专利名称：含石墨的板和生产含石墨的板的方法
技术领域：
本发明涉及一种如前文的权利要求I所述的含石墨的板；还涉及一种生产含石墨的板的方法。
背景技术：
DE 103 41 255B4中公开了一种轻质导热板及其制造方法。该导热板是由膨胀石墨制成的，其本身(膨胀石墨)经过压缩。其中，根据US 3，404，061A,膨胀石墨的制造在现有技术足够已知。为了生产膨胀石墨，在震动装置中加热石墨插层化合物或石墨盐，例如石墨硫酸氢盐或石墨硝酸盐。石墨粒子的体积因而增加到约200-400倍，并且同时体积密度 减小到2-20g/l的值。由此得到由蠕虫形石墨或六角形石墨组成的膨胀石墨。在DE 103 41255B4的轻质导热板中，这种膨胀石墨经受定向压力的压缩，以便石墨的平面层优选地垂直于压力的作用方向排列，并且单个的聚集体彼此相结合。用这种方法可在不使用额外的粘结剂的情况下生产网状或板状的自承重平板结构。这种不含粘结剂的经压缩的导热板在尺寸上是基本稳定的，但强度很低且在相对较低的负载下就容易破裂。因此，例如，矩形的、单位区域重量1000g/m2、厚度13mm、尺寸11 X 13cm的导热板仅具有O. IMPa的抗弯强度。因为较大的板是难以加工的，因此，只能生产尺寸较稳定的相对较小尺寸的板，例如50 X 50cm的板。特别是，较大的板固有重量导致板在磨损时仅在一个侧棱处破裂。因此，在不经额外的增强处理的情况下，这些板不宜供施工区域之用。为了克服这些缺点，DE 103 41 255B4提出了，在压制之后，应在导热板中部分地或完全地浸溃有塑性材料，例如树脂或热塑性塑料，以增加密度及其对机械影响或其它环境影响的抵抗力。然而，这些在压制之后浸溃液体的膨胀石墨板存在缺点，液体粘结剂在膨胀压缩石墨中的渗透是不均匀的。已经认识到液体粘结剂仅在压缩膨胀石墨膜的近表面区域均匀渗透。粘结剂仅能部分地或根本不可能穿过膜的位于更内部的区域。与膜相比，在更厚的压缩膨胀石墨板中，上述问题的程度更严重。该不均匀分布的粘结剂在板中产生不均匀的增强作用和稳定性，导致相对于其它区域，板在从外表上不可识别的区域上更容易发生断裂。图I显示了一种轻质导热板I的横截面示意图。已经使液体粘结剂3从板I的侧表面渗入压制膨胀石墨2。然而粘结剂3在板上的渗入是不均匀的，尤其是在椭圆形的虚线标出边界的区域4中是无粘结剂的，因此相对于板I的粘结区域，其强度和稳定性显著更低。因此相对于板I的粘结区域，该区域4更容易断裂。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种含石墨的板和一种生产含石墨的板的方法以克服上述缺点，以及提供一种均匀增强并且尺寸稳定的板。通过具有权利要求I的特征的含石墨的板，和通过具有权利要求10特征的生产含石墨的板的方法，可实现本发明的目的。板和方法的有利的进一步变化和优选实施方案在从属权利要求中给出。如本发明所述的一种含石墨的板，特征在于其包含基本均匀分布的石墨粒子和塑料粒子的固结混合物。如本发明所述的板可如下生产首先混合石墨粒子和塑料粒子，形成具有基本均匀分布的石墨粒子和塑料粒子的混合物，然后固结所述混合物。在一个优选实施方案中，石墨粒子和塑料粒子在混合物中是均匀分布的，特别其可通过所述粒子的长时间充分混合来实现。在一个有利的实施方案中，从产品工程的角度来看，所述板只由有石墨粒子和塑料粒子的混合物构成，而不需要加入其它的添加剂。在得到尺寸稳定的板时不需要添加剂。有利地，所述混合物可包含5至90重量％、优选15至60重量％和特别优选20至50重量％的塑料粒子，以得到充分稳定的板。
所述石墨粒子可有利地包含膨胀石墨，和特别有利地是膨胀石墨。所述塑料粒子可有利地包含热塑性塑料和/或热固性塑料。在一个优选方案中，PVC可用作塑料，因为其可在高于80°C的温度使用。根据本发明，作为加热室的热活性组件(thermal active component)使用时，因为热介质的温度通常高达60°C，PVC是特别有利的。对于塑料粒子，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)作为其它合适的热塑性塑料。合适的热固塑料优选是环氧树脂，其使用广泛，便于加工，相对低成本且耐热。对于更高的需求，可有利地使用酚醛树脂，和三聚氰胺树脂，脲醛树脂和聚酯树脂，特别是不饱和聚酯树脂(UP树脂)。混合物的固结优选通过压缩，特别是借助于压制完成。例如，所述固结还可以包括按顺序的熔化和冷却步骤，以部分地或完全地熔化热塑性塑料。通过这种方法可实现石墨粒子和塑料粒子之间的良好结合。尤其当使用热固性塑料时，所述固结可包括固化步骤。所述固结还可以通过可选的或额外的混合物烧结步骤完成。