TW380157B - Flexible graphite composite sheet and method - Google Patents

Description

A7 B7 經濟部中央標準局員工.消費合作社印製 五、發明説明（ ) 1 1 發 明 之 領 域 1 I 本 發 明 係 關 於 撓 性 石 BlZf 墨 η t 其 包 括 可 熱 膨 脹 成 份 以 增 1 1 I 強 由 此 Η 製 造 之 墊 圈 之 阻 燃 性 與 密 封 力 〇 1 I 請 I 發 明 之 背 景 先 閱 1 I 讀 1 I 撓 性 石 墨 Η 以 Η 形 式 商 業 地 用 於 墊 圈 之 製 造 〇 撓 性 石 背 1 I 之 1 墨 Η 可 為 石 墨 之 壓 縮 剝 落 膨 脹 顆 粒 之 形 式 i 或 為 石 注 意 1 I 墨 之 剝 落 膨 脹 顆 粒 與 石 墨 之 未 剝 落 \ 穿 插 •i 未 膨 脹 、 具 事 項 再 4 1 1 可 膨 脹 顆 粒 之 壓 縮 混 合 物 之 形 式 〇 此 後 者 具 體 實 施 例 寫 本 裝 I 有 在 曝 露 於 高 溫 時 進 行 膨 脹 同 時 原 地 成 為 墊 圈 i 使 得 密 頁 1 1 封 增 強 之 優 點 〇 此 型 材 料 亦 已 提 議 作 為 壁 與 其 他 可 燃 組 1 I 份 之 阻 燃 蓋 t 因 為 穿 插 可 膨 脹 石 墨 在 曝 露 於 火 焰 時 膨 脹 1 1 1 可 作 為 阻 燃 劑 〇 為 了 商 業 原 » 使 用 較 小 m 度 之 无 然 石 蜜 I 訂 顆 粒 即 » 小 型 暦 1 作 為 製 造 此 Η 材 料 之 起 始 材 料 為 有 1 1 利 的 〇 使 用 此 較 細 材 料 ， Η 之 膨 脹 與 阻 燃 效 果 主 要 因 為 1 | 剝 落 膨 脹 顆 粒 與 未 膨 脹 穿 插 顆 粒 分 離 之 趨 勢 而 變 成 不 均 勻 9 及 生 成 具 有 不 規 則 密 封 與 阻 燃 行 為 之 不 均 勻 産 物 〇 d 此 問 題 在 本 發 明 之 撓 性 石 垂 Η 材 料 t 因 不 同 粒 度 批 料 之 1 1 天 然 石 墨 屑 作 為 用 於 塾 圈 或 阻 燃 基 質 蓋 製 造 之 各 撓 性 石 1 I 墨 Η 之 剝 落 與 可 膨 脹 成 份 用 起 始 材 料 之 使 用 而 避 免 〇 1 I 圖 式 之 簡 要 說 明 ' 1 1 I 圖 1為100Χ之原始放大之掃描電子顯徹鏡（SEM)視圖 • 1 1 其顯示大小為20x50篩目範圍之天然石墨屑； 1 1 圖 2為100Χ之原始放大之掃描電子顯微鏡（SEM)視圖 i 1 I * 3- 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ) 1 1 其 顯 示 大 小 為 50 x80篩目範圍之天然石墨屑； 1 1 ΙαΤ _ 3與圖6為 35 X之原始放大之掃描電子顯微鏡（SEM)視 1 I 圖 > 其 顯 示 依 照 本 發 明 之 撓 性 石 墨 Η ; /·-V. 請 1 先 1 圖 4與圖5為 35X之原始放大之掃描電子顯徹鏡（SEM)視 閲 讀 1 I 圖 » 其 顯 示 先 行 技 藝 之 撓 性 石 墨 Η 9 背 1 I 之 1 I 圆 7顯示依照本發明之墊圈。 >王 意 1 1 事 1 發 明 之 詳 細 說 明 項 再政 天 然 發 生 石 墨 為 碩 結 晶 形 式 1 其 包 含 在 平 坦 分 層 平 面 fj 本 裝 頁 1 内 鍵 結 之 原 子 及 平 面 間 具 弱 鍵 鍵 結 Ο 緒 由 以 穿 插 劑 例 如 '«W✓ 1 硫 酸 與 硝 酸 之 溶 液 來 處 理 天 然 石 墨 顆 粒 t 使 石 墨 之 結 晶 1 1 結 構 反 m 4U<、 而 形 成 石 墨 與 穿 插 劑 之 化 合 物 Ο 天 然 發 生 石 墨 1 | 之 研 磨 、 粉 碎 與 其 他 機 械 處 理 可 改 變 石 墨 之 結 晶 定 向 及 訂 I 穿 插 劑 之 插 果 〇 石 墨 之 經 處 理 穿 插 顆 粒 已 知 為 ”可熱膨脹‘ 1 1 1 石 墨 "之顆粒及適業可得。 在曝露於高溫時， 穿插石墨之 1 顆 粒 以 手 風 琴 方 式 在 C - 方 向 即 在 垂 直 石 墨 結 晶 平 面 之 方 向 S 進 行 高 達 其 原 始 體 積 80 或 更 多 倍 之 隆 起 及 膨 脹 Ο I 剝 落 * 即 膨 脹 之 石 墨 顆 粒 外 觀 為 蠕 蟲 狀 * 及 因 此 常 稱 為 1 1 I 蟲 Ο 1 1 製 造 可 膨 脹 石 墨 粒 子 之 常 見 方 法 敘 述 於 Sh an e等人之美 1 1 國 專 利 3 , 4 0 4 , 061 , 此掲示在此併入作為參考。 在此方法 1 | 之 典 型 實 務 中 > 天 然 石 墨 屑 藉 由 將 屑 分 散 於 含 氧 化 劑 1 I 例 如 硝 酸 與 硫 酸 之 混 合 物 之 溶 液 中 而 穿 插 〇 穿 插 溶 液 含 1 1 氧 化 劑 與 此 技 藝 已 知 之 其 他 穿 插 劑 〇 實 例 包 含 氣 化 劑 與 1 1 — 4- 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 、如混化 即碘金， 插業 曝，方落起始 石防脹 鉀例之氣 ί 過 物 穿商 C 即之脱一原 性為膨 yf 含 ， 酸物酸強 劑或 化 ，。 子，琴層可似 撓作時 錳合硝之 化碘 P 鹵 後脹 向風分蟲不 落其溫 過混與酸 氧、^或 洗膨 π 方手。。