一種柔性石墨編織填料的生產方法與流程

本發明涉及一種密封材料，尤其是涉及一種柔性石墨編織填料的生產方法。

背景技術：

柔性石墨具有類似金屬材料的導電、導熱性能、還具有像有機塑料一樣的可塑性，并且還有特殊的熱性能，化學穩定性，具有良好的潤滑功能，能塑形后覆蓋在關鍵材料的特定位置表面，形成特別的效果。因此，柔性石墨在現代電子，通信，航空及國防軍工等領域得到廣泛應用。中國專利文獻CN104015468A，于2014年9月3日公開了“石墨膜的生產方法”， 它包括如下步驟：1)卷繞工序；2)低溫碳化；3)高溫石墨化；4)開卷收料，將人工石墨膜半成品和柔性石墨紙分別收卷；5)壓延處理，將人工石墨膜半成品壓附在離型膜或保護膜上；6)收卷包裝。其中所述卷繞工序包括如下步驟：a.將高分子膜每隔0.2－5米采用虛線刀進行半斷式模切形成切割虛線；b.在石墨筒芯纏繞耐高溫彈性材料；c.將帶有切割虛線的高分子膜和柔性石墨紙貼合，并在步驟b的基礎上接著纏繞在石墨筒芯上；d.當步驟c纏繞的高分子膜和柔性石墨紙達到既定的厚度后，用碳繩緊固。但是這種柔性石墨在生產時會造成粘接強度低，成品儲存時間短，使得膠水含量控制困難，蠕蟲石墨層之間粘接性差，在卷制、擰合和編織過程中會掉下許多石墨磷片，并且編織填料中會出現氣泡以及有害氣體含量較多，導致最終的成品質量不穩定，材料特性受到影響。

技術實現要素：

本發明需要解決的技術問題是，現有柔性石墨編織填料的生產方式不佳，難以制備品質優良、緊實致密而不含氣泡的柔性石墨，從而提供一種柔性石墨編織填料的生產方法，可以制備出強度高、密度均勻、緊實致密而不含氣泡的優質柔性石墨編織填料。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種柔性石墨編織填料的生產方法，依次包括如下步驟：

a.將蠕蟲石墨放置在循環的傳送帶上，并以對壓輥進行初步對壓成型，再將初步成型的石墨帶材在次壓輥中壓薄；

b.增強材料經過在膠池內充分浸潤，進行掛膠；所述增強材料材質選自棉麻纖維、金屬絲、合成纖維或無機纖維中的一種或多種組合，形狀為線狀和/或編織網狀和/或片狀；

c.掛膠后的增強材料的下側面與從步驟a中次壓輥中壓薄而成的石墨帶材的上側面進行復合，然后在干燥器中完成烘干；烘干溫度為80~380℃；

d.在增強材料的上側面，通過排氣壓輥二次壓制上一層蠕蟲石墨，得復合層帶；

e.在復合層帶表面添加緩蝕劑；

f.通過破帶裝置將步驟e所得產品裁切成條狀，卷制并擰合成石墨線；

g.在石墨線外部包裹一層金屬絲網；

h.對包有金屬絲網的石墨線進行加熱去雜處理；

i.使用多軌高速精密編織設備，通過交叉內鎖編織方式，經過步驟h處理后的石墨線編織成柔性石墨編織填料。

在本技術方案中，采用了兩次復合的方法，每次復合僅復合增強材料的一面。這樣做，石墨帶材和蠕蟲石墨對增強材質的結合更緊密，復合效果更好，制得的成品更致密。在增強材料的兩側面試上都復合了石墨后，本方法采用了壓輥進行壓制，將石墨、膠水、石墨與膠水間的空氣排出，有利于最終產品的致密。膠水可以選用在初次復合之后，還要通過干燥器進行烘干，烘干可以使石墨帶材更好的附著在增強材料上。緩蝕劑是一種較為活潑的金屬粉體，在表面添加此類金屬粉體有利于改善此種石墨編織填料材料在使用過程中電化學腐蝕的程度，保護密封接觸界面。在石墨線外部包裹一層金屬絲網，既有利于提高石墨線的韌性，又能保護石墨線，防止石墨料脫落。對包有金屬絲網的石墨線進行加熱去雜處理，是將石墨線置于一定高度的溫度下進行加熱，通過這種加熱可以燒毀去除石墨線中的膠水和棉線類，這樣有利于提高柔性石墨編織填料的石墨含量，同時有利于在高溫工況下形變減小、失重減少，有助于產品的最終品質。最后將石墨線使用多軌高速精密編織設備進行編織，可以采用中國專利文獻CN200520116305.5中公開的現有技術高速盤根編織機進行編織。