在一个有利的实施方案中，所述板是可塑性变形的，以便在安装地点其可被简单地模制为房间墙壁或天花板的预定轮廓，例如边缘，曲线，角落，中楣等。例如，通过加热仍可塑性变形的板，可然后将其在安装地点以安装状态实现最终固结。如本发明的板的有利用途是作为冷却室或加热室的墙壁或天花板包层和/或热活性组件，所述混合物最初是预固化的以便保持可塑性变形性。随后至少一个组件，有利地为接收流体冷却或加热介质的管或管道，被压入可塑性变形的混合物中。此外或可选的，所述可塑性变形的混合物或由此的可塑性变形的板被模制成预定的轮廓，例如可模制为不平的墙或天花板形状。随后所述可塑性变形的混合物或板最终固结。可选地，有利地在所述混合物固结之前可在混合物中引入至少一种上述的组件，并且混合物随后最终固化。然而，固定元件如锚等可有利地作为组件埋入其中。本发明的板可在施工区域中使用，例如作为用于固定天花板或墙壁的天花板或墙壁元件。因此，本发明的板适合用于例如房间温度控制系统和提高吸声效果的声学元件。
参考附图，在下面的优选示例性实施方案中说明了本发明的进一步的特点和优点。在附图中图I显示了一种现有技术中已知的含石墨的板；图2显不了一种如本发明第一不例性实施方案的含石墨的板的横截面；图3显示了一种如本发明第二示例性实施方案的含石墨的板的横截面；图4显示了一种如本发明第三示例性实施方案的含石墨的板的横截面。
具体实施例方式如图2所示，一种如本发明的含石墨的板5，由膨胀石墨制成的石墨粒子6组成，其是已知方式的蠕虫石墨形或六角石墨形。代替膨胀石墨，还可使用天然石墨或人造石墨，优 选是粉末形式。然而，膨胀石墨有下列好处，在一方面其可被容易地高程度压制，得到较小程度上致密的、尺寸稳定的板；另一方面，其可容易地与固体塑料粒子7混合。首先将石墨粒子6基本均匀地与固体塑料粒子7混合，这里固体塑料是PVC。这可以以已知方式通过特别是对于粉状材料已知的混合器实现。这里的石墨粒子6基本均匀地与塑料粒子7混合以得到尽可能均匀稳定的板5，石墨粒子有利地占至少85%。所述粒子6，7优选彼此均匀混合。在混合之后，以已知的方式压制所述混合物，通过压力形成板5。为了增加在塑料粒子7彼此之间的以及与石墨粒子6的粘结力，额外加热混合物使塑料粒子7开始熔化或甚至完全熔化，随后塑料粒子彼此间熔融连接并且与石墨粒子相粘结。在冷却过程中，通过主动或被动地冷却混合物，熔融的塑料粒子7保持熔融的形态同时固化，以便得到均匀的尺寸稳定的板5。上述的两个步骤-压制和加热-可连续进行。可选地或另外地，也可通过硬化和/或烧结进行固结或压缩。这些不同类型的压缩方法可彼此结合使用。作为混合的结果，如本发明的石墨粒子6和塑料粒子7在固结之前形成包含基本均匀分布的粒子的混合物，所制备的板5与现有的含石墨的板I相比，具有均匀的表面，尺寸稳定，坚硬，稳固，且易于处理。图3和图4显示了根据本发明的板的用途以及依据本发明的制造方法的优选实施例。相同部分米用与图2中相同的编号。图3显示了如本发明的板5作为热活性组件，在加热室和/或冷却室的天花板/墙壁覆盖板上的有利用途。在这种情况下，在石墨粒子6和塑料粒子7的混合之后，但在该混合物的固结之前，在所述混合物的中心处插入两个管8。随后所述混合物如上所述地最终固结。通过这种方法，可生产出预先装配好的用作加热和/或冷却元件的墙壁覆盖板，以便在工业领域在建筑区域中大规模地制造和使用这些板。结果，得到了具有良好大尺寸稳定性和强度的板，在建筑现场的对板的处理和组装也更容易，尤其是可制造和使用具有较大尺寸的尺寸稳定的板，而不需要在运输和处理过程中担心板的任何损坏。这种埋入式管道8的板可用在例如空间温度控制的设备上，在设备中具有至少一种如混凝土天花板或墙壁的组件，其构成了热存储器件，并且具有指向所述空间的表面，其中管8与热存储器件连接在一起，在加热或冷却介质的存在下工作。这种空间温度控制的器件保证了天花板或墙壁的主体可以作为热存储器件使用，使得不再需要在天花板或墙壁之中插入管子来运输用于存储设备热活性的加热或冷却介质。这里提供了一种具有短响应时间的能量有效的温度控制系统，当旧建筑物翻新时，也可以然后安装这种控制系统。图4显示了本发明板5以加热和/或冷却室的天花板/墙壁覆盖板形式作为热活性组件的有利用途。在这种情况下，和图3的实施方案不同，在石墨粒子6和塑料粒子7的混合之后，首先预固结混合物以使其仍是可塑性变形的，然后在可塑性变形板5中仅压入2个管9，随后如上所述地最终固结板5或混合物。在如图4的实施方案中，也具有如图3实施方案的优点。
在如图4所示的板5的进一步变化中，板在制造过程中有利地以可塑性变形的方式保持预固结状态，随后被运输到使用地点，如工地；在合适的地点在板5中压入管9。随后就地进行最终凝结，例如通过加热已安装的仍可塑性变形的板5。通过这种方法，铺设的管9可简单地适应现场的特殊情况。
