專利名稱：一種高純石墨高抗拉強(qiáng)度超薄高導(dǎo)熱膜材及生產(chǎn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柔性石墨產(chǎn)品及生產(chǎn)設(shè)備，特別是一種高純石墨高抗拉強(qiáng)度超薄高導(dǎo)熱膜材及生產(chǎn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
柔性石墨卷(板)材，在我國(guó)近三十年由最初三家引進(jìn)國(guó)外設(shè)備(生產(chǎn)線)的企業(yè)，逐步發(fā)展到數(shù)十家。生產(chǎn)設(shè)備不斷得到改進(jìn)提高，生產(chǎn)能力也隨之不斷擴(kuò)大。生產(chǎn)的柔性石墨卷(板)材寬幅由700mm發(fā)展到2000mm，常規(guī)厚度0. 2 I. 2mm，密度為0. 7 I. lg/cm3。生產(chǎn)工藝均為將20(T250ml/g的可膨脹石墨經(jīng)高溫膨化、物氣分離、鋪裝平整，再經(jīng)預(yù)壓、四級(jí)(或五級(jí))滾輾壓而成。由于受技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備和原料膨脹倍率的限制，要生產(chǎn)更薄或更厚、密度更大、抗拉強(qiáng)度和柔性更好、品質(zhì)和導(dǎo)熱性能更高的石墨卷板材，以適應(yīng)應(yīng)用市場(chǎng)不斷發(fā)展 的需要，其難度很大。因此，現(xiàn)在市場(chǎng)上需要的超薄和超厚的柔性石墨卷板材還是一個(gè)研發(fā)方向。中國(guó)專利201010527202. 3，公開(kāi)(公告)號(hào)102039712A，公開(kāi)了一種導(dǎo)熱導(dǎo)電石
墨箔制造方法，通過(guò)將石墨粉噴在在膠膜上制成石墨箔，可以制成較薄的產(chǎn)品。存在的問(wèn)題是由于膠膜的存在，限制了石墨箔的導(dǎo)熱能力，例如當(dāng)溫度較高時(shí)，膠膜存在失效融化的問(wèn)題，在垂直于石墨箔表面的方向上，導(dǎo)熱能力也大幅降低。目如現(xiàn)有技術(shù)中尚無(wú)工業(yè)化生廣的厚度低于0.2mm的柔性石墨材料和專用的生
產(chǎn)設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種高純石墨高抗拉強(qiáng)度超薄高導(dǎo)熱膜材，可以獲得厚度低于0. 2mm的柔性導(dǎo)熱膜，且其導(dǎo)熱系數(shù)大于400W/m k，抗拉強(qiáng)度大于5. 5Mba，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用于生產(chǎn)上述產(chǎn)品的專用設(shè)備和裝置。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種聞純石墨聞抗拉強(qiáng)度超薄聞導(dǎo)熱I旲材，聞純石墨高抗拉強(qiáng)度超薄高導(dǎo)熱膜材的成品厚度為0. 02 < 0. 2mm,導(dǎo)熱系數(shù)大于400W/m k，抗拉強(qiáng)度大于5. 5Mba ；
該成品由膨脹倍率大于50(Tl500ml/g，C大于99. 9%的可膨脹石墨原料，經(jīng)高溫膨化、物氣分離、鋪裝平整、預(yù)壓成帶、升溫加熱、精壓成型、切邊和收卷后制成。高純石墨高抗拉強(qiáng)度超薄高導(dǎo)熱膜材的成品厚度為0. 02 < 0. 1_。所述的可膨脹石墨原料膨脹倍率大于100(Tl500ml/g。一種用于生產(chǎn)上述的產(chǎn)品的設(shè)備，膨化爐通過(guò)物氣排放管與落砂斗連通，落砂斗與落料箱連通，落料箱下方設(shè)有鋼網(wǎng)傳輸帶，鋼網(wǎng)傳輸帶下部設(shè)有抽風(fēng)罩，抽風(fēng)罩通過(guò)引風(fēng)管與引風(fēng)機(jī)連通；
所述的落料箱的下部一側(cè)還與密封狀態(tài)的物料沉降箱連通，鋼網(wǎng)傳輸帶的一部分位于物料沉降箱內(nèi)；
所述的物料沉降箱下部設(shè)有傾斜鋪裝箱，傾斜鋪裝箱的出口處設(shè)有鋪裝平整裝置。所述的鋪裝平整裝置中，包括位于傾斜鋪裝箱出口處的順向旋轉(zhuǎn)的針齒軸；
位于傾斜鋪裝箱出口外的逆向針齒軸；
位于傾斜鋪裝箱出口外的用于將石墨蠕蟲(chóng)向兩側(cè)推開(kāi)進(jìn)行平整的雙向螺旋針齒軸； 所述的雙向螺旋針齒軸上設(shè)有多根直徑l_2mm的針齒；
在雙向螺旋針齒軸之后的初壓軸。所述的落砂斗位于膨化爐的上方，落砂斗下部設(shè)有縮徑的落砂口 ；
所述的落砂斗與落料箱平齊，落砂斗和落料箱之間的上部通過(guò)水平管連通。一種用于上述設(shè)備的鋪裝平整裝置，包括傾斜鋪裝箱、傳輸帶，傾斜鋪裝箱下方靠近出口處設(shè)有與團(tuán)狀石墨蠕蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)方向相反旋轉(zhuǎn)的雙向螺旋針齒軸。
