專利名稱：含石墨的板和生產(chǎn)含石墨的板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如前文的權(quán)利要求I所述的含石墨的板；還涉及一種生產(chǎn)含石墨的板的方法。
背景技術(shù)：
DE 103 41 255B4中公開了一種輕質(zhì)導(dǎo)熱板及其制造方法。該導(dǎo)熱板是由膨脹石墨制成的，其本身(膨脹石墨)經(jīng)過壓縮。其中，根據(jù)US 3，404，061A,膨脹石墨的制造在現(xiàn)有技術(shù)足夠已知。為了生產(chǎn)膨脹石墨，在震動(dòng)裝置中加熱石墨插層化合物或石墨鹽，例如石墨硫酸氫鹽或石墨硝酸鹽。石墨粒子的體積因而增加到約200-400倍，并且同時(shí)體積密度 減小到2-20g/l的值。由此得到由蠕蟲形石墨或六角形石墨組成的膨脹石墨。在DE 103 41255B4的輕質(zhì)導(dǎo)熱板中，這種膨脹石墨經(jīng)受定向壓力的壓縮，以便石墨的平面層優(yōu)選地垂直于壓力的作用方向排列，并且單個(gè)的聚集體彼此相結(jié)合。用這種方法可在不使用額外的粘結(jié)劑的情況下生產(chǎn)網(wǎng)狀或板狀的自承重平板結(jié)構(gòu)。這種不含粘結(jié)劑的經(jīng)壓縮的導(dǎo)熱板在尺寸上是基本穩(wěn)定的，但強(qiáng)度很低且在相對(duì)較低的負(fù)載下就容易破裂。因此，例如，矩形的、單位區(qū)域重量1000g/m2、厚度13mm、尺寸11 X 13cm的導(dǎo)熱板僅具有O. IMPa的抗彎強(qiáng)度。因?yàn)檩^大的板是難以加工的，因此，只能生產(chǎn)尺寸較穩(wěn)定的相對(duì)較小尺寸的板，例如50 X 50cm的板。特別是，較大的板固有重量導(dǎo)致板在磨損時(shí)僅在一個(gè)側(cè)棱處破裂。因此，在不經(jīng)額外的增強(qiáng)處理的情況下，這些板不宜供施工區(qū)域之用。為了克服這些缺點(diǎn)，DE 103 41 255B4提出了，在壓制之后，應(yīng)在導(dǎo)熱板中部分地或完全地浸潰有塑性材料，例如樹脂或熱塑性塑料，以增加密度及其對(duì)機(jī)械影響或其它環(huán)境影響的抵抗力。然而，這些在壓制之后浸潰液體的膨脹石墨板存在缺點(diǎn)，液體粘結(jié)劑在膨脹壓縮石墨中的滲透是不均勻的。已經(jīng)認(rèn)識(shí)到液體粘結(jié)劑僅在壓縮膨脹石墨膜的近表面區(qū)域均勻滲透。粘結(jié)劑僅能部分地或根本不可能穿過膜的位于更內(nèi)部的區(qū)域。與膜相比，在更厚的壓縮膨脹石墨板中，上述問題的程度更嚴(yán)重。該不均勻分布的粘結(jié)劑在板中產(chǎn)生不均勻的增強(qiáng)作用和穩(wěn)定性，導(dǎo)致相對(duì)于其它區(qū)域，板在從外表上不可識(shí)別的區(qū)域上更容易發(fā)生斷裂。圖I顯示了一種輕質(zhì)導(dǎo)熱板I的橫截面示意圖。已經(jīng)使液體粘結(jié)劑3從板I的側(cè)表面滲入壓制膨脹石墨2。然而粘結(jié)劑3在板上的滲入是不均勻的，尤其是在橢圓形的虛線標(biāo)出邊界的區(qū)域4中是無粘結(jié)劑的，因此相對(duì)于板I的粘結(jié)區(qū)域，其強(qiáng)度和穩(wěn)定性顯著更低。因此相對(duì)于板I的粘結(jié)區(qū)域，該區(qū)域4更容易斷裂。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種含石墨的板和一種生產(chǎn)含石墨的板的方法以克服上述缺點(diǎn)，以及提供一種均勻增強(qiáng)并且尺寸穩(wěn)定的板。通過具有權(quán)利要求I的特征的含石墨的板，和通過具有權(quán)利要求10特征的生產(chǎn)含石墨的板的方法，可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。板和方法的有利的進(jìn)一步變化和優(yōu)選實(shí)施方案在從屬權(quán)利要求中給出。如本發(fā)明所述的一種含石墨的板，特征在于其包含基本均勻分布的石墨粒子和塑料粒子的固結(jié)混合物。如本發(fā)明所述的板可如下生產(chǎn)首先混合石墨粒子和塑料粒子，形成具有基本均勻分布的石墨粒子和塑料粒子的混合物，然后固結(jié)所述混合物。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，石墨粒子和塑料粒子在混合物中是均勻分布的，特別其可通過所述粒子的長(zhǎng)時(shí)間充分混合來實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)有利的實(shí)施方案中，從產(chǎn)品工程的角度來看，所述板只由有石墨粒子和塑料粒子的混合物構(gòu)成，而不需要加入其它的添加劑。在得到尺寸穩(wěn)定的板時(shí)不需要添加劑。有利地，所述混合物可包含5至90重量％、優(yōu)選15至60重量％和特別優(yōu)選20至50重量％的塑料粒子，以得到充分穩(wěn)定的板。
