(57)【要約】  本発明は、十分に均一に分配された黒鉛粒子（６）及びプラスチック粒子（７）から成る、固形化された混合物を有する黒鉛含有板（５）に関する。
2013516505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
十分に均一に分配された黒鉛粒子（６）とプラスチック粒子（７）とから成る、固形化された混合物を有することを特徴とする、黒鉛含有板（５）。
【請求項２】
黒鉛粒子（６）とプラスチック粒子（７）とが混合物内で均質に分配されている、請求項１記載の黒鉛含有板。
【請求項３】
少なくとも１つの構成部材（８；９）が黒鉛含有板（５）に埋め込まれている、請求項１又は２記載の黒鉛含有板。
【請求項４】
当該黒鉛含有板が、黒鉛粒子（６）とプラスチック粒子（７）から成る混合物のみから成る、請求項１又は２記載の黒鉛含有板。
【請求項５】
黒鉛粒子（６）が、膨張された黒鉛を含んでいる、請求項１から４までのいずれか１項記載の黒鉛含有板。
【請求項６】
混合物が５〜９０重量％、有利には１５〜６０重量％、特に有利には２０〜５０重量％のプラスチック粒子（７）を含んでいる、請求項１から５までのいずれか１項記載の黒鉛含有板。
【請求項７】
プラスチック粒子（７）が熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂を含んでいる、請求項１から６までのいずれか１項記載の黒鉛含有板。
【請求項８】
プラスチック粒子（７）が、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチロール（ＡＢＳ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリ弗化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フルオロポリマー、ベンゾオキサジン及び／又はポリスルホン（ＰＰ）を含んでいる、請求項１から７までのいずれか１項記載の黒鉛含有板。
【請求項９】
プラスチック粒子（７）が、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂及び／又はポリエステル樹脂、特に不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ樹脂）を含んでいる、請求項１から８までのいずれか１項記載の黒鉛含有板。
【請求項１０】
当該黒鉛含有板が塑性変形可能である、請求項１から９までのいずれか１項記載の黒鉛含有板。
【請求項１１】
当該黒鉛含有板が所与の輪郭に成形されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の黒鉛含有板。
【請求項１２】
黒鉛粒子（６）とプラスチック粒子（７）とを混合して、黒鉛粒子（６）とプラスチック粒子（７）との十分に均一な分配を有する混合物を形成し、次いで該混合物を固形化することを特徴とする、黒鉛含有板（５）を製作するための方法。
【請求項１３】
混合物が、黒鉛粒子（６）及びプラスチック粒子（７）の均質な分配を有している、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
混合物の固形化が圧縮段階を有している、請求項１２又は１３記載の方法。
【請求項１５】
圧縮は混合物のプレス成形により行われる、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
固形化が溶融段階及び冷却段階を有している、請求項１２から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
プラスチック粒子（７）を溶融段階において完全に溶融させる、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
固形化が硬化段階を有している、請求項１２から１７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
固形化が焼結段階を有している、請求項１２から１８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
混合物をまず最初に、該混合物が塑性変形可能なままとなるように予固形化する、請求項１２から１９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも１つの構成部材（９）を、塑性変形可能な混合物に圧入する、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
塑性変形可能な混合物を所与の輪郭に一体に成形する、請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項２３】
塑性変形可能な混合物を次いで最終固形化する、請求項２１又は２２記載の方法。
【請求項２４】
