NO129957B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for å forbedre ugjennomtrengeligheten av en porøs gjenstand av kullstoff. -Den foreliggende oppfinnelse angår gjenstander fremstillet av kullstoff, idet betegnelsen kullstoff her skal omfatte kullstoff i form av grafitt.

Vanlige handels-produkter av kullstoff

er porøse i en slik grad at gasser selv under meget lave trykk vil kunne passere gjennom dem. Denne egenskap begrenser brukbarheten av materialet og området av gjenstander som ellers hensiktsmessig kunne vært fremstillet av det.

I henhold til oppfinnelsen omfatter en fremgangsmåte for behandling av en porøs gjenstand av kullstoff for å gjøre den i det vesentlige ugjennomtrengelig, impregnering av gjenstanden med et flytende impregneringsmiddel som i det vesentlige består av furfurylalkohol og som kan inneholde et fyllstoff av findelt kullstoffpulver i suspensjon samt polymerisering og deretter forkulling av impregneringsmiddelet ved oppvarming.

Oppfinnelsen kan gjennomføres i to

trinn:

Det første trinn kan være en forberedende prosess for å redusere porøsiteten ved å impregnere gjenstanden med en blanding av det flytende impregneringsmiddel og det findelte kullstoff i suspensjon etterfulgt av harpiksdannelse av det flytende impregneringsmiddel for delvis å fylle porene i gjenstanden samt forkulling, mens det annet trinn er en gjentagelse av impregnerings-, harpiksdannelses- og forkullings-prosessen men hvor det flytende impregneringsmiddel brukes alene uten fyllstoffet.

Det flytende impregneringsmiddel kan være rent eller delvis harpiksaktig furfuryl-alkohol alene eller blandet med forfur-aldehyd som også kan være i en delvis harpiksaktig tilstand. Mengden av disse be-standdelene vil avhenge av de egenskaper impregneringsmidlet etter harpiksdannelsen bør ha.

En måte å gjennomføre oppfinnelsen på som er spesielt egnet for å forbedre ugjennomtrengeligheten for hule kullstoff-gjenstander eller gjenstander med sam-mensatt form består i først å impregnere gjenstanden bare gjennom en side og så å underkaste den harpiksdannelses- og forkullings-behandlinger, og deretter impregnere den bare gjennom en side som er motsatt den som blev brukt ved den første impregnering og underkaste den harpiksdannelses- og forkullingsbehandlinger, og å gjennomføre ytterligere omganger med vekselvis overflateimpregnering, harpiksdannelses- og forkullings-behandlinger etter behov.

Ved denne spesielle fremgangsmåte er det ønskelig at omtrent 50 pst. av den mengde av impregneringsmiddel som er beregnet å være nødvendig til å fylle porevolumet av gjenstanden blir absorbert ved den første impregnering og at den reste-rende nødvendige mengde blir absorbert i ett eller flere etterfølgende trinn.

I tilfelle av rørformede gjenstander blir fremgangsmåten utført ved først å impregnere enten den indre eller ytre overflate av rørveggen, etterfulgt av harpiksdannelses- og forkullings-behandlinger og deretter å impregnere den annen overflate og gjenta harpiksdannelses- og for-kullingsbehandlingene.

Impregneringen foretas fortrinnsvis i en vakuumprosess hvor en beholder for gjenstanden evakueres til et så lavt trykk som mulig, f. eks. 10 mikrons kvikksølv-høyde, og at impregneringsmidlet, som på forhånd er avgasset deretter tilføres. Etter et passende tidsinterval heves trykket i beholderen til atmosfære-trykk for å drive impregneringsmidlet inn i porene i gjenstanden. Fyllingen av porene kan forbed-res ved å benytte et trykk som er høyere enn atmosfærens i dette annet trinn da porestørrelsen er blitt redusert ved den første impregnering. Det kan brukes trykk i området ca. 7—35 kg/cm2.

