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【摘要】本文论述了一种以柔性石墨纸为主要原料，以胶粘剂、骨架线为辅助增强材料，经复合、分割、捻线、编织等工艺制成的复合柔性石墨盘根。该产品密封性能优异，生产效率高，易于推广。它的研制成功，可为国产柔性石墨纸的应用开辟了一条新的途径。
【关键词】柔性石墨;盘根
1 前言
柔性石墨盘根作为第二代密封填料，是石棉密封填料的理想替代品。它耐高低温、耐压、润滑性好，回弹率高，并能耐酸、碱和其他各种化学介质等的腐蚀。主要应用于石油、化工、热电灯行业泵、阀门、管道等部位的密封。可有效地减少介质泄漏，降低能源和原材料损耗;减少设备停机维修时间，提高生产效率;减轻设备磨损，延长其使用周期。
近几年来，柔性石墨出口货源供不应求，外商年需求量达200t以上，实验供货只能满足四分之一左右。国内市场用量也在逐渐扩大，预计年需求量可达300t。
本文以柔性石墨纸为主要原料，通过复合，探索制造复合柔性石墨盘根的新途径。
2 主要原料
2.1 柔性石墨纸由天然鳞片石墨经提纯、酸浸、水洗、干燥、高温膨胀、机械压制等工序制成，呈纸带装。要制造柔性石墨纸，首先要获得膨胀石墨蠕虫，目前一般都以酸浸加膨化制得。国内外化学处理剂，大都采用硫酸和硝酸(或KMnO4、KCIO4、H2O2等氧化剂)按一定比例混合而成。干燥温度在100~200℃之间，膨化温度为850~950℃，膨化时间5~6sec，膨化倍数可达几十倍到400多倍。膨胀石墨蠕虫疏松、多孔而又蜷曲、细而长，表面能很高，吸附力极强，可在不加任何胶粘剂的条件下，经机械压制成柔性石墨纸。其主要理化性能指标：密度0.8~1.0g/cm³，厚度0.17~0.20mm，固定碳含量95%`99%，抗拉强度>3.5MPa，宽度0.5~1.0m。
2.2 胶粘剂
要求胶粘剂初始粘接力大，柔韧性好，易于操作，价格低。一般采用303胶粘剂和丙烯酸酯胶粘剂。
2.3 骨架线
纯棉线或涤纶线，规格9.5tekX3，直径0.15mm，张力>600cN/50cm。也可据需要加入适量玻纤或金属丝。
3 工艺
3.1 基本原理
将柔性石墨纸经机械压合及化学粘结，使其与骨架线均匀得结合在一起，然后通过常规的分割、捻线、编织等石棉纺织工艺，由于使用国内生产的柔性石墨纸为原料，因此货源充裕，生产效率高，易于扩大生产规模，纤维状骨架线的使用，可避免胶粘剂用量过大。石墨含量低，有利于提高盘根的密封性能。因此，该技术具有一定的实用价值，对柔性石墨纸的扩大应用，提供了一条有效途径。
3.2 工艺流程及参数
工艺流程如下：原料→(复合机)复合→(分割机)分割→(捻线机)捻线→编织→整型→检验包装。
复合工艺：利用对辊式同步复合压延机复合。工艺参数：复合线速度1.5~3.0m/min，复合压力1470~1960x10的四次方Pa，复合纸密度0.9~1.1g/cm³，复合纸厚0.2~0.3mm，骨架线间距2mm，胶粘剂用量10%。
整个工艺在常温下进行。当天气较冷或较潮时，为使胶粘剂尽快晾干，可适当加热。只要晾干，是否加热，不影响复合的质量。
分割工艺：根据盘根规格设计工艺参数，分割宽度8~40mm。盘根的几种常见规格及分割工艺参数，见表1。
捻线工艺：由于复合柔性石墨纸硬度较大，扭曲性远不如石棉纺织品，因此设计了一个漏斗状卷纸捻线装置(图1)，其所有内表面均加工成平滑圆弧，且锥度不大于30°。出口直径(mm)与纸带宽度(mm)成比例关系，分别为：1.7，8;2.0,10;2.5,12;3.5,20。复合柔性石墨纸带经该装置卷成筒状，并捻制成50~70捻/m的石墨线。
编织整型工艺：系采用石棉制品工业现用的方法。盘根织机根据盘根规格和用户要求，可使用8、12、18、24锭等盘根织机。复合柔性石墨盘根主要性能指标见表2。
4 经济和社会效益
复合柔性石墨盘根是利润水平较高的新型密封材料。我国是世界上第一的石墨原料生产和出口国，石墨深加工制品的开发，不仅能满足我国工业发展的需要，而且可外销。按年产量20t计算，可创销售收入240万元，利润70万元左右，同时还可为用户降低原材料和能源损耗、提高生产效率、延长设备使用周期，经济效益和社会效益显著。
5 存在问题与展望
目前所使用的柔性石墨纸具有一定的生产难度，并且成本较高，能否放宽对柔性石墨纸的生产技术要求，特别是厚度方面的要求，十分重要。同时从理论及试验过程来看，将柔性石墨纸进行表面处理，例如利用塑料或其他材料敷涂，增加表面强度，会有利于降低柔性石墨纸及盘根的生产难度，提高产品质量。
另外，我们使用的盘根织机是生产石棉盘根的，在结构、速度等方面还不能满足符合柔性石墨盘根的生产，有待改进。
总之，随着科技的发展，新型柔性石墨制品的涌现和密封材料生产工艺的进步，柔性石墨在密封材料中的应用将越来越广泛，并有望成为石棉密封材料的主要替代品。
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