所述的雙向螺旋針齒軸上設(shè)有多根成雙向螺旋分布的針齒，以使雙向螺旋針齒軸在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將團(tuán)狀石墨蠕蟲(chóng)表層由中間推向兩邊。所述的針齒直徑為l_2mm。所述的針齒沿軸向分布的間距為10-15mm，沿圓周分布為8-16根/360°。本發(fā)明提供的一種高純石墨高抗拉強(qiáng)度超薄高導(dǎo)熱膜材，通過(guò)采用了高純品位，即碳含量大于99. 9%、高膨脹倍數(shù)的可膨脹石墨原料，壓制的膜材碳含量可達(dá)99. 9%及以上，硫、氯等有害成分和氧含量極低，其傳熱、導(dǎo)熱、散熱性能遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)銅、鋁等材料，其導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到 40(T450W/m k,高于金 317W/m k,銀 427W/m k,銅 401W/m k,鋁 237W/m k的導(dǎo)熱系數(shù)。超薄石墨導(dǎo)熱膜材最小厚度僅為0. 02mm,比重僅為I. 2 1. 4g/cm3,單位面積重量比銅、鋁材輕，銅的比重為8. 9g/ cm3,鋁的比重為2. 7g/ cm3，應(yīng)用到手機(jī)、電腦、顯示屏等通信、電器電子產(chǎn)品中，不僅導(dǎo)熱性能良好，還可減小相應(yīng)產(chǎn)品的厚度和重量，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提升產(chǎn)品性能。比較一張長(zhǎng)100mm，厚0. 02mm的導(dǎo)熱膜，銅的重量為178g,招的重量為54g,而石墨導(dǎo)熱膜材僅為24g。本發(fā)明的導(dǎo)熱膜應(yīng)用到電子、通信等產(chǎn)品中，易加工成型?？杉羟校赡?，可復(fù)合，比銅、鋁材加工難度小，應(yīng)用范圍廣。超薄石墨膜材由于具有優(yōu)越的傳熱、散熱性能，可應(yīng)用到電子、通信、電器等產(chǎn)品上，不僅具有耗散功率低，能耗少，而且可提高電子產(chǎn)品的處理速度和工作效率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。也可廣泛應(yīng)用于恒溫、保溫的地方，具有重量輕，能耗低，傳熱快，熱損耗小，及節(jié)能環(huán)保和成本低等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提供的專用設(shè)備，通過(guò)采用上述的結(jié)構(gòu)，具有以下的優(yōu)點(diǎn)
I、膨化后的石墨蠕蟲(chóng)到達(dá)鋼網(wǎng)傳輸帶的路徑，即物氣排放管、落砂斗和落料箱的路徑設(shè)定了一個(gè)較為合理的長(zhǎng)度，即石墨蠕蟲(chóng)從膨化爐i00(Ti20(rc運(yùn)行至上部落料箱中時(shí)，溫度可降至30(T50(rC，該溫度隨抽風(fēng)量大小而改變，在此溫度下物氣分離后的廢氣被抽風(fēng)吸出，石墨螺蟲(chóng)中的大量硫、氯等有害物質(zhì)，如二氧化硫、氯氣體等，還處在氣態(tài)時(shí)隨廢氣一起排出，有利于提高產(chǎn)品品質(zhì)。若降溫太低，例如日本的物氣分離裝置，輸送管道太長(zhǎng)，又加上鼓風(fēng)機(jī)吹入冷氣，這些有害成分容易被石墨蠕蟲(chóng)吸附，壓制在產(chǎn)品中，導(dǎo)致產(chǎn)品含硫量、含氯量等過(guò)高而不合格，尤其是將落砂工序前移，因?yàn)樵谠撾A段，石墨蠕蟲(chóng)處于最為松散的狀態(tài)有利于雜質(zhì)的分離，且采用類似旋風(fēng)分離的方式取代振動(dòng)分離，提高了分離的效果，有效的提升了石墨螺蟲(chóng)的品質(zhì)。2、物氣排放管排出方向設(shè)置為水平方向進(jìn)入落料箱，氣流受落料箱壁的阻礙后向箱兩側(cè)飄落分布，在箱內(nèi)擴(kuò)散下沉到鋼網(wǎng)傳輸帶上，不會(huì)因溫度過(guò)高而頻繁燒穿鋼網(wǎng)傳輸帶。3、引風(fēng)機(jī)風(fēng)量可通過(guò)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)大小。風(fēng)量大，廢氣及有害成分排出充分，但負(fù)壓吸力過(guò)大，石墨蠕蟲(chóng)在鋼網(wǎng)傳輸帶上受壓，松緊程度會(huì)發(fā)生變化。風(fēng)量偏小，石墨蠕蟲(chóng)保護(hù)好，但有害成分易吸附在石墨蠕蟲(chóng)原料上，影響產(chǎn)品品質(zhì)。