Den første harpiksdannelse av det flytende impregneringsmiddel kan gjennom-føres ved syreherding med, f. eks. en liten mengde mineral-syre . oppløst i dette, og foregår fortrinnsvis i langsomt tempo ved, f. eks. herding av harpiksen ved værelsestemperatur i en atmosfære av furfurylal-koholdamp eller ved hurtig dannelse av en hinne av herdnet harpiks ved å utsette den for saltsyregass hvoretter den begynnende harpiksdannelse av den harpiks som er in-nesluttet av hinnen foregår uten særlig stort fordampingstap. Ytterligere harpiksdannelse kan gjennomføres ved å oppvar-me den impregnerte gjenstand til en temperatur i området fra 40—220° C inntil harpiksen er modnet og i det vesentligste i fast form.

Etter herdingsprosessen kan impregneringsmidlet forkulles under ikke-oksyderende forhold ved å pakke den impregnerte gjenstand inn i findelt kullstoff-eller grafitt-pulver, f. eks. kjønrøk og opp-varme den fra 100° C opp til en temperatur i området 1000—1350° C og i noen til-feller opp til 2800° C i en periode på minst 3 døgn, idet innpakningen i kjønrøk tjener til å forhindre oksyder ing av gjenstanden og impregneringsmidlet, eller ved å opp-varme gjenstanden som beskrevet, men i en atmosfære av inert gass.

Ved utøvelse av oppfinnelsen under anvendelse av furfurylalkohol som impregneringsmiddel kan saltsyre eller salpetersyre hensiktsmessig anvendes under harpiksdannelsen, hvor mengden som blandes sammen med alkoholen kontrolle-res omhyggelig i overensstemmelse med den ønskete langsomme herdingshastighet. Passende mengder av f. eks. salt er i området 0,05—1,0 volumprosent, idet den mengde som foretrekkes er 0,4 pst. Det er også ønskelig å tilføre forfurylalkoholen i luft i 20—50 timer for å polymerisere den delvis og således gjøre den mere ufølsom overfor syren og derved tillate lettere sty-ring av den videre polymerisasjon.

Denne delvise harpiksdannelse kan komme istand ved å tilsette en liten mengde 11N mineralsyre, f. eks. 0,01—0,02 volumprosent og la den stå inntil den er passende til bruk.

I tillegg gir impregneringsmidlet av harpiksartig furfuryl-alkohol i dette tilfelle, ved en langsom hevning av forkul-lingstemperaturen til området 1000° C— 1358° C omkring 80 pst. av den teoretiske tilgjengelige kullstoff mengde ved omdan-nelsen.

Det skal bemerkes at det forkullede impregneringsmiddel eller bindemiddel i gjenstandene som er fremstillet etter hvilken som helst av de ovenfor angitte pro-sesser kan bli gitt meget verdifulle mot-standsegenskaper mot oksydering ved å fortsette forkullings-behandlingen av impregnerings- eller bindemidlet ved en temperatur i området fra 1350° C—2800° C. Det vil nå bli beskrevet en del eksempler på fremgangsmåter for utøvelse av oppfinnelsen.

Eksempel 1.

En rørformet gjenstand av vanlig han-delskullstoff som var ca. 8 cm langt, med

ca. 2,5 cm ytre og ca. 1,25 cm indre diameter med en gjennomtrengelighet på 5 x

IO-» cm2/sek og tetthet på 1,7 g/cm» ble underkastet følgende totrinns behandling.

I det første trinn ble gjenstanden helt nedsenket ved værelsestemperatur i furfurylalkohol som tidligere var blitt gjen-nomsirkulert i luft i 48 timer og som inneholdt 0,25 volumprosent 11N saltsyre som polymeriserings-katalysator. Etter nedsenking i 2 timer for å sette igang impregneringen med alkohol ble gjenstanden oppvarmet i luft ved 200° C i 4 døgn for

harpiksdannelse av impregneringsmidlet

og deretter oppvarmet under vakuum idet temperaturen ble hevet lineært fra værelsestemperatur til 1100° C over en tid på 2 døgn for å forkulle impregneringsmidlet.

Ugjennomtrengeligheten ble dermed forbedret til 4,28 x 10-<r>> cm2/sek.