混合物を固形化する前に、少なくとも１つの構成部材（８）を混合物に入れ、その後に該混合物を最終固形化する、請求項１２から１９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２５】
請求項１から９までのいずれか１項記載の黒鉛含有板（５）を形成する、請求項１０から２１までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の黒鉛含有板、並びに黒鉛含有板を製作するための方法に関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許第１０３４１２５５号明細書から、軽量熱伝導板並びにその製作法が公知である。この公知の熱伝導板は、自体公知の膨張された黒鉛（膨張黒鉛）を圧縮することによって製作される。膨張された黒鉛の製作は従来技術に基づいて、とりわけ米国特許第３４０４０６１号明細書から十分に公知である。つまり、膨張された黒鉛を製作するためには、例えば黒鉛硫酸水素塩又は黒鉛硝酸塩等の黒鉛層間化合物若しくは黒鉛塩が衝撃的に加熱される。この場合に黒鉛粒子の体積は、約２００〜４００倍に拡大すると同時に、嵩密度は２〜２０ｇ／ｌの値に低下する。このようにして得られた膨張黒鉛は、ワーム状若しくはアコーディオン状の複数の集合体から成っている。ドイツ連邦共和国特許第１０３４１２５５号明細書の軽量熱伝導板では、このような膨張黒鉛が、圧力の配向作用を受けて圧縮され、その結果、黒鉛の層平面が、有利には圧力の作用方向に対して垂直に配置され、個々の集合体が互いに重なり合って噛み合うようになる。これにより、結合剤の添加無しで、ウェブ又は板等の自立型の面状の構造体が製作され得る。このようにして圧縮された結合剤無しの熱伝導板は、基本的には形状安定性ではあるが、低い強度を有している。つまり、比較的小さな負荷で容易に破断してしまう。例えば、１０００ｇ／ｍ２の面積比重量、１３ｍｍの厚さ、及び１１×１３ｃｍのサイズを有する方形の熱伝導板は、０．１ＭＰａの曲げ強さしか有していない。したがって、例えば５０×５０ｃｍの比較的小さな寸法を有する形状安定性の板しか製作することができない。それというのも、より大きな板は、最早取り扱い不能だからである。特に、より大きな板の自重が既に、一方の側縁だけしか傷付いていない場合でも板の破断を招くことになる。したがって、このような板は建築分野で使用するためには、付加的な補強無しでは不適切である。
【０００３】
この欠点を克服するためにドイツ連邦共和国特許第１０３４１２５５号明細書は、プレス成形後の熱伝導板に完全に、又は部分的に、プラスチック、例えば樹脂又は熱可塑性樹脂を含浸させ、これにより、密度並びに機械的作用及びその他の環境作用に対する耐久性を向上させることを提案している。しかしながら、このように、プレス成形された膨張黒鉛板を後から液含浸することは、膨張されて圧縮された黒鉛に、液状の結合剤が不均一に浸透する、という欠点を有している。つまり、圧縮された膨張黒鉛から成るシートにおいて既に、このシートの表面付近の領域しか均一に浸透されないということが確認された。結合剤は、シートの更に内側に位置する領域には不十分にしか、又は全く浸透しない。同じことが、シートに比べて明らかに厚い、圧縮された膨張黒鉛から成る板についてもより著しく当てはまる。結合剤のこのような不均一な分配は、板の不均一な剛性及び安定性を生ぜしめるので、板は、外側からは認識することのできない箇所において、その他の箇所よりも容易に破断してしまう。
【０００４】
図１には、このような軽量熱伝導板１の横断面図が概略的に示されている。この場合、プレス成形された膨張黒鉛２には、板１の側面から液体の結合剤３が後から浸透されている。しかしながら、この結合剤３は板に不均一にしか浸透しないので、特に破線で囲んだ楕円形の範囲４が結合剤フリーとなり、板１の隣接する範囲よりも著しく低い剛性及び安定性を有している。つまり当該範囲４は、板１の隣接する範囲よりも破断する危険性が高い。
【０００５】
したがって本願発明の課題は、上で述べた欠点を克服して、均一な剛性及び形状安定性を有する板を提供する黒鉛含有板及び該黒鉛含有板を製作するための方法を提供することにある。
【０００６】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有する黒鉛含有板、並びに請求項１０に記載の特徴を有する、黒鉛含有板を製作するための方法によって解決される。前記板及び方法の有利な改良は、従属請求項に記載されている。
【０００７】
本発明による黒鉛含有板は、該黒鉛含有板が、十分に均一に分配された黒鉛粒子とプラスチック粒子とから成る、固形化された混合物を有しているということを特徴としており、この場合、前記板は本発明に基づき、まず最初に黒鉛粒子とプラスチック粒子とを混合して、黒鉛粒子とプラスチック粒子とが十分に均一に分配した混合物を形成し、次いで該混合物を固形化することによって製作され得る。
【０００８】
有利な構成では、黒鉛粒子とプラスチック粒子とが混合物内で均質になるように分配していてよく、これはとりわけ、粒子の十分に長い混合によって達成され得る。
【０００９】
