DE1696715B1 - Verfahren zur Herstellung dichter Kohlenstoffkoerper - Google Patents

Verfahren zur Herstellung dichter Kohlenstoffkoerper

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Description

1 2
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- feinstgemahlenen Graphit, Ruß usw. zuzusetzen. Da-
lung dichter Kohlenstoffkörper durch Behandlung durch kann man direkt eine scheinbare Dichte von
poröser Kohlenstofikörper mit gasförmigen Kohlen- 1,75 und andererseits Kohlenstoffträger mit feiner
Wasserstoffen. und geregelter Porosität erhalten, die sich zum Im-
Für verschiedene Anwendungen, besonders auf 5 prägnieren mit wärmehärtbaren Mitteln zum Zweck
dem Kernenergiegebiet, besteht bekanntlich ein der Herstellung undurchlässiger Graphite eignen.
Bedarf und großes Interesse an Graphiten mit hoher Die Durchführung dieses Verfahrens begegnet jedoch
scheinbarer Dichte und feiner und regelmäßiger Rest- besonderen Schwierigkeiten, da die Herstellung und
porösität. vor allem die Backbehandlungen mit großer Vor-
Die Dichte des Graphits bestimmt seine Wirksam- io sieht vorgenommen werden müssen, um die Bildung
keit als Moderator oder Reflektor für Neutronen. von Spalten in den Produkten zu vermeiden, und
Ein Graphit von geringerer Dichte führt zu einem zwar insbesondere, wenn es auf die Abmessungen
Verlust an Reaktivität wegen des Entweichens von der Produkte ankommt.
Neutronen, beeinflußt das Uran-Graphitverhältnis Man hat auch bereits versucht, Kohlenstoffkörper und erhöht daher schließlich auch die notwendigen 15 durch thermisches Kracken von gasförmigen Kohlen-Investitionen und den Preis der erzeugten Energie. Wasserstoffen zu verdichten. Verschiedene Verfahren Im Gegensatz dazu zeigt ein genügend dichter Gra- wurden vorgeschlagen, um zu vermeiden, daß eine phit bessere mechanische Eigenschaften, wodurch Reaktion an der Oberfläche des Körpers selbst einman auch den Moderatorblock besser aufbauen kann. tritt und eine Oberflächenhaut abscheidet, die eine Für den Kernreaktorbau sind daher Graphite mit 20 fortschreitende Abscheidung von Pyrokohlenstoff in möglichst hoher scheinbarer Dichte von großer Be- der gesamten Porenstruktur verhindert. So hat man deutung. mittels einer geeigneten Druckdifferenz Propan durch
Auf dem gleichen Anwendungsgebiet wird Gra- die zu verdichtende Kohlenstoffmasse selbst hinphit mit feiner und regelmäßiger Porenstruktur be- durchtreten lassen und durch Behandlung bei 850 nötigt, wenn das Wärmeaustauschmedium ein flüs- 25 bis 900° C eine Massenzunahme um 7 bis 10% ersiges Metall oder geschmolzenes Salz ist, um seine reicht, jedoch um den Preis schwerwiegender Kom-Eindringtiefe in den Graphit zu begrenzen. Wenn plikationen, welche eine technische Durchführung das Kühlmittel ein Gas ist, sollte man aus reaktions- unmöglich machen, und nach einem nur auf Rohre kinetischen Gründen zweckmäßigerweise ein Mate- oder höchstens Platten anwendbaren Verfahren,
rial verwenden, welches möglichst wenig große Poren 3° Man hat auch versucht, was in einem gut wärmeaufweist, um die Korrosion des Graphits durch das leitenden Material, wie Graphit, besonders schwierig wärmeübertragende Gas oder seine Verunreinigun- ist, in dem zu behandelnden Stück einen genügend gen zu verringern. großen Temperaturgradienten aufrechtzuerhalten,
Schließlich benötigt man einen Graphit oder um an der Oberfläche eine zur Pyrolyse des Kohlen-Kohlenstoffkörper ohne Grobporosität als tech- 35 Wasserstoffes nicht ausreichende Temperatur zu nisches Zwischenprodukt zur Herstellung von dichten halten, während im Gegensatz dazu das Innere bei Kohlenstoffkörpern mittels Imprägnierung mit be- einer für einen genügend schnellen Ablauf des stimmten wärmehärtbaren Produkten. Krackens des Kohlenwasserstoffes ausreichenden
