×
29.06.2019
219.017.9ede

Результат интеллектуальной деятельности: АРМИРОВАННАЯ ГРАФИТОВАЯ ФОЛЬГА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к материалам на основе терморасширенного графита, в частности к армированным листовым материалам, и может быть использовано в производстве прокладочных и других изделий, например гибких нагревателей, труб, футеровки для высокотемпературных печей и т.д. Армированная графитовая фольга в качестве армирующих элементов содержит по меньшей мере один площеный жгут из углеродных волокон, равномерно распределенный по ширине фольги. Удельная плотность жгута составляет от 10 до 70 г/м. Волокна в жгуте соединены между собой без образования тканого полотна. На жгут может быть нанесено клеевое покрытие. Техническим результатом изобретения является улучшение герметизирующих свойств фольги, в том числе в широком диапазоне температур (до 650°С на воздухе, выше 2000°С в инертной атмосфере) за счет улучшения прочности фольги при сохранении ее упругости. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

Область техники.

Изобретение относится к материалам на основе терморасширенного графита (ТРГ), в частности к армированным листовым материалам в виде фольги, и может быть использовано в производстве сальниковой набивки, а также других изделий, например гибких нагревателей, труб, футеровки для высокотемпературных (вакуумных или с инертной атмосферой) печей и т.д.

Предшествующий уровень техники.

В патенте RU 2114802 раскрывается армированная фольга на основе ТРГ, представляющая собой слоистую структуру, включающую полосу эластичного графита с армирующей металлической сеткой.

Поскольку известный материал содержит слой металлической сетки, то при его использовании в изделиях, подвергающихся трению, при прижатии возможен абразивный контакт, ухудшающий эксплуатацию изделия. Из данного материала, в частности, нельзя изготовить сальниковые плетеные уплотнения, а наличие металлической сетки не позволит использовать данный материал в качестве высокотемпературного материала для электронагревателей.

Наиболее близкая фольга к предложенной раскрыта в патенте GB 1312929.

Фольга представляет собой слоистый материал, содержащий два слоя из фольги на основе ТРГ с расположенной между ними тканью из углеродного волокна (УВ).

Углеродная ткань отличается высокой плотностью, более 200 г/м2, и большой толщиной (до 0,2 мм) полотна. Такой «толстый» армирующий слой не способен обеспечить достаточной гибкости для армированной графитовой фольги, а сам материал имеет ярко выраженную слоистую структуру и может расслаиваться при эксплуатации.

Раскрытие изобретения.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных свойств армированной фольги, включая ее герметизирующие свойства, в широком диапазоне температур (до 650°С на воздухе, до 3000°С - в инертной атмосфере) за счет улучшения ее прочности и упругости, а также получения однородной структуры фольги.

Поставленная задача решается армированной графитовой фольгой, включающей терморасширенный графит и армирующие элементы из углеродных волокон, при этом в качестве армирующих элементов она содержит, по меньшей мере, один площеный жгут из непрерывных углеродных волокон, равномерно распределенный по ширине фольги и ориентированный вдоль фольги, удельная плотность которого составляет от 10 до 70 г/м2.

В частных воплощениях изобретения поставленная задача решается тем, что фольга содержит площеный жгут, в котором упомянутые непрерывные углеродные волокна соединены между собой без образования тканого полотна.

В частных воплощениях изобретения упомянутые волокна могут быть соединены по утку.

Упомянутые волокна могут быть соединены путем прошивки площеного жгута.

Фольга может содержать площеный жгут из непрерывных углеродных волокон с нанесенным на него клеевым покрытием.

Покрытие может быть нанесено дискретно.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Заявленная армированная фольга представляет собой монолитный материал без четко выраженной слоистой структуры и содержит частицы ТРГ и армирующий элемент из УВ, представляющий собой площеный жгут УВ.

Площеный жгут - это расплющенный до плоского состояния жгут из непрерывных углеродных волокон, где, по меньшей мере, часть волокон, отделена друг от друга, при этом волокна расположены в плоскости, по существу, параллельно друг другу.

