
5.- Article en carbone formant un bloc unitaire selon la revendication 3, dans lequel cet agrégat de carbone est choisi dans le groupe constitué par les fibres de carbone, les particules de carbone,
les particules de poix oxydées et leurs mélanges.
6.- Article en carbone formant un bloc unitaire selon la revendication 3, dans lequel ce liant est choisi dans le groupe constitué par les résines phénoliques, les résines furanniques, les
résines époxy, la poix de pétrole, la poix de charbon et leurs mélanges.
7.- Article en carbone formant un bloc unitaire selon la revendi-
cation 1, dans lequel cette feuille de graphite flexible est préparée par traitement avec un acide des particules de graphite d'un diamètre non supérieur à 5 mm, et ensuite chauffage des particules de graphite ainsi traitées pour les expanser et compression des particules de graphite ainsi expansées, cette feuille ayant une épaisseur non supérieure à 1 mm, une densité apparente de 1,0 à 1,5 g/cm3, un taux de distorsion à la compression non supérieur à 0,35 x 10 2 cm2/kg et une flexibilité telle que cette feuille de graphite flexible ne se rompt que
lorsqu'elle est pliée avec un rayon de courbure de 10 mm.
8.- Article en carbone formant un bloc unitaire selon la revendication 1, dans lequel cet agent adhésif est une solution préparée par dissolution de 40 à 100 parties en poids d'une résine phénolique dans 100 parties en poids d'un solvant choisi dans le groupe constitué par le méthanol, l'éthanol, l'acétone et la méthyléthylcétone ou un
mélange préparé par addition en outre à cette solution de 30 à 100 par-
ties en poids de particules de carbone dont le diamètre n'est pas supérieur à 200 pm, l'épaisseur de la couche de cet agent adhésif dans
une matière assemblé n'étant pas supérieure à 0,5 mm.
9.- Procédé de préparation d'un article en carbone formant un bloc unitaire de grandes dimensions dont la densité apparente n'est pas supérieure 3 1,01 g/cm3, qui comprend les étapes d'interposition d'une ou plusieurs feuille(s) de graphite flexible(s) préparée(s) par compression de particules de graphite expansées entre chacune des pièces de matière(s) carbonée(s) de qualité identique ou différente, liaison de ces pièces de matière(s) carbonée(s) et de cette ou de ces feuille(s) de graphite flexible(s) à l'aide d'un agent adhésif et calcination de la matière ainsi liée à une température qui ne soit pas inférieure à 800 C
pour obtenir un article en carbone formant un bloc unitaire.
10.- Procédé selon la revendication 9, dans lequel cette pièce de matière(s) carbonée(s) est choisie dans le groupe constitué par: (1) les pièces de matière(s) de départ carbonée(s) produites par moulage d'un agrégat de carbone calciné à une température qui ne soit pas inférieure à 800 C et d'un liant, lesquelles après calcination de la matière de départ carbonée à une température qui ne soit pas inférieure à 800 C, présentent une densité apparente non inférieure à 1,01 g/cm3, (2) les pièces de matière(s) en carbone préparées par moulage d'un agrégat de carbone et d'un liant et ensuite par calcination de la matière ainsi moulée à une température non inférieure à 800 C, la densité apparente de la matière carbonée ainsi obtenue n'étant pas inférieure à 1,3 g/cm3 et, (3) les matières graphitiques produites par moulage d'un agrégat de
- particules de graphite et/ou de particules de carbone se transfor-
mant facilement en graphite et d'un liant et ensuite par calcina-
tion de la matière ainsi moulée à une température non inférieure à 2 000 C, la densité apparente de la matière de graphite ainsi
obtenue n'étant pas inférieure à 1,5 g/cm3.
11.- Procédé selon la revendication 9, dans lequel la longueur du côté le plus long de cette piece de matière(s) carbonée(s) avant la calcination n'est pas inférieure à 100 mm et le taux de contraction linéaire de cette pièce de matières carbonées n'est pas supérieur à 3%
lorsqu'il est calciné à une température de 2 000 C.
12.- Procédé selon la revendication 9, dans lequel cette ou ces matière(s) carbonée(s) et feuille(s) de graphite flexible(s) sont liées
par compression sous une pression de 0,5 à 50 kg/cm2 et à une tempéra-
ture de 100 à 180 C pendant 5 à 120 minutes.
13.- Procédé de liaison de pièces de matière(s) carbonée(s) de grandes dimensions de qualité identique ou différente qui consiste à interposer une ou plusieurs feuille(s) de graphite flexible(s) préparées par compression de particules de graphite expansées entre chacune de ces pièces de matière(s) carbonée(s) et liaison de ces pièces de matière(s) carbonée(s) et de cette ou de ces feuille(s) de graphite flexible(s) avec un agent adhésif à une température de 100 à 180 C et une pression
de 0,5 à 50 kg/cm2 pendant 5 à 120 minutes.
14.- Procédé selon la revendication 13, dans lequel cette pièce de matière(s) carbonée(s) est choisie dans le groupe constitué par: (1) les pièces de matière(s) de départ carbonée(s) produites par moulage d'un agrégat de carbone calciné A une température non inférieure a 800 C et d'un liant, suivi d'une calcination de la matière de départ carbonée ainsi obtenue à une température non inférieure à 800 C, la densité apparente du produit ainsi calciné n'étant pas inférieure à 1,01 g/cm3, (2) les pièces de matière(s) carbonée(s) produites par moulage d'un agrégat de carbone et d'un liant et ensuite calcination de la matière ainsi moulée à une température non inférieure à 800 C, la densité apparente de la matière carbonée ainsi obtenue n'étant pas inférieure A 1, 3 g/cm3, et (3) les matières graphitiques produites par moulage d'un agrégat de
particules de graphite et/ou de particules de carbone se transfor-
mant facilement en graphite et d'un liant et ensuite calcination de la matière ainsi moulée à une température non inférieure A 2 000 C, la densité apparente de la matière graphitique ainsi
obtenue n'étant pas inférieure à 1,5 g/cm3.
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