Brevet FR2424240A1 — publié le 19791123

L'invention concerne un procédé pour la fabrication de feuilles de graphite flexibles présentant une résistance élevée. On connais la façon de fabriquer du graphite expansé ou vermiculaire. En bref, on introduit un agent intercalaire, tel que des mélanges d'acides nitrique et sulfurique, ou d'acide nitrique et de chlorate de potassium, entre les lamelles des masses écailleuses de-graphite, que l'on chauffe ensuite rapidement à une température élevée, ce qui provoque une expansion du graphite d'une densité apparente, par exemple de 5 kg par m3. On peut ensuite comprimer, laminer ou mouler le graphite expansé ou vermiculaire pour former une feuille de graphite flexible. Une feuille ainsi produite, qui a une densité d'un gramme par centimètre cube par exemple, possède une résistance à la traction d'approximativement 70 K par cm2, qui peut n'être pas assez élevée pour certaines applications. L'invention a pour objet de fournir un procédé de fabrication d'une feuille de graphite flexible qui comporte- une résistance à la traction plus élevée que celles réalisées jusqu'ici. Conformdment à l'invention, on chauffe lentement une masse écailleuse de graphite finement divise passant au tamis de + 10 + 200 mesh (norme Tyler), mais de préférence assez fine pour passer au tamis de 28 mesh (norme Tyler), mais arrêtée par le tamis de 100 mesh (norme Tyler) en présence de bore, à une température comprise entre 1700 C et 30000C, de préférence d'environ 2 7500C.On peut produire l'atmosphère de bore dans le four, en présence de laquelle on chauffe le graphite, soit en chauffant du bore ou un composé contenant du bore, tel que l'acide borique, soit en chauffant une masse écailleuse de graphite préalablement traité par la voie humide avec une solution saturée d'acide borique ou d'un autre composé contenant du bore, soit en envoyant dans un four préchauffe contenant la masse de graphite, un gaz véhiculeur inerte tel que de l'argon, saturé d'un composé gazeux contenant du bore tel que du trichlorure de bore. On poursuit le chauffage pendant approximativement une demi-heure à deux heures, ou jusqu'à ce que le bore ait complètement pénétré dans la structure cristalline de la masse de graphite, ce qui intervient habituellement au bout d'une heure. On traite alors la masse de graphite traitée au bore, de manière courante, avec un agent intercalaire, tel que ceux mentionnés ci-dessus, et lnon chauffe rapidement à une tempe rature comprise entre 3500C et 11000C, de préférence à environ 9500C, ce qui provoque l'expansion de la masse écailleuse de graphite. Cette expansion est beaucoup plus importante que celle queon pouvait normalement attendre si le graphite n'avait pas été prétraité avec du bore.Par exemple, les densités apparentes de la matière, qui avait été intimement mélangée avec de l'acide borique sec et traitée par la voie humide avec une solution saturée d'acide borique étaient respectivement de 3 1 kg 8o0 et de 0,6 kg par m La densité apparente du graphite expansé préparé à partir d'une masse écailleuse traitée par la voie humide était en réalité spi faible qugil était difficile d'accumuler suffisamment de matière pour les opérations ultérieures. Bien que la raison dgune aussi grande expansion de la masse écailleuse traitée au bore ne soit pas complètement éclaircie, on croit que le bore introduit entre les plans cristallins de cette masse affaiblit la liaison entre ces plans et ainsi rend le graphite plus sensible à l'attaque intercalaire. Après son expansion, on comprime le graphite vermiculaire pour en faire une ébauche qui est ensuite laminée ou moulée pour former une feuille de graphite flexible qui possède une résistance à la traction plus élevée que les feuilles fabriquées par le procédé habituel. Cette résistance paraît être en relation avec la proportion de bore résiduel dans la feuille. Par exemple, des échantillons de feuille d'une densité d'un gramme par centimètre cube où les taux de bore sont de 0,013 a' 0,16 pour cent en poids possèdent respectivement desrésistances à la traction de 126 et 154 kg/cm2. Bien que les raisons de ces résistances élevées ne soient pas complètement éclaircies, on croît qu'elles résultent d'une amélioration de l'accrochage mécanique des écailles expansées dû à l'emploi des écailles dont le degré d'expansion est plus élevé qu'auparavant. Conformément aux dispositions légales, on a expliqué ici les principes de l'invention et illustré et décrit ce que l'on considère actuellement comme le meilleur mode de réalisation. Cependant, il doit être bien entendu que l'invention peut etre mise en pratique en modifiant le procédé décrit tout en restant dans l'esprit des revendications ci-après. REVENDICATIONS 10) Procédé de fabrication d'une feuille de graphite flexible à haute résistance, caractérisé en ce qu'on chauffe une masse écailleuse de graphite finement divisée, ên présence de bore, à une température comprise entre environ 17000C et 30000C, jusqu'à ce que le bore ne soit substantiellement infiltré dans la structure cristalline du graphite, puis soumet le graphite à un agent intercalaire et le chauffe rapidement à une temperature comprise entre 3000C et 11000C pour expanser le graphite jusqu'à ce qusil atteigne une densité apparente substantiellement inférieure à celle dgun graphite expansé sans traitement préalable avec du bore, puis on comprime le graphite expansé pour en faire une ébauche et enfin comprime cette ébauche pour former une feuille de graphite flexible. 20) Procédé suivant la revendication 19 caractérisé en ce que la masse écailleuse de graphite divisée est assez fine pour passer au tamis de 28 mesh (norme Tyler) avant le traitement avec le bore. 30) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le chauffage mentionné en premier est effectué en présence d'un composé contenant du bore. 40) Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ce composé est l'acide borique. 50) Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le chauffage de la masse écailleuse de graphite, après qu'elle a été soumise à un agent intercalaire, est effectué à une température d'environ 9500C, la densité apparente du graphite 3 expansé étant alors sensiblement de 1,8 kg par m 60) Procédé suivant la revendication 5, caracterisé en ce qu'approximativement 0,013 pour cent du poids de la feuille de graphite est du bore, la résistance à la traction de cette feuille étant de 126 kg/cm2. 70) Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu' approximativement 0,16 pour cent du poids de la feuille de graphite est du bore, la résistance à la traction de cette feuille étant de 154 kg/cm2. 80) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, avant le premier chauffage, la masse écailleuse de graphite divisée est traitée par la voie humide avec une solution contenant du bore. 90) Procede suivant la revendication a, caractérisé en ce que le chauffage de graphite, après quVil a ôtô soumis à un agent intercalaire, est effectue à une température d'environ 950 C, et la densité apparente du graphite expansé est sensiblement de 3 0,6 kg par m 100) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le bore est obtenu en saturant un gaz véhiculeur inerte avec un composé gazeux contenant du bore et en envoyant ce gaz saturé dans un four chauffé préalablement contenant le graphite. 110) Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le composé gazeux contenant du bore est le trichlorure de bore.