KR100769920B1 - 내열성 팽창흑연 시트 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
700℃ 이상의 고온조건 하에 장시간 노출된 경우에 있어서도, 공기 중에서의 산화소모율이 낮아 내열성이 우수하고, 또한 이러한 종류의 팽창흑연 시트로서 요구되는 그 밖의 각종 성능을 만족할 수 있는 팽창흑연 시트를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이 목적은 오산화인 및 인산염을 팽창흑연 시트 속에 함유시킴으로써 달성된다.
팽창흑연, 제조방법
Description
본 발명은 팽창흑연 시트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 내열성이나 내(耐)산화 소모성이 극히 우수한 팽창흑연 시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
팽창흑연 시트는 천연흑연, 키시(kish)흑연, 열분해 흑연 등의 흑연을, 진한 황산, 진한 질산, 진한 질산과 염소산칼륨, 진한 황산과 질산칼륨, 또는 과산화수소 등의 강산화제, 붕산 또는 염화알루미늄 등의 할로겐화물로 처리함으로써 층간(層間)화합물을 형성하고, 이 층간화합물이 형성된 흑연 입자(산(酸)처리 흑연원료)를 급격하게 발열, 가령 950℃이상의 고온에서 1∼10초 동안 처리하여 분해가스를 발생시키고, 그 가스압에 의해 흑연 층간을 확장하여 팽창흑연 입자를 형성하고, 팽창흑연 입자를 결합제의 존재 하 또는 부재 하에서 압축성형 내지 롤성형하여 제조된다. 이와 같이, 제조된 팽창흑연 시트는, 여러 가지 뛰어난 특성을 갖고, 가령 가스켓, 실링, 단열재, 쿠션재 등의 넓은 분야에서 유효하게 사용되고 있다.
또, 종래 이러한 종류의 팽창흑연 시트에 사용되는 팽창흑연 입자로서는, 팽창배율이 낮은 것, 가령 20∼70배 정도의 것으로는, 결합재의 부재 하에서의 시트 화는 성형이 곤란하고 접착제를 사용할 필요가 있어, 접착제 사용에 의한 순도의 저하 및 각종 물성(物性)의 저하라는 난점이 있다.
이에 반해, 팽창배율이 높고, 통상 200∼300배 정도로 한 팽창흑연 입자에서는, 흑연만으로 시트를 제조할 수 있으므로, 순도가 높고, 이로 인해 각종 물성이 우수한 것이 된다. 따라서, 현재 팽창흑연 시트의 제조에는, 통상 고배율의 팽창흑연 입자가 사용되고 있다. 그러나, 종래의 팽창흑연 시트는 공기 중, 특히 700℃ 이상의 온도의 공기 중에 있어서, 내열성에 문제가 있고, 결과로서 흑연의 산화소모를 야기한다는, 소위 산화소모율이 높다는 치명적인 결점이 있다.
이 난점을 해결하기 위한 것으로서, 저(低)팽창흑연 입자를 이용하면서, 인산 또는 인산염의 산화억제 처리를 실시한 팽창흑연 시트도 개발되고 있다 (특공소54-30678호). 이것에서는 인산 또는 인산염을 사용함으로써, 접착제 없이 팽창흑연 입자를 이용하여 시트화 할 수 있는 점을 개시되어 있지만, 가령 시트화 할 수 있다 해도 기본적으로 접착제를 사용하고 있지 않으므로 팽창흑연 시트로서의 각종 물성 특히 기계적 특성, 시트의 균일성 등을 만족할 수 없다. 덧붙여, 내산화성이 향상되는 점이 기재되어 있지만, 이 또한 불충분하며, 특히 장시간 높은 온도에서 노출되는 경우에는, 산화소모가 심하여 결코 만족스럽지 못하다.