Bei der Mehrzahl der bisher bekannten Verfahren Temperatur gehalten wurde. Man hat auch zum zur Herstellung dichter Kohlenstoffkörper geht man 40 selben Zweck vorgeschlagen, die Heizzone längs des aus von Graphit oder Kohlenstoffkörpern ohne zu behandelnden Stückes zu verschieben. Es scheint Grobporosität, die durch Auspressen oder Pressen aber, daß man trotz der diesem nur für Stäbe oder des Grundstoffes unter Verwendung von Pech als Rohre mit geringem Querschnitt anwendbaren VerBindemittel erzeugt werden. Dieses wird in der fahren innewohnenden und es für eine technische Wärme in Mengen von bis zu oder über 20% des 45 Durchführung praktisch ausschließenden Bedingun-Mischungsgewichtes mit dem Grundstoff gemischt, gen nur zu Massenzunahmen von einigen Prozent der im allgemeinen Ölkoks ist. Man wählt im all- gelangt ist und die erhaltenen Produkte anisotrop gemeinen ein Pech mit möglichst geringem Gehalt waren.
an flüchtigen Bestandteilen und erhält auf diese Die deutsche Patentschrift 746195 beschreibt ein Weise einen gebackenen Träger, der einen aus der 5° Verfahren zum Verdichten von Kohlekörpern durch Verkokung des Bindemittels herrührenden Kohlen- Hitzebehandlung in Gegenwart von Kohlenwasserstoff anteil von ungefähr 10% enthält. Beinahe die stoff gasen, die sieh in der Hitze spalten und Kohlen-Gesamtheit der »geschlossenen Porosität«, d. h. der stoff in feinverteilter Form in den Poren des Kohlefür ein Gas unzugänglichen Poren, und der »Fein- körpers abscheiden. Nach den Ausführungen auf Porosität«, d. h. der Poren mit einem Durchmesser 55 S. 2, Zeilen 45 bis 61 in der deutschen Patentschrift von weniger als 0,1 μ, rühren also von der Gegen- 746 195 erfolgt die Hitzebehandlung der Kohlewart des verkokten Bindemittelrückstandes her. körper bei Temperaturen bis 950° C, die dann
Die Verwendung anderer Bindemittel, wie Phenol- 2 Stunden lang gehalten werden, in Gegenwart von harze oder verschiedene wärmehärtbare Mittel, er- Propan oder Naturgas, wobei der Patentschrift nicht schwert im allgemeinen das Formen und liefert auch 60 zu entnehmen ist, ob dieses Naturgas in gereinigtem keine merklich besseren Ergebnisse. Diese Binde- oder ungereinigtem Zustand verwendet wird,
mittel müssen in Mengen von mindestens 10% und Bei gleichen Temperatur- und Zeitbedingungen meistens ungefähr 15% verwendet werden. Die oben vergrößert das Propangas die Dichte der Kohleangegebenen Schwierigkeiten hinsichtlich der erhal- körper erheblich mehr als das Erdgas. Gemäß Tatenen Porositäten bleiben bestehen. 65 belle 1 auf S. 2 wird mit Propangas eine Dichte von
Ein anderes übliches Verfahren zur Herstellung 1,67 und mit Naturgas eine Dichte von 1,61 erreicht,
von hochdichten Graphiten besteht darin, der Koks- Über die Herstellung der Ausgangskohlekörper wird
Pech-Mischung Füllstoffe, wie Kohlenstaub oder in dieser Patentschrift auf S. 2, Zeilen 4 bis 8 ledig-
3 4
lieh die Angabe gemacht, daß der Kohlekörper aus nicht über 3%, bezogen auf das Mischungsgewicht,
grüner Kohlenmasse geformt wird und durch Glühen mit Wasser zu einer plastischen Masse verarbeitet,
bei einer Temperatur von 1800 bis 22000C bis zu diese Masse bei Raumtemperatur unter einem Druck
einem gewissen Grad graphitiert sein soll. von weniger als 100 Bar verformt, die geformten
Alle bisherigen Verfahren zum Herstellen dichter 5 Körper bei Temperaturen unter 100° C trocknet und Kohlenstoffkörper sind noch mit Mangeln behaftet, anschließend etwa 300 bis 350 Stunden bei Tempesei es, daß sie überhaupt nicht Körper mit den ge- raturen von 800 bis 1000° C mit ungereinigtem Erdforderten hohen Dichten liefern, oder die Körper gas behandelt.
