PAPYEX GRAPHITE SOUPLE GUIDE TECHNIQUE

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1 PAPYEX GRAPHITE SOUPLE GUIDE TECHNIQUE

2 Applications d étanchéité Marchés Mersen est l un des plus anciens fabricants de graphite souple au monde. La qualité Papyex est exigée, au travers de s techniques, par de nombreux utilisateurs finaux investis dans les secteurs de la chimie, de la production nucléaire, de l aéronautique, du raffinage Grâce au Papyex, Mersen garantit à ses partenaires, experts en produits d étanchéité, fiabilité, service et performance, notamment en résistance à l oxydation. Joints statiques Le Papyex, grâce à ses caractéristiques chimiques, physiques, mécaniques, est un excellent matériau pour joints de brides. Les joints de brides en Papyex présentent les avantages suivants : Couple d utilisation pression-température élevé. Insensibilité aux chocs thermiques. Aucun vieillissement : ni retrait, ni durcissement, ni fluage à chaud. Résistance chimique pratiquement illimitée. Non polluant (sans amiante). Découpage et mise à la forme facile. Les principaux domaines d utilisation sont : la chimie, la pétrochimie, les raffineries, l énergie, la mécanique et l automobile. 2

3 Joints dynamiques Les garnissages réalisés en Papyex sont autolubrifiants. Ils résistent aux hautes températures, aux pressions élevées et aux agents chimiques. La surveillance régulière et les remplacements périodiques ne sont pas nécessaires. En effet, le Papyex est un matériau souple, pur, homogène et sans liant, sans amiante. Il se caractérise par ses qualités de conductibilité thermique, reprise élastique, pouvoir de compactage, frottement même à sec et inertie chimique. Les garnitures en Papyex, grâce à l absence de vieillissement et de relaxation évitent les resserrages et suppriment l usure des tiges et arbres. Le Papyex est utilisé en tant que matériau de garnissage de presse-étoupe pour la robinetterie, pompes, malaxeurs, agitateurs dans les industries chimiques, frigorifiques, pétrolières et pétrochimiques, alimentaires. Ce matériau garantit une durée de vie élevée : une garniture en Papyex c est manœuvres, plusieurs années d utilisation, sans fuite et sans intervention. 3

4 Mersen dans les fours Fours de traitement thermique sous vide ou sous atmosphère contrôlée. Fours à passage sous atmosphère contrôlée. Fours de brasage sous vide. Mersen offre une large gamme de solutions hautes performances pour les fours industriels : Calcarb : isolation en feutre de carbone rigide. Graphite pour applications réfractaires. Composite carbone/carbone. Papyex : graphite souple. Associé aux autres matériaux de Mersen, le Papyex permet de surmonter de nombreuses contraintes techniques au meilleur coût pour les utilisateurs de fours industriels. Pourquoi le Papyex dans les fours? Comme écran : par son pouvoir réflecteur, il diminue les déperditions d énergie. L anisotropie de sa conductivité thermique permet une meilleure homogénéisation de la température dans l enceinte. Comme élément d isolation thermique : il peut être utilisé seul, en écrans multiples, soit en complément des matériaux isolants usuels : feutre de carbone, feutre rigide, mousse de graphite. Comme matériau d étanchéité : dans les installations fonctionnant à haute température et en milieu corrosif, il est imperméable au gaz chaud et peut être utilisé comme joint statique et comme garniture étanche. Les assemblages avec des isolants Le Papyex est utilisé en association avec des isolants pour limiter les points chauds et pour bénéficier de son pouvoir réfléchissant de chaleur. Les assemblages peuvent être réalisés sur des isolations rigides comme Calcarb ou sur du feutre souple. Pour faire ces assemblages, Mersen utilise un adhésif qui résiste à très haute température. Résistance aux chocs thermiques Lors de la montée en température rapide, les gaz contenus dans le Papyex peuvent occasionner des boursoufflures à la surface du matériau. Pour éviter ce désagrément, le Papyex FHT est traité au préalable à haute température ce qui permet d éliminer ce risque. Sur demande, la surface du Papyex peut être perforée pour faciliter son dégazage. 4

