Brevet FR2475532A1 — publié le 19810814

L'invention concerne un procédé pour la régénération de graphite en feuilles, en particulier de chutes de coupe qui se produisent quand on façonne les feuilles. Pour la fabrication de feuilles de graphite, terme sous lequel on doit comprendre les pièces minces de grande sur- face et de grande flexibilité en graphite, il est connu de traiter des particules de graphite dont la structure est bien ordonnée, par exemple des flocons de graphite naturel, avec un agent d'oxydation liquide et un fluide formant avec le graphite des combinaisons d'interstratification, et de détruire ensuite la combinaison d'interstratification du graphite formée par un chauffage rapide. Lors de cette désagrégation thermique des combinai- sons d'interstratification, les particules de graphite s'étirent en accordéon dans une direction perpendiculaire au plan de stratification, l'augmentation de volume pouvant dépasser la multiplication par cent, en fonction du type de graphite utilisé, de la combinaison d'interstratification formée, et de la vitesse de chauffage. Les particules de graphite gonflées ou expansées présentent des contours irréguliers et on peut les presser ou les laminer en minces feuilles sans avoir à faire appel à un liant particulier, les particules s'accrochant les unes aux autres. Comme agent d'oxydation approprié pour la fabrica- tion de particules de graphite expansées, on peut citer par exemple l'acide nitrique concentré ou le péroxyde d'hydrogène. Le graphite mis en contact avec l'agent oxydant et de l'acide sulfurique forme par exemple de l'hydrogénosulfate de graphite qu'on lave pour éliminer l'excès d'acide et qu'on chauffe ensuite, en quelques secondes, à une température qui se situe entre 600 et 10000C. Les particules de graphite expansées sont alors laminées en minces feuilles, dont l'épaisseur s'élève en général à environ 0,3 à 1 mm et elles sont alors comprimées presque à leur épaisseur originelle, de sorte que, si l'on façonne ces feuilles, par exemple en les découpant ou les estampant en bandes et anneaux pour des garnitures et des joints, les chutes de coupe qui tombent présentent sensiblement les propriétés du graphite original. On ne peut cependant fabriquer, à partir de ces chutes broyées que des feuilles ou autres pièces formées qui possèdent une très faible résistance excluant toute utili- sation technique. L'invention a, en conséquence pour objet de régé- nérer les déchets des pièces formées en compactant des particules de graphite expansées en particulier des feuilles de graphite, qui tombent quand on façonne ces produits, c'est-à-dire de fabriquer des amas de particules qui puissent être compactées, comme les particules de graphite expansées, sans faire appel à un liant particulier, en pièces flexibles présentant une résistance suffisante, en particulier en feuilles. A cet effet, l'invention propose de broyer les corps fabriqués par compactage de particules de graphite expansées, en particulier des feuilles de graphite et des corps contenant des feuilles de graphite, et d'immerger la matière broyée dans un ou dans plusieurs liquides successivement et finalement d'éva- porer ces liquides. Les particules contenues dans la matière broyée ont généralement la forme de plaquettes avec une épaisseur cor- respondant à l'épaisseur initiale des feuilles. Le diamètre des particules dans le plan de la plaquette devrait ne pas dépasser environ 1 à 5 mm, de sorte que bien qu'une trop grande proportion de grains trop gros et trop petits ait peu d'effet sur l'aptitude au façonnage de la matière broyée, il peut, dans des circons- tances particulières, être avantageux de séparer par tamisage, les parties en grains grossiers. Les broyeurs à aiguilles sont particulièrement avantageux pour broyer et pulvériser le graphite sous forme de feuilles. Le liquide approprié, dans lequel on peut immerger la matière broyée est surtout l'eau. On peut toutefois utiliser, dans le procédé de l'invention, tous les liquides et mélanges de liquides qui présentent un point d'ébullition relativement bas, par exemple les solvants organiques et les acides. On immerge la matière broyée dans l'un de ces liquides, l'abandonne quelques minutes dans le liquide et sépare la plus grande partie du liquide surnageant par décantation ou filtration. On chauffe ensuite la matière broyée humide, dans une étuve par exemple, à une température supérieure au point d'ébullition du liquide utilisé. L'eau se montre particulièrement avantageuse, car on peut supprimer tout dispositif pour l'épuration de l'air qui s'échappe. Suivant un autre