NO134496B

NO134496B -

Info

Publication number: NO134496B
Application number: NO233973A
Authority: NO
Inventors: A J A Asplund; R B Reinhall; P J I Ahrel
Original assignee: Defibrator Ab
Priority date: 1972-06-13
Filing date: 1973-06-04
Publication date: 1976-07-12
Also published as: FI60042B; CA1007008A; FI60042C; JPS4955902A; SE362910B; JPS5335602B2; DE2329890B2; DE2329890A1; NO134496C

Description

Fremgangsmåte for behandling av porøse gjenstander av kullstoff. Method for treating porous objects made of carbon.

Foreliggende oppfinnelse angår en The present invention relates to a

fremgangsmåte for behandling av porøse procedure for the treatment of porous

gjenstander av kullstoff, og det særegne objects of carbon, and the peculiar

ved fremgangsmåten i henhold til oppfin-nelsen er at den i to trinn i vilkårlig rekke-følge omfatter impregnering av gjenstanden i det ene trinn med et flytende impregneringsmiddel som i det vesentlige består av furfurylalkohol eller en oppløsning in the method according to the invention is that it comprises, in two stages in arbitrary order, impregnation of the object in one stage with a liquid impregnating agent which essentially consists of furfuryl alcohol or a solution

av en termoplastisk furanharpiks i et organisk oppløsningsmiddel, idet impregneringsmidlet kan inneholde et fyllstoff i of a thermoplastic furan resin in an organic solvent, the impregnating agent may contain a filler i

suspensjon i form av fint oppdelt kullstoff, suspension in the form of finely divided carbon material,

herding av det flytende impregneringsmiddel i porene for så å underskaste gjenstanden en forkullingsbehandling for å forkulle curing the liquid impregnating agent in the pores and then subjecting the object to a char treatment to char

impregneringsmidlet under ikke-oksyde-rende forhold, og, i det annet trinn, oppvarming av gjenstanden i en forbipasse-rende strøm av damp av en kullstoff-for-bindelse eller et hydrokarbon ved en temperatur som holdes på et jevnt nivå og the impregnating agent under non-oxidizing conditions, and, in the second step, heating the article in a passing stream of vapor of a carbon compound or a hydrocarbon at a temperature maintained at a uniform level and

som ligger mellom 500 og 1500° C ved et which lies between 500 and 1500° C at et

trykk i området fra underatmosfærisk pressure in the range from subatmospheric

trykk og opptil et trykk som ikke vesentlig pressure and up to a pressure that is not significant

overstiger en verdi like over atmosfæretrykket, uten at det oppstår noen trykkforskjell over et tverrsnitt av gjenstanden, og exceeds a value just above atmospheric pressure, without any pressure difference occurring across a cross-section of the object, and

styring av temperaturen for å forhindre at controlling the temperature to prevent that

den ikke stiger over den jevne temperatur. it does not rise above the steady temperature.

Impregneringstrinnet kan bli utført i The impregnation step can be carried out in

to steg hvor det første er en forberedende two steps where the first is a preparatory one

prosess til reduksjon av porøsiteten ved å process to reduce the porosity by

impregnere med en blanding av det flytende impregneringsmiddel og det fint impregnate with a mixture of the liquid impregnating agent and the fine

oppdelte kullstoff i suspensjon etterfulgt split carbon in suspension followed

av herding av impregneringsmidlet i porene og forkulling, og hvor det annet steg er en gjentagelse av impregneringen, her-dingen og forkullingsprosessen, men under benyttelse av det flytende impregneringsmiddel alene uten fyllstoffet. of curing the impregnating agent in the pores and charring, and where the second step is a repetition of the impregnation, curing and charring process, but using the liquid impregnating agent alone without the filler.

I hvilken som helst av prosessene i det første trinn kan impregneringen forbedres ved tilsetning av aceton, og hvis ønskes, et fuktningsmiddel, til impregneringsmidlet. In any of the processes in the first step, the impregnation can be improved by adding acetone, and if desired, a wetting agent, to the impregnating agent.

En fremgangsmåte for det første trinn, som er spesielt verdifull i forbedringen av impermeabiliteten for hule gjenstander av kullstoff, eller gjenstander av sammensatt form, omfatter først å impregnere gjenstanden bare gjennom en side og så utsette den for impregneringsherdings- og forkul-lingsbehandlinger, og deretter å impregnere den gjennom en side som er motsatt til den som ble brukt ved den første impregnering og å utsette den for herdings-og forkullingsprosesser, ytterligere omgan-ger med vekselvis side-impregnering, idet herdnings- og forkullings-behandlinger foretaes som ønskes. A method for the first step, which is particularly valuable in improving the impermeability of hollow articles of carbon, or articles of composite form, comprises first impregnating the article through one side only and then subjecting it to impregnation curing and charring treatments, and then to impregnate it through a side opposite to that used in the first impregnation and to subject it to hardening and charring processes, further rounds of alternating side impregnation, hardening and charring treatments being carried out as desired.