本發(fā)明可以視產(chǎn)品厚度和客戶對(duì)硫、氯含量的要求方便地在操作中對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。4、鋼網(wǎng)傳輸帶運(yùn)轉(zhuǎn)速度可調(diào)，速度快一些，可將石墨蠕蟲(chóng)迅速?gòu)穆淞舷鋬?nèi)帶出，既可使石墨蠕蟲(chóng)在高溫區(qū)運(yùn)行時(shí)間短 ，降低燒蝕(石墨蠕蟲(chóng)為碳，在高溫600°C以上氧化燃燒，生成~■氧化碳?xì)怏w隨廢氣被抽走)，提聞原料成品率；又可避免石墨螺蟲(chóng)在抽風(fēng)罩上方受:引風(fēng)吸壓受損或密度增大結(jié)團(tuán)，也不會(huì)吸附在鋼網(wǎng)傳輸帶上堵塞網(wǎng)孔影響抽風(fēng)。速度快慢需視生產(chǎn)產(chǎn)品厚度及要求，也即膨化量大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。5、石墨蠕蟲(chóng)被鋼網(wǎng)傳輸帶傳輸?shù)轿锪铣两迪渲凶杂娠h散，結(jié)團(tuán)狀態(tài)大為改善，同時(shí)，自由沉降后在鋪裝箱中可均勻分布，鋪裝前不受抽風(fēng)負(fù)壓影響，松緊程度一致，有利于鋪裝平整，極大提高了產(chǎn)品的密度均勻性。6、本發(fā)明中在鋼網(wǎng)傳輸帶輸出石墨蠕蟲(chóng)后，進(jìn)入了密封狀態(tài)的沉降箱，鋼網(wǎng)傳輸帶上方設(shè)有箱蓋，石墨蠕蟲(chóng)不會(huì)外漏飛揚(yáng)，高溫?zé)釟獗灰L(fēng)機(jī)快速吸走，工作環(huán)境大為改
盡
口 o本發(fā)明的鋪裝平整裝置是專門針對(duì)用于生產(chǎn)本發(fā)明產(chǎn)品的高膨脹倍數(shù)的可膨脹石墨原料而研制的。針對(duì)膨化后的團(tuán)狀石墨蠕蟲(chóng)原料，鋪裝時(shí)既要在落料箱中順暢連續(xù)排出，又要按厚度要求鋪裝平整，還要不過(guò)分破壞蠕蟲(chóng)，以免影響膜材品質(zhì)。本發(fā)明改垂直落料箱為傾斜落料箱，即將落料箱順向傾斜30度，使其與傳輸帶夾角呈60度，使蠕蟲(chóng)原料在落料箱中順傳輸帶運(yùn)行方向緩慢沉降滑落排出，避免堆積。并在靠近出口處的位置增設(shè)一順向帶針狀齒旋轉(zhuǎn)軸，即順向針齒軸，緩慢旋轉(zhuǎn)，靠細(xì)針齒輕緩順向撥動(dòng)結(jié)團(tuán)蠕蟲(chóng)，將團(tuán)狀蠕蟲(chóng)拉散、沉降鋪裝在傳輸帶上后，再用一逆轉(zhuǎn)針齒軸，通過(guò)逆向旋轉(zhuǎn)對(duì)蠕蟲(chóng)表面團(tuán)狀高凸部分拉開(kāi)，并將多余蠕蟲(chóng)向后推，以填補(bǔ)鋪裝層凹下部位，最后用一逆轉(zhuǎn)的雙向螺旋針齒軸，將中部較多的蠕蟲(chóng)原料推向兩邊，從而對(duì)表面進(jìn)行平整。至此，高倍石墨蠕蟲(chóng)鋪裝平整過(guò)程完成。本發(fā)明的鋪裝平整裝置，通過(guò)采用上述的結(jié)構(gòu)，具有以下的優(yōu)點(diǎn)
I.采用的傾斜落料箱，與傳統(tǒng)落料箱相比，可增加石墨蠕蟲(chóng)順向流動(dòng)性，以利排出，且可以避免因重力影響使石墨螺蟲(chóng)進(jìn)一步結(jié)團(tuán)。2.采用針徑很細(xì)的針齒軸，可以在緩慢順向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可輕輕拉開(kāi)蠕蟲(chóng)結(jié)團(tuán)，不至于像寬齒軸大量拉斷破壞蠕蟲(chóng)，影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。3.采用的針齒軸，在緩慢運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，針齒的表面積小，在空氣中阻力小，不會(huì)攪動(dòng)空氣流，也就不會(huì)導(dǎo)致極輕的蠕蟲(chóng)飛揚(yáng)。4.采用的雙向螺旋針齒軸，空氣易從針齒間流過(guò)，不會(huì)攪動(dòng)空氣流將極輕又薄的蠕蟲(chóng)鋪裝層掀飛，且其針齒間距較小，以利將表層蠕蟲(chóng)在雙向逆向旋轉(zhuǎn)下緩緩掃平。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖I是本發(fā)明設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明中鋪裝平整裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明鋪裝平整裝置中雙向螺旋針齒軸的俯視示意圖。圖4是本發(fā)明中雙向螺旋針齒軸的側(cè)視示意圖。圖5是本發(fā)明中精壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明中預(yù)壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明中收卷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明的工藝流程圖。