Площеный жгут получают раскаткой или раздувом объемного жгута с обеспечением разделения волокон и их однородного распределения по ширине.

Плотность площеного жгута составляет от 10 до 70 г/м2. В этом интервале армирующий компонент и фольга из ТРГ обладают схожими свойствами для обеспечения необходимой эластичности (гибкости) графитового материала, достигается наилучшая плотность и упругость армированной фольги и оптимальное соотношение армирующий компонент - ТРГ.

Сырьем для получения армированной графитовой фольги является природный чешуйчатый графит, прошедший специальную химическую и термическую обработку и спрессованный до плотности ~0,2 г/см3.

Могут быть использованы любые углеродные волокна - из карбонизованного вискозного волокна, карбонизованного полиакрилонитрильного волокна, пекового волокна или их комбинации.

Для улучшения адгезии углеродных волокон к терморасширенному графиту на них наносят клеевое покрытие путем их предварительной пропитки клеем.

Пропитка позволяет более надежно закрепить армирующие нити и избежать их сдвига при совместной прокатке, при этом не является обязательной операцией.

Клеем в данном случае может быть любой клей, обеспечивающий адгезию нити из углеродных волокон к графиту и не влияющий на эксплуатационные свойства изделий.

В частности, может быть использован невысыхающий клей на акриловой основе.

Клеевое покрытие может быть также получено путем нанесения дискретных полос клея на площеный жгут. В этом случае клей наносится прерывистой линией в поперечном направлении площеного жгута или в диагональном направлении с образованием параллельных полос клея, расположенных на некотором расстоянии друг от друга.

Для удобства использования площеного жгута, а также для придания ему более равномерной структуры, целесообразно закрепить параллельную ориентацию волокон путем их соединения в направлении, перпендикулярном направлению волокна, но без образования тканого волокна. Под этим подразумевается либо достаточно редкое соединение непрерывных волокон по утку, либо прошивка волокон в направлении, перпендикулярном направлению площеного жгута. Оба этих приема позволяют площеному жгуту не развалиться на составные части и обеспечивают его равномерное распределение на графитовом слое.

Если используется несколько площеных жгутов для армирования, то такое соединение осуществляется для всех площеных жгутов.

В зависимости от ширины полотна графитовой фольги для армирования может быть использован один площеный жгут или более. Так, площеный жгут с плотностью 40 г/м2 может быть распределен по фольге с шириной 620 мм. Соответственно для армирования фольги с шириной 1500 мм необходимы три жгута с такой плотностью.

Пример 1.

Окисленный (интеркалированный) графит (ОГ), полученный на основе нитрата графита, бисульфата графита или электрохимического нитрата графита, или комбинации разных типов ОГ, дозировали с помощью дозатора и транспортировали потоком воздуха в печь с трубчатым реактором, где при температуре 900-1100°С происходило его вспенивание. Далее смесь ТРГ и газов проходила через газоотделительное устройство и попадала в бункер, в котором терморасширенный графит равномерно распределялся по ширине и падал на транспортерную ленту прокатного стана. Проходя через валки прокатного стана, ТРГ спрессовывался до плотности 0,20 г/см3.

Площеный жгут с удельной плотностью 50 г/м2 получали раздувом объемного жгута сжатым воздухом через форсунки.

Полученный площеный жгут, смотанный в виде рулона, располагали на сматывающем устройстве. Рулон пропускали через ванну с клеем, отжимали на специальных мягких валках, подсушивали, а затем прокладывали между двумя слоями ТРГ. Полученное таким образом трехслойное полотно проходило через ряд последовательно расположенных валков для достижения необходимой плотности 1,1 г/см3 и толщины 0,24 мм. В качестве клея использовали невысыхающий клей на акриловой основе. На выходе полученное полотно армированной графитовой фольги сматывали в рулон автоматическим намоточным устройством.