본 발명은 상기 모든 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 700℃ 이상의 고온조건 하에 장시간 노출되는 경우에 있어서도, 공기 중에서의 산화소모율이 낮아 내열성이 우수하고, 또한 이러한 종류의 팽창흑연 시트로서 요구되는 그 밖의 각종 성능을 만족할 수 있는 팽창흑연 시트 및 그 제조방법을 제공 하는 것이다.
본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 정밀 검토를 거듭한 결과, 오산화인 및 인산염이 소정의 비율로 함유되어 있는 팽창흑연 시트는, 내열성이 우수하고, 700℃ 이상의 고온조건 하에 장시간 노출된 경우에 있어서도, 공기 중에서의 산화소모율이 낮고, 또한 이러한 종류의 팽창흑연 시트로서 요구되는 그 밖의 각종 성능을 만족할 수 있다는 견해를 갖게 되었다. 본 발명은, 이러한 견해를 바탕으로 완성된 것으로, 각 발명의 요지는 다음과 같다.
본 발명의 제 1실시예의 내열성 팽창흑연 시트는, 오산화인 및 인산염이 함유되어 이루어진다.
제 1 실시예의 내열성 팽창흑연 시트에 의하면, 해당 시트 속에 오산화인 및 인산염이 함유되어 있으므로, 내열성이 우수하고, 700℃ 이상의 고온조건 하에 장시간 노출된 경우에 있어서도, 공기 중에서의 산화소모율이 낮고, 고온 사용조건 하에서의 각종 용도에 적용할 수 있다. 또, 해당 시트는 이러한 종류의 팽창흑연 시트로서 요구되는 모든 성질을 구비하고 있어, 그 밖의 각종 성능을 만족할 수 있다.
본 발명의 제 2실시예의 내열성 팽창흑연 시트에서는, 제 1실시예의 내열성 팽창흑연 시트에 있어서, 이 시트 속에 오산화인이 0.05∼5.0중량%, 인산염이 1∼16중량%의 비율로 함유되어 있다.
본 발명의 제 2실시예의 내열성 팽창흑연 시트에 의하면, 시트 속의 오산화 인의 함유량이 0.05중량% 미만으로는 시트의 산화소모율을 현저히 저하시킬 수 없으며, 또 5.0중량%를 초과하여 함유시켜도 산화소모율의 저하에 효과가 나타나지 않는다. 또, 인산염의 함유량이 1중량% 미만으로는, 충분한 산화소모율의 저하에 효과가 나타나지 않으며, 또 16중량%를 초과하여 함유시키면, 이 시트를 단단하게 하는 경향을 보여, 이 팽창흑연 시트가 구비하는 가요성(可撓性)을 저해하게 된다.
본 발명의 제 3실시예의 내열성 팽창흑연 시트에서는, 제 1 또는 제 2실시예의 내열성 팽창흑연 시트에 있어서, 해당 시트 속에 함유되는 인산염은, 제 1인산리튬, 제 2인산리튬, 제 1인산칼슘, 제 2인산칼슘, 제 1인산알루미늄 및 제 2인산알루미늄 중에서 선택된다.
본 발명의 제 4실시예의 내열성 팽창흑연 시트에서는, 제 1에서 제 3 중 어느 일 실시예의 내열성 팽창흑연 시트에 있어서, 해당 시트는 700℃의 공기 중에서 3시간 노출했을 때의 산화소모율이 10% 미만이다.
본 발명의 제 4실시예의 내열성 팽창흑연 시트에 의하면, 이 시트 속에 소정량의 비율로 오산화인과 인산염이 함유되어 있으므로, 내열성이 우수하고, 고온조건 하에 장시간 노출한 경우에 있어서도 산화소모율이 매우 낮다.
본 발명의 제 5실시예의 내열성 팽창흑연 시트의 제조방법은, 흑연원료를 강산(强酸) 및 인산으로 처리한 산처리 흑연원료에, 인산염을 첨가하여 건조하고, 계속해서 팽창화 처리를 실시하여 팽창 흑연 분말을 얻어, 이를 압축성형 또는 롤성형하여 시트화 하는 것이다.