， 剝及高 、其酸.機 與氫®?,。清可。C-以位蟲狀 合，觸 酸或硫有 ，化穿鐵液水下司 於，多為形 組 Μ 接 鉻，、於 酸氣 化溶以秒公 上向更稱種 之縮在 、液酸溶 磷過，氯之及數硕 Μ 寸方或常各 狀壓圈 砰溶磷與 與、Η 之劑乾僅ARf,尺之位此成 形之墊 酸之與 2 酸鉀 酸溶流焰UC為在面00因割 圈粒 ， 氣等酸乙 硫酸 硫機屑火自稱子平10，切 墊顆時 、酸鉻 或錳 I 合有自於得下粒晶至狀及 用墨圈 酸氣、三 ，過。混於液露物以之結80蟲成 使石墊 硝過鹽如. 酸 、10及溴溶曝産在墨之之蠕形 傜插為 含、酸 硫酸^ ，或量為屑粒石子積為可 關穿作 如鉀氣ί、 為鉻 d 鐵酸過及墨墨插粒體上其 圈、在 } ,氫與酸 劑、 化硫，燥石石穿墨始觀- 墊落。 者酸酸機。插酸 f 氯與後乾脹之-石原外片 觸剝蓋 /__\^口 月 物鉻硝有物穿氛 如溴插被膨理後成其子性 接未壁 ^ 合、縮強合之過2，如穿屑可處溫組達粒撓。以與或 ^ 混鉀濃或混佳 物 ，經墨之此高直脹墨成屑知粒板 #9化酸如物之較酸等化溴屑石得如於垂膨石縮墨已顆地 、 氧鉻-合劑 硝酸鹵如 之可 露在式之壓石 墨火 五 裝 訂 ； .. .泉 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ ) 1 1 及 亦 提 供 不 透 氣 防 火 密 封 〇 在 作 為 防 燃 壁 蓋 時 • 穿 插 石 墨 成 份 在 曝 露 於 火 焰 時 之 膨 脹 將 火 焰 撲 滅 〇 1 I 在 本 發 明 之 特 定 具 體 實 施 例 中 1 第 一 批 之 相 當 細 天 然 f~、 請 1 1 石 墨 屑 顆 粒 9 即 9 天 然 發 生 石 Era 墨 屑 i 如 圖 1 所 示 (原始放 閱 讀 1 I 大 100X), 至少80重量名之大小為20 x50篩目（在50篩 巨 上 背 1 I 之 1 1 通過20篩 百 ), 藉由將天然發生屑分散於如上所述之穿插 注 意 1 1 事 1 溶 液 中 而 處 理 〇 穿 插 第 一 批 之 屑 後 ‘， 過 量 溶 液 白 屑 流 乾 項 再 1 導 豹1 、裝 I 其 然 後 以 水 清 洗 及 乾 燥 〇 第 批 之 乾 燥 屑 曝 露 於 火 焰 僅 寫 本 數 秒 及 穿 插 之 屑 ms 顆 粒 膨 脹 > 即 i 剝 落 * 成 為 蠕 蟲 狀 、 蟲 頁 1 1 狀 顆 粒 其 為 起 初 乾 燥 穿 插屑之體積之約80至 1 000 倍 〇 1 1 圔2所示（原始放大 100X), 至少80重量；!：篩選為50乘 80篩 1 I (在80篩目上通過5 0篩目）之第二批之小型天然石墨屑 訂 | t 以 如 第 一 批 之 相 同 方 式 以 穿 插 溶 液 處 理 及 類 似 地 水 洗 1 ! 及 乾 燥 〇 這 些 未 剝 穿 插 天 然 石 墨 屑 1 至少80重量^:之50乘 1 80篩 S 混 合 及 掾 合 第 一 批 之 剝 落 醒 积 粒 以 在 混 合 物 中 提 I 供約5¾至 2 5 %重量比之未剝落穿插天然石墨屑。 未剝落穿 ©良 I 插 天 然 石 墨 屑 ms 顆 粒 易 與 高 體 積 之 剝 落 蠕 蟲 狀 顆 粒 混 合 1 1 I 1 以 提 供 未 剝 落 未 膨 脹 屑 與 剝 落 、 膨 脹 蠕 蟲 狀 顆 粒 之 1 I 實 質 上 均 勻 摻 合 物 〇 例 如 9 其 可 藉 由 將 較 細 未 剝 落 天 1 1 然 石 墨 顆 粒 散 佈 於 放 置 於 振 動 台 上 之 剝 落 天 然 石 墨 顆 粒 1 1 床 上 而 兀 成 〇 此 天 然 石 墨 之 穿 插 未 剝 落 fflS 顆 粒 為 在 剝 落 1 1 | 天 然 石 Bxg 墨 顆 粒 之 連 續 基 質 實 質 上 均 勻 捕 獲 及 圍 繞 之 大 小 1 1 其 在 棍 壓 時 生 成 撓 性 石 墨 Η 其 中 穿 插 未 剝 落 天 然 石 1 1 • 6- 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _ B7_ 五、發明説明（） 墨顆粒100被如圔3所示之壓縮剝落天然石墨顆粒之基質 110中之壓縮實質上均勻地”鎖住”。 比80篩目大小細之未剝落穿插天然石墨屑之使用已發 現生成接近大型剝落石墨顆粒床表面之顆粒濃度。較細 顆粒因此不均勻地捕獲至較大剝落顆粒之質量中，生成 不均勻之最終産物材料。比80篩目大小細之未剝落、穿 插剝落天然石墨屑之使用亦已發現生成具有過量保留水 含量之屑，其生成失去膨脹力之Η及因此具有有限之儲 存壽命。 在作為墊圈或阻燃蓋之用途時，較大之大小，例如， 30x50篩目穿插、未剝落天然石墨顆粒在膨脹時趨於黏聚 及在混合物中生成非均勻性及破裂通道之形成。 實例1 (先行技藝） 天然石墨屑，大小為80重量％之20x50篩目，（圖1)在硫 酸（90重量SO與硝酸（10重量纟）之混合物中處理。如此處 理之穿插天然屑經水洗及乾燥至約1重量％之水。一部份 之經處理、穿插可熱膨脹天然石墨屑引入2500 Ό之爐中 ，而得到屑之快速膨脹成為一磅之蠕蟲狀，蟲形顆粒， 其具有未膨脹穿插屑之約325倍之體積。0.18磅之量之經 處理、未膨脹穿插天然石墨屑摻合蟲形、熱膨脹石墨顆 粒，以提供含約15重量％之20乘50篩目大小之未膨脹、穿 插天然石墨屑摻合混合物。 具有未膨脹石墨屑之蟲形熱膨脹、穿插石墨屑之摻雜 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

