JP2980779B2 - Flexible graphite that does not cause stable swelling and method for producing the same - Google Patents

Flexible graphite that does not cause stable swelling and method for producing the same

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JP2980779B2 JP4239612A JP23961292A JP2980779B2 JP 2980779 B2 JP2980779 B2 JP 2980779B2 JP 4239612 A JP4239612 A JP 4239612A JP 23961292 A JP23961292 A JP 23961292A JP 2980779 B2 JP2980779 B2 JP 2980779B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、安定した、膨れを生じ
ない、たわみ性グラファイトホイル構造および安定し
た、膨れを生じない、たわみ性グラファイトホイル構造
の製造方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a stable, non-bulging, flexible graphite foil structure and a method for producing a stable, non-bulging, flexible graphite foil structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】ここで使用する「たわみ性グラファイ
ト」の用語は、グラファイトの結晶構造中に入り込み、
その粒子を結晶構造の炭素層に対して直角の方向で少な
くとも80倍以上に膨脹させる薬品で処理したグラファ
イト粒子を急速に加熱して得られる、剥離した反応生成
物を意味する。たわみ性グラファイトは、理論密度に近
い密度を有する薄いシート(以下、「ホイル」と呼ぶ)
に圧縮することができるが、ほとんどの用途には約11
21kg/m3 の密度で十分である。
BACKGROUND OF THE INVENTION As used herein, the term "flexible graphite" penetrates into the crystal structure of graphite,
Exfoliated reaction product obtained by rapidly heating graphite particles that have been treated with a chemical that causes the particles to expand at least 80 times or more in a direction perpendicular to the crystalline carbon layer. Flexible graphite is a thin sheet with a density close to the theoretical density (hereinafter referred to as "foil")
But can be compressed to about 11 for most applications.
A density of 21 kg / m 3 is sufficient.

【0003】たわみ性グラファイトは、かなりの程度の
異方性および断熱特性を有しているため、高温用途に特
に有用である。しかし、高温に急速にさらすと、たわみ
性グラファイトホイルは、膨れの形を採る有害な表面変
形を起こすことがある。膨れは、結晶構造中に吸着され
た、熱的に活性化された湿分の拡散が遅すぎて、脱着し
たガス圧が蓄積するのを避けられない場合に、たわみ性
グラファイトの表面で起こる。これによってホイルの表
面で炭素層平面の剥離が起こり、ホイルが膨れを起こ
す。膨れを最少に抑える、またはなくすための一方法
は、ホイルの物理的パラメータを調整して熱的に脱着さ
れた湿分の換気を促進することである。これは、米国特
許第4,752,518号明細書に開示されている様
に、ホイルに穴を開けることにより達成できる。あるい
は、ホイルが標準品よりも密度が低くなる、および/ま
たは薄くなる様に、ホイルの密度または厚さを変えるこ
とができる。これらの物理的方法は、ホイルの望ましい
物理特性を変化させ、その熱絶縁特性に影響するので、
好ましくない。ホイルがさらされる熱的環境を調整する
こともできるが、これはホイルの有用性を最少に抑える
ことになる。
[0003] Flexible graphite is particularly useful in high temperature applications because it has a significant degree of anisotropic and thermal insulating properties. However, upon rapid exposure to high temperatures, flexible graphite foils can cause harmful surface deformations in the form of blisters. Swelling occurs on the surface of flexible graphite when the diffusion of thermally activated moisture adsorbed in the crystal structure is too slow to prevent the build-up of desorbed gas pressure. This causes the carbon layer plane to peel off on the surface of the foil, causing the foil to swell. One way to minimize or eliminate blistering is to adjust the physical parameters of the foil to facilitate ventilation of thermally desorbed moisture. This can be accomplished by piercing the foil, as disclosed in U.S. Pat. No. 4,752,518. Alternatively, the foil density or thickness can be varied such that the foil is less dense and / or thinner than the standard. Since these physical methods change the desired physical properties of the foil and affect its thermal insulation properties,
Not preferred. The thermal environment to which the foil is exposed can also be adjusted, but this will minimize the usefulness of the foil.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明により、グラフ
ァイトホイル中に吸着される水を排除する、またはその
の量を最少に抑えるために、ホイルの表面化学特性を変
化させる。これは、グラファイトホイル表面を、膨れを
防止する安定した疎水性表面に転換することにより達成
される。
SUMMARY OF THE INVENTION In accordance with the present invention, the surface chemistry of a foil is altered in order to eliminate or minimize the amount of water adsorbed in the graphite foil. This is achieved by converting the graphite foil surface to a stable hydrophobic surface that prevents blistering.

【0005】吸着された湿分の量がその吸着湿分のしき
い値を超えた場合に、膨れが加熱されたたわみ性グラフ
ァイトホイル中で起こる。吸着された湿分の膨れを起こ
すしきい値は、ホイルによって異なり、ホイルの厚さ、
密度、常温からの温度上昇速度、および最高加熱温度な
どの多くの物理変数の関数である。加熱されたホイルか
ら放出される湿分の量が吸着された湿分のしきい値より
高い場合、そのホイルは膨れを起こす。反対に、放出さ
れる湿分の量が吸着された湿分のしきい値より低い場
合、そのホイルは膨れを起こさない。ホイルに吸着され
る水の量は、ホイルの表面化学、および相対湿度の様な
環境条件により異なる。
[0005] When the amount of adsorbed moisture exceeds the threshold value of the adsorbed moisture, blistering occurs in the heated flexible graphite foil. The threshold for causing the swelling of the absorbed moisture depends on the foil, the thickness of the foil,
It is a function of many physical variables such as density, rate of temperature rise from room temperature, and maximum heating temperature. If the amount of moisture released from the heated foil is higher than the adsorbed moisture threshold, the foil will blister. Conversely, if the amount of moisture released is below the adsorbed moisture threshold, the foil will not blister. The amount of water adsorbed on the foil depends on the surface chemistry of the foil and on environmental conditions such as relative humidity.

【0006】本発明により、ホイルの表面化学を変性さ
せ、吸着される水の量を最少に抑える。これは、グラフ
ァイトホイル表面を酸性で親水性の表面から、膨れを防
止する塩基性の、安定した疎水性表面に転換するための
2つの化学反応により達成される。第一の化学反応は、
酸性で親水性の表面官能基(例えばカルボン酸、ラクト
ン、水酸基およびカルボニル基)を塩基性で疎水性の官
能基に転換するための、少なくとも600℃、好ましく
は800℃を超える一定時間の高温熱処理である。この
加熱されたホイルは、数ヵ月の短い期間は膨れを起こさ
ないが、グラファイト表面を安定化させるために第二の
化学反応を適時に行なわない限り、その活性箇所が空気
中で徐々に反応し、膨れを起こすようになる。安定化反
応である第二の化学反応では、高温熱処理により発生し
たグラファイト上の活性箇所に薬品を添加する。活性箇
所と、水素、塩素、塩酸、硝酸−塩酸、またはリン酸の
様な薬品との反応により、疎水性の官能基が導入され、
活性箇所が空気中で徐々に反応(親水性反応)するのを
防止し、ホイルが約1〜3か月の間に膨れを起こすホイ
ルに戻るのを阻止する。
According to the present invention, the surface chemistry of the foil is modified to minimize the amount of water adsorbed. This is achieved by two chemical reactions that convert the graphite foil surface from an acidic, hydrophilic surface to a basic, stable, hydrophobic surface that prevents blistering. The first chemical reaction is
A high temperature heat treatment for at least 600 ° C., preferably over 800 ° C. for a certain period of time to convert acidic and hydrophilic surface functional groups (eg carboxylic acid, lactone, hydroxyl and carbonyl groups) to basic and hydrophobic functional groups. It is. This heated foil does not blister for a short period of months, but its active sites react slowly in air unless a second chemical reaction is performed in a timely manner to stabilize the graphite surface. , Causing swelling. In the second chemical reaction, which is a stabilization reaction, a chemical is added to active sites on graphite generated by high-temperature heat treatment. Hydrophobic functional groups are introduced by the reaction between the active site and a chemical such as hydrogen, chlorine, hydrochloric acid, nitric acid-hydrochloric acid, or phosphoric acid,
It prevents the active sites from reacting slowly in air (hydrophilic reaction) and prevents the foil from returning to the blistering foil in about 1 to 3 months.