또 본 발명의 제 6실시예의 내열성 팽창흑연 시트의 제조방법은, 흑연원료를 강산으로 처리한 산처리 흑연원료에, 인산과 인산염을 첨가하여 건조하고, 계속해서 팽창화 처리를 실시하여 팽창흑연 분말을 얻어, 이를 압축성형 또는 롤성형하여 시트화 하는 것이다.
이 때의 강산으로서는, 황산을 예시할 수 있다. 또 팽창화 처리로서는, 팽창화 온도 90℃ 이상, 바람직하게는 950∼1200℃정도의 온도에서, 200∼300배 정도로 팽창시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 7실시예의 내열성 팽창흑연 시트의 제조방법에서는, 제 5 및 제 6실시예의 내열성 팽창흑연 시트의 제조방법에 있어서, 인산은 오르토인산, 메타인산, 폴리인산, 폴리메타인산 중에서 선택된다.
본 발명의 제 7실시예의 내열성 팽창흑연 시트의 제조방법에 의하면, 산처리 흑연원료에 균일하게 배합된 인산은 가열에 의한 팽창화 처리의 공정에 있어서, 탈수반응에 의해 오산화인(P2O5)을 생성하고, 압축성형 또는 롤성형에 의해 시트 속에 소정량의 배합으로 함유된다.
본 발명의 제 8실시예의 내열성 팽창흑연 시트의 제조방법에서는, 제 5실시예의 내열성 팽창흑연 시트의 제조방법에 있어서, 인산염은, 제 1인산리튬, 제 2인산리튬, 제 1인산칼슘, 제 2인산칼슘, 제 1인산알루미늄 및 제 2인산알루미늄 중에서 선택된다.
본 발명의 제 9실시예의 내열성 팽창흑연 시트의 제조방법에 의하면, 산처리 흑연원료에 균일하게 배합된 인산염은 가열에 의한 팽창화 처리의 공정에 있어서도, 거의 변화하지 않고 인산염 그대로 시트 속에 함유된다. 따라서, 해당 제조방 법에 의해 제조된 내열성 팽창흑연 시트 속에는, 소정량의 비율로 오산화인과 인산염이 함유되어 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.
내열성 팽창흑연 시트의 제조방법에 대해서 설명한다.
본 발명에 있어서 산화처리 흑연원료란, 흑연을 상법(常法)에 따라 황산과 산화제로써 처리하고, 상법에 따라 건조시킨 원료로서, 종래부터 사용되어 온 것이다. 보다 상세하게는, 종래 공지의 과산화수소 등의 산화제를 이용하여, 강산 가령 황산을 이용하여 흑연을 산처리하고, 이를 상법, 통상100∼120℃정도에서 건조시킨 것이다. 또한, 본 발명에 있어서는, 이 때 인산을 황산과 함께 이용하여 처리한 것도 포함된다. 산처리 흑연원료에 대해서 보다 상세하게 설명하면 이하와 같다.
(A)흑연원료를 황산으로 처리한 산처리 흑연원료.
(B)흑연원료를 황산 및 인산으로 처리한 산처리 흑연원료.
본 발명에 있어서는, 상기의 산처리 흑연원료 중 어느 하나가 사용된다.
이들 중 어느 하나의 산처리 흑연원료를 이용하여, (A)의 경우에는, 인산과 인산염을 동시에, 또는 인산을 맨 처음 첨가하고, 이어서 인산염을 첨가하며, 또 (B)의 경우에는, 인산염을 첨가하여, 이후 상법에 따라 바람직하게는 950∼1200℃정도의 팽창화 온도에서 200∼300배 정도로 팽창시켜, 이를 시트화하면 된다.
이 때의 흑연으로서는 역시 종래부터 사용되어 온 각종 흑연원료, 가령 천연흑연, 키시흑연, 열분해 흑연 등이 널리 사용된다.