В таблице приведены примеры получения армированной графитовой фольги и получаемые свойства фольги.

Как следует из представленных данных, при наличии всех этих факторов получается прочная и однородная по структуре фольга, которая при дальнейшей эксплуатации не расслаивается, а изделия, полученные из данной фольги, обладают улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Получаемая таким образом фольга отличается следующими характеристиками:

Длина фольги - до 250 м

Ширина фольги - до 1500 мм

Толщина фольги - не менее 0,22 мм

Плотность фольги 0,9-1,3 г/см3

Удельная плотность площеного жгута - 10-70 г/м2

Упругость 8-15%

Прочность на разрыв, измеренная по методике для неармированной фольги - не менее 30 МПа

Температура эксплуатации (в изделии) - до 650°С на воздухе, до 3000°С в вакууме

Давление в процессе эксплуатации (в изделии) до 35МПа (подвижные части), до 60 МПа (неподвижные части).

Армированная графитовая фольга может быть использована для производства плетеной сальниковой набивки, применяемой в герметизации штоков арматуры и вращающихся узлов насосов, турбин и т.д.

Использование ориентированного армированного элемента - площеного жгута из непрерывных углеродных волокон, позволяет эффективно перерабатывать графитовую фольгу в ленты и графитовые нити для последующего получения плетеной сальниковой набивки и сальниковых колец.

Плетеные сальниковые набивки на основе графитовой фольги, армированной углеродными волокнами, превосходят по эксплуатационным характеристикам все набивки на основе армированных другими нитями графитовых фольг: обладают наибольшим температурным интервалом эксплуатации, имеют низкий коэффициент трения (до 0,11), не абразивные, химически инертны, выдерживают высокие давления (до 60 МПа) и могут использоваться для герметизации узлов с высокими скоростями вращения валов.

Предложенная армированная фольга может быть использована, в том числе, и в изделиях для вакуумных и газонаполненных высокотемпературных печей различного назначения - прежде всего в изделиях для эксплуатации в условиях высоких температур до 3000°С, а именно гибких нагревателях, теплоотражающих экранах, теплоизоляционных щитах и т.д., что в целом обеспечивает эффективную термическую обработку материалов и изделий.

Многосторонность применения - одно из основных преимуществ заявляемой армированной фольги, эксплуатационные и функциональные возможности которой настолько широки, что ограничиваются лишь потребностями промышленности, квалификацией инженеров и технологов.

Таблица
Параметры армирующего площеного жгута Параметры армированной фольги
Прочность элементарного волокна, ГПа1 Удельная плотность жгута, г/м2 Прочность на разрыв, не менее МПа Упругость, не менее %
1. 1 10 30 10
2. 1,5 60 36 14
3. 2 40 34 9
4. 2,8 70 38 11

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-2 из 2.
20.02.2019
№219.016.c1d9

Прядильный раствор для электроформования, способ получения волокон электроформованием и волокна карбида кремния

Изобретение относится к технологии получения волокон карбида кремния, которые могут найти применение в производстве высокотемпературных фильтрующих и теплоизоляционных материалов, а также в композиционных материалах. Прядильный раствор для электроформования полимерного прекурсора волокон...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002427673
Дата охранного документа: 27.08.2011
29.06.2019
№219.017.9f18

Способ получения графитовой фольги

Изобретение относится к области получения графитовой фольги с высокой термической устойчивостью в среде окислителя. Способ включает следующие стадии: (а) интеркалирование графита с получением интеркалированных соединений графита; (б) обработку упомянутых интеркалированных соединений графита...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002416586
Дата охранного документа: 20.04.2011
Показаны записи 71-80 из 97.
19.04.2019
№219.017.2f87

Способ получения гибкой графитовой фольги и фольга

Изобретение может быть использовано в химической, металлургической, автомобильной и других отраслях техники. Исходные частицы графита для окисления подвергают электрохимической обработке раствором азотной кислоты концентрацией 20-60% с количеством электричества 450-700 мА·час/г. Окисленные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002370438
Дата охранного документа: 20.10.2009
19.04.2019
№219.017.305c