作為優選，步驟a中對壓輥還與從動輪間以對壓輥預壓帶連接，對壓輥預壓帶與傳送帶之間的夾角為10~30°。這樣的設計可以使蓬松的石墨在被對壓輥對壓成型前，由對壓輥預壓帶進行預壓制，為保證對壓質量提供了保障。而且根據生產不同厚度的產品的要求，該夾角可調。

作為優選，步驟b中增強材料掛膠所用膠液為丙烯酸脂水溶性聚合物。由于最終制備的成品需要應用在保溫高腐蝕性環境下，因此掛膠所用的膠液為低鹵素膠，優選使用丙烯酸脂水溶性聚合物。丙烯酸脂水溶性聚合物具有低有害元素，耐候變性、粘接持久的特性。

作為優選，步驟a中使用的次壓輥的上輥表面為粗糙面，該粗糙面的粗糙度Ra的范圍值是50~100。使用較粗糙的上輥表面，使經過輥壓制成的石墨帶的表面具有更大的粗糙度，與完成過膠的增強材料復合的效果更好。

作為優選，步驟a中使用的次壓輥的上輥沿輥壁內側設有夾層，夾層內設有重物滾珠。本方案在次壓輥的上輥沿輥壁內側設有夾層，夾層內設有重物滾珠。當上輥轉動時，夾層內的重物滾珠就會因重力不規則的從側壁上向下掉落，掉落的時候撞擊在上輥的輥壁上，間接的對該位置的石墨起到進一步壓緊的作用。同時，由于這種掉落產生的撞擊是隨機的，對石墨形成的壓緊作用也是隨機分散的，這樣的石墨表層復合增強材料效果更好。重物滾珠可以是金屬塊、混凝土塊、鵝卵石等，形狀可以是球形、橄欖型、多曲面合圍的立體形狀等，以圓形的鐵球為佳。

作為優選，所述的次壓輥上輥的夾層內有沿軸向設有1道以上的擋條。擋條可以使重物滾珠掉落下來的位置更接近輥面與石墨接觸的位置，形成更好的敲擊效果，同時也能進一步形成重物滾球的不規則下落。

作為優選，步驟c的復合工藝中使用了對壓輥。此處使用對壓輥，可以進一步擠出膠水、石墨中的空氣，提高最終產品的質量。

作為優選，步驟a和d中使用了閘門板，所述閘門板設于傳送帶上方和增強材料上方，通過調節閘門板的升降位置來控制通過閘門板下方空間的蠕蟲石墨的厚度。閘門板為板狀，橫置在傳動帶和增強材料的上方。閘門板的高度可調，即閘門板下方的空間的高度可調。通過調節閘門板，可以按照所要制備的柔性石墨編織填料的要求來設定石墨蠕蟲的厚度，也就是石墨蠕蟲的用量，可形成不同厚度的最終產品，以適應不用的使用環境和使用要求。閘門板還可以在一定程度上將蠕蟲石墨刮平，有利于后面的輥壓。

作為優選，步驟g中使用的金屬絲網的材質為鎳鉻合金絲。鎳鉻合金絲表面抗氧化性好，溫度級別高，并且在高溫下有較高的強度，有良好的加工性能及可焊性。

作為優選，步驟h中加熱的溫度為250℃~350℃，時間為50s~70s。高溫快速燒灼，可以高效去除雜質，有利于提高柔性石墨編織填料的石墨含量，同時有利于在高溫工況下形變減小、失重減少，有助于產品的最終品質