산처리 흑연 분말에 균일하게 배합되는 인산으로서는, 오르토인산(H3PO4), 메 타인산(HPO3), 폴리인산, 구체적으로는 피로인산(H4P2O7), 트리폴리인산(H
5P8O10) 등의 쇄상(鎖狀)축합인산, 폴리메타인산, 구체적으로는 트리메타인산, 테트라메타인산 등의 환상(環狀)축합인산 중에서 선택되어, 통상 수용액 상태로 사용된다.
또, 상기 인산과 함께 균일하게 배합되는 인산염으로서는, 제 1인산염 및 제 2인산염이 사용되고, 그 중에서도 알칼리 금속염 및 알칼리 토류금속염이 바람직하며, 특히 리튬 및 칼슘이 바람직하다. 또 금속염으로서, 알루미늄염을 사용할 수도 있다. 구체적으로는, 제 1인산리튬(LiH2PO4), 제 2인산리튬(Li2HPO2
), 제 1인산칼슘 [Ca(H2PO4)2], 제 2인산칼슘(CaHPO4), 제 1인산알루미늄[A1(H
2PO4)3], 제 2인산알루미늄[Al2(HPO4)3]을 들 수 있고, 이들 인산염은 수용액 상태 또는 현탁액 형태로 사용된다.
이어서, 팽창흑연 원료를 바람직하게는 950∼1200℃의 온도에서 1∼10초간 정도 처리하여 분해가스를 발생시켜, 그 가스압에 의해 흑연 층간을 확장하여 200∼300배정도로 팽창시킨 팽창흑연 입자를 형성한 후, 이 팽창흑연 입자를 압축성형 또는 롤성형하여 팽창흑연 시트를 제작한다.
이렇게 해서 얻어진 팽창흑연 시트 속에는, 인산의 탈수반응에 의해 생성된 오산화인(P2O5)과 인산염이 함유된다. 팽창흑연 시트 속에 함유되는 오산화인 및 인산염의 함유량의 과다가, 이 팽창흑연 시트의 내열성, 나아가서는 팽창흑연 시트의 산화소모율의 양부(良否)를 좌우하게 된다.
본 발명에서는, 오산화인이 0.05중량%∼5.0중량%, 바람직하게는 0.2∼2.0중 량%, 인산염이 1∼16중량%, 바람직하게는 2∼10중량의 비율로 함유되어 있는 팽창흑연 시트가 내열성, 나아가서는 내산화 소모성이 우수하다는 것을 확인했다.
팽창흑연 시트 속의 오산화인의 함유량이 0.05중량% 미만에서는, 팽창흑연 시트의 산화소모율을 현저하게 저하시킬 수 없고, 또, 5.0중량%를 초과하여 함유시킨다 해도 산화소모율을 현저하게 저하시킬 수 없으며, 오히려 인산의 탈수반응에 의한 오산화인의 생성 시에 흰 연기를 발생시켜, 환경위생상 바람직하지 않다.
또, 인산염의 함유량이 1중량% 미만에서는 충분한 산화소모율의 저하에 효과가 나타나지 않으며, 또 16중량%를 초과하여 함유시키면, 팽창흑연 시트에 형성했을 시에, 이 시트를 단단하게 하는 경향을 보여, 이 팽창흑연 시트가 구비하는 가요성(flexibility)을 저해하게 된다.
상술한 오산화인을 0.05∼5.0중량% 및 인산염을 1∼16중량% 함유한 본 발명의 팽창흑연 시트의 모든 성질은 다음과 같다.
두께(mm):0.2∼1.5
용적밀도(bulk density)(g/cm3):0.8∼1.1
인장강도(kgf/cm2):40∼60
압축률(70kgf/cm2, %):10∼25
복원률(70kgf/cm2, %):25∼45
또, 인산염(제 1인산알루미늄)을 4중량% 함유시키고, 동시에 오산화인의 함 유량을 여러 가지로 변화시켜 얻은 본 발명의 팽창흑연 시트의 산화소모율에 대해서 시험한 결과는 제 1도와 같다.