圖中料斗I，燃燒器2，膨化爐3，物氣排放管4，落砂斗5，落料箱6，抽風(fēng)罩7，引風(fēng)管8，風(fēng)量調(diào)節(jié)閥9，引風(fēng)機(jī)10，排氣管11，鋼網(wǎng)傳輸帶12，箱蓋13，物料沉降箱14，傾斜鋪裝箱15，針齒軸16，傳輸帶17，雙向螺旋針齒軸18，針齒181，初壓軸19，出料調(diào)節(jié)板20，逆向針齒軸21，預(yù)壓機(jī)構(gòu)22，預(yù)壓石墨卷材23，升溫加熱裝置24，控制裝置25，溫度傳感器26，加熱元件27，氮?dú)膺B接口 28，精壓機(jī)構(gòu)29，切邊機(jī)構(gòu)30，成品石墨卷材31，收卷軸32，摩擦塊33，旋轉(zhuǎn)套34，調(diào)節(jié)螺栓35，驅(qū)動(dòng)裝置36。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :
如圖8中，一種聞純石墨聞抗拉強(qiáng)度超薄聞導(dǎo)熱I旲材，聞純石墨聞抗拉強(qiáng)度超薄聞導(dǎo)熱膜材的成品厚度為0. 02 < 0. 2mm,導(dǎo)熱系數(shù)大于400W/m k，優(yōu)化的大于430 450 W/m k,抗拉強(qiáng)度大于5. 5Mba ；
該成品由膨脹倍率大于50(Tl500ml/g，C大于99. 9%的可膨脹石墨原料，經(jīng)高溫膨化、物氣分離、鋪裝平整、預(yù)壓成帶、升溫加熱、精壓成型、切邊和收卷后制成，制成后的密度大于I. 2g/cm3，本發(fā)明的產(chǎn)品柔性極好，對(duì)折后壓緊也不會(huì)折斷，且折痕可以淡化或消除。優(yōu)化的方案中，高純石墨高抗拉強(qiáng)度超薄高導(dǎo)熱膜材的成品厚度為0.02 < 0. 1mm，更薄的產(chǎn)品，在不降低其他性能的前提下，柔韌性能更佳。優(yōu)化的方案中，所述的可膨脹石墨原料膨脹倍率大于100(Tl500ml/g。采用更高膨脹倍率的原料，可以生產(chǎn)出更薄的產(chǎn)品，或者厚度不變，而抗拉強(qiáng)度更高。中國(guó)專利87106070. I公開(kāi)了一種高倍率膨脹的鱗片石墨的制造方法，可以生產(chǎn)出膨化倍數(shù)700-1400倍的原材料。另市場(chǎng)上可以從宜昌新成石墨有限責(zé)任公司購(gòu)得膨脹倍率達(dá)到1500ml/g成品原材料。實(shí)施例2
由于實(shí)施例I中的本發(fā)明產(chǎn)品最小厚度僅為0. 02mm，約為頭發(fā)絲的四分之一，要保證其厚度精度及厚度的均勻性，較高的抗拉強(qiáng)度和柔韌性，以及較高的表面光潔度，則需要使用高品位、高膨脹率的可膨脹石墨原料和專用生產(chǎn)設(shè)備。因此，經(jīng)過(guò)一系列的創(chuàng)新研發(fā)，研制了專用生產(chǎn)線設(shè)備，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了高倍率，即大于50(Tl500ml/g的高品位，C即碳含量大于99. 9%的可膨脹石墨原料。將高品位、高倍率可膨脹石墨原料送入高溫膨化爐進(jìn)行膨化,再進(jìn)行物氣分離，即將膨化后的高倍蠕蟲(chóng)石墨與燃燒廢氣進(jìn)行分離，將蠕蟲(chóng)石墨通過(guò)專用鋪裝平整裝置進(jìn)行鋪裝平整，再經(jīng)過(guò)預(yù)壓成帶狀后送入專用精壓機(jī)構(gòu)，經(jīng)多級(jí)輾壓成型，再收卷、檢測(cè)、包裝即可。故高倍率原料、專用物氣分離設(shè)備、專用鋪裝平整裝置及高精度碾壓裝置是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明產(chǎn)品的核心和關(guān)鍵。如圖1-4中，一種用于生產(chǎn)上述的產(chǎn)品的設(shè)備，膨化爐3 —側(cè)設(shè)有燃燒器2，膨化爐3上設(shè)有料斗1，膨化爐3通過(guò)物氣排放管4與落砂斗5連通，落砂斗5與落料箱6連通，如圖I中，所述的落砂斗5位于膨化爐3的上方，落砂斗5下部設(shè)有縮徑的落砂口 ；所述的落砂斗5與落料箱6平齊，落砂斗5和落料箱6之間的上部通過(guò)水平管連通。落料箱6下方設(shè)有鋼網(wǎng)傳輸帶12，鋼網(wǎng)傳輸帶12下部設(shè)有抽風(fēng)罩7，抽風(fēng)罩7通過(guò)引風(fēng)管8與引風(fēng)機(jī)10連通；由此結(jié)構(gòu)，避免高溫物料直接沖擊鋼網(wǎng)傳輸帶12，且物料經(jīng)落料箱6的內(nèi)壁折返后，也有利于物料分布均勻。如圖I中，所述的落料箱6的下部一側(cè)還與密封狀態(tài)的物料沉降箱14連通，鋼網(wǎng)傳輸帶12的一部分位于物料沉降箱14內(nèi)；由此結(jié)構(gòu)，物料的輸送和攤鋪均在密封狀態(tài)下進(jìn)行，從而避免物料飛揚(yáng)污染工作環(huán)境。所述的物料沉降箱14下部設(shè)有傾斜鋪裝箱15，傾斜鋪裝箱15的出口處設(shè)有鋪裝