【0007】活性箇所は、不飽和またはオレフィン性二
重結合の様な挙動を示し、空気中の酸素および水と反応
してオキシラン環、アルコールおよびグリコールを形成
する。これらの官能基は、本来親水性であり、それ自体
水の吸着および著しいガス発生を促進する。活性箇所
と、グラファイト表面に疎水性官能基を追加する薬品と
の反応により、ホイル表面が安定化し、吸着される水の
量をホイルのしきい値未満に抑える。
The active sites behave like unsaturated or olefinic double bonds and react with oxygen and water in the air to form oxirane rings, alcohols and glycols. These functional groups are hydrophilic in nature and themselves promote water adsorption and significant gassing. The reaction between the active sites and the chemicals that add hydrophobic functional groups to the graphite surface stabilizes the foil surface and keeps the amount of adsorbed water below the foil threshold.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の、安定した、膨
れを生じない、たわみ性グラファイトホイル構造を形成
するひとつめの方法は、原料グラファイト粒子を含浸剤
で含浸処理すること、含浸したグラファイト粒子を10
0cm3 /gを超える比体積に剥離すること、剥離したグ
ラファイト粒子をたわみ性のグラファイト構造に圧縮す
ること、前記たわみ性グラファイト構造を少なくとも6
00℃の温度で、選択した熱処理温度に応じて30分間
〜5秒間の一定時間熱処理すること、および熱処理した
たわみ性グラファイト構造を、H2 、Cl2 、Br2
およびF2からなるからなるグループから選択された安
定化剤に露出するが、グラファイト構造中の元素状の臭
素、フッ素およびリン濃度がそれぞれ600ppm、1
50ppm、および600ppm以下になる様にB
2 、F2 およびH3 PO4 の薬品濃度を選択すること
の各工程からなる。また本発明の、安定した、膨れを生
じない、たわみ性グラファイトホイル構造を形成するふ
たつめの方法は、原料グラファイト粒子を含浸剤で含浸
処理する工程、含浸したグラファイト粒子を100cm3
/gを超える比体積に剥離する工程、剥離したグラファ
イト粒子をたわみ性のグラファイト構造に圧縮する工
程、前記たわみ性グラファイト構造を少なくとも600
℃の温度で、選択した熱処理温度に応じて30分間〜5
秒間の一定時間熱処理する工程、熱処理したたわみ性グ
ラファイト構造を、HCl、HNO3 −HClおよびH
3 PO4 からなるからなるグループから選択された安定
化剤に露出するが、グラファイト構造中の元素状の臭
素、フッ素およびリン濃度がそれぞれ600ppm、1
50ppm、および600ppm以下になる様にB
2 、F2 およびH3 PO4 の薬品濃度を選択する工
程、および前記たわみ性グラファイト構造に600℃を
超える温度で第二の熱処理を行うことの各工程からな
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The first method of the present invention for forming a stable, non-bulging, flexible graphite foil structure is to impregnate raw graphite particles with an impregnating agent. 10 particles
Exfoliating to a specific volume greater than 0 cm 3 / g, compressing the exfoliated graphite particles into a flexible graphite structure;
Heat treatment at a temperature of 00 ° C. for a period of 30 minutes to 5 seconds depending on the heat treatment temperature selected, and the heat treatment of the flexible graphite structure to H 2 , Cl 2 , Br 2 ,
And exposed to the stabilizing agent selected from the group consisting of consisting of F 2 but, 600 ppm elemental bromine graphite structure, fluorine and phosphorus concentration, respectively, 1
B so that it becomes 50 ppm and 600 ppm or less
each step of selecting the chemical concentration of r 2 , F 2 and H 3 PO 4 . The second method of the present invention for forming a stable, non-swelling, flexible graphite foil structure comprises a step of impregnating raw graphite particles with an impregnating agent, and a step of impregnating the impregnated graphite particles with 100 cm 3.
Exfoliating the graphite particles to a flexible graphite structure, compressing the exfoliated graphite particles into a flexible graphite structure at least 600 g / g.
° C for 30 minutes to 5 minutes depending on the heat treatment temperature selected.
A step of a predetermined time heat treatment seconds, the heat-treated flexible graphite structure, HCl, HNO 3-HCl and H
Exposed to a stabilizer selected from the group consisting of 3 PO 4, wherein the concentration of elemental bromine, fluorine and phosphorus in the graphite structure is 600 ppm,
B so that it becomes 50 ppm and 600 ppm or less
selecting the chemical concentrations of r 2 , F 2 and H 3 PO 4 , and performing a second heat treatment at a temperature above 600 ° C. on the flexible graphite structure.

【0009】本発明の安定した、膨れのない、たわみ性
グラファイトホイル構造は、1121kg/m3 を超える密
度、およびその表面に化学的に結合した薬品の疎水性官
能基を含む結晶構造を有するグラファイト粒子の剥離さ
れた材料からなり、該薬品は、水素、塩化水素、塩素、
臭素、フッ素、リン酸および塩化水素−硝酸からなるグ
ループから選択され、グラファイトホイル構造中に含ま
れる元素状の臭素、フッ素およびリンがそれぞれ600
ppm、150ppm、および600ppm以下に限定
される様な濃度で含まれる。
The stable, non-swollen, flexible graphite foil structure of the present invention is a graphite having a density of greater than 1121 kg / m 3 and a crystal structure containing a hydrophobic functional group of a drug chemically bonded to its surface. It consists of a material from which particles have been exfoliated, the chemicals being hydrogen, hydrogen chloride, chlorine,
Each of elemental bromine, fluorine and phosphorus contained in the graphite foil structure is selected from the group consisting of bromine, fluorine, phosphoric acid and hydrogen chloride-nitric acid.
ppm, 150 ppm, and 600 ppm.

【0010】たわみ性グラファイトは、まず、グラファ
イトの結晶構造中に浸入し、反応してグラファイトとそ
の浸入物との化合物を形成する薬品でグラファイトフレ
ークを処理する。高温に加熱することにより、グラファ
イト結晶中の含浸物がガスを発生し、それによってグラ
ファイトの層が分離し、グラファイトフレークがc方
向、すなわちグラファイトの結晶面に対して直角の方向
でアコーデオン状に膨脹、つまり剥離する。剥離したグ
ラファイトフレークは、外観が細長く、したがって一般
的にウォーム(worm)と呼ばれる。次いで、これらのウォ
ームをシート状に圧縮する。本来のグラファイトフレー
クと異なり、このシートは、たわみ性であるので各種の
形状に成形および切断することができる。
[0010] Flexible graphite first treats the graphite flakes with a chemical that penetrates into the crystal structure of the graphite and reacts to form a compound of graphite and the infiltrate. Heating to a high temperature causes the impregnation in the graphite crystals to generate gas, thereby separating the graphite layers and accumulating graphite flakes in the accordion direction in the c-direction, that is, at right angles to the graphite crystal plane. That is, it peels. Exfoliated graphite flakes are elongated in appearance and are therefore commonly referred to as worms. Next, these worms are compressed into a sheet. Unlike the original graphite flakes, this sheet is flexible and can be formed and cut into various shapes.

【0011】たわみ性グラファイトからグラファイトホ
イルを製造するための一般的な方法は、ここに参考とし
て含めるシェーン氏らの米国特許第3,404,061
号明細書に記載されている。シェーン氏らの方法の代表
的な実施形態では、天然グラファイトフレークを硝酸お
よび硫酸の混合物の様な酸化剤を含む溶液にフレークを
分散させることにより、フレークに含浸させる。本発明
の方法では、灰分含有量の高いフレークよりも灰分含有
量の低い天然グラファイトフレークの方が好ましい。フ
レークを含浸した後、過剰の溶液をフレークから除去す
る。除去後にフレーク上に保持される含浸溶液の量は、
一般的に100重量部のグラファイトフレークあたり1
00重量部の溶液(pph) であり、より一般的には100
〜150pph である。
A general method for making graphite foil from flexible graphite is described in US Pat. No. 3,404,061 to Shane et al., Which is incorporated herein by reference.
It is described in the specification. In an exemplary embodiment of the Shane et al. Method, natural graphite flakes are impregnated by dispersing the flakes in a solution containing an oxidizing agent, such as a mixture of nitric acid and sulfuric acid. In the method of the present invention, natural graphite flakes with low ash content are preferred over flakes with high ash content. After impregnation of the flakes, excess solution is removed from the flakes. The amount of impregnating solution retained on the flakes after removal is
Generally 1 per 100 parts by weight of graphite flake
00 parts by weight solution (pph), more usually 100 parts by weight.
~ 150 pph.

【0012】水で洗浄した後、含浸したフレークを乾燥
させ、700℃を超える、より一般的には1000℃以
上の温度の炎に1秒間以下露出することによりたわみ性
グラファイトに剥離する。次いで、この剥離したグラフ
ァイトフレークを圧縮および圧延して、密に圧縮され
た、望ましい密度および厚さを有するグラファイトホイ
ルシートにする。あるいは、ここに参考として含める米
国特許第4,895,713号明細書に開示されている
様に、含浸溶液の量をグラファイト100重量部あたり
溶液10〜50部(pph) に制限して洗浄工程を省くこと
もできる。
After washing with water, the impregnated flakes are dried and exfoliated into flexible graphite by exposure to a flame at a temperature above 700 ° C., more usually 1000 ° C. or more, for 1 second or less. The exfoliated graphite flakes are then compressed and rolled into a densely packed graphite foil sheet having the desired density and thickness. Alternatively, as disclosed in U.S. Pat. No. 4,895,713, incorporated herein by reference, the amount of impregnating solution is limited to 10 to 50 parts of solution per 100 parts by weight of graphite (pph) and the washing step is performed. Can also be omitted.

