Czym jest grafit ekspandowany?
Szczeliwo grafitowe jest bardzo skutecznym szczeliwem do pracy w wysokiej temperaturze. Grafit elastyczny, zwany również grafitem ekspandowanym, powstaje od naturalnego mineralnego grafitu płatkowego, znajdowanego i wydobywanego w różnych częściach świata.
„Płatki” tworzą laminowaną lub warstwową strukturę całkowicie krystalicznego grafitu, który jest zasadniczo węglem pierwiastkowym. W tej niespienionej postaci grafit płatkowy jest używany do takich produktów jak smar w postaci suchego proszku oraz rysik w ołówkach. W tej postaci ma doskonałą smarowność, ale słabe właściwości uszczelniające.
Jednak po rozprężeniu i ponownym skompresowaniu przekształca się w miękki, elastyczny materiał (stąd określenie „elastyczny” grafit). Jest odporny na silne chemikalia i wysoką temperaturę. Ma również bardzo niski współczynnik tarcia i dużą przewagę nad plecionymi włóknami węglowo/grafitowymi, ponieważ jest jeszcze lepszym przewodnikiem ciepła – prawdziwy plus na obracającym się wale i tulejach.
Elastyczny grafit ma dobrą odporność na korozję i przyjmuje geometrię każdego naczynia, w które jest ściśnięty. Tworzy jednorodną masę, która czyni go doskonałym materiałem uszczelniającym.
Proces przemiany elastycznego grafitu płatkowego w skuteczne uszczelnienie
Jednym z pierwszych etapów produkcji jest proces, który polega na pęcznieniu płatka grafitu. Odbywa się on za pomocą bardzo silnych środków utleniających, takich jak kwas siarkowy i azotowy. Po osłabieniu przez kwasy wiązań między warstwami płatki są płukane, suszone i wystawiane na działanie wysokiej temperatury. Ciepło powoduje, że warstwy rozdzielają się i formują w kształt, który przypomina robaczki. Taki grafit nazywa się wermikularnym.
Niestety po sprasowaniu tego grafitu w grafit elastyczny ma on bardzo małą wytrzymałość na rozciąganie, więc zrobienie z niego przędzy wystarczająco mocnej do zaplatania wymaga kreatywności. Ponieważ elastyczny grafit jest zwykle przetwarzany na arkusze (zwykle o szerokości jednego metra), niektórzy producenci przędz po prostu wytłaczają różne włókna w elastycznym arkuszu grafitowym w celu wzmocnienia na rozciąganie. Następnie arkusz jest cięty na pasma oplotu.
Inną metodą jest oplatanie siatek z Inconelu wokół pasm elastycznego grafitu. Służą one jako przędza do oplatania. Jednak ten produkt z oplotem jest zwykle używany do zastosowań z zaworami, a nie do urządzeń obrotowych o dużej prędkości.
Trzecią metodą wytwarzania przędzy jest pultrudowanie elastycznego grafitu wokół niewielkiej wiązki włókien wzmacniających węgiel, która korzysta z właściwości zarówno włókna węglowego/grafitowego, jak i elastycznego grafitu.
Czy elastyczne opakowania grafitowe wymagają środków impregnujących?
Ponieważ elastyczny grafit jest doskonałym materiałem uszczelniającym, środki impregnujące zazwyczaj nie są wymagane. Jest to zależne między innymi od stosunku elastycznego grafitu do jego wzmocnienia. Zbyt duże wzmocnienie włóknem może pogorszyć optymalne właściwości elastycznego grafitu, a to może wymagać środków impregnujących, aby wpłynąć na lepsze właściwości uszczelniające.
Ponadto zbyt wysoki stosunek zbrojenia do elastycznego grafitu może ograniczać zdolność plecionych szczeliw do przenoszenia ciepła w zastosowaniach obrotowych. Niektórzy producenci uszczelnień elastycznych dodają smar do swoich przędz grafitowych w procesie splatania, aby pomóc w okresie docierania na szybkoobrotowym wale/tulejach. Jednak wysokiej jakości elastyczny grafit, wytwarzany z przędzy, a następnie splatany, zazwyczaj nie wymaga dodawania smaru.
U nas znajdziesz szczeliwa różnego rodzaju, również z impregnacją. Dzięki szerokiemu wachlarzowi produktów z pewnością dobierzesz uszczelnienie na miarę indywidualnych potrzeb.
Odporność temperaturowa
Szczeliwa z włókna węglowego/grafitu są ograniczone do maksymalnej temperatury ich środków impregnujących, takich jak PTFE. Elastyczne szczeliwa grafitowe bez dodanych środków smarnych mogą przekraczać te temperatury i zwykle są oceniane znacznie powyżej 550 stopni C. Niektóre pierścienie grafitowe o wysokiej czystości, formowane matrycowo, mogą wytrzymać nawet wyższe temperatury w atmosferze nieutleniającej.
Grafit ekspandowany przeciwko lotnym związkom organicznym
Ponieważ grafit elastyczny może tworzyć jednorodną masę bez konieczności stosowania środków impregnujących lub dodawania smarów (które mogą być „wymywane” przez chemicznie, korozyjne media lub „wygotowywane” w ekstremalnie wysokiej temperaturze), jest bardzo skutecznym materiałem do uszczelniania emisji „lotnych związków organicznych” (LZO).
LZO zostały uznane przez szereg rządowych agencji ochrony środowiska za odpowiedzialne za zanieczyszczenie powietrza. W związku z tym, pleciony grafit elastyczny stał się doskonałym materiałem uszczelniającym do zaworów i kołnierzy w przemyśle chemicznym, ograniczając ulatnianie się tych substancji.
Plecione elastyczne szczeliwo grafitowe wykazuje również większą skuteczność w uszczelnianiu urządzeń wirujących (pompy, mieszadła itp.), wymagających dużej szczelności.
Na co uważać ze szczeliwem grafitowym?
Elastyczny grafit może być podatny na atak chemiczny w obecności silnie utleniających płynów oraz powietrza w ekstremalnie wysokich temperaturach. Należą do nich płyny takie jak kwas azotowy, zwłaszcza o stężeniu powyżej 20 %., oraz kwas siarkowy, zwłaszcza o stężeniu powyżej 98 %. Niektóre kompozycje zawierają inhibitory utleniania lub są fizycznie ukształtowane w celu zwiększenia odporności na temperaturę po wystawieniu na działanie gazów utleniających. Nadmierne bicie wału w pompach i mieszalnikach może również niekorzystnie wpływać na szczelność niektórych elastycznych szczeliw grafitowych, podobnie jak w przypadku niektórych szczeliw włóknistych. Ponieważ materiał nie jest bardzo odporny na ścieranie, zastosowania pomp z zawiesinami ściernymi lub rozpuszczonymi ciałami stałymi, które mogą tworzyć osady ścierne, mogą również powodować problemy z uszczelnieniem i mogą wymagać spłukiwania, wzmocnienia włóknami lub foliami lub przędzy narożnej z bardziej odpornej na ścieranie przędzy.