시험결과를 보인 그래프에서, 오산화인 및 인산염을 함유하는 팽창흑연 시트는, 700℃, 3시간이라는 엄격한 조건 하에서도 산화소모, 즉 중량감소율이 10% 미만으로 매우 낮다는 것을 알 수 있다.
제 1도는 인산염(제 1인산알루미늄)의 포함량을 4중량%로 일정하게 하고, 오산화인의 함유량을 여러 가지로 변화시켰을 때의 팽창흑연 시트의 산화소모율을 시험한 결과를 나타내는 그래프로, 팽창흑연 시트를 700℃의 온도로 유지한 공기 중에 3시간 정치했을 때의 이 팽창흑연 시트의 산화소모율을 중량감소율로 나타낸 것이다.
제 2도는 팽창흑연 시트의 가요성을 평가하는 시험장치의 일례를 보인 도면이다.
[실시예 1∼20]
이하, 본 발명을 실시예에 따라 보다 상세하게 설명하는데, 본 발명은, 그 요지를 넘지 않는 한, 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
농도 98%의 진한 황산 300중량부를 교반하면서, 산화제로서 과산화수소의 60%수용액 5중량부를 첨가하여, 이를 반응액으로 하였다. 이 반응액을 냉각하여 10℃의 온도로 유지하고, 입자길이 30∼80메시(mesh)의 천연 인편(鱗片)형상 흑연 분말 100중량부를 첨가하여, 30분 동안 반응을 실시하였다. 반응 후, 흡입 여과하여 산처리 흑연을 분리하고, 이 산처리 흑연을 300중량부의 물에서 10분 동안 교반하여 흡입 여과하는 세정작업을 2회 반복하여, 산처리 흑연에서 황산분(分)을 충분히 제거하였다.
다음으로, 황산분을 충분히 제거한 산처리 흑연을 110℃의 온도로 유지한 건조로에서 3시간 건조하여, 이를 산처리 흑연원료로 하였다.
산처리 흑연원료 100중량부를 교반하면서, 이 산처리 흑연원료에 인산으로서 농도 84%의 오르토인산 수용액 0.16∼3.5중량부와, 인산염으로서 농도 50%의 제 1인산알루미늄 수용액 2∼38중량부를 메탄올 10중량부에서 희석한 수용액을 분무상태로 배합하고 균일하게 교반하여, 습윤성을 갖는 혼합물을 얻었다.
이 습윤성을 갖는 혼합물을, 120℃의 온도로 유지한 건조로에서 2시간 건조하였다.
이를, 1000℃의 온도에서 5초 동안 처리하여, 분해가스를 발생시키고, 그 가스압에 의해 흑연 층간을 확장하여 팽창시킨 흑연입자(팽창배율 240배)를 제조하였다. 이 팽창처리 공정에 있어서, 성분 중의 오르토인산은 탈수반응을 일으켜 오산화인을 생성하고, 또 제 1인산알루미늄은 거의 변화하지 않으며 오산화인과 공존하여 함유되어 있다는 것을 확인하였다. 이 팽창흑연 입자를 롤 간극 0.33mm로 롤성형하여, 두께 0.36mm의 팽창흑연 시트를 제작하였다.
이렇게 해서 얻은 팽창흑연 시트의 성분조성 및 해당 팽창흑연 시트의 산화소모율에 대해서 시험한 결과를 표 1∼표 5에 나타낸다. 또한, 표에서의 성분조성 수치는 중량%로 표시하였다.