I tilfelle av rørformede legemer omfatter denne foretrukne fremgangsmåte å impregnere gjenstanden først ved hjelp av enten den indre eller ytre overflate av rør-veggen etterfulgt av herdnings- og forkul-lingsbehandlinger og deretter impregnering ved hjelp av den annen overflate, og gjentagelse av herdnings- og forkullings-behandlingene. In the case of tubular bodies, this preferred method comprises impregnating the article first by means of either the inner or outer surface of the tube wall followed by hardening and charring treatments and then impregnating by means of the other surface, and repeating the hardening and the charring treatments.

Impregnering med furfurylalkohol foretaes hensiktsmessig ved en vakuum-prosess i hvilken en beholder for gjenstanden er evakuert til et så lavt trykk som mulig, f. eks. 10 mikron kvikksølvsøyle, og hvor impregneringsmiddelet som på for-hånd er utgasset, så tilføres; eter et passende intervall økes beholdertrykket til atmosfærisk for å drive impregneringsmiddelet inn i porene i gjenstanden. Fylling av porene kan forbedres ved å tilføre høyere trykk enn atmosfærens i dette annet trinn siden porestørrelsen er blitt redusert ved den første impregnering. Trykk i området 7—35 kg/cm<2> kan anvendes. Impregnation with furfuryl alcohol is suitably carried out by a vacuum process in which a container for the object is evacuated to as low a pressure as possible, e.g. 10 micron mercury column, and where the impregnating agent, which has been outgassed in advance, is added; at a suitable interval, the container pressure is increased to atmospheric to drive the impregnating agent into the pores of the object. Filling of the pores can be improved by applying pressure higher than that of the atmosphere in this second step since the pore size has been reduced by the first impregnation. Pressure in the range 7-35 kg/cm<2> can be used.

Begynnende herdning eller harpiksdannelse av det væskeformede impregneringsmiddel kan iverksettes ved syreherd-ning med, f. eks. en liten mengde mineral-syre i oppløsning i dette, og foregår for-trinnsvis langsomt ved, f. eks. herdning av harpiksen ved værelsetemperatur i en atmosfære av furfurylalkoholdamp, eller ved hurtig dannelse av en film av herdnet harpiks på gjenstanden ved å utsette den for saltsyregass, idet harpiksen som er inne-sluttet av filmen undergår sin begynnende harpiksdannelse uten større fbrdampnings-tap. Ytterligere harpiksdannelse kan foretaes ved å oppvarme den impregnerte gjenstand ved en temperatur i området 40° C til 220° C inntil harpiksen er varmebehandlet og i det vesentlige fast. Initial hardening or resin formation of the liquid impregnating agent can be implemented by acid hardening with, e.g. a small amount of mineral acid in solution in this, and takes place preferably slowly by, e.g. curing the resin at room temperature in an atmosphere of furfuryl alcohol vapor, or by rapidly forming a film of hardened resin on the object by exposing it to hydrochloric acid gas, the resin enclosed by the film undergoing its initial resin formation without major evaporation loss. Further resin formation can be carried out by heating the impregnated object at a temperature in the range of 40° C to 220° C until the resin is heat treated and substantially solid.