Способ непрерывного пиролитического насыщения пористого длинномерного материала и устройство для его осуществления

Изобретение относится к способу и устройству для непрерывного пиролитического насыщения пористых углеродных заготовок и может быть использовано при получении углерод-углеродных композитных материалов (УУКМ) с пониженной плотностью и высокой прочностью, в частности заготовок на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002366606
Дата охранного документа: 10.09.2009
29.04.2019
№219.017.3e72

Способ изготовления плетеной сальниковой набивки и устройство для его осуществления

Изобретение относится к способу изготовления плетеной сальниковой набивки и устройству для выполнения операций калибровки сухих и пропитанных сальниковых набивок квадратного сечения размером от 5×5 до 50×50, в том числе, изготовленных из графитовых нитей, а также их комбинаций с нитями из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002271488
Дата охранного документа: 10.03.2006
18.05.2019
№219.017.5366

Строительная плита (варианты)

Изобретение относится к области строительства, в частности к производству легковесных строительных плит из материала на основе портландцемента, обладающих теплоизоляционными и огнезащитными характеристиками, и может быть использовано для защиты от огня в условиях пожара эксплуатируемых в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687816
Дата охранного документа: 16.05.2019
24.05.2019
№219.017.5e9f

Эпоксидное связующее для изготовления крупногабаритных композитных изделий, включая оснастку, и способ изготовления крупногабаритной композитной оснастки

Изобретение относится к эпоксидным композициям и может быть использовано для изготовления крупногабаритных изделий и изделий сложной формы, в том числе оснастки из полимерных композиционных материалов (ПКМ), методом вакуумной инфузии и может найти применение в аэрокосмической, автомобильной,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688539
Дата охранного документа: 21.05.2019
24.05.2019
№219.017.5f71

Установка для приготовления и подачи термореактивного связующего

Изобретение относится к оборудованию для приготовления и подачи связующего на основе термореактивной смолы, используемого при изготовлении полимерных композиционных материалов с помощью технологии инжекции связующего в закрытую форму или методом вакуумной инфузии. Установка для приготовления и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688747
Дата охранного документа: 22.05.2019
09.06.2019
№219.017.771a

Огнезащитный состав, огнезащитная паста и способ получения огнезащитного материала

Группа изобретений относится к огнезащитным составам и пастам, обладающим высокими защитными свойствами при воздействии высоких температур, а также к получению материалов на их основе, нашедших применение для огнезащиты, в частности электрических кабелей, пучков кабелей и кабельных линий....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002285031
Дата охранного документа: 10.10.2006
19.06.2019
№219.017.85e1

Способ получения пенографита, модифицированного оксидами металлов триады железа, и пенографит

Изобретение относится к области получения углеродных материалов с контролируемыми физико-химическими характеристиками: удельной поверхностью, сорбционной емкостью, плотностью, газопроницаемостью, прочностью, и может быть использовано в химической промышленности для изготовления графитовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002390512
Дата охранного документа: 27.05.2010
19.06.2019
№219.017.86a2

Состав для получения огнезащитного покрытия

Изобретение относится к составам для получения огнезащитных покрытий, предназначенных для защиты несущих металлических конструкций от действия пламени. Состав в соответствии с изобретением содержит следующие компоненты, мас.ч.: интеркалированный графит 20-50, трикрезилфосфат 25-40, гидроокись...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002387693
Дата охранного документа: 27.04.2010
19.06.2019
№219.017.88bf

Связующее, способ его приготовления и препрег

Изобретение относится к области производства композиционных материалов, в частности к связующим и препрегам на их основе, и может быть использовано при изготовлении высокопрочных конструкционных материалов в ракетной и космической технике, авиации, судостроении, машиностроении, электротехнике,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002415891
Дата охранного документа: 10.04.2011
+ добавить свой РИД