팽창흑연 시트의 산화소모율의 평가는, 팽창흑연 시트를 700℃의 온도로 유지한 공기 중에 3시간 정치한 후의 이 팽창흑연 시트의 중량감소율(%)로 표시하였다.
| 실시예 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| 팽창흑연 오산화인 인산염 제 1인산알루미늄 | 98.9 0.1 1.0 | 95.9 0.1 4.0 | 93.9 0.1 6.0 | 91.9 0.1 8.0 |
| 중량소모율 | 9% | 9% | 8% | 8% |
| 실시예 | ||||
| 5 | 6 | 7 | 8 | |
| 팽창흑연 오산화인 인산염 제 1인산알루미늄 | 97.8 0.2 2.0 | 95.6 0.2 4.0 | 93.8 0.2 6.0 | 91.8 0.2 8.0 |
| 중량소모율 | 9% | 8% | 6% | 5% |
| 실시예 | ||||
| 9 | 10 | 11 | 12 | |
| 팽창흑연 오산화인 인산염 제 1인산알루미늄 | 89.8 0.2 10.0 | 87.8 0.2 12.0 | 85.8 0.2 14.0 | 83.8 0.2 16.0 |
| 중량소모율 | 5% | 5% | 5% | 5% |
| 실시예 | ||||
| 13 | 14 | 15 | 16 | |
| 팽창흑연 오산화인 인산염 제 1인산알루미늄 | 95.6 0.4 4.0 | 91.6 0.4 8.0 | 95.3 0.7 4.0 | 91.3 0.7 8.0 |
| 중량소모율 | 6% | 5% | 5% | 5% |
| 실시예 | ||||
| 17 | 18 | 19 | 20 | |
| 팽창흑연 오산화인 인산염 제 1인산알루미늄 | 95.0 1.0 4.0 | 91.0 1.0 8.0 | 94.5 1.5 4.0 | 94.0 2.0 4.0 |
| 중량소모율 | 5% | 5% | 5% | 5% |
[실시예 21∼28]
상기 실시예 1과 마찬가지로 산처리 흑연원료를 제작하였다. 이 산처리 흑연원료 100중량부를 교반하면서, 산처리 흑연원료에 인산으로써 농도 84%의 오르토인산 수용액 0.7∼1.4중량부와, 인산염으로써 농도 50%의 제 1인산칼슘 수용액 4.0∼17.4중량부를 메탄올 20중량부에서 희석한 용액을 분말상태로 배합하고, 균일하게 교반하여 습윤성을 갖는 혼합물을 얻었다. 이하, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 팽창배율 240배의 팽창흑연 입자를 제조하고, 계속해서 상기 실시예 1과 마찬가지로 처리하여 팽창흑연 시트를 제작하였다.
이렇게 해서 얻은 팽창흑연 시트의 성분조성 및 해당 팽창흑연 시트의 산화소모율에 대해서 시험한 결과를 표 6∼표 7에 나타낸다. 또한, 표에서의 성분조성의 수치는 중량%이다. 또, 팽창흑연 시트의 산화소모율은, 상기 실시예와 동일한 방법으로 평가하였다.
| 실시예 | ||||
| 21 | 22 | 23 | 24 | |
| 팽창흑연 오산화인 인산염 제 1인산알루미늄 | 97.6 0.4 2.0 | 95.6 0.4 4.0 | 93.6 0.4 6.0 | 91.6 0.4 8.0 |
| 중량소모율 | 9% | 9% | 6% | 6% |
| 실시예 | ||||
| 25 | 26 | 27 | 28 | |
| 팽창흑연 오산화인 인산염 제 1인산알루미늄 | 97.4 0.6 2.0 | 95.4 0.6 4.0 | 95.2 0.8 4.0 | 93.2 0.8 6.0 |
| 중량소모율 | 9% | 6% | 6% | 6% |
[비교예 1∼5]
상기 실시예 1과 마찬가지로 산처리 흑연원료를 제작하였다. 이 산처리 흑연원료 100중량부를 교반하면서, 산처리 흑연원료에 인산염으로써 농도 84%의 오르토인산 수용액0.3∼1.7중량부를 분말상태로 배합하고, 균일하게 교반하여 습윤성을 갖는 혼합물을 얻었다. 이하, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 팽창배율 250배의 팽창흑연 입자를 제조하고, 계속해서 상기 실시예 1과 마찬가지로 처리하여 팽창흑연 시트를 제작하였다.