【0013】本発明の含浸溶液は、酸化剤および他の、
この分野で公知の含浸剤を含む。例としては、酸化剤を
含む溶液および酸化性混合物、例えば硝酸、塩素酸カリ
ウム、クロム酸、過マンガン酸カリウム、クロム酸カリ
ウム、二クロム酸カリウム、過塩素酸、等を含む溶液、
または例えば濃硝酸および塩素酸塩、クロム酸およびリ
ン酸、硫酸および硝酸の混合物、または強有機酸、例え
ばトリフルオロ酢酸、およびその有機酸に可溶な強酸化
剤の混合物がある。
[0013] The impregnating solution of the present invention comprises an oxidizing agent and other
Includes impregnating agents known in the art. Examples include solutions containing oxidizing agents and oxidizing mixtures, such as solutions containing nitric acid, potassium chlorate, chromate, potassium permanganate, potassium chromate, potassium dichromate, perchlorate, etc.
Or, for example, a mixture of concentrated nitric acid and chlorate, chromic acid and phosphoric acid, sulfuric acid and nitric acid, or a mixture of a strong organic acid, such as trifluoroacetic acid, and a strong oxidizing agent soluble in the organic acid.

【0014】本発明の好ましい実施形態では、この溶液
は、硫酸または硫酸およびリン酸と、酸化剤、すなわち
硝酸、過塩素酸、クロム酸、過マンガン酸カリウム、過
酸化水素、ヨウ素酸または過ヨウ素酸、等との混合物で
ある。あまり好ましくはないが、本発明の含浸溶液は、
塩化第二鉄、および硫酸と混合した塩化第二鉄の様な金
属ハロゲン化物、あるいは臭素および硫酸の溶液として
の臭素または有機溶剤中の臭素の様なハロゲン化物を含
むことができる。
In a preferred embodiment of the invention, the solution comprises sulfuric acid or sulfuric and phosphoric acid and an oxidizing agent, ie, nitric acid, perchloric acid, chromic acid, potassium permanganate, hydrogen peroxide, iodic acid or periodate. A mixture with an acid, etc. Although less preferred, the impregnating solution of the present invention comprises:
Metal halides such as ferric chloride mixed with ferric chloride and sulfuric acid, or halides such as bromine as a solution of bromine and sulfuric acid or bromine in organic solvents can be included.

【0015】乾燥した、または乾燥していない含浸フレ
ークは、フレークを一般的に炎の中で700℃を超え
る、好ましくは1000℃を超える温度に1秒間以下の
時間迅速に加熱する従来の方法で剥離することができ
る。高温(ブンゼンバーナーの炎の温度以上)における
約1秒間の標準剥離時間は、グラファイト上の酸性の親
水性表面基を塩基性の疎水性基に転換するには短すぎ
る。したがって、剥離工程だけでは、本発明の最初の高
温化学反応熱処理としては機能し得ない。次いで、剥離
したグラファイトをたわみ性のグラファイトシートまた
はホイルに圧縮する。好適な剥離方法および剥離したグ
ラファイトフレークを薄いホイルに圧縮するための方法
は、上記のシェーン氏ら所有の米国特許第3,404,
061号明細書に記載されている。無論、この技術で
「低密度マット」として知られる第一段階の圧縮の生成
物で剥離したウォームを圧延し圧縮するのが一般的であ
る。次いで、そのマットを標準密度のホイルに圧縮す
る。
[0015] Dried or undried impregnated flakes are prepared by a conventional method in which the flakes are rapidly heated in a flame to a temperature of more than 700 ° C, preferably more than 1000 ° C, for a time of 1 second or less. Can be peeled. A standard peel time of about 1 second at high temperatures (above the Bunsen burner flame temperature) is too short to convert acidic hydrophilic surface groups on graphite to basic hydrophobic groups. Therefore, the peeling step alone cannot function as the first high-temperature chemical reaction heat treatment of the present invention. The exfoliated graphite is then compressed into a flexible graphite sheet or foil. A preferred exfoliation method and method for compressing exfoliated graphite flakes into thin foils is described in US Pat. No. 3,404,404 to Shane et al., Supra.
No. 061. Of course, it is common to roll and compress the exfoliated worm with the product of the first stage compression, known in the art as a "low density mat". The mat is then compressed into standard density foil.

【0016】安定した、膨れを生じない、たわみ性グラ
ファイトホイルは、本発明により、グラファイト粒子に
2つの化学反応を行うことにより製造される。たわみ性
グラファイトホイルは、長期間、例えばまず12ケ月間
熟成させ、次いでそのホイルをブンゼンバーナーの炎
(900℃〜950℃)で急速に加熱した後、そのホイ
ルの表面に膨れが見られなければ、膨れを生じないと考
えられる。本発明の2つの化学反応は、個別に、または
同時に行うことができ、ホイル製造工程に組み込む、あ
るいはホイル製造の後に行うこともできる。第一の化学
反応は、標準グラファイトフレーク、剥離したウォー
ム、低密度マットまたは標準密度ホイルの、熱処理温度
に応じた一定期間の高温熱処理である。熱処理温度が9
00℃を超える場合、熱処理は最高温度で20秒間から
5秒間以上であるのに対し、熱処理が600℃である場
合、最低1〜30分間は必要である。熱処理が600〜
900℃の間である場合、熱処理時間はそれぞれ30分
間から20秒間の間である。好ましい最低熱処理温度
は、800℃である。高温熱処理により、親水性である
酸性表面官能基が疎水性の官能基に転換される。高温熱
処理だけでたわみ性グラファイトホイルの膨れを低減ま
たは抑制できると期待できよう。しかし、正しい条件下
で熱処理することにより膨れは抑制されるが、それは一
時的であるすなわち、1〜3ケ月の十分な期間の後は、
ホイルは再び膨れを起こし易くなることが分かってい
る。この機構は、すべての炭素上に存在する酸表面官能
基の分解により生じる不飽和活性箇所の形成に帰するこ
とができる。冷却により、空気中の酸素および水がこれ
らの不飽和箇所で反応し、親水性の官能基を形成する。
本発明により、熱処理したたわみ性グラファイトを、水
素、塩化水素、塩素、臭素、フッ素、塩化水素−硝酸お
よびリン酸の様な安定化剤に露出する。この第二の反応
で、グラファイト表面の活性箇所を安定化し、空気中の
酸素および水との反応を最少に抑えることにより、膨れ
が防止される。この第二の反応により、グラファイトの
表面に疎水性官能基が付加されると考えられる。好まし
い安定化処理は、水素化またはハロゲン化、好ましくは
塩素化であり、その際、水素分子または塩素または臭素
の分子がグラファイト表面に化学的に結合する。水素の
好ましい濃度は、10〜30ppm であるのに対し、塩素
では150ppm 〜300ppm が好ましい。安定化化学反
応をリン酸処理により行う場合、ホイルの結晶構造中に
保持されるリン濃度は、200ppm よりは高いが、60
0ppm 以下にすべきである。安定化剤は、熱処理により
生じた活性箇所と反応するのに十分な、限られた量だけ
加えるべきである。過剰の薬品は、不必要であり、臭素
やフッ素の様な特定の薬品では有害である。臭素は、活
性箇所と反応する化学量論的な量を超える量で存在する
場合、グラファイト構造中に物理的に吸着され、浸入
し、加熱により剥離および膨れを引き起こす。フッ素
は、活性箇所と反応する化学量論的な量を超える量で存
在する場合、グラファイト構造中の非活性箇所と化学的
に反応する。
A stable, non-bulging, flexible graphite foil is produced according to the invention by performing two chemical reactions on graphite particles. The flexible graphite foil is aged for a long period of time, for example first 12 months, and then, after rapidly heating the foil with a Bunsen burner flame (900 ° C. to 950 ° C.), if no swelling is observed on the surface of the foil. , No blistering is expected. The two chemical reactions of the present invention can be performed separately or simultaneously, can be incorporated into the foil manufacturing process, or can be performed after foil manufacturing. The first chemical reaction is a high temperature heat treatment of standard graphite flakes, exfoliated worms, low density mats or standard density foil for a period of time depending on the heat treatment temperature. Heat treatment temperature is 9
When the temperature exceeds 00 ° C., the heat treatment is performed at the maximum temperature for 20 seconds to 5 seconds or more, while when the heat treatment is 600 ° C., a minimum of 1 to 30 minutes is required. Heat treatment is 600 ~
If between 900 ° C., the heat treatment time is between 30 minutes and 20 seconds, respectively. A preferred minimum heat treatment temperature is 800 ° C. The high temperature heat treatment converts the acidic acidic surface functional groups to hydrophobic functional groups. It can be expected that swelling of the flexible graphite foil can be reduced or suppressed only by high-temperature heat treatment. However, swelling is suppressed by heat treatment under the right conditions, but it is temporary, i.e. after a sufficient period of 1-3 months,
The foil has been found to be prone to blistering again. This mechanism can be attributed to the formation of unsaturated active sites resulting from the decomposition of the acid surface functionality present on all carbons. Upon cooling, oxygen and water in the air react at these unsaturated points to form hydrophilic functional groups.
According to the present invention, the heat-treated flexible graphite is exposed to stabilizers such as hydrogen, hydrogen chloride, chlorine, bromine, fluorine, hydrogen chloride-nitric acid and phosphoric acid. This second reaction stabilizes active sites on the graphite surface and minimizes reactions with oxygen and water in the air, thereby preventing blistering. It is believed that this second reaction adds a hydrophobic functional group to the graphite surface. A preferred stabilization treatment is hydrogenation or halogenation, preferably chlorination, wherein hydrogen molecules or chlorine or bromine molecules are chemically bound to the graphite surface. The preferred concentration of hydrogen is 10 to 30 ppm, whereas chlorine is preferably 150 to 300 ppm. When the stabilizing chemical reaction is carried out by phosphoric acid treatment, the phosphorus concentration retained in the crystal structure of the foil is higher than 200 ppm,
Should be below 0 ppm. Stabilizers should be added in limited amounts sufficient to react with the active sites created by the heat treatment. Excess chemicals are unnecessary and harmful with certain chemicals, such as bromine and fluorine. When bromine is present in an amount that exceeds the stoichiometric amount that reacts with active sites, it is physically adsorbed and penetrates into the graphite structure, causing exfoliation and blistering upon heating. Fluorine chemically reacts with non-active sites in the graphite structure when present in an amount that exceeds the stoichiometric amount that reacts with active sites.