权利要求
1.含石墨的板(5)，其特征在于其包含基本均匀分布的石墨粒子(6)和塑料粒子(7)的固结混合物。
2.根据权利要求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匀分布的。
3.根据权利要求I或2所述的板(5)，其特征在于至少一个组件(8；9)埋入板(5)中。
4.如权利要求I或2所述的板(5)，其特征在于其仅由石墨粒子(6)和塑料粒子(7)的混合物组成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的板(5)，其特征在于所述石墨粒子(6)包含膨胀石墨。
6.根据前述权利要求中任一项所述的板(5)，其特征在于所述混合物包含5至90重量％、优选15至60重量％和特别优选20至50重量％的塑料粒子(7)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的板(5)，其特征在于所述塑料粒子(7)包含热塑性塑料和/或热固性塑料。
8.根据前述权利要求中任一项所述的板(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.根据前述权利要求中任一项所述的板(5)，其特征在于所述塑料粒子(7)包含环氧树脂，酚醛树脂，三聚氰胺树脂，脲醛树脂和/或聚酯树脂，特别是不饱和聚酯树脂(UP树脂)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的板(5)，其特征在于其是可塑性变形的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的板(5)，其特征在于其是在预定的轮廓中形成的。
12.生产含石墨的板(5)的方法，其中将石墨粒子(6)和塑料粒子(7)相混合形成具有基本均匀分布的石墨粒子(6)和塑料粒子(7)的混合物，随后固结所述混合物。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于所述混合物具有均匀分布的石墨粒子(6)和塑料粒子(7)。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于所述混合物的固结包括压缩步骤。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于通过压制所述混合物实现所述压缩。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其特征在于所述固结包括熔化和冷却的步骤。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于所述塑料粒子(7)在熔化步骤中完全熔化。
18.根据权利要求12至17中任一项所述的方法，其特征在于所述固结包括固化步骤。
19.根据权利要求12至18中任一项所述的方法，其特征在于所述固结包括烧结步骤。
20.根据权利要求12至19中任一项所述的方法，其特征在于所述混合物首先被预固结以保持可塑性变形性。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于至少一个组件(9)被压入所述可塑性变形的混合物中。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于所述可塑性变形的混合物被模制成预定的轮廓。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于所述可塑性变形的混合物随后最终固结。
24.根据权利要求12至19中任一项所述的方法，其特征在于在混合物固结之前，在混合物中引入至少一个组件(8)，并且混合物随后最终固结。
25.根据权利要求10至21中任一项所述的方法，其特征在于所述板(5)是根据权利要求I至9中任一项所述配置的。
全文摘要
本发明涉及含石墨的板(5)，其包含基本均匀分布的石墨粒子(6)和塑料粒子(7)的固结混合物。
文档编号F28F21/02GK102869711SQ201080064820
公开日2013年1月9日 申请日期2010年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者韦尔纳·古克尔特, 克里斯蒂安·基普菲尔斯伯格, 西格弗里德·劳赫, 罗伯特·米歇尔斯 申请人:西格里碳素欧洲公司