复合增强柔性石墨盘根的研制

　　【摘要】介绍了一种制造高纯柔性石墨盘根的新工艺方法。新工艺方法不是仿照国内现有的制造方法，而是采用高纯柔性石墨纸为主材，借助粘结剂与限位材料复合成板材，经裁条、加捻、编织、压型、制成盘根。

　　1 前言

　　国外专利介绍的柔性石墨盘根的制造方法是：由石棉或碳素纤维进行格子编、套编、袋编成管状编织物;高温瞬间膨胀处理得到的膨胀石墨粒子，加压而成为柔性石墨成型体。然后将柔性石墨成型体卷成圆筒状或切成一定宽度的带状、屑状或片状后，填塞与上述管状编织体的中空不，做成复合编织盘根。按此方法产生的柔性石墨复合成型体之间无粘接增强，且柔性石墨本身的机械强度低，因而编织体一旦破损，就会导致盘根失效，耐用度较低，且产品的通用性较差，给生产及使用都带来不便。

　　为了解决柔性石墨盘根的机械强度和通用性，提高密封性能和使用寿命，国内研究成功柔性石墨通用盘根的制造方法。其工艺方法是：以天然鳞片石墨为原料，经酸化处理成石墨层间化合物后，水洗干燥，再高温瞬间膨胀成石墨蠕虫。纤维织物浸渍有机粘结剂后，夹于膨胀石墨蠕虫层中间，辊压成石墨带，然后裁成窄条，再经搓捻制成石墨线，于编织机上编织成绳，然后经压型便得到柔性石墨通用盘根。

　　我们认为上述制造方法不适合我们的实际情况，因为对鳞片石墨进行酸化处理，会造成环境污染;高温膨胀石墨耗液化气多，没有充足的气源;如从外地购买膨胀石墨蠕虫，因其容重小体轻无法运输。而且技术难度较大，设备投资也大，开发时间会拖得很长，市场就会丢掉。为了在较短时间内研制成功柔性石墨盘根，并在质量指标上超过现有产品水平，我们研究了新的制造方法。通过深入研究实现了原定目标，解决了许多技术难题。

　　2 制造工艺过程的研究

　　2.1 复合工艺的研究

　　影响复合石墨纸质量的主要因素有：粘结剂、纤维织物及其分布状态、复合石墨纸的密度。

　　粘结剂的选择：对本复合工艺较为理想的粘结剂，应具有强度高、粘接力强、耐腐蚀、柔韧性好等特性，同时不允许粘结剂在盘根使用过程中产生气泡。

　　纱线艰巨的确定：在柔性石墨盘根中，纱线起增强作用，可选择的纱线有棉线、涤纶线、玻璃纤维纱、碳纤维纱等。从理论上讲，纱线间距小分布密，则复合石墨纸强度提高，可捻型应好些。但盘根的石墨含量相对降低，对盘根的密封性能有不良影响;同时纱线用量大，粘结剂用量也随之增多，这样尽管复合石墨纸强度提高，但其柔软性却大大降低，结构导致难成线。反之，纱线间距大分布稀，则增强作用不够，复合石墨纸各种性能指标均无法达到。因此，应选择适当的纱线间距。

　　复合石墨纸的密度：复合石墨纸严格控制起密度是至关重要的，这样将有利于捻线质量和盘根的物理性能指标。经过多次试验，结果发现当复合石墨纸的密度过高时，其柔性大大降低，已无法达到成线的要求;而当复合石墨纸的密度过低时，其抗拉强度太小，且捻线掉片较严重。因此密度要适当。

　　2.2 裁条技术要求

　　在未经研究试验之前，认为石墨纸条分割的宽度对于盘根的编织过程、规格机器密度并不重要，也可采用石棉盘根生产工艺中的合股防松，把纸条裁成固定宽度;通过合成不同股数来调整皮线、四角线及芯子线，达到简化工艺的目的。但是，实践证明并非如此，皮线用合股线编织的盘根，外观质量较差，石墨鳞片容易脱落。因此，当复合石墨纸密度、厚度确定后，裁条宽度与盘根规格呈一定的对应关系。

　　2.3 捻线技术要求

　　柔软性石墨纸条尽管具有一定的柔性，但在普通棉、毛初捻机或复捻机上难以捻成线。经过实际试验，使我们认识到棉、毛纺织行业的捻线工艺不适用于柔性石墨纸条的捻线工艺。因为柔性石墨纸硬度较大，有一定的脆性，不易扭曲，在捻线过程中掉片比较严重。因此应根据本材料的特点，研究新的捻线工艺。可以先将石墨纸条包卷成筒状，然后加捻捣实。

　　2.4 编织工艺要求

　　编织柔性石墨盘根盒编织石棉盘根的编织机基本相同，但在个别部件上要改造，以便适应柔性石墨的特点。因为柔性石墨纸的强度、挠曲型能远不如石棉线。同时由于柔性石墨仍呈层状结构，在编织过程中很容易遭到破坏，造成鳞片脱落的现象，因此，必须尽可能减少往复滑动过程。针对上述问题，我们对八锭子立式编织机的坠子进行了改造使柔性石墨线与坠子之间的摩擦由滑动变滚动，减小阻力。从而解决了石墨鳞片脱落的问题。盘根的密度和柔软性可以通过改变压轮齿数、牵引速度、织点位置进行调整。

　　采用本工艺方法制造的柔性石墨盘根，性能优良，技术指标先进，通过了市级投产验收鉴定。

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