I det annet trinn ble gjenstanden gitt en behandling som var identisk med den i det første trinn, og ugjennomtrengeligheten ble derved ytterligere forbedret til 6,3 x 10-" cm2/sek.

Eksempel 2.

En rørformet gjenstand av vanlig han-delsgrafitt som var ca. 15 cm langt, med ca. 5,5 cm ytre og ca. 3,75 cm indre diameter med tetthet på 1,7 g/cm» og gjennomtrengelighet på 6,2 x 10-3 cm2/sek ble underkastet følgende to-trinns behandling : I det første trinn ble gjenstandén to-talt nedsenket i 2 timer i furfurylalkohol som var blitt aldret ved gjennomsirkulering i luft i 48 timer og inneholdt en polymeriseringskatalysator på 0,6 volumprosent konsentrert saltsyre. Vekten av gjenstaden øket 4,1 pst. som følge av impregneringen med alkoholen. Gjenstanden ble så oppvarmet i luft ved 220° C i 4 døgn for at den impregnerende alkohol skulle bli harpiksaktig og deretter pakket inn i kjønrøk av vanlig handelskvalitet og oppvarmet ved lineær økning av temperaturen til 1000° C over en tid av to døgn for å forkulle harpiksen. Ugjennomtrengeligheten ble derved hevet til 9 x 10—4 cm^/sek.

I det annet trinn ble prosessen fra første trinn gjentatt og vektøkningen etter impregneringen ble 1,1 pst. og den endelige ugjennomtrengelighet ble 2,1 x 10—u cm-ysek.

Eksempel 3.

En rørformet gjenstand med samme dimensjoner som gjenstanden i eksempel 2 og med en gjennomtrengelighet på 1,4 x IO—-' cm2/sek ble underkastet følgende to-trinns behandling: I det første trinn ble gjenstandens utside overstrøket med frisk furfurylalkohol som inneholdt 1,0 volumprosent konsentrert saltsyre hvorved vekten av gjenstanden øket 7,2 pst. Alkoholen ble så overført til en harpiksaktig tilstand ved å opp-varme gjenstanden ved 220° C i luft i 48 timer. Gjenstanden ble så innpakket i kjønrøk og oppvarmet ved å heve temperaturen lineært til 1100° C over en tid på 3 døgn for å forkulle det harpiksaktige impregneringsmiddel. På dette stadium var kullstoff-utbyttet ca. 45 pst. av det poten-sielt tilgjengelige og ugjennomtrengeligheten ble hevet til 1,6 x 10-4 cm2/sek.

I det annet trinn ble prosessen fra første trinn gjentatt og gjenstandens vekt-økning etter impregneringen var 1,8 pst. og sluttverdien på ugjennomtrengeligheten var 8,3 x 10-'* cm2/sek.

Denne prosess har de fordeler at det bare trenges relativt små mengder alkohol fordi frisk alkohol har relativt gode gjennomtrengningsegenskaper, og at en høy syrekonsentrasjon kan anvendes hvilket gir en mere fullstendig harpiksdannelse.

Eksempel 4.

En rørformet gjenstand av vanlig han-delsgrafitt som var ca. 15 cm langt med en ytre diameter på ca. 5,5 cm og en indre diameter på ca. 3,75 cm og gjennomtrengelighet på 2 x 10-2 cm2/sek ble underkastet følgende to-trinns behandling: I det første trinn ble røret vakuum-tett lukket i begge ender med forbindelse fra rørets indre gjennom et av endelukkene til en vakuumpumpe. Det forseglede rør ble så nedsenket i et bad med furfurylalkohol som var blitt delvis polymerisert ved gjennomsirkulering i luft i 48 timer og så blandet med 0,4 volumprosent av 11 N salpetersyre som en polymeriseringskatalysator. Utsugningen ble så påbegynt og fortsatt i en time for å bevirke at alkoholen impregnerer røret hvorved rørets vekt-økning på grunn av impregneringen bare fra utsiden utgjorde 11 pst. Røret ble så fjernet fra badet, og endelukkene fjernet.