procédé, on immerge la matière broyée successivement dans plusieurs liquides qui réagissent les uns avec les autres en libérant de la chaleur et qui forment un produit de réaction gazeux. Un chauffage supplémentaire de la matière broyée imprégnée de liquide devient alors superflu. Les particules régénérées suivant ce procédé possèdent une plasticité et une flexibilité élevées, et ieuvent être formées comme le graphite expansé, sans addition de liant, en feuilles de graphite et autres corps, comme par exemple des joints d'étanchéité annulaire. Ce résultat surprenant doit probablement être attribué au fait que, quand on immerge la matière broyée dans les liquides, ceux-ci diffusent dans les espaces vides ou pores résiduels ouverts par le broyage, et les particules gonflent légèrement lors de l'augmentation de la pression de vapeur. L'effet est sensiblement plus faible que dans l'opération décrite cidessus pour la fabrication du graphite expansé et le volume des particules augmente seulement au double ou au quintuple environ, ce qui suffit évidemment pour fabriquer des corps en graphite flexibles exempts de liant. On fabrique des joints d'étanchéité annulaires à partir de particules de graphite régénérées en compactant une certaine quantité de particules dans une presse à étampes, la densité brute des joints étant essentiellement fonction de la pression exercée dans la presse. Pour des densités brutes de 0,5, 1 et 1,5 g/cm3, il est nécessaire d'exercer des pres- sions d'environ 1,5, 4 et 30 bars. Les particules régénérées se comportent particulièrement bien dans la fabrication de joints plats, comme il est décrit dans le brevet DE- 25 18 351, dans lequel on lamine ou presse le graphite sur un support, avec formation d'une liaison commandée par la force de la pression. L'invention sera mieux comprise en regard de la descrition ci-après d'exemples de réalisation: EXEMPIE 1: Les chutes de coupe qui tombent quand on estampe des joints plats dans une feuille de graphite sont broyées dans un broyeur à aiguilles, et l'on dilue, avec 400 g d'eau, 200 g de matière broyée qui ne contient pas de parti- cules d'une dimension supérieure à 4 mm, et dont la densité apparente est d'environ 0,2 g/cm3. Après avoir laissé reposer pendant 15 minutes, on chauffe à 3000 C la durée de chauffage étant d'environ une minute. La densité apparente de l'amas de particules après le traitement thermique était d'environ 0,1 g/cm3 le volume des particules séparées ayant ainsi, en moyenne doublé. EXEMPIE 2: On recouvre de 100 g d'une solution aqueuse à 10 % de péroxyde d'hydrogène, 100 g des feỉlles de graphite broyées comme dans l'exemple 1 et chauffe, en deux minutes environ à 300 C, après avoir laissé'agir pendant minutes. la densité apparente de l'amas d-e particules se monte après le traitement à 0,076 g/cm3, le volume des parti- cules ayant été en miyenne multiplié par 2,5. EXEMPIE 3: On recouvre 100 g des feuilles de graphite broyées comme dans l'exemple 1 avec 100 g d'une solution aqueuse à 20 % de peroxyde d'hydrogène et après absorption complète de cette solution par les particules de graphite, avec une solution aqueuse à 20 % d'hydrazine. La température monte rapidement en raison de la réaction exothermique du peroxyde d'hydrogène avec l'hydrazine au-dessus de la température de volatilisation de l'eau qui est évacuée sous forme de vapeur avec les produits gazeux de la réaction, de l'amas de particules. La densité apparente se monte à 0,045 g/cm3, le volume moyen des particules étant ainsi miltiplié par 4. La résistance à la pression des corps cubiques formés avec les déchets de feuilles de graphite traités suivant l'invention et possédant des arêtes dont les longueurs étaient de 26 mm, leur densité apparente se montant à 1 g/cm3, était la suivante: - sans traitement -12,5 N/mm2 suivant l'exemple 1-15,5 N/mm2 suivant l'exemple 2- 18 N/mm2 suivant l'exemple 3- 24 N/mm2. REVENDICATIONS ) Procédé pour régénérer des particules de graphite expansées comprimées, caractérisé en ce que l'on broie des corps, fabriqués par compactage des particules de graphite expansées, on immerge la matière broyée dans un, ou successivement dans plusieurs liquides et on fait ensuite évaporer les liquides. ) Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que la matière broyée est utilisée avec une grosseur de grains de 1 à 5 mm. ) Procédé suivant l'une des revendications i et 2, caractérisé en ce que l'on immerge la matière broyée dans de l'eau. ) Procédé suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on utilise les particules régénérées pour fabriquer des joints plats.