平整裝置。本例中，將落砂斗5設(shè)置在物氣排放管4和落料箱6之間，利用類似旋風(fēng)分離的原理，有利于雜質(zhì)與石墨蠕蟲(chóng)的分離。其中鋼網(wǎng)傳輸帶12的運(yùn)行速度可調(diào)節(jié)，以避免物料在鋼網(wǎng)傳輸帶12上受引風(fēng)吸壓結(jié)團(tuán)。優(yōu)化的方案中，如圖I中所示，本例中的鋼網(wǎng)傳輸帶12采用三角形的布置，延長(zhǎng)了鋼網(wǎng)傳輸帶12的運(yùn)行長(zhǎng)度，從而有利于鋼網(wǎng)傳輸帶12的表面溫度降低，也在一定程度上避免了鋼網(wǎng)傳輸帶12被高溫物料氣流燒穿。設(shè)置的物料沉降箱14和傾斜鋪裝箱15可以使物料在鋪裝箱中經(jīng)自由沉降后，可均勻分布，鋪裝前不受抽風(fēng)負(fù)壓影響，松緊程度一致，有利于鋪裝平整，極大提高了產(chǎn)品的密度均勻性。通過(guò)設(shè)置出料調(diào)節(jié)板20的開(kāi)度，可以控制進(jìn)入攤鋪工序的物料的厚度。尤其是采用傾斜鋪裝箱15，與傳統(tǒng)的垂直落料箱相比，可增加石墨蠕蟲(chóng)沿傳輸帶17的順向流動(dòng)性，以利排出，且可以避免因重力影響使石墨蠕蟲(chóng)進(jìn)一步結(jié)團(tuán)。本例中傾斜鋪裝箱與傳輸帶之間的夾角為45-70°，優(yōu)選采用 60°。所述的鋪裝平整裝置中，包括
位于傾斜鋪裝箱15出口處的順向旋轉(zhuǎn)的針齒軸16 ；
位于傾斜鋪裝箱15出口外的逆向針齒軸21 ；
位于傾斜鋪裝箱15出口外的用于將石墨蠕蟲(chóng)表層向兩側(cè)推開(kāi)進(jìn)行平整的雙向螺旋針齒軸18 ；
所述的雙向螺旋針齒軸18上設(shè)有多根直徑1_2_的針齒。對(duì)于鋪裝平整裝置，在下一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)一步的說(shuō)明。還包括在雙向螺旋針齒軸18之后的初壓軸19。工作時(shí)，如圖I中，料斗I中的可膨脹石墨原料經(jīng)燃燒器2加熱，膨化爐3高溫膨化后，石墨蠕蟲(chóng)與燃燒廢氣一起經(jīng)物氣排放管4運(yùn)行至落砂斗5，再水平方向進(jìn)入落料箱6，沉降在下方的鋼網(wǎng)傳輸帶12上，鋼網(wǎng)傳輸帶12在運(yùn)行中帶出石墨蠕蟲(chóng)，在物料沉降箱14中自由降落至下方傾斜鋪裝箱15中，調(diào)節(jié)鋪裝箱上出料調(diào)節(jié)板20的高低確定鋪裝厚度，石墨蠕蟲(chóng)在針齒軸16順向緩慢帶動(dòng)下隨傳輸帶17排出，經(jīng)雙向螺旋針齒軸18平整后輸入預(yù)壓段，被初壓軸19逐步壓薄。在傳輸網(wǎng)帶12的下方設(shè)置有抽風(fēng)罩7，在落料箱6橫向方向布置有抽風(fēng)口，廢氣經(jīng)引風(fēng)管8、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥9、引風(fēng)機(jī)10、排氣管11排入沉降室，經(jīng)凈化處理后外排。在傳輸網(wǎng)帶12的上方還設(shè)有箱蓋13，確保在傳輸網(wǎng)帶12的輸送過(guò)程中，石墨蠕蟲(chóng)不會(huì)飛出。實(shí)施例3
高倍率石墨蠕蟲(chóng)，由于其長(zhǎng)徑比很大，即蠕蟲(chóng)長(zhǎng)度和直徑之比很大，極輕，呈彎曲狀，膨脹后易相互勾連在一起呈團(tuán)狀。如一粒片徑約30目，直徑約0.9mm，厚度0.01mm的鱗片石墨，做成1000ml/g可膨脹石墨,高溫膨脹后其螺蟲(chóng)長(zhǎng)度可達(dá)10-20mm,長(zhǎng)徑比為500-1000,用它生產(chǎn)的石墨膜材具有極好的柔韌性和很高的抗拉強(qiáng)度，且石墨中的硫、氯等有害成分和氧含量在膨化、物氣分離和壓制過(guò)程中容易排出。但較大的長(zhǎng)徑比，蠕蟲(chóng)勾連結(jié)團(tuán)，不易鋪裝平整。如圖2中，一種用于上述設(shè)備的鋪裝平整裝置，包括傾斜鋪裝箱15、傳輸帶17，傾斜鋪裝箱15下方靠近出口處設(shè)有與團(tuán)狀石墨蠕蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)方向相反旋轉(zhuǎn)的雙向螺旋針齒軸6。 