Impregneringsharpiksen herdet så ved oppvarming av røret i luft ved 220° C i 48 timer. Forkullingen ble så foretatt ved å pakke røret inn i kjønrøk og varme det opp ved å heve temperaturen lineært til 1100° C over et tidsrom av 3 døgn. Ugjennomtrengeligheten ble forbedret til 4,4 x 10—4 cm2/sek i dette trinn.

I det annet trinn ble røret først pla-sert i et trykktett kar som over ventiler var forbundet med en vakuumpumpe og til et reservoar av den delvis polymeriserte furfurylalkohol som inneholdt salpetersyre som katalysator. Alkoholen ble deretter avgasset ved utsugning fra en uavhengig en-het ved 1,5 cm kvikksølvhøyde og trykk-karet ble evakuert ved å sette igang vakuumpumpen, for derved å avgasse røret. Da avgassingen var fullstendig ble forbin-delsen mellom alkoholreservoaret og trykk-karet åpnet og alkoholen ble således gitt adgang både til rørets inn- og utside, idet det var tilstrekkelig alkohol tilstede til å dekke røret fullstendig. Trykket i karet ble så hevet opp til atmosfæretrykk, og karet forbundet med en trykk-kilde. Trykket

i karet ble øket til ca. 7 kg/cm2 og ble

holdt slik i 1 time. Rørets vekt øket på grunn av denne trykkimpregneringsprosess med 3,7 pst. Det impregnerte rør ble så varmet opp slik som tidligere til en temperatur av 220° C for herding av impregneringsmidlet. Til slutt ble røret pakket inn i

kjønrøk og oppvarmet ved å heve temperaturen lineært til 1000° C over en tid på 3 døgn. Den endelige verdi på ugjennomtrengeligheten var 1,6 x 10—« cm2/sek.

Eksempel 5.

En rørformet gjenstand med samme dimensjoner som i eksempel 4 som har en gjennomtrengelighet på 2,8 x 10-2 cm2/sek ble underkastet følgende to-trinns behandling: I det første trinn ble røret lukket etter å være blitt fyllt med furfurylalkohol som var blitt delvis polymerisert ved gjennom-strømning i 48 timer ved 220° C og blandet med 0,4 pst. konsentrert saltsyre som en polymeriseringskatalysator. Det lukkede røret ble så anbragt i et trykk-kar som ble evakuert til et trykk på 1,5 cm kvikksølv-høyde, og dette undertrykk ble opprett-holdt i 1 time. Da røret blev fjernet ble den indre overflate hvorigjennom impregneringen med alkoholen fant sted utsatt for påvirkning av saltsyredamp for å bevirke rask polymerisasjon av overflatelaget hvorved en sammenhengende hinne ble dannet over den indre overflate for derved å minske fordampningstapene av impregneringsmidlet under den påfølgende polymeriseringsprosess under hvilken rø-ret ble oppvarmet i luft i 48 timer ved 200° C. Dette impregneringstrinn resulterte i en vektøkning av gjenstanden på 9 pst. Etter polymeriseringen ble røret pakket inn i kjønrøk og oppvarmet ved å heve temperaturen lineært til 1100° C over en periode på 3 døgn. Ugjennomtrengeligheten ble ved det første trinn forbedret til 1 x 10-<*> cmV sek.

I det annet trinn ble røret helt nedsenket i alkoholen, slik den ble benyttet i det første trinn, ved atmosfæretrykk og etter 2 timer øket vekten med 2,7 pst. Røret ble så som tidligere oppvarmet for at alkoholen skulle polymerisere og oppvarmet i kjønrøk også som tidligere for å forkulle det harpiksaktige impregneringsmiddel. Den endelige ugjennomtrengelighet ble forbedret til 9 x 10-6 cm2/sek og vekten av røret hadde øket 5,6 pst.

Eksempel 6.

I dette eksempel var gjenstanden som skulle behandles et rør av gjennomtrenge-lig grafitt som hadde en gjennomtrengelighet på 1,38 x 10-2 cm2/sek. Røret var ca. 15 cm langt og hadde en ytre diameter på ca. 6,25 cm og en veggtykkelse på ca. 0,625.