'—/ _ _ n In LI I n —i - I - - - ;! n - - n I - - - - - n^11-^- - n - I - - I - .^1 - I - I - I A7 B7 五、發明説明（） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 混 合 物 被 锟壓成 約0 . 060英吋厚及12英吋 寬 之片。 在圖4 中 以 35倍 原始放 大之 橫切面顯示之0 .060英 吋厚Η 之樣品 顯 示 相 當 大之屑 及可 膨脹、穿插屑230之 不 均勻分 布造成 之 孔 隙 200與裂縫21β 1 〇 實 例 1之大型ί 1.5x1 1英吋Η在烤箱 加熱 至 250 Ό , 300 ¾ 與 400° C ，橫越Η材之橫切面之厚度 與密 度 之變化 示於下 表 ： 加 熱 溫 度 (¾ ) 膨脹 之變化U) 密 度之 ♦a* 變 化U/平方呎） 250。 0-100 70 -35 30 0 ° 100-500 3 5-4 40 0。 100-800 35 -3 片 之 樣 品切成 1/2 IDxl3/4"0D乘. 060厚度及在設於相 同 溫 度 之 烤箱加 熱。 • 垣 試 驗之結 果顯 示，在40.0。樣 品在 一 側比其 他膨脹 甚 多 » 即 ，高達 約2倍之膨脹之變化 〇 實 例 I 依 照 實 例1之步驟， 除了床之厚度 降低 及 嚐試將 材料棍 壓 成 約 0 . 0 2 0，'厚 之Η 。由於材料朝向 丨床之- •侧黏聚及濃 縮 t 材 料 無法壓 延成 均勻厚度之連續 ί Η , 如孔隙510所描 述 f 此 努 力並未 成功 ，如圖5所示。 實 例 I (本發明） 第 一 批 之天然 石墨 屑，大小為80重 :量》：為 20x50篩目， (圔1)在硫酸（90 重量 ：«)與硝酸（10重 * %) 之 混合物 中處理 -8 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 「裝_