【0017】したがって、薬品の濃度は、臭素に関して
は、グラファイト構造中で臭素が150〜600ppm
を、フッ素に関しては75〜150ppm を超えない様に
制限すべきである。グラファイト構造中の他の安定化剤
の量に関しては、水素では10〜30ppm で十分であ
り、塩素では150〜300ppm で十分であり、リンで
は200〜600ppm で十分である。過剰のH2 、Cl
2 、HNO3 −HClおよびHCl薬品は、それ自体、
有害ではない。
Accordingly, the concentration of the chemical is as follows.
Should be limited to no more than 75-150 ppm for fluorine. With respect to the amount of other stabilizers in the graphite structure, 10 to 30 ppm is sufficient for hydrogen, 150 to 300 ppm is sufficient for chlorine, and 200 to 600 ppm is sufficient for phosphorus. Excess H 2 , Cl
2, HNO 3-HCl and HCl chemicals themselves,
Not harmful.

【0018】安定した、膨れの無いたわみ性グラファイ
トを製造するためには下記の2つの情況において、第二
熱処理が必要になる、すなわち(a)第一の熱処理およ
び安定化反応を原料グラファイトフレークで行う場合、
または(b)第一の熱処理を剥離の後に行い、続く安定
化反応で塩酸−硝酸の様な酸性薬品を使用する場合であ
る。
In order to produce a stable, non-swollen, flexible graphite, a second heat treatment is required in the following two situations: (a) the first heat treatment and the stabilization reaction are carried out with raw graphite flakes; If you do,
Or (b) the case where the first heat treatment is performed after the peeling, and the subsequent stabilization reaction uses an acidic chemical such as hydrochloric acid-nitric acid.

【0019】第二熱処理の目的は、グラファイト表面か
ら、リンまたは塩素を含む官能基の様な望ましい疎水性
安定化官能基を除去せずに、含浸または酸性安定化剤に
より導入された親水性酸基を除去することである。した
がって、第二の熱処理は、安定化官能基の分解温度より
は低いが、酸官能基の除去に必要な600℃を超える温
度よりは高い温度に制限する必要がある。これらの目的
を達成するには、900℃で20秒間の加熱で十分であ
る。実施例6、7および12から明らかな様に、リンお
よび塩素は、この第二熱処理の後でもホイル中に残る。
第二熱処理は、600〜1000℃で一定時間行うが、
600℃温度では保持時間をより長くし、1000℃で
は保持時間をより短くする必要がある。
The purpose of the second heat treatment is to remove the hydrophilic acid introduced by the impregnating or acidic stabilizer without removing the desired hydrophobic stabilizing functional groups, such as those containing phosphorus or chlorine, from the graphite surface. The removal of the group. Therefore, the second heat treatment must be limited to a temperature below the decomposition temperature of the stabilizing functional group but above the temperature above 600 ° C. required for removal of the acid functional group. Heating at 900 ° C. for 20 seconds is sufficient to achieve these objectives. As is evident from Examples 6, 7 and 12, phosphorus and chlorine remain in the foil even after this second heat treatment.
The second heat treatment is performed at 600 to 1000 ° C. for a certain time,
At a temperature of 600 ° C., the holding time needs to be longer, and at 1000 ° C., the holding time needs to be shorter.

【0020】[0020]

【実施例】下記の実施例により本発明を説明する。比較
目的のために、含浸溶液は、試薬級の硫酸(96%濃
度)および硝酸(70%濃度)を使用して調製した。た
わみ性グラファイトホイルは、実施例1〜7および実施
例10〜15ではそれぞれ0.015”厚および112
1kg/m3 密度の標準寸法に形成し、実施例8および9で
はホイル厚を0.020”にした。製造したたわみ性グ
ラファイトの試料は、実験室で常温で熟成させた。以下
の実施例で「A」のグラファイトフレークは、1%未満
の灰分を含み、「B」のフレークは、1〜5%の灰分を
含み、さらに「C」フレークは、5%を超える灰分を含
む。各実施例における材料は、上記の「膨れ発生」試験
にかけ、その膨れの無い状態を確認した。
The following examples illustrate the invention. For comparative purposes, the impregnation solution was prepared using reagent grade sulfuric acid (96% strength) and nitric acid (70% strength). The flexible graphite foil was 0.015 "thick and 112 in Examples 1-7 and 10-15, respectively.
Formed to a standard size of 1 kg / m 3 density, the foil thickness was 0.020 ″ in Examples 8 and 9. Samples of the manufactured flexible graphite were aged in a laboratory at room temperature. The “A” graphite flakes contain less than 1% ash, the “B” flakes contain 1-5% ash, and the “C” flakes contain more than 5% ash. The material in each example was subjected to the above-mentioned "swelling" test, and the state without the swelling was confirmed.

【0021】実施例1 天然グラファイト「C」フレークを不活性雰囲気中で1
700℃に加熱した。次いでこれらのグラファイトフレ
ークに塩素ガスを1時間作用させた。この処理の後、試
料を室温に冷却した。フレークを、85重量%のH2
4 および15重量%のHNO3 からなる30pphの
含浸剤で含浸処理した。剥離後、フレークを圧縮してマ
ットを形成し、630℃で水素ガスを作用させ、室温に
冷却した。次いで、このマットを標準寸法(0.01
5”厚および1121kg/m3 密度)のホイルに圧延し
た。この材料を420日後に試験したが、膨れは生じな
かった。
EXAMPLE 1 Natural graphite "C" flakes were placed in an inert atmosphere
Heated to 700 ° C. Next, chlorine gas was allowed to act on these graphite flakes for one hour. After this treatment, the sample was cooled to room temperature. The flakes are 85% by weight H 2 S
It was impregnated with 30 pph of an impregnant consisting of O 4 and 15% by weight of HNO 3 . After peeling, the flakes were compressed to form a mat, and hydrogen gas was allowed to act at 630 ° C. to cool to room temperature. Then, the mat was placed in a standard size (0.01
5 "was rolled to foil thicknesses and 1121kg / m 3 density). Was tested this material after 420 days, blisters did not occur.