이렇게 해서 얻은 팽창흑연 시트의 성분조성 및 해당 팽창흑연 시트의 산화소모율에 대해서 시험한 결과를 표 8에 나타낸다. 또한, 표에서의 성분조성의 수치는 중량%으로 표시하고, 또 팽창흑연 시트의 산화소모율은, 상기 실시예와 동일한 방법으로 평가하였다.
| 비교예 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 팽창흑연 오산화인 | 99.8 0.2 | 99.6 0.4 | 99.4 0.6 | 99.2 0.8 | 99.0 1.0 |
| 중량감소율 | 40% | 18% | 16% | 15% | 15% |
[비교예 6∼9]
상기 실시예 1과 마찬가지로 산처리 흑연원료를 제작하였다. 이 산처리 흑연원료 100중량부를 교반하면서, 산처리 흑연원료에 인산염으로써 농도 50%의 제 1인산알루미늄 수용액 8.4∼38중량부를 메탄올 30중량부에서 희석한 용액을 분말상태로 배합하고 균일하게 교반하여 습윤성을 갖는 혼합물을 얻었다. 이하, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 팽창배율 230배의 팽창흑연 입자를 제조하고, 계속해서 상기 실시예 1과 마찬가지로 처리하여 팽창흑연 시트를 제작하였다.
이렇게 해서 얻은 팽창흑연 시트의 성분조성 및 해당 팽창흑연 시트의 산화소모율에 대해서 시험한 결과를 표 9에 나타낸다. 또한, 표에서의 성분조성의 수치는 중량%으로 표시하고, 또 팽창흑연 시트의 산화소모율은, 상기 실시예와 동일한 방법으로 평가하였다.
| 비교예 | ||||
| 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 팽창흑연 오산화인 | 96 4 | 92 8 | 88 12 | 84 16 |
| 중량감소율 | 43% | 39% | 25% | 24% |
실시예 1∼28의 팽창흑연 시트는 해당 시트 속에 인산의 탈수반응으로써 생성한 오산화인과 인산염이 함유되어 있으므로, 700℃의 고온조건 하에서도 양자의 상승효과가 발휘되고, 산화소모율(중량감소율)은 매우 낮은 값을 보이며, 내열성을 갖는다는 것을 알 수 있다. 한편, 팽창흑연 속에 인산 또는 인산염을 각각 단독으로 함유하는 비교예의 팽창흑연 시트는, 산화소모율(중량감소율)이 높고, 특히 인산염을 단독으로 함유하는 팽창흑연 시트(비교예 6∼9)는 산화소모율이 매우 높으며, 내열성이 떨어진다는 것을 알 수 있다.
상술한 실시예 8 및 실시예 15의 팽창흑연 시트의 모든 성질은 표 10에 나타낸 바와 같다.