、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） A7 B7 五、發明説明（） 。如此處理之穿插天然屑經水洗及乾燥至約1重量之水 ，一部份之穿插可熱膨脹天然石墨屑引入2500P之爐中 ，而得到屑之快速膨脹成為一磅之蠕蟲狀，蟲形顆粒， 其具有未膨脹穿插屑之約3 2 5倍之體積。 第二批之小型天然石墨屑，大小為80重量X 250x80篩 目（圖2),以如第一批之大型天然石墨之相同方法在硫酸 與硝酸之混合物中處理及水洗，而得到穿插、未膨脹之 可熱膨脹天然石墨屑。 一部份，包括0.1 8磅之穿插、未膨脹、可熱膨脹天然 石墨屑之較小顆粒大小第二批材料，摻合一⑴磅之第一 批之蟲形可熱膨脹石墨顆粒，以提供含約15重量％之未膨 膜、穿插天然石墨屑之接合混合物。 蟲形熱膨脹天然石墨顆粒與未膨脹、穿插天然石墨屑 之混合物棍壓成約.050英吋厚.及24英吋寬之Η。 得自此實例I之Η之樣品（8.5英吋xll英吋）在250° 、 300° 與4 00° (試驗膨脹；相較實例1,較低之膨脹與 密度之變化示於下表： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 加熱溫度 (V ) 膨脹之變化U) 密 度 之 變化（》/平方呎） 250。 75-125 40-30 300。 400-600 14-10 400° 650-900 9-7 *在此使用之篩冃為美國 篩 糸 統 〇 實例IV (本發明） 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格（210X297公釐)

I 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 l B7___ 五、發明説明（） 實例IV之材料棍壓成各約0.015英吋及0.020英吋厚之 Μ。兩種噹試均為成功的，其生成令人滿意之連續Η, 因此證明使用本發明之粒度之重要性。0.01 5英吋厚之Η 之樣品以35χ原始放大之橫切面示於圖6。依照本發明之 圖7之Μ具有均勻密度與厚度反未含不可接受之孔隙或裂 缝。

實例V 使用設計為採用圔7所示型式之墊圏之試驗裝置，以測 量圔7所示墊圏形式之各種石墨片（0.032英吋厚）密封設 備及因此抵撑氮流之能力。三個通道。其各含相同形狀 與材料重量之剝落Η及實例1與實例3之Η樣品，加熱至 4 0 0 υ。加熱後，在相同之溫度與壓力條件下測量各片對 氮流之抗力。結果示於以下： 材料型式 對流動之相對抗力 100¾:剝苳石墨片（對照） ‘ 0.0002 實例1 (先行技藝） 0.0007 實例3(本發明） 10.000 先行技藝之密封比較對照改良3 . 5倍，本發明由於細小穿 插未剝落石墨屑（其在400 °C之高溫膨脹而緊密密封）之存 在其密封比對照改良50,000倍。 藉由穿孔將實例JI之0.001英吋厚，含21重量％針形陶 瓷纖維之型式之壓延材料形成圔7所示型式之墊圈，其以 通過墊圈56之開口 59之螺栓52被固定於金屬板54與金屬 塊58間。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------广袭------、1τ------I--

Claims (1)

1. A.、j* A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種密封墊圈，其由剝落膨脹天然石墨之摻合混合物 之撓性锟壓Η形成，該混合物由至少80重量ϋί之20乘 50篩目大小之穿插天然石墨屑與至少80重量％之50x80 篩目大小之未剝落穿插天然石墨屑之熱膨脹形成，未 剝落穿插天然石墨在摻合混合物與撓性Η之之量為5至 25重量U (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 袭· 、1Τ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） L：