所述石墨粒子可有利地包含膨脹石墨，和特別有利地是膨脹石墨。所述塑料粒子可有利地包含熱塑性塑料和/或熱固性塑料。在一個(gè)優(yōu)選方案中，PVC可用作塑料，因?yàn)槠淇稍诟哂?0°C的溫度使用。根據(jù)本發(fā)明，作為加熱室的熱活性組件(thermal active component)使用時(shí)，因?yàn)闊峤橘|(zhì)的溫度通常高達(dá)60°C，PVC是特別有利的。對(duì)于塑料粒子，有利地可用聚丙烯(PP)，聚酰胺(PA)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，聚醚酮(PEEK)，聚偏氟乙烯(PVDF)，含氟聚合物，苯并嗯嗪和/或聚砜(PP)作為其它合適的熱塑性塑料。合適的熱固塑料優(yōu)選是環(huán)氧樹脂，其使用廣泛，便于加工，相對(duì)低成本且耐熱。對(duì)于更高的需求，可有利地使用酚醛樹脂，和三聚氰胺樹脂，脲醛樹脂和聚酯樹脂，特別是不飽和聚酯樹脂(UP樹脂)?；旌衔锏墓探Y(jié)優(yōu)選通過壓縮，特別是借助于壓制完成。例如，所述固結(jié)還可以包括按順序的熔化和冷卻步驟，以部分地或完全地熔化熱塑性塑料。通過這種方法可實(shí)現(xiàn)石墨粒子和塑料粒子之間的良好結(jié)合。尤其當(dāng)使用熱固性塑料時(shí)，所述固結(jié)可包括固化步驟。所述固結(jié)還可以通過可選的或額外的混合物燒結(jié)步驟完成。在一個(gè)有利的實(shí)施方案中，所述板是可塑性變形的，以便在安裝地點(diǎn)其可被簡(jiǎn)單地模制為房間墻壁或天花板的預(yù)定輪廓，例如邊緣，曲線，角落，中楣等。例如，通過加熱仍可塑性變形的板，可然后將其在安裝地點(diǎn)以安裝狀態(tài)實(shí)現(xiàn)最終固結(jié)。如本發(fā)明的板的有利用途是作為冷卻室或加熱室的墻壁或天花板包層和/或熱活性組件，所述混合物最初是預(yù)固化的以便保持可塑性變形性。隨后至少一個(gè)組件，有利地為接收流體冷卻或加熱介質(zhì)的管或管道，被壓入可塑性變形的混合物中。此外或可選的，所述可塑性變形的混合物或由此的可塑性變形的板被模制成預(yù)定的輪廓，例如可模制為不平的墻或天花板形狀。隨后所述可塑性變形的混合物或板最終固結(jié)?？蛇x地，有利地在所述混合物固結(jié)之前可在混合物中引入至少一種上述的組件，并且混合物隨后最終固化。然而，固定元件如錨等可有利地作為組件埋入其中。本發(fā)明的板可在施工區(qū)域中使用，例如作為用于固定天花板或墻壁的天花板或墻壁元件。因此，本發(fā)明的板適合用于例如房間溫度控制系統(tǒng)和提高吸聲效果的聲學(xué)元件。


參考附圖，在下面的優(yōu)選示例性實(shí)施方案中說明了本發(fā)明的進(jìn)一步的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中圖I顯示了一種現(xiàn)有技術(shù)中已知的含石墨的板；圖2顯不了一種如本發(fā)明第一不例性實(shí)施方案的含石墨的板的橫截面；圖3顯示了一種如本發(fā)明第二示例性實(shí)施方案的含石墨的板的橫截面；圖4顯示了一種如本發(fā)明第三示例性實(shí)施方案的含石墨的板的橫截面。
具體實(shí)施例方式如圖2所示，一種如本發(fā)明的含石墨的板5，由膨脹石墨制成的石墨粒子6組成，其是已知方式的蠕蟲石墨形或六角石墨形。代替膨脹石墨，還可使用天然石墨或人造石墨，優(yōu) 選是粉末形式。然而，膨脹石墨有下列好處，在一方面其可被容易地高程度壓制，得到較小程度上致密的、尺寸穩(wěn)定的板；另一方面，其可容易地與固體塑料粒子7混合。首先將石墨粒子6基本均勻地與固體塑料粒子7混合，這里固體塑料是PVC。這可以以已知方式通過特別是對(duì)于粉狀材料已知的混合器實(shí)現(xiàn)。這里的石墨粒子6基本均勻地與塑料粒子7混合以得到盡可能均勻穩(wěn)定的板5，石墨粒子有利地占至少85%。所述粒子6，7優(yōu)選彼此均勻混合。在混合之后，以已知的方式壓制所述混合物，通過壓力形成板5。為了增加在塑料粒子7彼此之間的以及與石墨粒子6的粘結(jié)力，額外加熱混合物使塑料粒子7開始熔化或甚至完全熔化，隨后塑料粒子彼此間熔融連接并且與石墨粒子相粘結(jié)。