5 Autres applications Résistance électrique dans les fours Grâce à sa souplesse et à sa finesse, le Papyex se découpe facilement et permet de fabriquer des résistances courbes qui s adaptent aux matériels non standards de laboratoire. Interface de protection Pour la coulée des métaux, le Papyex assure la protection des moules et lingotières en graphite contre l accrochage éventuel de certains métaux et alliages ; il évite la détérioration rapide d un matériel coûteux et facilite le démoulage. Dans l industrie du verre, le Papyex n est pas mouillé par le verre fondu ou pâteux. Dans les opérations de compression à chaud et en particulier dans le cas du frittage, le Papyex le plus mince permet de réaliser des intercalaires qui facilitent le démoulage et une meilleure répartition de la température. Dans les opérations de soudure ou de brasage, en particulier en cas d intervention sur des ensembles délicats, on utilise le Papyex, pour protéger des projections les zones voisines qui risqueraient d être endommagées. Dans le tirage des lingots de silicium, le Papyex est utilisé pour protéger les équipements en graphite des réactions avec le silicium. Pour ce type d application, le Papyex peut être purifié (moins de 5 ppm). Produit de dissipation de chaleur La conductivité du Papyex dans le plan de la feuille croit fortement avec l augmentation de la densité (voir courbe page 9). Ce matériau peut alors être utilisé pour dissiper la chaleur avec des performances équivalentes à des métaux conducteurs comme le cuivre. En électronique, il sert ainsi d interface thermique et de dissipateur de chaleur. De par sa légèreté et son coût raisonnable, il est compétitif par rapport à d autres solutions. 5

6 fabrication graphite naturel Le graphite souple est fabriqué à partir de cristallites de graphite naturel purifié. Les meilleurs minerais de graphite sont extraits principalement en Chine, au Canada, en Inde et à Madagascar. Pour obtenir un graphite souple de bonne qualité, il faut sélectionner des minerais comportant des cristallites de dimensions supérieures à 180 µm. graphite expansable Le graphite a la propriété de former des composés chimiques par insertion d atomes ou de molécules dans sa structure lamellaire. Cette propriété est utilisée pour fabriquer du graphite expansable par insertion d acide. Le composé inséré réagit à un choc thermique à très haute température : l élément d insertion se vaporise et expanse chaque cristallite de graphite. Caractéristiques Faible perméabilité aux gaz et liquides Flexibilité, texture souple Resistance à la plupart des fluides Absence de danger pour la santé ; sans amiante Sans danger pour l environnement Convient pour utilisation à des températures variant de -250 C à 450 C sous air et jusqu à C en atmosphère inerte Absence de liants n entraînant ni vieillissement ni effritement Stabilité à long terme de la compressibilité sur une grande plage de températures Reprise élastique élevée Conductivité électrique et thermique anisotropes Résistance aux radiations Très bonne résistance au choc thermique Facilité de découpe par emporte-pièce 6

7 Produits d étanchéité Ruban de Papyex obtenu par tranchage du rouleau. Largeur minimale : 4,5 mm. Joint spiralé : co-enroulement en spirale de Papyex et d acier. Bague en graphite avec ou sans inserts métalliques obtenus par compression de ruban de Papyex. Rouleau de Papyex Largeur standard : 500, 1 000, mm. Densité standard : 0,7g / cm 3 à 1,1g / cm 3. Epaisseur standard : 0,2 à 1,5 mm en rouleau et jusqu à 10 mm sous forme de plaque. Joint plat découpé par emporte-pièce, jet d eau, couteau oscillant. Papyex hp : Joint multi-renforts facile à découper par des moyens classiques. Feuilles renforcées assemblées par contre-collage ou agrafage. 7