綜上所述，本發明的有益效果是：可以制備出強度高、密度均勻、緊實致密而不含氣泡的優質柔性石墨編織填料。

附圖說明

圖1是本發明的工藝流程圖，

圖2是次壓輥上輥的截面示意圖。

其中：1第一料斗，2蠕蟲石墨，3傳送帶，4對壓輥，5石墨帶，6次壓輥，7增強材料，8海綿輥，9膠池，10干燥器，11第二料斗，12排氣壓輥，13破帶裝置，14收卷裝置，15閘門板，16重物滾珠，17擋條，18緩蝕劑添加設備。箭頭所示為重物滾珠從上方擋條跌落的軌跡方向。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明做進一步的描述。

如圖1所示，一種柔性石墨編織填料的生產方法，依次包括以下步驟：

a.第一料斗1內盛放有蠕蟲石墨2，蠕蟲石墨2依重力攤在循環的傳送帶3上；傳送帶的上方設有閘門板15，閘門板的高度可調整，并通過調整閘門板的高度來調節通過閘門板下方的蠕蟲石墨的厚度；通過閘門板下方的蠕蟲石墨被初步刮平后，隨傳送帶達到對壓輥4，進行初步對壓成型。對壓輥與從動輪間以對壓輥預壓帶連接，對壓輥預壓帶與傳送帶3之間設有20°的夾角，使蓬松的石墨先受到對壓輥預壓帶的預壓制，再由對壓輥進行初步對壓成型。經過初步對壓成型的石墨帶5在次壓輥6中壓薄；蠕蟲石墨中可以摻有一定比例的固體粉末粘合膠，本例中的蠕蟲石墨中摻有有機硅樹脂，其重量份占比為3%~6%；本例中次壓輥的上輥表面為粗糙面，該粗糙面的粗糙度Ra為50；如圖2所示，次壓輥的上輥沿輥壁內側設有夾層，夾層內設有重物滾珠16，本例的重物滾珠選用的是圓形的鐵球；次壓輥上輥的夾層內還有沿軸向設有4道擋條17，當次壓輥的上輥滾動時，圓形的鐵球因重力不斷的從側壁的擋條外掉落，不規則的敲擊在上輥的內側壁上；

b.將增強材料7通過數個海綿輥8，在膠池9內充分浸潤，進行掛膠；所述增強材料材質選自棉麻纖維、金屬絲、合成纖維或無機纖維中的一種或多種組合，形狀為線狀和/或編織網狀和/或片狀；本例中增強材料選用的是網狀的麻纖維；膠水為低鹵耐高溫膠，本例選用的是丙烯酸脂水溶性聚合物；

c.掛膠后的增強材料的下側面與從步驟a中次壓輥中壓薄而成的石墨帶的上側面進行復合，復合過程中通過了一對對壓輥的輥壓，然后在干燥器10中完成烘干；烘干溫度為80~380℃，本例選200℃；

d.經過復合和加熱烘干的增強材料的上側面上方，還設有第二料斗11第二料斗內同樣盛滿蠕蟲石墨，這些蠕蟲石墨也依重力鋪設在增強材料的上側面，同樣經過閘門板對蠕蟲石墨進行厚度控制和初步刮平，然后增強材料攜帶著上方的蠕蟲石墨一起通過排氣壓輥12，二次壓制上一層蠕蟲石墨，得復合層帶；

e.使用緩蝕劑添加設備18在復合層帶表面添加緩蝕劑；本例中緩蝕劑采用的是鋅粉；

f.通過破帶裝置13將步驟e所得產品裁切成條狀，卷制并擰合成石墨線，并用收卷裝置14進行收卷；

g.在石墨線外部包裹一層金屬絲網；本例中的金屬絲采用的是鎳鉻合金絲材質；

h.對包有金屬絲網的石墨線進行加熱去雜處理；此處要求的加熱溫度為250℃~350℃，時間為3~5分鐘；本例選用的是300℃，時間為4分鐘；

i.使用多軌高速精密編織設備，通過交叉內鎖編織方式，經過步驟h處理后的石墨線編織成柔性石墨編織填料。本例使用的是如中國專利文獻CN200520116305.5中公開的現有技術高速盤根編織機進行編織。