【0022】実施例2 天然グラファイト「C」フレークを不活性雰囲気中で1
700℃に加熱した。次いで、これらのグラファイトフ
レークに塩素ガスを1時間作用させた。この処理の後、
試料を室温に冷却した。フレークを、85重量%のH2
SO4 および15重量%のHNO3 からなる30pph の
含浸剤で含浸処理した。剥離後、フレークを圧縮してマ
ットを形成し、900℃で20秒間加熱し、次いで実施
例1と同じ標準寸法のホイルに圧延した。この材料を3
60日後に試験したが、膨れは生じなかった。(この実
施例は、追加の水素反応を行わなかった以外は、実施例
1と類似している。含浸の際に導入された酸性箇所を除
去する必要があったので、この試料は剥離後に900℃
に再加熱した。得られたたわみ性グラファイトは、4pp
m 未満の可溶性または浸出性の塩化物を含んでいた。)
Example 2 Natural graphite "C" flakes were placed in an inert atmosphere
Heated to 700 ° C. Next, chlorine gas was allowed to act on these graphite flakes for one hour. After this processing,
The sample was cooled to room temperature. The flakes are 85% by weight H 2
It was impregnated with the impregnation agent 30pph consisting SO 4 and 15 wt% of HNO 3. After peeling, the flakes were compressed to form a mat, heated at 900 ° C. for 20 seconds, and then rolled into foil of the same standard dimensions as in Example 1. 3
Tested after 60 days, no blistering occurred. (This example is similar to Example 1 except that no additional hydrogen reaction was performed. Since the acidic sites introduced during the impregnation had to be removed, the sample was 900 deg. ° C
Was reheated. The obtained flexible graphite is 4pp
It contained less than m soluble or leachable chloride. )

【0023】実施例3 「A」フレークを、85%の硫酸および15%の硝酸か
らなる30pph の含浸剤で含浸処理し、次いで剥離し
た。剥離したフレークを圧縮してマットを形成し、不活
性雰囲気中、1000℃で水素化した。室温に冷却後、
このマットを実施例1と同じ標準寸法のホイルに圧延し
た。このホイルは、360日後にも膨れを生じなかっ
た。
Example 3 "A" flakes were impregnated with 30 pph of an impregnant consisting of 85% sulfuric acid and 15% nitric acid and then peeled. The exfoliated flakes were compressed to form a mat and hydrogenated at 1000 ° C. in an inert atmosphere. After cooling to room temperature
This mat was rolled into foil having the same standard dimensions as in Example 1. The foil did not blister after 360 days.

【0024】実施例4(比較例) 「A」フレークを、85%の硫酸および15%の硝酸か
らなる30pph の含浸剤で含浸処理した。この含浸した
フレークを剥離し、低密度マットに圧延し、次いでブン
ゼンバーナーの炎の中で900℃で20秒間加熱した。
この材料は、最初は膨れを生じなかったが、僅か30日
後には膨れを生じ始めた。(この材料にはただ1つの反
応、熱処理だけを行った。この試料は、空気にさらすこ
とにより、膨れを生じるホイルに戻った。)
Example 4 (Comparative) An "A" flake was impregnated with 30 pph of an impregnant consisting of 85% sulfuric acid and 15% nitric acid. The impregnated flakes were peeled, rolled into a low density mat, and then heated in a Bunsen burner flame at 900 ° C. for 20 seconds.
The material did not blister initially, but began to blister after only 30 days. (This material was subjected to only one reaction, heat treatment. The sample returned to the blistering foil upon exposure to air.)

【0025】実施例5(比較例) 「A」フレークを、80%の硫酸および20%の硝酸か
らなる25pph の含浸剤で含浸処理し、次いで剥離し
た。剥離後、得られたマットをブンゼンバーナーの炎の
中で900℃で20分間加熱処理した。この加熱したマ
ットを標準寸法のホイルに圧延した。この材料は、最初
は膨れがなかったが、僅か60日後には膨れを生じ始め
た。(この材料にはただ1つの反応、熱処理だけを行っ
た。)
Example 5 (Comparative) The "A" flakes were impregnated with a 25 pph impregnant consisting of 80% sulfuric acid and 20% nitric acid and then peeled. After peeling, the obtained mat was heat-treated at 900 ° C. for 20 minutes in a flame of a Bunsen burner. The heated mat was rolled into foil of standard dimensions. The material did not blister initially but began to blister after only 60 days. (This material was subjected to only one reaction, heat treatment.)

【0026】実施例6 低灰分(0.1%)天然グラファイトフレークを供給者
の側で2900℃に加熱して精製した。5mlのHCl溶
液(6mlの38%HClを1000に希釈)を25gの
フレークに加え、スラリーが均一になるまで混合した。
次いで、このスラリーをホットプレート上に載せ、沸
騰、乾燥させた。85%の硫酸および15%の硝酸から
なる30pph の含浸剤で含浸処理した後、剥離した。マ
ットに圧延した後、炎の中で20分間熱処理し、標準寸
法のホイルに圧延した。このホイルは360日後にも膨
れを生じなかった。(この試料は2つの反応により、安
定した、膨れを生じないたわみ性グラファイトになっ
た。)
Example 6 Low ash (0.1%) natural graphite flakes were purified by heating to 2900 ° C. on the supplier side. 5 ml of HCl solution (6 ml of 38% HCl diluted to 1000) was added to 25 g of flakes and mixed until the slurry was homogeneous.
Next, the slurry was placed on a hot plate, boiled and dried. After being impregnated with a 30 pph impregnating agent consisting of 85% sulfuric acid and 15% nitric acid, the film was peeled off. After rolling into a mat, it was heat treated in a flame for 20 minutes and rolled into foil of standard dimensions. The foil did not blister after 360 days. (This sample resulted in a stable, non-bulging, flexible graphite by two reactions.)

【0027】実施例7 25gの「A」グラファイトフレークを100mlの磁器
るつぼに入れ、ブンゼンバーナー炎中、900℃で1分
間加熱した。このフレークに85%硫酸および15%硝
酸からなる7.5g(30ppm )含浸剤および0.09
gのリン酸を加え、混合した。剥離後、フレークをマッ
トに圧縮し、ブンゼンバーナー炎中で少なくとも20秒
間加熱した。次いで、このマットを標準寸法のホイルに
圧延した。このホイルは360日間膨れを生じなかっ
た。(このたわみ性グラファイト試料は、2つの反応、
すなわちフレークの熱処理およびリン酸による安定化反
応を行った。最終的なたわみ性グラファイトは、365
ppm のリンを含んでいた。)
Example 7 25 g of "A" graphite flakes were placed in a 100 ml porcelain crucible and heated in a Bunsen burner flame at 900 ° C. for 1 minute. 7.5 g (30 ppm) impregnant consisting of 85% sulfuric acid and 15% nitric acid and 0.09
g phosphoric acid was added and mixed. After peeling, the flakes were compressed into mats and heated in a Bunsen burner flame for at least 20 seconds. The mat was then rolled into standard size foil. The foil did not blister for 360 days. (This flexible graphite sample has two reactions,
That is, a heat treatment of the flakes and a stabilization reaction with phosphoric acid were performed. The final flexible graphite is 365
It contained ppm of phosphorus. )

【0028】実施例8(比較例) 低灰分(0.1%)天然グラファイトフレークを290
0℃に加熱して灰分含有量を低下させた。この材料を8
0%の硫酸および20%の硝酸からなる25pph の含浸
剤で含浸処理した。この材料を100℃で乾燥させ、剥
離し、その剥離したフレークを、密度1121kg/m3
厚さ0.020”のホイルに圧延した。この材料は製造
直後に膨れを生じた。(このたわみ性グラファイトには
含浸反応の前に加熱処理した。剥離反応の後に火炎処理
しなかったので、すぐに膨れを生じた。)
Example 8 (Comparative Example ) Natural graphite flakes having a low ash content (0.1%) of 290
Heat to 0 ° C. to reduce ash content. 8 of this material
It was impregnated with 25 pph of an impregnant consisting of 0% sulfuric acid and 20% nitric acid. This material was dried at 100 ° C., peeled off, and the peeled flakes were dried at a density of 1121 kg / m 3 ,
Rolled into 0.020 "thick foil. This material swelled immediately after fabrication. (This flexible graphite was heat treated before the impregnation reaction; it was not flame treated after the exfoliation reaction. Swelling occurred immediately.)

【0029】実施例9(比較例) このたわみ性グラファイトは、ホイルを炎中、900℃
で20秒間熱処理し、次いで0.020”厚に圧延した
以外は、比較例8と同じである。この材料は、最初の3
0日間は、ブンゼンバーナー炎中で加熱しても膨れを生
じなかったが、90日後にはひどい膨れを生じた。(火
炎処理により表面化学が変化し、一時的に膨れの無いた
わみ性グラファイトが得られた。この試料は、グラファ
イト表面に化学的に結合した疎水性官能基を導入する塩
素や水素の様な薬品による反応である第二の安定化反応
を行わなかったので、再び膨れを生じたのである。)
Example 9 (Comparative Example) This flexible graphite was prepared by heating a foil in a flame at 900 ° C.
The same as in Comparative Example 8, except that the material was first heat treated for 20 seconds and then rolled to a 0.020 ″ thickness.
On day 0, no swelling occurred when heated in a Bunsen burner flame, but after 90 days severe swelling occurred. (The surface chemistry was changed by the flame treatment, resulting in a temporary, non-bulging, flexible graphite. This sample is a chemical such as chlorine or hydrogen that introduces a hydrophobic functional group chemically bonded to the graphite surface. Since the second stabilization reaction, which is a reaction caused by the above-mentioned reaction, was not performed, swelling occurred again.)