在冷卻過程中，通過主動(dòng)或被動(dòng)地冷卻混合物，熔融的塑料粒子7保持熔融的形態(tài)同時(shí)固化，以便得到均勻的尺寸穩(wěn)定的板5。上述的兩個(gè)步驟-壓制和加熱-可連續(xù)進(jìn)行?？蛇x地或另外地，也可通過硬化和/或燒結(jié)進(jìn)行固結(jié)或壓縮。這些不同類型的壓縮方法可彼此結(jié)合使用。作為混合的結(jié)果，如本發(fā)明的石墨粒子6和塑料粒子7在固結(jié)之前形成包含基本均勻分布的粒子的混合物，所制備的板5與現(xiàn)有的含石墨的板I相比，具有均勻的表面，尺寸穩(wěn)定，堅(jiān)硬，穩(wěn)固，且易于處理。圖3和圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的板的用途以及依據(jù)本發(fā)明的制造方法的優(yōu)選實(shí)施例。相同部分米用與圖2中相同的編號(hào)。圖3顯示了如本發(fā)明的板5作為熱活性組件，在加熱室和/或冷卻室的天花板/墻壁覆蓋板上的有利用途。在這種情況下，在石墨粒子6和塑料粒子7的混合之后，但在該混合物的固結(jié)之前，在所述混合物的中心處插入兩個(gè)管8。隨后所述混合物如上所述地最終固結(jié)。通過這種方法，可生產(chǎn)出預(yù)先裝配好的用作加熱和/或冷卻元件的墻壁覆蓋板，以便在工業(yè)領(lǐng)域在建筑區(qū)域中大規(guī)模地制造和使用這些板。結(jié)果，得到了具有良好大尺寸穩(wěn)定性和強(qiáng)度的板，在建筑現(xiàn)場(chǎng)的對(duì)板的處理和組裝也更容易，尤其是可制造和使用具有較大尺寸的尺寸穩(wěn)定的板，而不需要在運(yùn)輸和處理過程中擔(dān)心板的任何損壞。這種埋入式管道8的板可用在例如空間溫度控制的設(shè)備上，在設(shè)備中具有至少一種如混凝土天花板或墻壁的組件，其構(gòu)成了熱存儲(chǔ)器件，并且具有指向所述空間的表面，其中管8與熱存儲(chǔ)器件連接在一起，在加熱或冷卻介質(zhì)的存在下工作。這種空間溫度控制的器件保證了天花板或墻壁的主體可以作為熱存儲(chǔ)器件使用，使得不再需要在天花板或墻壁之中插入管子來運(yùn)輸用于存儲(chǔ)設(shè)備熱活性的加熱或冷卻介質(zhì)。這里提供了一種具有短響應(yīng)時(shí)間的能量有效的溫度控制系統(tǒng)，當(dāng)舊建筑物翻新時(shí)，也可以然后安裝這種控制系統(tǒng)。圖4顯示了本發(fā)明板5以加熱和/或冷卻室的天花板/墻壁覆蓋板形式作為熱活性組件的有利用途。在這種情況下，和圖3的實(shí)施方案不同，在石墨粒子6和塑料粒子7的混合之后，首先預(yù)固結(jié)混合物以使其仍是可塑性變形的，然后在可塑性變形板5中僅壓入2個(gè)管9，隨后如上所述地最終固結(jié)板5或混合物。在如圖4的實(shí)施方案中，也具有如圖3實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)。
在如圖4所示的板5的進(jìn)一步變化中，板在制造過程中有利地以可塑性變形的方式保持預(yù)固結(jié)狀態(tài)，隨后被運(yùn)輸?shù)绞褂玫攸c(diǎn)，如工地；在合適的地點(diǎn)在板5中壓入管9。隨后就地進(jìn)行最終凝結(jié)，例如通過加熱已安裝的仍可塑性變形的板5。通過這種方法，鋪設(shè)的管9可簡(jiǎn)單地適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的特殊情況。
權(quán)利要求
1.含石墨的板(5)，其特征在于其包含基本均勻分布的石墨粒子(6)和塑料粒子(7)的固結(jié)混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的板(5)，其特征在于所述石墨粒子(6)和塑料粒子(7)在所述混合物中是均勻分布的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的板(5)，其特征在于至少一個(gè)組件(8；9)埋入板(5)中。