製作技術的に有利な構成では、板は専ら黒鉛粒子とプラスチック粒子から成る混合物のみから成っていてよく、別の添加剤を添加する必要はない。形状安定性の板を得るために、別の添加剤は不要である。
【００１０】
十分に安定的な板を得るために、有利には前記混合物は、５〜９０重量％、有利には１５〜６０重量％、特に有利には２０〜５０重量％のプラスチック粒子を含んでいてよい。
【００１１】
黒鉛粒子は、有利には膨張された黒鉛を有していてよく、特に有利には専ら膨張された黒鉛のみを有していてよい。プラスチック粒子は、有利には熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂を有していてよい。
【００１２】
有利な構成では、プラスチックとしてＰＶＣを使用することができる。それというのも、ＰＶＣは８０℃を超える温度でも使用可能だからである。このことは、本発明による板を、部屋を暖房するための熱的に作用する構成部材として有利に使用した場合に、特に有利である。それというのも、加熱媒体の温度は一般に最高６０℃であるからである。
【００１３】
プラスチック粒子用の別の適当な熱可塑性樹脂として、有利にはポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチロール（ＡＢＳ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリ弗化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フルオロポリマー、ベンゾオキサジン及び／又はポリスルホン（ＰＰ）が使用され得る。
【００１４】
適当な熱硬化性樹脂は、有利にはエポキシ樹脂であり、エポキシ樹脂は広く普及しており、良好に処理可能であり、比較的廉価であり且つ耐熱性である。より高度な要求に関しては、有利にはフェノール樹脂を使用することができ、メラミン樹脂、尿素樹脂及びポリエステル樹脂、特に不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ樹脂）も同様に使用することができる。
【００１５】
有利には、混合物の固形化は圧縮、特にプレス成形によって行うことができる。また、例えば熱可塑性樹脂を部分的に、或いは完全に溶融するために、固形化は溶融段階及び冷却段階を含んでいてもよい。これにより、黒鉛粒子とプラスチック粒子との間の良好な結合が得られる。特に、熱硬化性樹脂を使用した場合には、固形化は硬化段階を含んでいてよい。また、固形化は混合物の択一的又は付加的な焼結によって行われてもよい。
【００１６】
有利な構成では、板は塑性変形可能なので、板は取付け箇所において簡単に、部屋の壁又は天井の所与の輪郭、例えば縁部、湾曲部、角隅部、フリーズ等と一体に成形され得る。次いで、例えば未だ塑性変形可能な板を取付け状態で加熱することにより、板を取付け箇所において最終固形化することができる。
【００１７】
本発明による板を、壁又は天井ライニングとして且つ／又は部屋を冷房又は暖房するための熱的に作用する構成部材として有利に使用するためには、混合物をまず最初に、該混合物が塑性変形可能なままとなるように固形化してよい。次いで、少なくとも１つの構成部材、有利には液体の冷却媒体又は加熱媒体を収容するための複数の管又は導管を、塑性変形可能な混合物に圧入することができる。
【００１８】
付加的に、又は択一的に、有利には塑性変形可能な混合物、若しくは塑性変形可能な板を、例えば平らではない壁又は天井延在部と一体的に成形できるようにするために、所与の輪郭と一体に成形することができる。次いで、塑性変形可能な混合物若しくは板を最終固形化することができる。択一的に、有利には混合物を固形化する前に、少なくとも１つの上で述べた構成部材を混合物に入れ、その後に混合物を最終固形化する。構成部材として、有利には固定部材、固定アンカ等も埋め込むことができる。
【００１９】
本発明による板は、建築分野において、例えば天井若しくは壁に固定するための天井部材又は壁部材として使用することができる。つまり、本発明による板は、例えば室温調節システム及び吸音改善用の音響部材において使用するために適している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来技術から公知の黒鉛含有板を示した図である。
【図２】本発明の第１実施形態による黒鉛含有板の横断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態による黒鉛含有板の横断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態による黒鉛含有板の横断面図である。
【００２１】
以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。
【００２２】