Røret ble lukket i begge ender og forbindelse blev anordnet gjennom et av luk-kene til en vakuumpumpe. I det første trinn blev røret nedsenket i et bad av furfurylalkohol som inneholdt saltsyre som polymeriseringskatalysator, og evakuert, hvilket resulterte i at alkoholen ble truk-ket gjennom rørets ytre overflate inn i porene, og vakuumpumpingen blev fortsatt i 1 time hvorved vekten økte med ca. 6,5 pst. på grunn av absorbsjon av en mengde av impregneringsmidlet som svar-te til 50 pst. av det beregnede tilstedevæ-rende, dvs. åpne, porevolum i røret. Alkoholen ble etter opprinnelig harpiksdannelse underkastet fortsatt harpiksdannelse ved hjelp av syrekatalysatoren ved å varme røret fra en begynnelsestemperatur på 40° C til 200° C over en tid av 48 timer for å herdne harpiksen fullstendig, og forkullingen ble så fortsatt ved å varme opp rø-ret i en inert atmosfære fra en opprinnelig temperatur på 200° C til 1000° C over en tid av 72 timer, hvor graden av tempera-turstigningen var lineært avhengig av den anvendte tid. I det neste trinn ble røret helt nedsenket i alkoholen som inneholdt

herdningsmidlet i en lukket beholder som

var forbundet med en vakuumpumpe. Ut-pumpingen ble satt igang og fortsatt i 1

time og så ble røret tillatt å synke ned i

alkoholen ved atmosfæretrykk i en ytterligere 2 timers tid slik at impregneringsmidlet kom inn i porene i røret hovedsake-lig i retning fra rørets indre overflate, idet den ytre overflaten var blitt gjort i det vesentligste ugjennomtrengelig i de første trinn. Den ytterligere vektøkning var omkring 1,7 pst. tilsvarende absorbsjon av en mengde harpiks som omtrent var lik 12,5 pst. av det opprinnelige frie porevolum i røret. Harpiksdannelsen ble fullstendig-gjort ved oppvarming fra en begynnelsestemperatur på 40° C til 200° C over en periode på 48 timer og forkullingen ble istandbragt ved å varme opp røret fra en opprinnelig temperatur på 200° C til 1000° C over en tid av 72 timer i en inert atmosfære slik som tidligere.

Det første trinn resulterte i en for-bedring av ugjennomtrengeligheten til 1,3 x 10-4 cm2/sek og det neste trinn til 4,6 x 10—6 cm2/sek hvilket er en total forbed-ring på 3 x 10— 3 i ugjennomtrengelighet.

I et liknende tilfelle, som et alterna-tiv til hel neddykking for istandbringelse av impregneringen i det annet trinn ble alkoholen anbragt bare inne i røret, og beholderen og røret ble forbundet sammen slik at et lukket kammer ble anordnet utenpå røret til hvilket vakuumpumpen ble tilknyttet.

Som det før er blitt fastslått, minsker eller opphever denne spesielle fremgangsmåte for utøvelse av oppfinnelsen, spesielt ved grafittrør, også slike rør som har dimensjoner på ca. 1,83 meters lengde og med ytre diameter på ca. 5,5 cm og indre diameter på ca. 3,75 cm, tendensen til brudd eller sprengning under forkullings-varme-behandlingen. Det antas at dette skyldes at kanaler av den minste størrelse og akkurat tilstrekkelig for at gasser kan unnslippe forblir åpne i de områder som ligger fjernt fra den overflate hvorigjennom impregneringen finner sted.

Eksempel 7.

I dette eksempel i henhold til oppfinnelsen illustreres den forbedrede effekt av forkulling ved høy-temperatur behandling som ovenfor beskrevet på følgende måte: En ubehandlet gjenstand av handels-grafitt ble først underkastet en alminnelig oksyderings-motstandsprøve omfattende oppvarming i luft av 550° C i 18 timer for å få et sammenligningsgrunnlag. Dette for-årsaket et vekttap på 3,97 pst. uten for-andring i de ytre dimensjoner og viste således at tapet på grunn av oksydering vesentlig fant sted i det indre. Det skal bemerkes at tapet vesentlig skriver seg fra båndene som er formet fra det forkullede bek-aktige bindemiddel mellom grafittkor-nene, og gjenstanden var således blitt svekket, og til og med skjørt.