如圖3、4中，所述的雙向螺旋針齒軸18上設(shè)有多根成雙向螺旋分布的針齒181，以使雙向螺旋針齒軸18在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將團(tuán)狀石墨蠕蟲(chóng)表層由中間推向兩邊。所述的針齒181直徑為1-2_。由此結(jié)構(gòu)針齒181的轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)帶動(dòng)空氣使團(tuán)狀石墨蠕蟲(chóng)飄動(dòng)。所述的針齒61沿軸向分布的間距為10_15mm，沿圓周分布為8_16根/360°。由此結(jié)構(gòu)，確保可以帶動(dòng)團(tuán)狀石墨蠕蟲(chóng)向兩側(cè)緩慢拉開(kāi)，以使攤鋪平整。如圖1、2中,位于傾斜鋪裝箱15內(nèi)，靠近出口處的位置還設(shè)有針齒軸16。如圖1、2中，位于傾斜鋪裝箱15外，靠近出口處的位置還設(shè)有逆向針齒軸21，在雙向螺旋針齒軸18之后還設(shè)有初壓軸19。使用時(shí)，高倍可膨脹石墨經(jīng)膨化爐高溫膨脹，再經(jīng)物氣分離機(jī)構(gòu)將廢氣和石墨蠕蟲(chóng)進(jìn)行分離，隨鋼網(wǎng)傳輸帶12自由沉降進(jìn)入傾斜鋪裝箱15，此時(shí)膨脹后的團(tuán)狀石墨蠕蟲(chóng)經(jīng)負(fù)壓抽風(fēng)排氣后，結(jié)團(tuán)變的更緊密，在其運(yùn)行至傾斜鋪裝箱15出口處時(shí)，被順向旋轉(zhuǎn)的針齒軸16拉散經(jīng)傾斜鋪裝箱15的出口排到傳輸帶17上，設(shè)置的出料調(diào)節(jié)板20可以調(diào)節(jié)高度，以控制鋪裝厚度，石墨蠕蟲(chóng)沿傳輸帶運(yùn)行到逆向針齒軸21時(shí)，表面凸起部分再次被拉散，多余的石墨蠕蟲(chóng)被推向后方填補(bǔ)鋪裝層凹下部位，運(yùn)行至逆轉(zhuǎn)的雙向螺旋針齒軸18時(shí)，被雙向螺旋針齒軸18按鋪裝厚度要求緩慢將表面多余部分從中間向兩側(cè)旋掃平整，即達(dá)到鋪裝平整要求。本例中的逆向針齒軸21和逆轉(zhuǎn)雙向螺旋針齒軸18均可按鋪裝厚度要求上下調(diào)整位置。實(shí)施例4
如圖5中，一種超薄石墨導(dǎo)熱膜加熱精壓裝置，包括精壓機(jī)構(gòu)29，在精壓機(jī)構(gòu)29 —側(cè)設(shè)有用于加熱預(yù)壓卷料的加熱升溫裝置24，精壓機(jī)構(gòu)29位于靠近加熱升溫裝置24出料口的位置，由于超薄石墨導(dǎo)熱膜的導(dǎo)熱性高，因此精壓機(jī)構(gòu)29應(yīng)盡可能的靠近出料口。以便在熱態(tài)下精壓充分排出帶料中所含有害成分。在精壓機(jī)構(gòu)29的另一側(cè)依次設(shè)有切邊機(jī)構(gòu)30和成品收卷機(jī)構(gòu)。所述的加熱升溫裝置24中，爐體內(nèi)設(shè)有加熱元件27，還設(shè)有溫度傳感器26，所述的加熱元件27和溫度傳感器26都與控制裝置25電連接。通過(guò)溫度傳感器26控制加熱元件27的工作，使預(yù)壓石墨卷材23在80(Tl000°C無(wú)氧高溫狀態(tài)下保持5 30分鐘，具體視客戶要求而定，使其所含硫、氯等有害成分充分氣化排除，氧含量被燃燒，以提高產(chǎn)品品質(zhì)。在經(jīng)高溫處理后盡快送入精壓機(jī)構(gòu)碾壓成型。所述的加熱升溫裝置24出料口還設(shè)有用于連接氮?dú)獾牡獨(dú)膺B接口 28。由此結(jié)構(gòu)，通以高壓氮?dú)?，以形成?duì)膜材的氣體保護(hù)。所述的爐體采用保溫材料制成。所述的爐體具有用于容納預(yù)壓石墨卷材23的腔體，腔體的一側(cè)設(shè)有供卷材排出的出料口，腔體的上方設(shè)有蓋。相應(yīng)的蓋也采用保溫材料。所述的加熱元件27位于腔體的下部。加熱升溫裝置24是提高成品品質(zhì)的一道關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在此過(guò)程，使預(yù)壓石墨卷材23中殘存的硫、氯等有害成分充分被氣化，氧含量被燃燒，進(jìn)一步提高了碳含量比例，其導(dǎo)熱性能進(jìn)一步上升，導(dǎo)熱、導(dǎo)電效果更好。因?yàn)槟げ闹兴?、氯成分偏高，不僅具有腐蝕性，也影響導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，而膜材中氧含量偏高，會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)熱率下降。所述的精壓機(jī)構(gòu)29為相向布置的碾壓輥。預(yù)壓石墨卷材23在高溫氣化除雜后，膜材直接送入精壓機(jī)構(gòu)29碾壓成型。由于產(chǎn)品厚度很薄，最小只有0. 