【0030】実施例10(比較例) 「C」フレークを、92%の硫酸および8%の硝酸から
なる過剰の含浸剤で含浸処理した。この含浸したフレー
クを剥離し、次いで標準寸法のホイルに圧延した。この
ホイルを真空中で1200℃で徐々に加熱した。この材
料は最初は膨れを生じなかったが、僅か90日後には膨
れを生じ始めた。(この材料には、1つの反応、つまり
熱処理だけを行った。この熱処理が最初は膨れを阻止し
たが、表面は反応性であり、再び膨れが生じた。)
Example 10 (Comparative) A "C" flake was impregnated with an excess of an impregnant consisting of 92% sulfuric acid and 8% nitric acid. The impregnated flakes were peeled and then rolled into standard size foil. The foil was gradually heated in vacuum at 1200 ° C. The material did not blister initially but began to blister after only 90 days. (This material was subjected to only one reaction, heat treatment, which initially prevented blistering, but the surface was reactive and blistering occurred again.)

【0031】実施例11 「A」フレークを、92%の硫酸および8%の硝酸から
なる過剰の含浸剤で含浸処理した。この含浸したフレー
クを洗浄し、乾燥させ、剥離し、次いで標準寸法のホイ
ルに圧延した。このホイルを1700℃に徐々に加熱
し、次いで塩素ガスを作用させた。冷却後、この材料は
1年後も膨れを生じなかった。このホイルは、180pp
m の塩素を含んでいたが、浸出性の塩素は5ppm 未満で
あった。
Example 11 "A" flakes were impregnated with an excess of an impregnant consisting of 92% sulfuric acid and 8% nitric acid. The impregnated flakes were washed, dried, peeled, and then rolled into standard size foil. This foil was gradually heated to 1700 ° C., and then chlorine gas was allowed to act. After cooling, the material did not swell after one year. This foil is 180pp
m, but leachable chlorine was less than 5 ppm.

【0032】実施例12 「A」フレークを、85%の硫酸および15%の硝酸か
らなる30pph の含浸剤で含浸処理した。剥離後、この
フレークをマットに圧縮し、ブンゼンバーナー炎中で2
0秒間熱処理した。次いで、このマットを、500mlの
水、50mlのHClおよび50mlのHNO3 からなる2
0%王水に浸漬した。この材料を洗浄し、130℃で一
晩乾燥させた。次いで、この材料を火炎中で20秒間加
熱し、標準寸法のホイルに圧延した。この材料は360
日間膨れを生じなかった。(この材料は、第二の高温熱
処理を行った。王水溶液が塩素を発生し、マットを塩素
化したのである。処理したマットに、ブンゼンバーナー
炎中で20秒間、第二の熱処理を行ない、硝酸により表
面上に生じた親水性の酸基を除去した。)
Example 12 "A" flakes were impregnated with 30 pph of an impregnant consisting of 85% sulfuric acid and 15% nitric acid. After peeling, the flakes are compressed into a mat and placed in a Bunsen burner flame.
Heat treatment was performed for 0 seconds. The mat was then washed with 500 ml of water, 50 ml of HCl and 50 ml of HNO 3
It was immersed in 0% aqua regia. This material was washed and dried at 130 ° C. overnight. The material was then heated in a flame for 20 seconds and rolled into standard size foil. This material is 360
No blistering occurred for days. (This material was subjected to a second high temperature heat treatment. The aqueous solution generated chlorine and chlorinated the mat. The treated mat was subjected to a second heat treatment in a Bunsen burner flame for 20 seconds, Hydrophilic acid groups generated on the surface were removed by nitric acid.)

【0033】実施例13(比較例) この実施例は、王水処理後に火炎中で最終的な熱処理を
行わなかった以外は、実施例12と同じである。この材
料はただちに膨れを生じた。(この実施例は、塩酸−硝
酸の様な酸性安定化剤との反応の後の、最終熱処理の重
要性を示している。酸により親水性基が導入された。こ
の場合、王水処理の後に熱処理を行わなかったので、た
わみ性グラファイトが膨れのしきい値を超える量の水を
吸着したのである。)
Example 13 (Comparative Example) This example is the same as Example 12 except that the final heat treatment was not performed in a flame after the aqua regia treatment. This material immediately swelled. (This example illustrates the importance of a final heat treatment after reaction with an acidic stabilizer such as hydrochloric acid-nitric acid. A hydrophilic group was introduced by the acid. Since no heat treatment was performed later, the flexible graphite adsorbed an amount of water exceeding the swelling threshold.)

【0034】実施例14(比較例) 15gの「A」フレークを、83%の硫酸、14.5%
の硝酸および2.5%のリン酸からなる4.5g(30
pph)の含浸剤で含浸処理した。剥離後、この材料をマッ
トに圧縮し、ブンゼンバーナーの炎の中で20秒間加熱
した。次いで、このマットをたわみ性グラファイトホイ
ルに圧延した。この材料は、最初は膨れを生じなかった
が、120日後には膨れを生じ始めた。(リン酸による
処理は、火炎中の熱処理の前に行った。したがって、火
炎中の熱処理の際に生じた活性箇所が安定化されなかっ
たのである。)
Example 14 (Comparative) 15 g of "A" flakes were prepared by adding 83% sulfuric acid, 14.5%
4.5 g of nitric acid and 2.5% phosphoric acid (30
(pph). After peeling, the material was compressed into a mat and heated in a Bunsen burner flame for 20 seconds. The mat was then rolled into flexible graphite foil. The material did not blister at first but began to blister after 120 days. (The treatment with phosphoric acid was performed before the heat treatment in the flame. Therefore, active sites generated during the heat treatment in the flame were not stabilized.)

【0035】実施例15 「B」フレークを、92%の硫酸および8%の硝酸から
なる過剰の含浸剤で含浸処理した。この含浸した材料を
洗浄、乾燥、剥離し、次いで標準寸法のホイルに圧延し
た。このホイルを徐々に1700℃に加熱し、次いで塩
素ガスを作用させた。冷却後、この材料は1年間膨れを
生じなかった。このホイルは、250ppm の塩素および
5ppm 未満の浸出性塩素を含んでいた。
Example 15 "B" flakes were impregnated with an excess of an impregnant consisting of 92% sulfuric acid and 8% nitric acid. The impregnated material was washed, dried, peeled, and then rolled into standard size foil. The foil was gradually heated to 1700 ° C., and then chlorine gas was allowed to act. After cooling, the material did not blister for one year. The foil contained 250 ppm chlorine and less than 5 ppm leachable chlorine.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C01B 31/04 101 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) C01B 31/04 101