8 Nuances de Papyex Depuis plus de 30 ans, Mersen sélectionne et transforme rigoureusement les meilleurs minerais de graphite naturel pour garantir à ses clients le respect des normes les plus strictes de l étanchéité industrielle, nucléaire et automobile. La large gamme de nuances Papyex peut répondre aux exigences les plus poussées de pureté chimique pour minimiser les risques de corrosion et étendre son usage au-delà de 450 C. Des traitements spécifiques anti-corrosion et anti-oxydation permettent d étendre encore son utilisation dans des conditions extrêmes. Graphite souple répondant aux exigences de l étanchéité Chimie, pétrochimie Automobile I600 I980 IZ980 IP980 A960 Faible taux d oxydation Pureté standard Avec inhibiteur de corrosion Avec inhibiteur d oxydation Le moins pur Taux de carbone > 99 % 99,40 % > 98 % 99,25 % > 92 % 96,25 % > 95 % 97,90 % > 96 % 98,45 % Teneur en cendres < 1 % 0,60 % < 2 % 0,75 % < 2 % 0,75 % < 2 % 0,75 % < 4 % 2 % Taux d inhibiteur % à 6 % 3 % 1 % à 3 % 1,35 % - Teneur en soufre < 700 ppm 500 ppm < ppm 700 ppm < ppm 650 ppm < 800 ppm 650 ppm ppm ppm Teneur en chlore total < 50 ppm 25 ppm < 50 ppm 25 ppm < 50 ppm 25 ppm < 50 ppm 25 ppm 80 ppm 50 ppm Perte de masse (500 C / 24h) < 0,5 % 0,10 % < 4 % 1,50 % < 4 % 1,50 % < 0,5 % 0,20 % < 10 % 5 % Perte de masse (670 C / 4h) < 4 %/h 3 % Température maximale d utilisation : à l air 550 C 450 C 450 C 550 C 450 C sous atmosphère neutre C C C C C Propriétés générales Propriétés physiques unités dans le plan dans l épaisseur Résistance à la traction (D=1g / cm 3 ) > 4 Mpa 4,5 Mpa Compressibilité 45 % à 52 % 45 % à 52 % Reprise élastique 10 % à 15 % 10 % à 15 % Dispersion de masse surfacique (g / m 2 ) + / -5 % 3,50 % Perméabilité cm 2.s -1.atm Dureté shore C Coefficient de dilatation thermique Résistivité électrique C -1 zéro 25 à F -1 zéro 14 à 15 Ω.cm 0,001 0,05 Ω.inch 0,0004 0,02 Coefficient d émissivité à 400 C - 0,4 0,4 à C - 0,6 0,6 8

9 Graphite souple répondant aux exigences de l étanchéité Nucléaire N9985 NS200 NSZ200 N998 NZ998 NP998 La plus haute pureté sans additif Très faible teneur en soufre Très faible teneur en soufre Protection active contre la corrosion Haute pureté sans additif Haute pureté Protection active contre la corrosion Haute pureté avec inhibiteur d oxydation Taux de carbone > 99,85 % 99,90 % > 99,5 % 99,55 % > 93,5 % 96,55 % > 99,8 % 99,85 % > 93,8 % 96,85 % > 95 % 98,50 % Teneur en cendres < 0,15 % 0,10 % < 0,5 % 0,45 % < 0,5 % 0,45 % < 0,2 % 0,15 % < 0,2 % 0,15 % < 0,2 % 0,15 % Taux d inhibiteur % à 6 % 3 % - 2 % à 6 % 3 % 1 % à 3 % 1,35 % Teneur en soufre < 600 ppm 500 ppm < 200 ppm 120 ppm < 200 ppm 120 ppm < 600 ppm 450 ppm < 600 ppm 450 ppm < 600 ppm 450 ppm Teneur en chlore total < 30 ppm 20 ppm < 30 ppm 20 ppm < 30 ppm 20 ppm < 30 ppm 20 ppm < 30 ppm 20 ppm < 30 ppm 20 ppm Teneur en chlore extractible < 20 ppm 10 ppm - - < 30 ppm 20 ppm - - Teneur en halogène (F, Br, I) - < 50 ppm 30 ppm < 50 ppm 30 ppm Perte de masse (500 C / 24h) < 1 % 0,50 % 1 % 1 % < 1 % 0,60 % - < 0,50 % 0,10 % Température maximale d utilisation : à l air 500 C 500 C 500 C 500 C 450 C 550 C sous atmosphère neutre C C C C C C Conductivité thermique en fonction de la température Conductivité thermique en fonction de la densité Conductivité thermique W.m -1. C Dans le sens de l épaisseur Dans le sens du plan 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 Densité g / cm 3 Dans le sens de l épaisseur Dans le sens du plan Température C Conductivité W.m -1. C -1 Les informations contenues dans ce catalogue sont données à titre purement indicatif et ne sauraient engager la responsabilité de Mersen pour quelque cause que ce soit. Toute copie, reproduction ou traduction, intégralement ou partiellement, est interdite sans l accord écrit de Mersen. Nos matériaux sont en conformité avec la Directive RoHS(Restriction of the use of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment). Par ailleurs, Mersen garantit la bonne application de la réglementation européenne REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemical Substances) sur tous ses sites situés en Europe. 9