| 단위 | 실시예 8 | 실시예 15 | 종래제품 | ||
| 두께 | mm | 0.37 | 0.36 | 0.38 | |
| 실측밀도 | g/cm3 | 1.07∼1.13 | 1.07∼1.13 | 1.07∼1.13 | |
| 인장강도 | kgf/cm2 | 50.4 | 52.1 | 55.3 | |
| 압축률 | 70kgf/cm2 | % | 16.4 | 21.7 | 18.9 |
| 350kgf/cm2 | 40.7 | 44.7 | 41.5 | ||
| 복원률 | 70kgf/cm2 | 39.5 | 30.6 | 38.6 | |
| 350kgf/cm2 | 18.3 | 17.2 | 19.0 | ||
| 응력완화율 | % | 1.5 | 1.2 | 0.8 | |
| 가요성 | 종방향 | 회 | 10 | 12 | 13 |
| 횡방향 | 20 | 23 | 23 | ||
| 전기저항률(면방향) | μΩcm | 870 | 810 | 850 | |
| 산화소모율(700℃×3hr) | % | 5 | 5 | 98 | |
표 10에서, 산화소모율이 매우 낮고, 내열성을 구비한 실시예 8 및 실시예 15의 팽창흑연 시트는, 팽창흑연 시트의 본래 구비하는 모든 성질을 전혀 손색없이 종래제품과 거의 동등한 모든 성질을 구비하고 있다는 것을 알 수 있다. 단, 표10에서의「종래제품」은 (주)동양탄소(TOYOTANSO CO.,LTD.)제(制)의 팽창흑연 시트「제품번호PF-38D」를 나타낸다.
또, 표 10에서의 가요성의 평가는, 제 2도에 나타낸 시험장치를 이용하여 폭 10mm, 길이 100mm의 시료(팽창흑연 시트)를 교대로 90도의 각도로 구부려 해당 시료가 절단될 때까지의 회수로 나타냈다. 제 2도 중, 부호 1은 시료, 2는 50g의 추, 3은 구부리는 범위를 나타낸다.
상술한 실시예에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 팽창흑연 시트는, 해당 시트 속에 오산화인과 인산염을 소정의 비율로 함유함으로써, 내열성을 갖고, 700℃ 이상의 고온조건 하에서도 산화소모율이 매우 낮다는 효과를 발휘함과 동시에 본래 구비하는 팽창흑연 시트의 모든 성질을 전혀 손색없이 동등한 성질을 구비하는 것이다.
이상과 같이, 본 발명의 팽창흑연 시트는 내열성이나 내산화 소모성이 매우 우수하므로, 가스켓, 실링, 단열재, 쿠션재 등에 유효하게 사용될 수 있다.
Claims (9)
- 오산화인 및 인산염이 함유되어 이루어지는 내열성 팽창흑연 시트.
- 제 1항에 있어서,상기 오산화인의 함유량이 0.05∼5.0중량%, 상기 인산염이 1∼16중량%의 비율로 함유되어 있는 내열성 팽창흑연 시트.
- 제 1항에 있어서,인산염이 제 1인산리튬, 제 2인산리튬, 제 1인산칼슘, 제 2인산칼슘, 제 1인산알루미늄 및 제 2인산알루미늄 중에서 선택되는 내열성 팽창흑연 시트.
- 제 1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,700℃의 공기 중에서 3시간 노출했을 때의 산화소모율이 5 내지 9%인 내열성 팽창흑연시트.
- 흑연원료를 강산 및 인산으로 처리한 산처리 흑연원료에, 인산염을 첨가한 원료를 이용하여 제조하는 것을 특징으로 하는 내열성 팽창흑연 시트의 제조방법.
- 흑연원료를 강산으로 처리한 산처리 흑연원료에, 인산과 인산염을 첨가한 원 료를 이용하여 제조하는 것을 특징으로 하는 내열성 팽창흑연 시트의 제조방법.
- 제 5 또는 6항에 있어서,인산은, 오르토인산, 메타인산, 폴리인산, 폴리메타인산 중에서 선택되는 내열성 팽창흑연 시트의 제조방법.
- 제 5 또는 6항에 있어서,인산염은, 제 1인산리튬, 제 2인산리튬, 제 1인산칼슘, 제 2인산칼슘, 제 1인산 알루미늄 및 제 2인산 알루미늄 중에서 선택되는 내열성 팽창흑연 시트의 제조방법.
- 제 5 또는 6 항에 의한 내열성 팽창흑연 시트의 제조방법에 의해 얻어진, 오산화인이 0.05∼5.0중량%, 인산염이 1∼16중량%의 비율로 함유되어 있는 내열성 팽창흑연 시트.
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