Claims (29)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】原料グラファイト粒子を含浸剤で含浸処理
する工程、 含浸したグラファイト粒子を100cm3 /gを超える比
体積に剥離する工程、 剥離したグラファイト粒子をたわみ性のグラファイト構
造に圧縮する工程、 前記たわみ性グラファイト構造を少なくとも600℃の
温度で、選択した熱処理温度に応じて30分間〜5秒間
の一定時間熱処理する工程、および熱処理したたわみ性
グラファイト構造を、H2 、Cl2 、Br2 、およびF
2からなるからなるグループから選択された安定化剤に
露出するが、グラファイト構造中の元素状の臭素、フッ
素およびリン濃度がそれぞれ600ppm、150pp
m、および600ppm以下になる様にBr2 、F2
よびH3 PO4 の薬品濃度を選択する工程からなること
を特徴とする、安定した、膨れを生じないたわみ性グラ
ファイトホイル構造の製造方法。
1. a step of impregnating raw graphite particles with an impregnating agent; a step of separating the impregnated graphite particles into a specific volume exceeding 100 cm 3 / g; a step of compressing the separated graphite particles into a flexible graphite structure; Heat treating said flexible graphite structure at a temperature of at least 600 ° C. for a fixed time of 30 minutes to 5 seconds depending on the selected heat treatment temperature; and subjecting the heat-treated flexible graphite structure to H 2 , Cl 2 , Br 2 , And F
2 are exposed to a stabilizer selected from the group consisting of: the elemental bromine, fluorine and phosphorus concentrations in the graphite structure are 600 ppm and 150 pp, respectively.
A method for producing a stable, non-bulging, flexible graphite foil structure, comprising the steps of selecting the chemical concentrations of Br 2 , F 2 and H 3 PO 4 so as to be at most m and 600 ppm.
【請求項2】前記熱処理温度が600℃である場合、前
記一定時間が1〜30分間であることを特徴とする、請
求項1に記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein when the heat treatment temperature is 600 ° C., the fixed time is 1 to 30 minutes.
【請求項3】前記熱処理温度が600℃〜900℃であ
る場合、前記一定時間が30分間〜20秒間であること
を特徴とする、請求項1に記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein when the heat treatment temperature is 600 ° C. to 900 ° C., the fixed time is 30 minutes to 20 seconds.
【請求項4】前記熱処理温度が900℃を超える場合、
前記一定時間が20秒間〜5秒間であることを特徴とす
る、請求項1に記載の方法。
4. When the heat treatment temperature exceeds 900 ° C.,
The method of claim 1, wherein the fixed time is between 20 seconds and 5 seconds.
【請求項5】前記剥離したグラファイト粒子が最初に低
密度マットに圧縮され、次いでさらにホイルに圧縮さ
れ、前記熱処理工程を、前記グラファイト粒子が低密度
マットに圧縮された後で、ただしさらにホイルに圧縮さ
れる前に、前記グラファイト粒子に行うことを特徴とす
る、請求項4に記載の方法。
5. The exfoliated graphite particles are first compressed into a low density mat and then further into a foil, and the heat treatment step is performed after the graphite particles have been compressed into a low density mat, but further into a foil. The method according to claim 4, characterized in that it is performed on the graphite particles before they are compressed.
【請求項6】前記熱処理された低密度マットが、さらに
ホイルに圧縮される前に、前記安定化剤に露出されるこ
とを特徴とする、請求項5に記載の方法。
6. The method of claim 5, wherein the heat treated low density mat is exposed to the stabilizer before being further compressed into foil.
【請求項7】前記熱処理工程よび前記安定化剤に露出す
る工程を同時に行うことを特徴とする、請求項6に記載
の方法。
7. The method according to claim 6, wherein the heat treatment step and the step of exposing to the stabilizer are performed simultaneously.
【請求項8】前記熱処理された低密度マットが、前記低
密度マットがさらにホイルに圧縮された後に、前記安定
化剤に露出されることを特徴とする、請求項5に記載の
方法。
8. The method of claim 5, wherein the heat treated low density mat is exposed to the stabilizer after the low density mat has been further compressed into foil.
【請求項9】前記熱処理工程および前記安定化剤に露出
する工程が、ホイルを形成した後に、前記圧縮されたグ
ラファイト粒子に適用されることを特徴とする、請求項
1に記載の方法。
9. The method of claim 1, wherein said heat treating step and said step of exposing to said stabilizer are applied to said compacted graphite particles after forming a foil.
【請求項10】前記原料グラファイト粒子の灰分含有量
が1%未満であることを特徴とする、請求項5に記載の
方法。
10. The method according to claim 5, wherein the raw graphite particles have an ash content of less than 1%.
【請求項11】原料グラファイト粒子を含浸剤で含浸処
理する工程、 含浸したグラファイト粒子を100cm3 /gを超える比
体積に剥離する工程、 剥離したグラファイト粒子をたわみ性のグラファイト構
造に圧縮する工程、 前記たわみ性グラファイト構造を少なくとも600℃の
温度で、選択した熱処理温度に応じて30分間〜5秒間
の一定時間熱処理する工程、 熱処理したたわみ性グラファイト構造を、HCl、HN
3 −HClおよびH3 PO4 からなるからなるグルー
プから選択された安定化剤に露出するが、グラファイト
構造中の元素状の臭素、フッ素およびリン濃度がそれぞ
れ600ppm、150ppm、および600ppm以
下になる様にBr2 、F2 およびH3 PO4 の薬品濃度
を選択する工程、および前記たわみ性グラファイト構造
に600℃を超える温度で第二の熱処理を行うことから
なることを特徴とする、安定した、膨れを生じないたわ
み性グラファイトホイル構造の製造方法。
11. A step of impregnating the raw graphite particles with an impregnating agent, a step of exfoliating the impregnated graphite particles to a specific volume exceeding 100 cm 3 / g, a step of compressing the exfoliated graphite particles into a flexible graphite structure, Heat treating said flexible graphite structure at a temperature of at least 600 ° C. for a period of time ranging from 30 minutes to 5 seconds depending on the selected heat treatment temperature; HCl, HN
O 3 is exposed from the group consisting of consisting -HCl and H 3 PO 4 in the selected stabilizer, comprising elemental bromine graphite structure, fluorine and phosphorus concentrations respectively 600ppm, 150 ppm, and 600ppm or less And selecting a chemical concentration of Br 2 , F 2 and H 3 PO 4 , and performing a second heat treatment at a temperature above 600 ° C. on the flexible graphite structure. , A method for producing a flexible graphite foil structure which does not cause swelling.
【請求項12】前記熱処理温度が600℃である場合、
前記一定時間が1〜30分間であることを特徴とする、
請求項11に記載の方法。
12. When the heat treatment temperature is 600 ° C.,
The fixed time is 1 to 30 minutes,
The method according to claim 11.
【請求項13】前記熱処理温度が600℃〜900℃で
ある場合、前記一定時間が30分間〜20秒間であるこ
とを特徴とする、請求項11に記載の方法。
13. The method according to claim 11, wherein when the heat treatment temperature is between 600 ° C. and 900 ° C., the fixed time is between 30 minutes and 20 seconds.
【請求項14】前記熱処理温度が900℃を超える場
合、前記一定時間が20秒間〜5秒間であることを特徴
とする、請求項11に記載の方法。
14. The method according to claim 11, wherein when the heat treatment temperature exceeds 900 ° C., the fixed time is 20 seconds to 5 seconds.
【請求項15】前記剥離したグラファイト粒子が最初に
低密度マットに圧縮され、次いでさらにホイルに圧縮さ
れ、前記熱処理工程を、前記グラファイト粒子が低密度
マットに圧縮された後で、ただしさらにホイルに圧縮さ
れる前に、前記グラファイト粒子に行うことを特徴とす
る、請求項14に記載の方法。
15. The exfoliated graphite particles are first compressed into a low density mat and then further into a foil, and the heat treatment step is performed after the graphite particles have been compressed into a low density mat, but further into a foil. The method according to claim 14, characterized in that it is performed on the graphite particles before they are compressed.
【請求項16】前記熱処理された低密度マットが、さら
にホイルに圧縮される前に、前記安定化剤に露出される
ことを特徴とする、請求項15に記載の方法。
16. The method of claim 15, wherein the heat treated low density mat is exposed to the stabilizer before being further compressed into foil.
【請求項17】前記熱処理工程よび前記安定化剤に露出
する工程を同時に行うことを特徴とする、請求項16に
記載の方法。
17. The method according to claim 16, wherein the heat treatment step and the step of exposing to the stabilizer are performed simultaneously.
【請求項18】前記熱処理された低密度マットが、前記
低密度マットがさらにホイルに圧縮された後に、前記安
定化剤に露出されることを特徴とする、請求項15に記
載の方法。
18. The method of claim 15, wherein the heat treated low density mat is exposed to the stabilizer after the low density mat has been further compressed into foil.
【請求項19】前記第二の熱処理が、前記たわみ性グラ
ファイト構造を600〜1000℃の温度で20秒間〜
30分間加熱することであることを特徴とする、請求項
11に記載の方法。
19. The method according to claim 19, wherein the second heat treatment is performed at a temperature of 600 to 1000 ° C. for 20 seconds.
The method according to claim 11, wherein the heating is performed for 30 minutes.
【請求項20】前記第二の熱処理が、前記ホイルを60
0〜1000℃の温度で20秒間〜30分間加熱するこ
とであることを特徴とする、請求項18に記載の方法。
20. The method according to claim 19, wherein the second heat treatment comprises:
The method according to claim 18, wherein the heating is performed at a temperature of 0 to 1000 ° C. for 20 seconds to 30 minutes.