10 nuances de feuilles en Partenariat avec les spécialistes de l étanchéité statique, mersen a développé une gamme ComPlÈte de feuille en graphite souple dans lesquelles nos Clients découpent des Joints Plats Pour leurs applications. Elles sont disponibles dans toutes les nuances adaptées aux s de pureté de la chimie, pétrochimie, raffinage, nucléaire ou aéronautique. mersen contrôle au quotidien la pureté de ses matériaux grâce à son laboratoire d analyse et de mesure ; ceci pour garantir à ses clients le respect des s chimiques sur le matériau. un revêtement anti-adhérant Pour faciliter le démontage du Joint mersen a développé une imprégnation de surface qui forme un revêtement anti-adhérant efficace jusqu à 350 C en application. Ce revêtement AS Anti-Stick répond notamment aux s techniques des leaders de la chimie en Allemagne. C est une option particulièrement recommandée, sur les produits renforcés agrafés. un service unique Pour Promouvoir votre marque mersen propose à ses clients partenaires, spécialistes de l étanchéité, de promouvoir leur propre marque, grâce à un service de marquage des feuilles par sérigraphie. Nous avons la possibilité d imprimer vos feuilles suivant votre modèle dans la couleur de votre choix et les plus grands formats jusqu à x mm. 10

11 caractéristiques techniques des feuilles Papyex PAPYEX SR PAPYEX RI PAPYEX RN PAPYEX PI Feuille de graphite souple sans renfort. Feuille de graphite souple renforcée par un insert de 50 µm en acier inox plat collé. usage général comme joint de bride dans l industrie chimique, pétrochimique. Feuille de graphite souple rénforcée par un insert de 13 µm en nickel plat. très facile à découper et résistant au fluide très corrosif, notamment chlore. Feuille de graphite souple renforcée avec un insert perforé 100 µm en acier inox, assemblée par agrafage, sans adhésif pour la fabrication de joint de tuyauteries et de réacteurs en chimie, pétrochimie... unité / norme caractéristiques techniques caractéristiques techniques caractéristiques techniques caractéristiques techniques Format des feuilles m 1 x 1 / 1,5 x 1,5 1 x 1 / 1,5 x 1,5 0,5 x 1 / 1 x 1 / 1,5 x 1,5 1 x 1 / 1,5 x 1,5 Matériau d insertion DIN/ASTM sans insert / SS316 (plat) Nickel / SS316 (perforé) Épaisseur de l insert µm nomenclature DIN GR-10 GR-10-O-1 K-Cr GR-10-I K-Ni GR-10-O-1 M-Cr Densité du graphite souple g / cm 3 + / -10 % 0,7 à 1,3 0,7 ou Épaisseurs standards mm + / -10 % 1 1, ,75 1,0 1,5 2,0 3,0 0,4 0,8 1,0 1,5 2,0 3,0 1,0 1,5 2,0 3,0 nombre d inserts nb ou ou ou 2 Perméabilité au gaz (hélium) cm 3 / min < 0,30 < 0,60 < 0,80 < 0,85 < 0,60 < 0,85 < 0,60 < 0,60 < 0,80 < 1,0 Taux de fuite spécifique L mg / s / m < 0,05 < 0,08 < 0,1 < 0,15 < 0,06 < 0,1 < 0,06 < 0,06 < 0,08 < 0,1 σ vo N / mm σ Bo at 300 C N / mm Coefficient de joints (bd = 20 mm) : σ vu Din e 2505 N / mm m DIN E 2505 coefficient DIN 1,3 1,3 1,3 1,3 ASTM coefficient m 2 2 2,5 3 2,5 ASTM coefficient y psi Compressibilité ASTM F36A-66 % Reprise élastique ASTM F6A-66 % Contrainte résiduelle DIN 52913, 16h/300 C N / mm 2 > 47 > 45 > 45 > 48 > 48 > 48 > 45 Taux de cendre DIN % < 2,0 < 2,0 < 2,0 < 2,0 Teneur en soufre ppm < 50 < 50 < 50 < 50 Traitement anti-adhésif Oui sur demande non non Oui sur demande Papyex Ri / Papyex RN - Pression / température Papyex PI - Pression / température Pression des fluides (Bar) Inadapté Adapté dans certains cas Adapté avec des fluides compatibles Pression des fluides (Bar) Inadapté Adapté dans certains cas Adapté avec des fluides compatibles Température C Température C 11