nicht rein genug sind oder entweder nur dünnwan- Man erhält so Kohlenstoffträger hoher Dichte, die dige oder anisotrope Körper hergestellt werden kön- io für die Konstruktion von Kernreaktoren von besonnen. Alle diese Verfahren erfordern auch genau zu derer Wichtigkeit sind und vorteilhafte Zwischenüberwachende und oft aufwendige Verfahrensschritte produkte zur Herstellung undurchlässigen Graphits und Vorrichtungen. durch Imprägnierung mit bestimmten wärmehärt-
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, baren Produkten darstellen. Außerdem können diese
ein Verfahren zur Herstellung dichter Kohlenstoff- 15 dichten Kohlenstoffkörper durch das erfindungs-
körper zu schaffen, das von obigen Mängeln frei ist gemäße Verfahren in verhältnismäßig großen Dimen-
und in einfacher und wirtschaftlicher Weise Kohlen- sionen unter Verwendung von ungereinigtem Erdgas
Stoffkörper größerer Dimensionen mit im ganzen hergestellt werden, was einen bedeutenden tech-
Stück gleichmäßiger und hoher Dichte liefert. nischen Fortschritt gegenüber dem Stand der Tech-
Überraschenderweise wurde gefunden, daß diese 20 nik bedeutet.
Forderungen erfüllt werden können, wenn man nicht Das Ausgangsmaterial, Graphitstaub bzw. ölkoks-
etwa möglichst dichte sondern in bestimmter Weise staub bestimmter Korngröße, ist leicht verfügbar,
hergestellte poröse Kohlenstoffkörper mit verhältnis- Als Bindemittel werden eines oder mehrere der
mäßig großen Poren und einen möglichst geringen folgenden Produkte gewählt: Pflanzengummis, Pflan-
Anteil geschlossener Poren mit ungereinigtem Erdgas 25 zenschleime, Stärken, Alginate, Melassen, Methyl-
bei 800 bis 1000° C behandelt. cellulosen; diese Produkte sind Polysaccharide und
„,,.„,, . . , haben gegenüber Wasser ein hohes Quellvermögen,
Durch die folgenden im Anspruch genannten ^6 sind am& hfflig und Idcht ;m erhalten.
Maßnahmen: Das Bindemittel wird bei Raumtemperatur mit
1. Verwendung von Graphitstaub einer Korngröße 3o dem als Ausgangsmaterial gewählten staubförmigen zwischen 80 und 160 μ oder Ölkoksstaub einer Kohlenstoff und mit Wasser in genügender Menge Korngröße zwischen 125 und 200 μ und eines gemischt, um eine Masse von pastenförmiger Beaus Polysacchariden bestehenden und ein hohes schaffenheit zu erhalten. Der Gehalt der Mischung Quellvermögen aufweisenden Bindemittels in Grundstoff—Bindemittel (ohne Wasser) an Bindebestimmten Mengen als Ausgangsmasse. 35 mittel liegt unter 10% und im allgemeinen nicht
2. Verformung der Masse bei Raumtemperatur über 2 bis 3 Gewichtsprozent.
unter geringem Druck Die Paste wird entweder durch Auspressen oder
3. Trocknung der Formkörper bei Temperaturen P/ess b,ei Raumtemperatur geformt, wobei es auf unter 100° C entsteht ein Kohlenstoffkörper, der den. Druck nicht besonders ankommt und dieser je keine offenen Poren aufweist, bei dem der An- 4° nach Notwendigkeit einige Bar oder bis 100 Bar beteil von Poren unter 0,1 μ nur 2,8% beträgt traSenηη· Die Anwendung hoher Drucke ist un- und 60% der Poren eine Größe zwischen 3 und erwünscht.