【請求項21】前記熱処理工程および前記安定化剤に露
出する工程が、ホイルを形成した後に、前記圧縮された
グラファイト粒子に適用されることを特徴とする、請求
項11に記載の方法。
21. The method according to claim 11, wherein said heat treatment step and said step of exposing to said stabilizer are applied to said compacted graphite particles after forming a foil.
【請求項22】前記原料グラファイト粒子の灰分含有量
が1%未満であることを特徴とする、請求項15に記載
の方法。
22. The method according to claim 15, wherein the raw graphite particles have an ash content of less than 1%.
【請求項23】原料グラファイト粒子を少なくとも60
0℃の温度で、選択した熱処理温度に応じて30分間〜
5秒間の一定時間熱処理する工程、 熱処理したグラファイト粒子を、H2 、Cl2 、B
2 、F2 、HCl、HNO3 −HClおよびH3 PO
4 からなるからなるグループから選択された安定化剤に
露出するが、グラファイト構造中の元素状の臭素、フッ
素およびリン濃度がそれぞれ600ppm、150pp
m、および600ppm以下になる様にBr2 、F2
よびH3 PO4 の薬品濃度を選択する工程、 前記熱処理工程および前記安定化剤に露出する工程を経
たグラファイト粒子を含浸剤で含浸処理する工程、 含浸したグラファイト粒子を100cm3 /gを超える比
体積に剥離する工程、剥離したグラファイト粒子をたわ
み性のグラファイト構造に圧縮してたわみ性グラファイ
ト構造を形成させる工程、 前記たわみ性グラファイト構造に600℃〜1000℃
で一定時間第二の熱処理を行うことからなることを特徴
とする、安定した、膨れを生じないたわみ性グラファイ
トホイル構造の製造方法。
23. The raw graphite particles having at least 60
0 ° C. for 30 minutes depending on the heat treatment temperature selected
Heat-treating graphite particles for 5 seconds for a certain period of time; H 2 , Cl 2 , B
r 2, F 2, HCl, HNO 3 -HCl and H 3 PO
4 is exposed to a stabilizer selected from the group consisting of: the elemental bromine, fluorine and phosphorus concentrations in the graphite structure are 600 ppm and 150 pp, respectively.
m, and a step of selecting the chemical concentrations of Br 2 , F 2, and H 3 PO 4 so as to be 600 ppm or less, and impregnating the graphite particles that have undergone the heat treatment step and the step of exposing to the stabilizer with an impregnating agent. A step of exfoliating the impregnated graphite particles to a specific volume exceeding 100 cm 3 / g; a step of compressing the exfoliated graphite particles into a flexible graphite structure to form a flexible graphite structure; and 600 applying the flexible graphite structure to the flexible graphite structure. ℃ ~ 1000 ℃
And performing a second heat treatment for a certain period of time. 2. A method for producing a stable, non-bulging, flexible graphite foil structure.
【請求項24】原料グラファイトフレーク粒子を少なく
とも600℃の温度で、前記熱処理温度に応じて30分
間〜5秒間の一定時間熱処理する工程、 グラファイトフレークの粒子を含浸剤で含浸処理する工
程、 前記熱処理したグラファイトフレークを、前記含浸剤と
の接触の前または接触の際に、あるいは接触後に、
2 、Cl2 、Br2 、F2 、HCl、HNO3 −HC
lおよびH3 PO4 からなるグループから選択された安
定化剤に露出する工程、 含浸したグラファイトフレークの粒子を100cm3 /g
を超える比体積に剥離する工程、 剥離したグラファイト粒子をたわみ性のグラファイト構
造に圧縮する工程、および前記たわみ性グラファイト構
造を600℃〜1000℃の温度で、前記熱処理温度に
応じて30分間〜20秒間の一定時間熱処理する工程、 からなることを特徴とする、安定した、膨れを生じない
たわみ性グラファイトホイル構造の製造方法。
24. A step of heat-treating the raw graphite flake particles at a temperature of at least 600 ° C. for a predetermined time of 30 minutes to 5 seconds according to the heat treatment temperature; a step of impregnating the graphite flake particles with an impregnating agent; The graphite flakes before, during, or after contact with the impregnating agent,
H 2, Cl 2, Br 2 , F 2, HCl, HNO 3 -HC
a step of exposing the stabilizing agent selected from the group consisting of l and H 3 PO 4, the particles of the impregnated graphite flake 100 cm 3 / g
Exfoliating the graphite particles into a flexible graphite structure, and heating the flexible graphite structure at a temperature of 600 ° C. to 1000 ° C. for 30 minutes to 20 minutes depending on the heat treatment temperature. A method for producing a stable, non-bulging, flexible graphite foil structure, comprising:
【請求項25】前記原料グラファイトフレーク粒子の灰
分含有量が5%未満であることを特徴とする、請求項2
4に記載の方法。
25. The raw graphite flake particles having an ash content of less than 5%.
4. The method according to 4.
【請求項26】1121kg/m3 以上の密度、およびその
表面に化学的に結合した薬品の疎水性官能基を含む結晶
構造を有する、剥離されたグラファイト粒子の圧縮材料
からなり、前記薬品が、水素、塩化水素、塩素、臭素、
フッ素、リン酸および塩酸−硝酸からなるグループから
選択され、グラファイトホイル構造中に含まれる元素状
の臭素、フッ素およびリンがそれぞれ600ppm、1
50ppm、および600ppm以下に限定される様な
濃度で含まれることを特徴とする、膨れを生じないたわ
み性グラファイトホイル構造。
26. An exfoliated graphite particle compact material having a density of 1121 kg / m 3 or more and a crystal structure containing a hydrophobic functional group of a chemical chemically bonded to the surface thereof, wherein the chemical comprises: Hydrogen, hydrogen chloride, chlorine, bromine,
Elemental bromine, fluorine and phosphorus contained in the graphite foil structure are selected from the group consisting of fluorine, phosphoric acid and hydrochloric acid-nitric acid at 600 ppm and 1 ppm, respectively.
A flexible graphite foil structure which does not cause blistering, characterized in that it is contained at a concentration limited to 50 ppm and 600 ppm or less.
【請求項27】グラファイトの粒子を含浸剤で含浸処理
する工程、 含浸したグラファイト粒子を100cm3 /gを超える比
体積に剥離する工程、 前記剥離したグラファイト粒子を少なくとも600℃の
温度で、前記熱処理温度に応じて30分間〜5秒間の一
定時間熱処理する工程、 熱処理し、剥離したグラファイト粒子を、H2 、C
2 、Br2 、およびF2からなるからなるグループか
ら選択された安定化剤に露出するが、グラファイト構造
中の元素状の臭素、フッ素およびリン濃度がそれぞれ6
00ppm、150ppm、および600ppm以下に
なる様にBr2 、F2 およびリン酸の薬品濃度を選択す
る工程、および剥離したグラファイト粒子をホイルに圧
縮する工程、 からなることを特徴とする、安定した、膨れを生じない
たわみ性グラファイトホイル構造の製造方法。
27. a step of impregnating graphite particles with an impregnating agent; a step of exfoliating the impregnated graphite particles to a specific volume of more than 100 cm 3 / g; a step of a predetermined time heat treatment for 30 minutes to 5 seconds, depending on temperature, heat-treated, the exfoliated graphite particles, H 2, C
exposed to a stabilizer selected from the group consisting of l 2 , Br 2 , and F 2, but having an elemental bromine, fluorine and phosphorus concentration in the graphite structure of 6
Selecting a chemical concentration of Br 2 , F 2 and phosphoric acid so as to be 00 ppm, 150 ppm, and 600 ppm or less, and compressing the exfoliated graphite particles into foil. A method for producing a flexible graphite foil structure which does not cause swelling.
【請求項28】グラファイトの粒子を含浸剤で含浸処理
する工程、 含浸したグラファイト粒子を100cm3 /gを超える比
体積に剥離する工程、 前記剥離したグラファイト粒子を少なくとも600℃の
温度で、前記熱処理温度に応じて30分間〜5秒間の一
定時間熱処理する工程、 熱処理し、剥離したグラファイト粒子を、HCl、HN
3 −HClおよびH3 PO4 からなるからなるグルー
プから選択された安定化剤に露出するが、グラファイト
構造中の元素状の臭素、フッ素およびリン濃度がそれぞ
れ600ppm、150ppm、および600ppm以
下になる様にBr2 、F2 およびリン酸の薬品濃度を選
択する工程、および剥離したグラファイト粒子をホイル
に圧縮する工程、 前記グラファイトホイル構造に600℃を超える温度で
第二の熱処理を行うことからなることを特徴とする、安
定した、膨れを生じないたわみ性グラファイトホイル構
造の製造方法。
28. impregnating graphite particles with an impregnating agent; exfoliating the impregnated graphite particles to a specific volume exceeding 100 cm 3 / g; heat treating said exfoliated graphite particles at a temperature of at least 600 ° C. Heat-treating for 30 minutes to 5 seconds for a certain period of time depending on the temperature;
O 3 is exposed from the group consisting of consisting -HCl and H 3 PO 4 in the selected stabilizer, comprising elemental bromine graphite structure, fluorine and phosphorus concentrations respectively 600ppm, 150 ppm, and 600ppm or less Selecting the chemical concentrations of Br 2 , F 2 and phosphoric acid as described above, compressing the exfoliated graphite particles into foil, and performing a second heat treatment on the graphite foil structure at a temperature exceeding 600 ° C. A method for producing a stable, non-bulging, flexible graphite foil structure.
【請求項29】前記第二の熱処理が、前記ホイルを60
0〜1000℃の温度で20秒間〜30分間加熱するこ
とであることを特徴とする、請求項28に記載の方法。
29. The method according to claim 29, wherein the second heat treatment comprises:
The method according to claim 28, characterized by heating at a temperature of 0 to 1000C for 20 seconds to 30 minutes.
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