[发明专利]基于膨胀石墨的导热复合元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于膨胀石墨的导热复合元件、其制造方法及其用途。

背景技术

这种导热复合元件用作表面加热和表面冷却中，例如地板下、墙壁和天花板加热中的导热元件，从而例如将由表面冷却所排放的凉爽或由表面加热所排放的热均匀分布在表面中并将其排放入包围所述表面的空间中，从而由此实现舒适的室内温度。这种复合元件通常包括导热板，其中例如嵌入管体例如盘管或弯曲管，传热介质能够流过所述管体。可选地，还可以在其中不嵌入管体的情况下，例如在混凝土芯活化的情况下，例如其中将导热板设置在混凝土地板下面、其中设置能够流过传热介质的管体的情况中，使用这种导热板。

为了在表面中实现良好的热分布，这种导热板通常包含膨胀石墨。通过天然石墨的膨胀来制造膨胀石墨，其中诸如硫酸的插层化合物例如首先并入石墨中，然后以此方式处理的石墨因加热而膨胀200至500倍。已知石墨包含单独的石墨烯层，其中碳原子相互共价连接，而单独的层相互仅弱连接。由于该结构，所以石墨具有各向异性的性质，特别地是各向异性的热导率，其中在石墨层的平面中的热导率大于在与其垂直的方向上的。在膨胀之后，再次将石墨压缩，但压缩至比起始密度低的密度，从而石墨中的石墨烯层优选在与压力影响方向垂直的方向上排列，且在膨胀期间形成的单独的石墨聚集体相互钩住，从而在不添加粘结剂的条件下由此制造自支持的平面板。这种板具有与热导率相关的高度各向异性并在所述板的平面或表面中具有高热导率。另外，膨胀石墨由于其高热导率和高孔隙率而具有特定的蓄热能力。由于其在平面中的高热导率和其蓄热能力，所以设置在流过传热介质的管体例如弯曲管或螺旋管上并由膨胀石墨制成的这种导热板，甚至在大的表面上仍可实现均匀的热分布，并将由管体向其供应的热均匀排放入包围其的空间内。

然而，膨胀石墨相对软，这是由膨胀石墨制成的现有导热板具有低强度和低刚度的原因。尽管这些板在理论上是自支持的，但其因此在无另外增强的条件下不适合用于建筑领域。

为了提高由膨胀石墨制成的导热板的刚度，已经提出，应向膨胀石墨添加一种或多种有机填充材料。从例如DE10 2009 055 442A1已知如下的导热板，其包含石墨粒子和塑料粒子的加固混合物，其中所述石墨粒子优选由膨胀石墨制成。为了实现足够的刚度，所述混合物优选包含例如20至50重量％的塑料粒子例如聚氯乙烯离子。由于有机填充材料粒子的比例高，所以这些导热板具有高的火灾荷载，然而，这使其出于安全原因而不令人满意。

发明内容

因此本发明致力于解决的问题是提供一种板状、导热建筑元件，其具有突出的热导率，尤其是在平面中，并具有高强度和另外的高刚度，从而其能够用作例如表面冷却和表面加热中例如地板下、墙壁和天花板加热中的导热元件。

根据本发明，通过提供一种如下的导热复合元件来解决该问题，所述导热复合元件包括至少一个包含膨胀石墨的模制品和另外至少一种设置在所述模制品至少一侧上的纺织织物，其中所述至少一种纺织织物通过无机胶粘剂连接到所述模制品。

该方案基于如下令人预料不到的发现：通过将纺织织物粘合到基于膨胀石墨的模制品的至少一侧，在例如不含硬化材料例如必须添加到膨胀石墨的有机填充材料的条件下，能够大幅提高由膨胀石墨制成的模制品的刚度。这基于如下事实：由于包含在纺织织物中的纤维的弹性低并同时拉伸强度高，所以能够大幅提高模制品的抗弯曲性，因为在复合元件受到弯曲力的作用期间，纺织织物中的纤维受到应力作用，并由于其弹性低且拉伸强度高，所以其吸收弯曲力而不会显著膨胀。因为模制品的刚度通过在基于膨胀石墨的模制品的至少一侧上提供纺织织物而由此明显提高，因此在根据本发明的导热复合元件的情况下，如所示的，可省去向膨胀石墨添加具有高火灾荷载的有机填充材料。因为除了将纺织织物粘合到膨胀石墨模制品之外，还使用不具有火灾荷载的无机胶粘剂，因此得到如下的导热复合元件，其不具有火灾荷载或可能仅具有非常低的火灾荷载。另外，根据本发明的复合元件，由于模制品中包含的膨胀石墨而具有突出热导率的特征，尤其是在平面中，并由于膨胀石墨相对低的密度而具有相对低的重量的特征。由于其低火灾荷载、其特别是在平面中突出的热导率、其高强度、其低重量以及其巨大的刚度，根据本发明的复合元件明显特别适合用作例如表面冷却和表面加热例如地板下、墙壁和天花板加热中的导热元件。

本发明的含义范围内的纺织织物是包含纤维的所有织物。