คำอธิบายโดยละเอียดของกราไฟท์อัดไอโซสแตติก (1)

กราไฟท์อัดไอโซสแตติกเป็นวัสดุกราไฟต์ชนิดใหม่ที่พัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษ 1960 ซึ่งมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมหลายประการ ยกตัวอย่างเช่น กราไฟต์แบบอัดไอโซสแตติกมีความทนทานต่อความร้อนได้ดี ในบรรยากาศเฉื่อย ความแข็งแรงเชิงกลของกราไฟต์ไม่เพียงแต่จะไม่ลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น แต่ยังเพิ่มขึ้นด้วย โดยมีค่าสูงสุดอยู่ที่ประมาณ 2,500 องศาเซลเซียส เมื่อเทียบกับกราไฟต์ทั่วไป โครงสร้างมีความหนาแน่นและละเอียด มีความสม่ำเสมอที่ดี ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำมาก ทนต่อแรงกระแทกจากความร้อนได้ดีเยี่ยม มีคุณสมบัติไอโซทรอปิก ทนต่อการกัดกร่อนทางเคมีได้ดี นำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี มีประสิทธิภาพในการประมวลผลเชิงกลที่ยอดเยี่ยม

ด้วยประสิทธิภาพอันยอดเยี่ยมของกราไฟต์แบบอัดไอโซสแตติก จึงถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในสาขาต่างๆ เช่น โลหะวิทยา เคมี ไฟฟ้า อวกาศ และอุตสาหกรรมพลังงานปรมาณู ยิ่งไปกว่านั้น ด้วยการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี การประยุกต์ใช้งานจึงขยายตัวอย่างต่อเนื่อง

กระบวนการผลิตกราไฟท์อัดไอโซสแตติก

รูปที่ 1 แสดงกระบวนการผลิตกราไฟต์กดแบบไอโซสแตติก จะเห็นชัดว่ากระบวนการผลิตกราไฟต์กดแบบไอโซสแตติกนั้นแตกต่างจากกระบวนการผลิตอิเล็กโทรดกราไฟต์

กราไฟต์แบบอัดไอโซสแตติกต้องใช้วัตถุดิบที่มีโครงสร้างแบบไอโซทรอปิก ซึ่งจำเป็นต้องบดให้เป็นผงละเอียดขึ้น จำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีการขึ้นรูปแบบอัดไอโซสแตติกแบบเย็น และวงจรการคั่วใช้เวลานานมาก เพื่อให้ได้ความหนาแน่นตามเป้าหมาย จำเป็นต้องใช้วงจรการคั่วแบบชุบหลายรอบ ซึ่งวงจรการกราไฟต์ไทเซชันนั้นยาวนานกว่ากราไฟต์ทั่วไปมาก

อีกวิธีหนึ่งในการผลิตกราไฟต์แบบอัดไอโซสแตติกคือการใช้ไมโครสเฟียร์คาร์บอนเมโซเฟสเป็นวัตถุดิบ ขั้นแรก ไมโครสเฟียร์คาร์บอนเมโซเฟสจะถูกนำไปผ่านกระบวนการออกซิเดชันเสถียรที่อุณหภูมิสูงขึ้น ตามด้วยการอัดไอโซสแตติก แล้วจึงนำไปเผาและกราไฟต์ต่อไป บทความนี้ไม่ได้นำเสนอวิธีการนี้

1.1 วัตถุดิบ

Thวัตถุดิบสำหรับการผลิตกราไฟต์อัดแบบไอโซสแตติก ได้แก่ วัสดุรวมและสารยึดเกาะ โดยทั่วไปวัสดุรวมมักผลิตจากปิโตรเลียมโค้กและแอสฟัลต์โค้ก รวมถึงแอสฟัลต์โค้กบด ตัวอย่างเช่น กราไฟต์ไอโซสแตติกซีรีส์ AXF ที่ผลิตโดย POCO ในสหรัฐอเมริกา ผลิตจากแอสฟัลต์โค้กบด Gilsontecoke

เพื่อปรับประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ให้เหมาะสมกับการใช้งานที่แตกต่างกัน คาร์บอนแบล็กและกราไฟต์เทียมยังถูกนำมาใช้เป็นสารเติมแต่ง โดยทั่วไป ปิโตรเลียมโค้กและแอสฟัลต์โค้กจำเป็นต้องเผาที่อุณหภูมิ 1200-1400 องศาเซลเซียส เพื่อกำจัดความชื้นและสารระเหยก่อนนำไปใช้งาน

อย่างไรก็ตาม เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลและความหนาแน่นเชิงโครงสร้างของผลิตภัณฑ์ จึงได้มีการผลิตกราไฟต์อัดไอโซสแตติกโดยตรงโดยใช้วัตถุดิบ เช่น โค้ก คุณสมบัติของโค้กคือมีสารระเหย มีคุณสมบัติการเผาตัวเอง และขยายตัวและหดตัวไปพร้อมกับโค้กสารยึดเกาะ โดยทั่วไปสารยึดเกาะจะใช้น้ำมันดินถ่านหิน และจุดอ่อนตัวของน้ำมันดินถ่านหินที่ใช้จะอยู่ระหว่าง 50 ถึง 250 องศาเซลเซียส ขึ้นอยู่กับสภาพอุปกรณ์และข้อกำหนดของกระบวนการที่แตกต่างกันของแต่ละบริษัท

ประสิทธิภาพของกราไฟต์อัดแบบไอโซสแตติกนั้นขึ้นอยู่กับวัตถุดิบเป็นอย่างมาก และการคัดเลือกวัตถุดิบถือเป็นปัจจัยสำคัญในการผลิตผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่ต้องการ ก่อนการป้อนวัตถุดิบ จำเป็นต้องตรวจสอบคุณสมบัติและความสม่ำเสมอของวัตถุดิบอย่างเคร่งครัด

1.2 การบด

โดยทั่วไปแล้ว ขนาดรวมของกราไฟต์อัดแบบไอโซสแตติกจะต้องต่ำกว่า 20 ไมโครเมตร ปัจจุบัน กราไฟต์อัดแบบไอโซสแตติกที่ละเอียดที่สุดมีเส้นผ่านศูนย์กลางอนุภาคสูงสุด 1 ไมโครเมตร ซึ่งมีความบางมาก

การบดโค้กรวมให้เป็นผงละเอียดเช่นนี้ จำเป็นต้องใช้เครื่องบดละเอียดพิเศษ การบดที่มีขนาดอนุภาคเฉลี่ย 10-20 ไมโครเมตร ผง m ต้องใช้เครื่องบดลูกกลิ้งแนวตั้งที่มีขนาดอนุภาคเฉลี่ยน้อยกว่า 10 ไมโครเมตร ผง m ต้องใช้เครื่องบดแบบลม

1.3 การผสมและการนวด

นำผงบดและสารยึดเกาะน้ำมันดินจากดินน้ำมันดิน (Coal Tar) ผสมในสัดส่วนที่เหมาะสมลงในเครื่องผสมสำหรับนวดแป้ง เพื่อให้ชั้นแอสฟัลต์เกาะติดกับพื้นผิวของผงโค้กอย่างสม่ำเสมอ หลังจากนวดแป้งแล้ว ให้นำส่วนผสมที่เตรียมไว้ออกและพักไว้ให้เย็น