図２に示した本発明による黒鉛含有板５は、膨張された黒鉛から成る黒鉛粒子６から成っており、これらの黒鉛粒子６は、公知のようにワーム状又はアコーディオン状である。膨張された黒鉛の代わりに天然黒鉛又は人造黒鉛も、有利には粉末形状で使用され得る。但し、膨張された黒鉛は、一方ではプレス成形により小さな範囲で形状安定性を有する密な板が良好に得られ、且つ他方では固体のプラスチック粒子７と良好に混合可能である、という利点を有している。
【００２３】
黒鉛粒子６は、まず最初に固体のプラスチック粒子７（本実施形態ではＰＶＣ）と十分に均一に混合される。このことは公知の形式で、粉末状材料用の自体公知の混合装置によって行うことができる。この場合、できるだけ均一な安定性を有する板５を得るために、黒鉛粒子６は十分に均一に、つまり有利には少なくとも８５％までプラスチック粒子７と混合される。有利には、粒子６，７は均質になるように互いに混合される。
【００２４】
混合した後で、混合物は公知の形式でプレス成形されて、圧力作用に基づき板５が得られる。プラスチック粒子７相互間の結合及びプラスチック粒子７と黒鉛粒子６との結合を高めるために、混合物は付加的に加熱され、これによりプラスチック粒子７が溶け始めるか、又は完全に溶融して、互いに融合し、且つ黒鉛粒子と結合する。混合物を能動的に冷却するか又は受動的に冷却することによって行うことができる冷却過程において、溶融されたプラスチック粒子７はその溶けた形態を維持しつつ凝固し、その結果、均一な形状安定性を有する板５が得られる。
【００２５】
上で述べた２つの段階、即ちプレス成形と加熱とは、連続して実施されてもよい。択一的に、又は付加的に、固形化若しくは圧縮は、硬化及び／又は焼結によっても行うことができる。また、これらの固形化の様々な形式を互いに組み合わせることも可能である。
【００２６】
本発明に基づき、黒鉛粒子６とプラスチック粒子７とを混合して、固形化する前に十分に均一な粒子分配を有する混合物を得ることにより、公知の黒鉛含有板１に比べて有利な、板全面にわたって均一に形状安定的、剛性且つ頑丈な、容易に取り扱い可能な板５を製作することができる。
【００２７】
本発明による板及び本発明による製作方法の有利な使用例が図３及び図４に示されている。図２と同じ構成部材には、同一の符号が付されている。
【００２８】
図３には、本発明による板５を、部屋の暖房及び／又は冷房用の天井／壁ライニングプレートの形態で熱的に作用する構成部材として、本発明に基づき有利に使用することが示されている。この場合、黒鉛粒子６とプラスチック粒子７とを混合した後で、この混合物を固形化する前に、２つの導管８が混合物の中心に入れられる。次いで、混合物は上で述べたように最終固形化される。これにより簡単に、暖房部材及び／又は冷房部材として使用するために準備された、規格化された壁ライニングプレートが製作され得るので、このような板の製作並びに建築分野における使用は、産業的規模で実施され得る。このような板の大きな形状安定性及び剛性に基づいて、建設現場における板の取扱い及び取付けが簡単になり、特により大きな寸法を有する形状安定的な板も、搬送及び取扱い時の板の損傷を恐れる必要なしに製作及び使用され得る。
【００２９】
導管８が埋め込まれた前記のような板は、例えば室温を調節するための設備に使用することができ、この設備は、例えばコンクリート天井又はコンクリート壁等の、少なくとも１つの構成要素を有しており、この構成要素は、熱的な蓄え器を形成し且つ室内に面した表面を有しており、この場合、導管８は熱的な蓄え器に結合されていて、加熱媒体又は冷却媒体を供給することができる。
【００３０】
室温を調節するためのこのような設備は、蓄え器を熱的に作動させるための加熱媒体又は冷却媒体を案内するための導管を、天井又は壁に組み込む必要なしに、大部分の天井又は壁を熱的な蓄え器として利用することを可能にする。これにより、短い応答時間を有するエネルギ効率の良い温度調節システムが提供され、この温度調節システムは更に、古い建物を建て直す場合も後から取付け可能である。
【００３１】
図４には、本発明による板５を、部屋の暖房及び／又は冷房用の天井／壁ライニングプレートの形態で熱的に作用する構成部材として、本発明に基づき有利に使用することが示されている。この場合、図３に示した構成とは異なり、黒鉛粒子６とプラスチック粒子７とを混合した後で、混合物はまず最初に、該混合物が未だ塑性変形可能な程度に予固形化され、その後初めて２つの導管９が塑性変形可能な板５に圧入されてから、板５若しくは混合物は上で述べたように最終固形化される。図４に示した構成では、図３に示した構成と同様の利点が得られる。
【００３２】
図４に示した板５の改良において、この板５を有利にはまず最初に、製作に際して塑性変形可能に予固形化させ、次いで使用箇所、例えば建設現場へ搬送し、そこで初めて導管９を適当な箇所で板５に圧入することができる。次いで現場で、例えば未だ塑性変形可能な板５を既に取付け状態で加熱することにより、最終固形化が行われる。これにより、導管９の設置を現場の個別の状況に簡単に適合させることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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