100 μ und 30% ein Durchmesser zwischen 100 Der. so geformte Korper laßt sich handhaben und und 200 μ aufweisen. Bei einer derartigen Λί 80J eln^ Stunden, beispielsweise m einem Heiz-Porengröße und Porenverteilung im Ausgangs- 45 ^irank bei einer Temperatur zwischen 50 und körper ergibt dann die Behandlung mit unge- 90° C, getrocknet werden. Em einfaches Trocknen reinigten* Erdgas z.B. nach 300 Stunden bei an der Luft bei Raumtemperatur ist auch durchaus 9000C einen Kohlenstoffkörper mit einer möglich, nur unbequem langsam. Im Falle des Aus-Dichte von 1,85, während bei dem bekannten Presfns .kan,n ™η am Ausgang des Preßmund-Verfahren bei Verwendung von Naturgas nur 5° f»^? eme kontinuierliche Trocknung anschließen eine Dichte von 1,61 erreicht wird. Diese Man kann auch die Verdichtungsbehandlung und überraschende Steigerung der Dichte bei der die Trocknung verbinden, indem letztere mit steigen-Verwendung von ungereinigtem Erdgas wird ^Temperatur des Verdichtungsofens vor sich geht, erreicht durch das Zusammenwirken aller oben- . Nach d c em Trocknen haben die erhaltenen karbogenannten Maßnahmen, die in ihrer Gesamtheit 55 nisier.ten Stu?ke u eine scheinbare Dichte, die im alldurch den Stand der Technik nicht nahegelegt gemeinen zwischen 0,8 und 1,1 g/cm* liegt; sie lassen sjn(j sich handhaben und sind fertig zum Einbringen m
die Verdichtungsöfen, wo das Kracken der Kohlen-
Es wird daher erfindungsgemäß ein Verfahren zur Wasserstoffe vorgenommen wird.
Herstellung dichter Kohlenstoff körper durch Behänd- 60 Eine Vorstellung von der genügenden mecha-
lung poröser Kohlenstoffkörper mit gasförmigen Koh- nischen Festigkeit in diesem Stadium erhält man
lenwasserstoffen vorgeschlagen, welches dadurch ge- daraus, daß es ohne Schwierigkeiten möglich ist,
kennzeichnet ist, daß man eine Mischung aus Gra- verschiedene physikalische Messungen an diesen
phitstaub einer Korngröße zwischen 80 und 160 μ Stücken durchzuführen.
oder Ölkoksstaub einer Korngröße zwischen 125 und 6g Ihre gegenüber Gas geschlossene Porosität ist
200 μ und einem aus Polysacchariden bestehenden, praktisch null, während sie bei den nach üblichen
ein hohes Quellvermögen mit Wasser aufweisenden Verfahren geformten gebackenen Produkten 10 bis
Bindemittel in Mengen unter 10%, im allgemeinen 20% der Gesamtporosität ausmacht.
5 6
Ihre offene Porosität, ganz gleich, welche Grund- Die Erfindung wird erläutert durch die folgenden
stoffe man gewählt hat, ist praktisch ohne feine Ausführungsbeispiele.
Poren. Insbesondere liegt der Gehalt an Poren mit
einem Durchmesser unter 0,1 μ, deren Schädlichkeit
für die Verdichtungsbehandlung oben betont wurde, 5 Beispiel 1
im allgemeinen bei ungefähr 1,75 der Gesamtporosität und selten über 3,5%. Die entsprechenden Werte
für nach den üblichen Verfahren geformte gebackene Man mischt in der Kälte 98 Teile Graphitstaub
Träger sind 5 bis 7°/o und gelegentlich über 10%. mit einer Korngröße zwischen 80 und 160 μ mit
Das Karbonisieren des Bindemittels und gegebe- io 2 Teilen Pflanzengummi und einer genügenden
nenfalls das weitere Trocknen der geformten Produkte Menge Wasser, um eine steife Paste zu erhalten, d. h.
tritt im Verlauf der Temperatursieigerung in dem der ungefähr 35 Teilen.
