[发明专利]层状材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种层状材料，该层状材料由至少一个可压缩石墨材料层和至少另一以石墨填充的聚合物材料层组成，并且在所述层状材料中，在陶瓷与石墨之间存在不可松脱的连接；以及本发明涉及一种用于制造这样的层状材料的方法。

背景技术

由金属板或金属片材制成的层状材料以及由通过将蠕虫状石墨或膨胀石墨压实而制造的板或箔片制成的层状材料是公知的(US3,404,061；DE-OS 25 18 351；US 4,442,894；Firmenprospekt TMSIGRAFLEX der SGL Technologies GmbH)。所述层状材料首要地用于作为炉子装配件、辐射防护罩、静电除尘器中的沉积板的扁平密封件(Flachdichtung)，以及用于耐腐蚀的外壳。

这样的层状材料中，各个层的布置方案和次序可以很大程度上自由地选择并且根据所设定的应用目的进行调适。在大多数情况下，将石墨在一侧或在两侧施用到金属层上。

根据石墨层和金属层之间粘附的类型，可以将这种层状材料的两类。第一种情况是机械类型的粘附。金属部分具有如下的表面结构，在将石墨与金属部分相挤压时，要么是该表面结构渗入石墨中要么是石墨通过流动工艺渗入该表面结构中。

对此的示例是钎型片材(Spieβblech)、带有未去毛刺的孔的片材、线材织物、烧结金属或具有带细孔、粗糙或损伤表面的金属表面。

第二种情况是将金属表面和石墨表面利用有机或无机粘合剂以力配合的方式彼此连接。该方法优选地在存在非常光滑的金属表面的情况下使用和/或当表面不可以设有机械作用的固着元件时，才被使用。

第一类型和第二类型的所有连接方案都有的缺点是，该缺点限制了层主体的可应用性或者是层主体损坏的原因。

对于机械作用的连接的形成而言，在层状材料的制造中已需要相对高的接触面压强。据此，例如可以将由这样材料制成的密封件用于密封任务中，在所述密封任务中，仅允许放弃、不应用作用于密封面的低的应力。此外，金属强化的齿或凸起部嵌入或者引入石墨中或者石墨材料滑入金属强化的凹陷部中导致了石墨涂层部分的不均匀性或弱化。在密封件中，这导致了接触面压强在分布上的不均匀性，进而导致了以及其造成密封作用的不均匀性，如对抗使有效层厚度减小的侵蚀性介质的镀膜的应用中那样，以及在高温下的应用中导致不均匀的加热或不均匀的热量导出，并因而产生过大的应力和翘起，结果产生部分的松脱。在该连接类型中，特别是在操作各层状材料部分时通常是不可避免的。这尤其在薄且因此可弯曲的层状材料中或者在这样的层状材料的狭窄部分中是这种情况。这样的事实通常导致该部分的不可用性或在当前运行中出现松脱时导致运行干扰。

制造层状材料不同层之间的连接的粘合剂的使用具有其他缺点。到目前为止用于制造层状材料的公知类型的粘合剂，以至少数微米(μm)、一般大于50μm的层厚度来涂覆。这意味着，粘合剂层位于层状材料的不同层之间，粘合剂层的质量附加于粘合地起到一定的、必须注意的作用。本领域的层状材料仅能够在最高至粘合剂的分解温度的情况下使用。否则对于可用性产生妨碍性或降低性的损坏，诸如各个层之间的松脱。此外，粘合剂的分解产物向设备或环境中的逸出通常是不可容忍的。就算是层状材料部分被夹紧时，就像在扁平密封件的情况一样，并因此不用担心层发生松脱，但粘合剂的分解由于伴随分解发生的体积减小，通过拧合预应力(Schraubenvorspannung)的减小而造成密封作用的降低。当粘合剂层通过热和化学作用软化时，另一损坏机理存在于压应力作用下的粘合的层状材料中。于是，处于压应力下的石墨层就开始在相对低的接触面压强下在侧向上滑移，这在极端情况下造成层状材料的断裂。在粘合的扁平密封件的情况下，例如密封作用由于与滑动过程相联系的拧合预应力减小而降低。对拧合进行再次紧合不能弥补这些缺陷，因为流动过程在继续。最后，例如在静电除尘器中的沉积板的使用中，其中也在垂直于层状材料表面上需要良好的电导率，必须使用昂贵的导电粘合剂。粘合剂体系中的松脱，可能是通过化学作用或振动而造成的，在这种松脱至少引起有效度的骤然下降。还有在层状材料的制造中(该层状材料用于导出、传递或分配热量)，通常需要使用昂贵的导热的粘合剂，这是因为常规粘合剂的低热导率使得粘合层状材料的热导率相对于结合平面的垂直方向上显著降低。

发明内容