12 PAPYEX HP GUIDE TECHNIQUE La structure brevetée par Mersen repousse les limites du graphite souple dans le domaine de l étanchéité : Très forte pression. Sans adhésif, simple assemblage mécanique pour de très hautes températures. Découpe facile par des moyens conventionnels grâce à des renforts fins. Démontage facile grâce au traitement anti-adhérent.

13 Papyex HP : feuilles multi-renforts haute performance unité / norme PAPYEX HP Feuille de graphite souple multi-renforts perforés conçue pour résister à de très fortes pressions et contraintes mécaniques même aux températures les plus élevées. Applications dans les circuits de vapeur sous pression des centrales thermiques, les joints de pompe, de tout type de brides et d enceinte de réacteur. caractéristiques techniques Format des feuilles m 1 x 1 / 1,5 x 1,5 Matériau d insertion DIN/ASTM / SS316 (L) (perforé) Épaisseur de l insert µm 50 Nomenclature DIN GR-11-I-3-Cr Densité du graphite souple g / cm 3 + / -10 % 1,1 Épaisseurs standards mm + / -10 % 1 1, Nombre d'inserts nb Traitement "anti-sticking" Étanchéité oui certification Ta-Luft en option Tests mécaniques : EN largeur de joint 20 mm T C 20 C 300 C 400 C Q smax N / mm 2 > 220 > PQr (50 Mpa) 0,99 0,94 0,92 Compressibilité ASTM F36A-66 % Reprise élastique ASTM F36A-66 % 4-5 Contrainte résiduelle DIN 52913, 16h/300 C N / mm 2 > 48 Coefficients de joint (bd = 20 mm) : σ vu DIN E 2505 N / mm 2 20 m DIN E 2505 coefficient DIN 1,3 ASTM coefficient m 2,5 ASTM coefficient y psi 3000 Nuances de Papyex disponibles : I600 N9985 NS200 Taux de cendre DIN % < 1 < 0,15 < 0,5 Teneur en soufre ppm < 700 < 500 < 200 Teneur en chlore ppm < 25 < 20 < 20 Pression d assise maximale sur le joint Pression / température Inadapté MPa Q smax à 300 C Pression (Bar) Adapté dans certains cas Adapté avec des produits chimiques compatibles Ratio largeur / épaisseur du joint Température C Les informations contenues dans ce catalogue sont données à titre purement indicatif et ne sauraient engager la responsabilité de Mersen pour quelque cause que ce soit. Toute copie, reproduction ou traduction, intégralement ou partiellement, est interdite sans l accord écrit de Mersen. Nos matériaux sont en conformité avec la Directive RoHS(Restriction of the use of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment). Par ailleurs, Mersen garantit la bonne application de la réglementation européenne REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemical Substances) sur tous ses sites situés en Europe.

14 Principaux sites de production Implantation industrielle et/ou commerciale EXPERT MONDIAL des matériaux et solutions pour les procédés à hautes températures. un acteur GLoBaL Expert mondial des matériaux et équipements pour les environnements extrêmes, la sécurité et la fiabilité des équipements électriques, Mersen conçoit des solutions innovantes adaptées aux besoins de ses clients pour optimiser leur performance industrielle dans des secteurs porteurs : énergies, transports, électronique, chimie/pharmacie et industries de procédés. MERSEN France Gennevilliers S.A.S. 41, rue Jean Jaurès - BP 148 F GENNEVILLIERS CEDEX FRANCE Tél : +33 (0) /43 93 Fax : +33 (0) papyex@mersen.com Réalisation Bulles de couleurs - Mai 2012