Verdichtungsbehandlung dienenden Gefäß ein. Diese Paste wird in Formen unter Anwendung
Schließlich wird der so erhaltene, gegebenenfalls eines Druckes, von etwa 10 Bar zu Zylindern von
graphitierte vorgeformte poröse Kohlenstoffkörper 15 40 mm Durchmesser und 50 mm Höhe geformt,
mit einer Porosität, von der ein möglichst geringer Diese werden anschließend 4 Stunden in einem Heiz-
und höchstens 10% betragender Anteil aus Poren schrank bei 80° C getrocknet,
von unter 0,1 μ Durchmesser besteht, und der Poren In diesem Stadium ist ihre scheinbare Dichte im
über 100 μ, gegebenenfalls bis 200 oder 500 μ be- Durchschnitt 0,90 g/cm3, die geschlossene Porosität
sitzt, bei einer Temperatur von 800 bis 1000° C ao praktisch Null und die von Poren mit einem Durch-
etwa 300 bis 350 Stunden mit ungereinigtem Erdgas messer von weniger als 0,1 μ herrührende Porosität
behandelt. im Durchschnitt 2,8% der Gesamtporosität. 60%
Als Lineargeschwindigkeit des Gases wird zweck- der Poren haben Durchmesser zwischen 3 und 100 μ
mäßigerweise ein Wert von einigen Zentimetern pro und 30 % Durchmesser zwischen 100 und 200 μ.
Sekunde gewählt. 25 Die Zylinder werden daraufhin in einem elek-
Die zur Erzielung der optimalen Massenzunahme irischen Muffelofen 300 Stunden bei 900° C behannotwendige Behandlungsdauer und genaue Behänd- delt. Unter Ausnutzung des durch das Formen erlungstemperatur lassen sich innerhalb der ange- haltenen Porenspektrums verwendet man zur Vergebenen Grenzen leicht durch Versuch in Abhängig- dichtungsbehandlung einen Strom von ungereinigtem keit vom Porenspektrum des zu behandelnden Trä- 30 Erdgas, der durch den Behandlungsofen mit einer gers bestimmen. linearen Strömungsgeschwindigkeit von 1 cm/sec zu
Die technische Durchführung des Verfahrens wird strömt. Das Erdgas hat am Ofeneingang die fol-
durch die anzuwendenden Temperatur- und Druck- gende Zusammensetzung: 93% Methan, 5% Äthan,
bedingungen sehr erleichtert, die eine Durchführung 0,7 °/o Propan, 1,2% Stickstoff und verschiedene
in einfachen Apparaturen und unter Verwendung 35 andere Verunreinigungen in sehr kleinen Mengen,
von durchaus üblichen Materialien gestatten. Die Die verdichteten Produkte haben eine mittlere
Verwendung von ungereinigtem Erdgas, einem billi- Dichte von 1,85 g/cm3.
gen und im Überfluß vorhandenen Gas, und von Einige der so verdichteten Stücke werden auf üb-Temperaturen unter 1000° C erleichtern die Kon- liehe Weise bei einer Maximaltemperatur von struktion und Herstellung der Behandlungsöfen und 40 2800° C graphiert. Die erhaltene Dichte beträgt im gewährleisten eine besonders leichte und wirtschaft- Durchschnitt 1,83 g/cms. Die graphitierten Stücke liehe industrielle Durchführung. Das Verfahren läßt sind ebenso wie ein üblicher technischer Graphit sich in gleicher Weise für die Verdichtung von Koks- völlig brauchbar zur Bearbeitung, und man kann versorten verschiedenen Ursprungs verwenden. schiedene Probestücke daraus zur Durchführung von
Man hat beispielsweise als Ausgangsprodukt ein 45 Messungen herstellen. Insbesondere wurde festge-
Erdgas von Lacq verwendet, das 92 bis 96 % Methan stellt, daß der lineare Ausdehnungskoeffizient zwi-
enthält. Dieses enthält an höheren Kohlenwasserstof- sehen 80° K und Raumtemperatur 3,0 · 10~6 beträgt
fen: 3 bis 5% Äthan, 0,5 bis 1% Propan, ungefähr und über die ganze Ausdehnung des Produktes und
0,5 bis 2% Stickstoff und sehr geringe Mengen an- in beliebiger Richtung des Probekörpers eine gute
derer Verunreinigungen. 50 Konstanz aufweist. Der elektrische Widerstand bei
Nach dem Verdichten erhält man Kohlenstoff- 20° C wurde mit 2000 Mikro-Ohm/cm/cm2 und der körper, die selbst bei einer Dicke von beispielsweise mechanische Widerstand bei Druck mit 1 T/cm2 gemehreren Dutzend Millimetern in ihrer Masse gleich- messen. Die Anisotropie des erhaltenen Produktes ist mäßig verdichtet sind, wobei die scheinbare Dichte sehr schwach und hat einen Wert von durchschnittin diesem Stadium je nach dem Fall 1,80 bis 1,90 55 Hch 1,6.