02mm,要求精壓軋輥軸具有很高的加工精度和安裝精度；由于產(chǎn)品密度比普通石墨紙大20%以上，要碾壓達(dá)到很大的密度，需要很大的碾壓力。因此，精壓機(jī)構(gòu)需要很高的強(qiáng)度，很小的變形量。本發(fā)明采用了高強(qiáng)度合金鋼并經(jīng)熱處理制作軋輥軸，精加工尺寸誤差控制到微米級(jí)，表面光潔度達(dá)到0. 8微米，軸承選用了高精度圓錐滾子軸承，并對(duì)軸向間隙進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到很高的安裝精度。這樣，使成品膜材的厚度及其均勻性誤差控制在±10%以內(nèi)，密度及其均勻性誤差控制在±5%以內(nèi)。優(yōu)化的方案中，如圖6中，還設(shè)有預(yù)壓機(jī)構(gòu)22，用于初步壓制預(yù)壓石墨卷材23。所述的預(yù)壓機(jī)構(gòu)22和精壓機(jī)構(gòu)29均為相向布置的碾壓輥，其中預(yù)壓機(jī)構(gòu)22中碾壓輥之間的間距大于精壓機(jī)構(gòu)29中碾壓輥之間的間距。進(jìn)一步優(yōu)化的方案中，預(yù)壓機(jī)構(gòu)22中碾壓輥之間的間距與精壓機(jī)構(gòu)29中碾壓輥之間的間距的比值為I. 3-2: I。在高倍率膨脹石墨蠕蟲(chóng)鋪裝平整初壓成帶狀后，直接送入預(yù)壓機(jī)構(gòu)壓制，此時(shí)關(guān)鍵是控制預(yù)壓高度，使之達(dá)到成品要求的I. 3-2倍，若預(yù)壓太薄，則帶料中殘存的硫、氯等有害成分受加熱升溫段時(shí)間限制不易氣化排出。而預(yù)壓太厚，一是熱處理后難以確保成品的厚度尺寸和密度要求，二是預(yù)壓后的帶料在運(yùn)行過(guò)程或收卷時(shí)易折斷；三是在高溫狀態(tài)下易氧化。因此，預(yù)壓時(shí)控制厚度是進(jìn)一步提高成品質(zhì)量的關(guān)鍵。實(shí)施例5
雖然本發(fā)明的產(chǎn)品高純石墨高抗拉強(qiáng)度超薄高導(dǎo)熱膜材材有較高的抗拉強(qiáng)度，畢竟其厚度太薄，在收卷時(shí)，稍大的張力即可將其拉斷，導(dǎo)致一卷膜材多個(gè)斷頭，影響產(chǎn)品質(zhì)量和客戶使用要求。因此研制了轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦張力收卷機(jī)構(gòu)，可根據(jù)膜材厚度任意調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)收卷張力大小，滿足了使用要求，克服了磁粉離合器收卷機(jī)構(gòu)電流調(diào)節(jié)偏大易拉斷膜材，電流調(diào)節(jié)偏小卷材收不緊的現(xiàn)象，也避免了磁粉離合器使用時(shí)間較長(zhǎng)，磁粉磨損變細(xì)，磁力減弱，張力不夠，需經(jīng)常更換磁粉的麻煩。具體結(jié)構(gòu)如圖7中所示
驅(qū)動(dòng)裝置36中，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器，減速器驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪，主動(dòng)鏈輪通過(guò)鏈條、從動(dòng)鏈輪驅(qū)動(dòng)主動(dòng)軸套34旋轉(zhuǎn)；收卷軸32通過(guò)聯(lián)軸器連接從動(dòng)軸；從動(dòng)軸上通過(guò)軸承支承在機(jī)架上，從動(dòng)軸與主動(dòng)軸套活動(dòng)套接，主動(dòng)軸套內(nèi)壁設(shè)有至少一個(gè)摩擦塊33，摩擦塊面向軸線的一側(cè)與從動(dòng)軸接觸，另一側(cè)與調(diào)節(jié)螺桿35的前端接觸，調(diào)節(jié)螺桿35沿徑向穿過(guò)主動(dòng)軸套34外壁，并與該外壁螺紋配合。具體工作原理如下使用時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿35的運(yùn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)摩擦塊33與從動(dòng)軸的摩擦力，以改變從動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)扭矩大小,從而調(diào)節(jié)收卷軸收卷的張力 的大小。
權(quán)利要求