4.如權(quán)利要求I或2所述的板(5)，其特征在于其僅由石墨粒子(6)和塑料粒子(7)的混合物組成。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的板(5)，其特征在于所述石墨粒子(6)包含膨脹石墨。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的板(5)，其特征在于所述混合物包含5至90重量％、優(yōu)選15至60重量％和特別優(yōu)選20至50重量％的塑料粒子(7)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的板(5)，其特征在于所述塑料粒子(7)包含熱塑性塑料和/或熱固性塑料。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的板(5)，其特征在于所述塑料粒子(7)包含聚氯乙烯(PVC)，聚丙烯(PP)，聚酰胺(PA)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，聚醚酮(PEEK)，聚偏氟乙烯(PVDF)，含氟聚合物，苯并噁嗪和/或聚砜(PP)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的板(5)，其特征在于所述塑料粒子(7)包含環(huán)氧樹脂，酚醛樹脂，三聚氰胺樹脂，脲醛樹脂和/或聚酯樹脂，特別是不飽和聚酯樹脂(UP樹脂)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的板(5)，其特征在于其是可塑性變形的。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的板(5)，其特征在于其是在預(yù)定的輪廓中形成的。
12.生產(chǎn)含石墨的板(5)的方法，其中將石墨粒子(6)和塑料粒子(7)相混合形成具有基本均勻分布的石墨粒子(6)和塑料粒子(7)的混合物，隨后固結(jié)所述混合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述混合物具有均勻分布的石墨粒子(6)和塑料粒子(7)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于所述混合物的固結(jié)包括壓縮步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于通過壓制所述混合物實(shí)現(xiàn)所述壓縮。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述固結(jié)包括熔化和冷卻的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于所述塑料粒子(7)在熔化步驟中完全熔化。
18.根據(jù)權(quán)利要求12至17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述固結(jié)包括固化步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求12至18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述固結(jié)包括燒結(jié)步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求12至19中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述混合物首先被預(yù)固結(jié)以保持可塑性變形性。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于至少一個(gè)組件(9)被壓入所述可塑性變形的混合物中。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，其特征在于所述可塑性變形的混合物被模制成預(yù)定的輪廓。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的方法，其特征在于所述可塑性變形的混合物隨后最終固結(jié)。
24.根據(jù)權(quán)利要求12至19中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在混合物固結(jié)之前，在混合物中引入至少一個(gè)組件(8)，并且混合物隨后最終固結(jié)。
25.根據(jù)權(quán)利要求10至21中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述板(5)是根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述配置的。
全文摘要
本發(fā)明涉及含石墨的板(5)，其包含基本均勻分布的石墨粒子(6)和塑料粒子(7)的固結(jié)混合物。
文檔編號(hào)F28F21/02GK102869711SQ201080064820
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者韋爾納·古克爾特, 克里斯蒂安·基普菲爾斯伯格, 西格弗里德·勞赫, 羅伯特·米歇爾斯 申請(qǐng)人:西格里碳素歐洲公司