En annen gjenstand ble først behandlet i overensstemmelse med en prosess slik som beskrevet i eksempel 1, hvor den opprinnelige forkullingsbehandling av det harpiksaktige impregneringsmidlet (under ikke-oksyderende forhold) omfattet oppvarming til 1000° C. Gjenstanden ble deretter i henhold til den foreliggende oppfinnelse, underkastet en ytterligere forkullingsbehandling under lignende ikke-oksyderende forhold omfattende oppvarming av den ved 2500° C i 1 time. Denne annen gjenstand ble deretter underkastet en oksydasjons-motstandsprøve ved å opp-varme den i luft i 22 timer ved 550° C. Vekttapet var bare 0,17 pst. og gjenstanden beholdt sin strukturelle styrke.

Eksempel 8.

En rørformet gjenstand av handels-grafitt, som var ca. 1,83 m langt, med ca. 5,5 cm i ytre diameter, og en indre diameter på ca. 2,5 cm og med en gjennomtrengelighet på 2,1 x 10-2 cm2/sek ble impregnert bare på sin indre overflate med delvis polymerisert furfurylalkohol slik som i eksempel 1 mens gjenstandens ytre vegg var satt under vakuum. Impregneringen varte i 2 timer. Den indre vegg ble deretter utsatt for saltsyregass natten over for å danne en herdet harpiksaktig hinne, gjenstanden ble deretter oppvarmet fra 40° C til 200° C ved lineær stigning over 30 timer for å fullstendiggjøre polymeriseringen av impregneringsmidlet. Gjenstanden ble så forkullet ved å pakke den inn i kullkorn og oppvarmes fra 20°-1000° C ved lineær stigning over en tid av 3 døgn. I et etterfølgende trinn ble gjenstanden impregnert ved å nedsenke den fullstendig 1 impregneringsmidlet og foreta utsugning på kjent måte i 2 timer. Polymerisering og forkulling var da istandbragt slik som tidligere og ugjennomtrengeligheten ble øket til 2,4 x 10-e cm2/sek.

Eksempel 9.

En rørformet gjenstand av grovkornet grafitt som var ca. 7,5 cm langt, med en ytre diameter på ca. 2,5 cm og en indre diameter på ca. 1,25 cm og tetthet på 1,76 g/cm» ble impregnert ved fullstendig nedsenking og utsugning som i tidligere eksempler med delvis polymerisert furfuryl-alkohol som innehold 0,4 pst. 11 N saltsyre som katalysator og 10 vektprosent kjøn-røk i suspensjon. Etter 1 time var det en økning i vekt på 9,6 pst. Den impregnerte gjenstand ble så oppvarmet for å polymerisere impregneringsmidlet og så forkullet ved 1000° C som i de tidligere eksempler. Ugjennomtrengeligheten ble herved øket til 1,2 x 10-2 cm2/sek. I det neste trinn fikk gjenstanden en behandling lignende den i det første trinn, men den prosentvise andel av kjønrøk i impregneringsmidlet ble redusert til 5 pst. Den absorberte mengde under impregneringen var 6 vektprosent. Forkulling ble utført som tidligere. Den endelige verdien for ugjennomtrengeligheten ble 3,4 x IO-* cm2/sek og gjenstanden var således gjort passende for videre behandling med furfurylalkohol uten tilsatt kjønrøk for ytterligere å redusere porøsiteten.

Eksempel 10.

Et rør av kullstoff slik som i eksempel 2 ble impregnert med 100 vektdeler av et

blandet impregneringsmiddel bestående av furfuryl-alkohol og furfurylaldehyd i for-holdet 4 : 1 og delvis polymerisert ved full-

stendig nedsenkning og evakuering i li/2'

time slik som tidligere beskrevet. Trykket ble så hevet til atmosfæretrykk og gjen-

standen fikk anledning til å gjennomsuges i 3 timer. Vektøkningen var 3,5 pst.