erreichen kann und nach einer üblichen Graphitie-
rungsbehandlung zwischen 1,75 und 1,85 bleibt und .
die geschlossene Porosität Null beträgt. Beispiel 2
Durch eine übliche Graphitierungsbehandlung
kann man den Produkten die besonderen Eigen- 60 Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren
schäften üblicher technischer Graphite (Bearbeitbar- stellt man aus einer Paste; die aus 98 Teilen ölkoks-
keit, geringer Ausdehnungskoeffizient usw.) verleihen. staub mit einer Korngröße zwischen 125 und 200 μ
Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Vergleich als Grundstoff, 2 Teilen Reisstärke und 40 Teilen
mit den bisher bekannten Verfahren besonders ein- Wasser besteht, durch Auspressen ein Rohr von
fach und wirtschaftlich durchzuführen und ermög- 65 25 mm Innendurchmesser und 35 mm Außendurch-
licht die Herstellung von Kohlenstoffkörpern mit messer her.
hoher Dichte und Undurchlässigkeit sowie einem ge- Die folgenden Verfahrensstufen werden wie im
ringen Anisotropiekoeffizienten. Beispiel 1 durchgeführt. Zur Verdichtung wird
150 Stunden bei 925° C und 200 Stunden bei 900° C unter Verwendung von ungereinigtem Erdgas als Kohlenstoffquelle behandelt. Die Dichte des Rohres beträgt nach der Behandlung 1,85 g/cm3 und sein Gasdurchlässigkeitskoeffizient K ist 1,2 ■ 10~4 cm2/sec.
Aus den Beispielen 1 und 2 ergibt sich, daß die wesentliche Bedeutung des Formens darin liegt, daß sich auf diese Weise, und zwar billiger als nach den üblichen Verfahren, Kohleträger herstellen lassen, die für eine anschließende Verdichtungsbehandlung durch thermische Zersetzung von Kohlenwasserstoffen außerordentlich geeignet sind. Es ist hervorzuheben, daß gemäß der Erfindung der Träger durch einfaches Formen bei Raumtemperatur hergestellt wird und nach Trocknung für das Verdichten bereit ist. Diese beiden letzten Verfahrensstufen können sogar kombiniert werden. Man vermeidet so eine bei jedem anderen Verfahren notwendige Wärmebehandlung zur Polymerisation und Karbonisierung.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Herstellung dichter Kohlenstoffkörper durch Behandlung poröser Kohlenstoffkörper mit gasförmigen Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung aus Graphitstaub einer Korngröße zwischen 80 und 160 μ oder Ölkoksstaub einer Korngröße zwischen 125 und 200 μ und einem aus Polysacchariden bestehenden, ein hohes Quellvermögen mit Wasser aufweisenden Bindemittel in Mengen unter 10%, im allgemeinen nicht über 3%, bezogen auf das Mischungsgewicht, mit Wasser zu einer plastischen Masse verarbeitet, diese Masse bei Raumtemperatur unter einem Druck von weniger als 100 Bar verformt, die geformten Körper bei Temperaturen unter 100° C trocknet und anschließend etwa 300 bis 350 Stunden bei Temperaturen von 800 bis 1000° C mit ungereinigtem Erdgas behandelt.