1.一種聞純石墨聞抗拉強(qiáng)度超薄聞導(dǎo)熱I旲材，其特征是聞純石墨聞抗拉強(qiáng)度超薄聞導(dǎo)熱膜材的成品厚度為0. 02 < 0. 2mm,導(dǎo)熱系數(shù)大于400W/m k,抗拉強(qiáng)度大于5. 5Mba ； 該成品由膨脹倍率大于50(Tl500ml/g，C大于99. 9%的可膨脹石墨原料，經(jīng)高溫膨化、物氣分離、鋪裝平整、預(yù)壓成帶、升溫加熱、精壓成型、切邊和收卷后制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高純石墨高抗拉強(qiáng)度超薄高導(dǎo)熱膜材，其特征是高純石墨高抗拉強(qiáng)度超薄高導(dǎo)熱膜材的成品厚度為0. 02 < 0. 1_。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高純石墨高抗拉強(qiáng)度超薄高導(dǎo)熱膜材，其特征是所述的可膨脹石墨原料膨脹倍率大于100(Tl500ml/g。
4.一種用于生產(chǎn)權(quán)利1-3所述的產(chǎn)品的設(shè)備，其特征是膨化爐(3)通過(guò)物氣排放管(4)與落砂斗(5 )連通，落砂斗(5 )與落料箱(6 )連通，落料箱(6 )下方設(shè)有鋼網(wǎng)傳輸帶(12 )，鋼網(wǎng)傳輸帶(12)下部設(shè)有抽風(fēng)罩(7)，抽風(fēng)罩(7)通過(guò)引風(fēng)管(8)與引風(fēng)機(jī)(10)連通； 所述的落料箱(6)的下部一側(cè)還與密封狀態(tài)的物料沉降箱(14)連通，鋼網(wǎng)傳輸帶(12)的一部分位于物料沉降箱(14)內(nèi)； 所述的物料沉降箱(14)下部設(shè)有傾斜鋪裝箱(15)，傾斜鋪裝箱(15)的出口處設(shè)有鋪裝平整裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征是所述的鋪裝平整裝置中，包括 位于傾斜鋪裝箱(15)出口處的順向旋轉(zhuǎn)的針齒軸(16)； 位于傾斜鋪裝箱(15)出口外的逆向針齒軸(21)； 位于傾斜鋪裝箱(15)出口外的用于將石墨蠕蟲(chóng)向兩側(cè)推開(kāi)進(jìn)行平整的雙向螺旋針齒軸(18)， 所述的雙向螺旋針齒軸(18)上設(shè)有多根直徑l_2mm的針齒； 在雙向螺旋針齒軸(18 )之后的初壓軸(19 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征是所述的落砂斗(5)位于膨化爐(3)的上方，落砂斗(5)下部設(shè)有縮徑的落砂口 ； 所述的落砂斗(5)與落料箱(6)平齊，落砂斗(5)和落料箱(6)之間的上部通過(guò)水平管連通。
7.一種用于權(quán)利4-6所述設(shè)備的鋪裝平整裝置，包括傾斜鋪裝箱(15)、傳輸帶(17)，其特征是傾斜鋪裝箱(15)下方靠近出口處設(shè)有與團(tuán)狀石墨蠕蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)方向相反旋轉(zhuǎn)的雙向螺旋針齒軸(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鋪裝平整裝置，其特征是所述的雙向螺旋針齒軸(18)上設(shè)有多根成雙向螺旋分布的針齒(181 )，以使雙向螺旋針齒軸(18 )在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將團(tuán)狀石墨蠕蟲(chóng)表層由中間推向兩邊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種鋪裝平整裝置，其特征是所述的針齒(181)直徑為l-2mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的一種鋪裝平整裝置，其特征是所述的針齒(61)沿軸向分布的間距為10-15mm，沿圓周分布為8-16根/360°。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高純石墨高抗拉強(qiáng)度超薄高導(dǎo)熱膜材及專用設(shè)備，高純石墨高抗拉強(qiáng)度超薄高導(dǎo)熱膜材的成品厚度為0.02~＜0.2mm，導(dǎo)熱系數(shù)大于400W/m·k，抗拉強(qiáng)度大于5.5Mba；該成品由膨脹倍率大于500~1500ml/g，C大于99.9%的可膨脹石墨原料，經(jīng)高溫膨化、物氣分離、鋪裝平整、預(yù)壓成帶、升溫加熱、精壓成型、切邊和收卷后制成。本發(fā)明提供的一種高純石墨高抗拉強(qiáng)度超薄高導(dǎo)熱膜材及專用設(shè)備，可以獲得厚度低于0.2mm的柔性導(dǎo)熱膜，且其導(dǎo)熱系數(shù)大于400W/m·k，抗拉強(qiáng)度大于5.5Mba。本發(fā)明中的專用設(shè)備主要對(duì)物氣分離、鋪裝平整、預(yù)壓成帶、升溫加熱、精壓成型和收卷等環(huán)節(jié)進(jìn)行了改進(jìn)。
文檔編號(hào)C01B31/04GK102976319SQ20121056732
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者羅成旺 申請(qǐng)人:宜昌新成石墨有限責(zé)任公司