Gjenstanden ble oppvarmet til 200° C

for å herde impregneringsmidlet slik som tidligere beskrevet og så forkullet ved opp-

varming til 1000° C over 3 døgn slik som før. Den endelige verdi av ugjennomtrenge-

ligheten var 3,14 x 10~5/sek. Den behand-

lede gjenstand passet utmerket for ytter-

ligere behandling med furfurylalkohol som sådan, slik som i tidligere eksempler. Den-

ne prosess er en ideell forberedende pro-

sess for materialer av grovkornet kull.

Det vil være klart for fagfolk på om-

rådet at en spesiell behandlingsmåte for impregnering bør velges i forhold til gjen-nomtrengelighetsgraden for den gjenstand som skal behandles. Hvor f. eks. den opp-

rinnelige gjennomtrengelighet er større enn omtrent 3 x 10-2 cm2/sek. bør impreg-

neringen skje ved nedsenking. Dette vil ofte være tilfelle før gjenstanden har vært behandlet på noen som helst måte. Når gjennomtrengeligheten er ca. 5 x 10-4 cmV

sek. vil en trykk-prosess antagelig være nødvendig for å få en tilfredsstillende impregnering av gjenstanden. Dette fremgår klart av Kelvins likning som angir forhol-

det mellom trykket «p» som tilføres, over-flatespenningen «y», kontaktvinkelen «0»

mellom impregneringsmidlet og grafitten og radien «r» i porene i grafitten, nemlig

i Ligningen viser at når porestørrelsen

har avtatt etter det første eller annet trinn slik det er beskrevet i noen av eksemplene,

kan trykk være påskrevet hvis ytterligere impregnering er nødvendig. Det vil vises til eksempel IV hvor den verdi av gjennomtrengeligheten med den angitte gra-

fitt som er slik at impregnering under trykk er nødvendig var omtrent 4,5 x 10-4 cm2/sek. Denne verdi er omtrent den samme som den verdi som ble oppnådd et-

ter første trinn og den viser at trykk var nødvendig for det annet trinn.

Det vil også bemerkes at prosessene

kan kombineres, forkullingsprosessen ved høy temperatur i eksempel VII kan f. eks.

erstattes av eller komme i tillegg til hvilken som helst av de forkullingsprosesser som er beskrevet i de øvrige eksempler.

Kullstoff gjenstander som er produsert

etter en metode i henhold til oppfinnelsen

har en forbedret ugjennomtrengelighet,

som kan være mere enn 100.000 ganger bedre enn for ubehandlede gjenstander, og beholder denne ugjennomtrengelighet selv etter påfølgende forsøk med oppvarmings-

runder som omfatter oppvarming til 2500°

C og avkjøling.

De nye idet vesentlige ugjennomtren-

gelige kullgjenstander egnet seg derfor til bruk i kjerne-reaktorer i form av hule be-

holdere for fisjonerbart materiale for å

virke både som en moderator i reaksjonen og som den ugjennomtrengelige beholder for de gassformede produkter fra fisjons-prosessen, og derved være tilstrekkelig godt egnet til å forhindre forurensning i kjøle-

midlet av fisjonsprodukter fra reaksjonen.

Når flytende metall anvendes som kjøle-

middel er de i det vesentlige ugjennomtrengelige kullstoff gjenstander i henhold til oppfinnelsen relativt immune for gjen-nomtrengning av metallet og for resulter-

ende skade på strukturen av kullstoff.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for behandling av en porøs gjenstand av kullstoff for å

gjøre den i det vesentlige ugjennomtrengelig, hvor gjenstanden impregneres helt igjennom minst en gang med et flytende impregneringsmiddel, karakterisert v e d at det anvendes et impregneringsmiddel som hovedsaklig består av, eller inne-holder en vesentlig del furfurylalkohol og som kan inneholde et fyllstoff av findelt kullstoff i suspensjon, og at impregneringsmidlet polymeriseres og karboniseres i porene ved oppvarming.

2. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 1, karakterisert ved at gjenstanden først impregneres med en blanding av det flytende impregneringsmiddel og det fin-delte kullstoff i suspensjon etterfulgt av harpiksdannelse av det flytende impregneringsmiddel, for delvis å fylle porene i gjenstanden, og så foreta en forkulling mens det annet trinn er en gjentagelse av impregnerings-, harpiksdannelses- og forkullingsprosessene, men hvor det flytende impregneringsmiddel brukes alene uten fyllstoffet.

3. Fremgangsmåte som angitt i på-standene 1 eller 2, karakterisert ved at gjenstanden først impregneres gjennom bare den ene overflate og deretter utsettes for harpiksdannelses- og forkullings-behandlingene, hvoretter gjenstanden impregneres bare gjennom en overflate som er motsatt den som først ble impregnert og underkastes harpiksdannelses- og forkullingsbehandlingen.

4. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 3, karakterisert ved at 50 pst. av den mengde impregneringsmiddel som er beregnet å være nødvendig til å fylle porevolumet i gjenstanden, absorbe-res ved den første impregnering mens res-ten er tilgjengelig for et eller flere etter-følgende trinn.

5. Fremgangsmåte som angitt i hvilken som helst av de foregående påstander, karakterisert ved at et rørformet legeme først impregneres fra enten den indre eller ytre overflate av rørveggen etterfulgt av harpiksdannelses- og forkullingsbehandlinger, og deretter impregneres fra den ytre overflate og gjentagelse av harpiksdannelses- og forkullingsbehand-lingene.

6. Fremgangsmåte som angitt i hvilken som helst av de foregående påstander, karakterisert ved at impregneringen foretas i en vakuumprosess.

7. Fremgangsmåte som angitt i på-standene 1—5, karakterisert ved at impregneringen foretas i en trykkpro-sess.

8. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 6, karakterisert ved at en beholder for gjenstanden blir evakuert til et så lavt trykk som mulig, f. eks. 10 mikron kvikksølvhøyde, hvoretter impregneringsmiddelet som på forhånd er avgasset blir tilført idet trykket i beholderen etter et passende tidsintervall heves til atmosfære-trykk for å drive impregneringsmiddelet inn i porene i gjenstanden.

9. Fremgangsmåte som angitt i hvilken som helst av de foregående påstander, karakterisert ved at en begynnende harpiksdannelse av det flytende impregneringsmiddel foretas ved syreherding med f. eks. en liten mengde mineralsyre oppløst i dette.

10. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 9, karakterisert ved at harpiksdannelsen av harpiksen istandbringes langsomt ved herding ved værelsestemperatur i en atmosfære av furfurylalkohol-damp.

11. Fremgangsmåte som angitt i på-standene 9 eller 10, karakterisert ved at harpiksdannelses-trinnet omfatter hurtig dannelse av en hinne av herdet harpiks på gjenstanden ved å utsette det for mineralsyregass, hvorved harpiksdannelsen av den harpiksen som er inneslut-tet av hinnen foregår med begrensede fordampingstap.

12. Fremgangsmåte som angitt i på-standene 9, 10 eller 11, karakterisert ved at harpiksdannelses-trinnet omfatter oppvarming av den impregnerte gjenstand ved en temperatur i området 40-220° C inntil harpiksen er modnet og i det vesentligste hard.

13. Fremgangsmåte som angitt i hvilken som helst av de foregående påstander, karakterisert ved at forkullingen foretas ved å omhylle den impregnerte gjenstand i findelt kullstoff f. eks. kjøn-røk, eller i en inert atmosfære, og ved oppvarming fra 100° C til en temperatur i området 1000-1350° C i en tid på minst 3 døgn.

14. Fremgangsmåte som angitt i hvilken som helst av de foregående påstander 1—13, karakterisert ved at ytterligere varme-behandling foretas ved å varme opp gjenstanden til en temperatur i området 1350—2800° C i kjønrøk eller en inert atmosfære i en tid på minst 3 døgn for å forbedre motstanden mot oksydering.