    009526/249
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3506745A (en) * 1969-05-29 1970-04-14 Great Lakes Carbon Corp Method of eliminating puffing in the manufacture of electrodes from puffing petroleum coke
US3927157A (en) * 1969-08-21 1975-12-16 Hitco High temperature resistant products and methods for making the same
US3715253A (en) * 1969-08-28 1973-02-06 Susquehanna Corp Composite materials
US3874856A (en) * 1970-02-09 1975-04-01 Ducommun Inc Porous composite of abrasive particles in a pyrolytic carbon matrix and the method of making it
US3914395A (en) * 1972-04-03 1975-10-21 Avco Corp Process for the manufacture of high strength carbon/carbon graphitic composites
US4208373A (en) * 1972-07-13 1980-06-17 Thagard Technology Company Reactor-tube assembly for fluid-wall reactors for high temperature chemical reaction processes
DE2825759A1 (de) * 1978-06-12 1979-12-13 Philips Patentverwaltung Verfahren zur herstellung von kuevetten fuer die flammenlose atom-absorptions-spektroskopie
FR2516914B1 (fr) * 1981-11-26 1986-03-14 Commissariat Energie Atomique Procede de densification d'une structure poreuse
US5238705A (en) * 1987-02-24 1993-08-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Carbonaceous protective films and method of depositing the same

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE746195C (de) * 1940-11-23 1944-05-24 Siemens Ag Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften gebrauchter Kohlekoerper
GB595759A (en) * 1944-11-02 1947-12-16 C D Patents Ltd Improvements in or relating to the production of useful articles from coal
DE832189C (de) * 1950-07-11 1952-02-21 Siemens & Halske A G Tiegel, Schiffchen, Ruehrstab o. dgl. fuer sehr reine Schmelzen und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE936855C (de) * 1952-06-25 1955-12-22 Kuehnle Ag Herstellen dichter Formkoerper aus Graphit
US2789038A (en) * 1953-12-03 1957-04-16 George A Bennett Preparation of impervious graphite
US2817605A (en) * 1947-03-24 1957-12-24 Manuel C Sanz Method for sealing the pores in a carbon body
US2818355A (en) * 1955-11-21 1957-12-31 Philips Corp Method of producing a conductive layer of graphite on an insulating substratum
FR1196685A (fr) * 1957-06-07 1959-11-25 Philips Nv Objets en graphite, notamment pour la préparation de substances pures et procédés y relatifs
FR1218580A (fr) * 1957-12-19 1960-05-11 Atomic Energy Authority Uk Procédé de traitement de pièces en carbone

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2883708A (en) * 1955-03-09 1959-04-28 Elektrokemisk As Manufacture of carbon blocks for use as electrodes
US2922722A (en) * 1956-11-30 1960-01-26 Hutcheon John Malcolm Method of producing a carbon body of increased density
GB962634A (en) * 1959-11-20 1964-07-01 Secr Aviation Carbon articles

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE746195C (de) * 1940-11-23 1944-05-24 Siemens Ag Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften gebrauchter Kohlekoerper
GB595759A (en) * 1944-11-02 1947-12-16 C D Patents Ltd Improvements in or relating to the production of useful articles from coal
US2817605A (en) * 1947-03-24 1957-12-24 Manuel C Sanz Method for sealing the pores in a carbon body
DE832189C (de) * 1950-07-11 1952-02-21 Siemens & Halske A G Tiegel, Schiffchen, Ruehrstab o. dgl. fuer sehr reine Schmelzen und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE936855C (de) * 1952-06-25 1955-12-22 Kuehnle Ag Herstellen dichter Formkoerper aus Graphit
US2789038A (en) * 1953-12-03 1957-04-16 George A Bennett Preparation of impervious graphite
US2818355A (en) * 1955-11-21 1957-12-31 Philips Corp Method of producing a conductive layer of graphite on an insulating substratum
FR1196685A (fr) * 1957-06-07 1959-11-25 Philips Nv Objets en graphite, notamment pour la préparation de substances pures et procédés y relatifs
FR1218580A (fr) * 1957-12-19 1960-05-11 Atomic Energy Authority Uk Procédé de traitement de pièces en carbone

Also Published As

Publication number Publication date
NL141838B (nl) 1974-04-16
GB1013056A (en) 1965-12-15
LU43791A1 (de) 1963-07-22
NL293116A (de)
FR82658E (fr) 1964-03-27
FR82817E (fr) 1964-04-24
US3321327A (en) 1967-05-23
SE306045B (de) 1968-11-11
FR1331481A (fr) 1963-07-05
CH410882A (fr) 1966-04-15

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