Etter varmebehandlingen kan impregneringsmiddelet bli forkullet under ikke-oksyderende forhold ved å pakke den impregnerte gjenstand inn i fin oppdelt kullstoff eller grafittpulver, som f. eks. kjønn-røk og oppvarme det fra 100° C opp til en temperatur i området 1000—1350° C og i enkelte tilfeller opp til 2800° C over en periode på minst 3 dager, idet kjønnrøkpak-ningen tjener til å forhindre oksydasjon av gjenstanden og impregneringsmiddelet, eller ved å oppvarme legemet som beskrevet, men i en atmosfære av inert gass. Saltsyre eller salpetersyre kan hensiktsmessig brukes for harpiksdannelse idet mengden som blandes med alkoholen styres nøyaktig i overensstemmelse med den øn-skede langsomme herdningsgrad. Passende mengder av saltsyre ligger i området 0,05 pst. til 1,0 pst. av volumet, en foretrukket mengde er 0,4 pst. Det er også ønskelig å la furfurylalkoholen gjennomstrømme i luft mellom 20 og 50 timer for at den skal delvis polymeriseres og derved gjøres mere uføl-som for syren og således muliggjøre enkel styring av videre polymerisasjon. Denne delvise polymerisasjon kan istandbringes ved å tilsette en liten mengde av mineral-syre, f. eks. 0,01—0,02 volumprosent. After the heat treatment, the impregnating agent can be charred under non-oxidizing conditions by wrapping the impregnated object in finely divided carbon or graphite powder, such as e.g. sex smoke and heat it from 100° C up to a temperature in the range of 1000-1350° C and in some cases up to 2800° C over a period of at least 3 days, the sex smoke pack serving to prevent oxidation of the object and the impregnating agent, or by heating the body as described, but in an atmosphere of inert gas. Hydrochloric acid or nitric acid can suitably be used for resin formation, as the amount mixed with the alcohol is precisely controlled in accordance with the desired slow degree of curing. Suitable amounts of hydrochloric acid are in the range 0.05 per cent to 1.0 per cent of the volume, a preferred amount is 0.4 per cent. It is also desirable to let the furfuryl alcohol flow through in air between 20 and 50 hours so that it will partially polymerized and thereby made more insensitive to the acid and thus enable easy control of further polymerisation. This partial polymerization can be restored by adding a small amount of mineral acid, e.g. 0.01-0.02 volume percent.

Den langsomme hevning av forkul- The slow rise of char-

lingstemperaturen til innenfor området 1000° C—1350° C sikrer et utbytte på omkring 80 pst. av den teoretiske mengde av kullstoff som er tilgjengelig fra impregneringsmiddelet ved omdannelse. the ling temperature of within the range 1000° C—1350° C ensures a yield of about 80 percent of the theoretical amount of carbon that is available from the impregnating agent during conversion.

Det skal bemerkes at det forkullede flytende impregneringsmiddel eller binde-middel kan bli gitt meget verdifulle oksy-dasjons-motstandsdyktighetskarakteri-stikker ved å fortsette forkullingsbehand-lingen av impregneringsmiddelet eller bin-demiddelet til en temperatur i området 1350° C til 2800° C. It should be noted that the charred liquid impregnating agent or binder can be given very valuable oxidation resistance characteristics by continuing the char treatment of the impregnating agent or binder to a temperature in the range of 1350°C to 2800°C.

Væskeimpregneringstrinnet kan også innbefatte behandling av impregneringsmiddelet med en forforsyre og en etterfølg-ende forkullingsbehandling ved en temperatur på minst 1000° C for å tilbakeholde fra 0,05 til 0,25 pst. av forbindelsen i form av H.jPO, i gjenstanden etter forkullingen, hvorved oksydasjonsmotstanden i kullstof-fet er forbedret. The liquid impregnation step may also include treatment of the impregnating agent with a pre-acid and a subsequent carbonization treatment at a temperature of at least 1000° C. to retain from 0.05 to 0.25 percent of the compound in the form of H.jPO, in the article after the carbonization , whereby the oxidation resistance in the carbon oil is improved.

Fosforsyren kan blandes med det impregnerende furanderivat eller den termo-plastiske harpiks før impregneringen eller kan absorberes i et separat-impregner-ingssteg som følger etter impregneringen med alkoholen eller harpiksen alene. Fos-forsyre (midlere tetthet 1,7) kan tilsettes i en mengde som ikke overskrider 7 volumprosent, og andre fosfatforbindelser kan tilsettes i mengder som ikke overskrider 10 vekt- eller volumprosent. The phosphoric acid can be mixed with the impregnating furan derivative or the thermoplastic resin before the impregnation or can be absorbed in a separate impregnation step that follows the impregnation with the alcohol or the resin alone. Phosphoric acid (average density 1.7) can be added in an amount not exceeding 7 percent by volume, and other phosphate compounds can be added in amounts not exceeding 10 percent by weight or volume.

Noen eksempler av opfinnelsen vil nå bli beskrevet. Some examples of the invention will now be described.

Eksempel 1. Example 1.

Et rør av finkornet handelsgrafitt med A tube of fine-grained commercial graphite with

dimensjoner ca. 2,54 cm ytre diameter og dimensions approx. 2.54 cm outer diameter and

ca. 1,27 cm indre diameter, og ca. 5,1 cm lengde ble oppvarmet i en «nichrome»-(Handelsnavn)-ovn ved 750° C i 200 timer i en atmosfære av nitrogen- og benzen-damp som kontinuerlig strømmer gjennom ovnen, hvor det totale gasstrykk er 1 atmosfære og hvor benzenets partialtrykk er 22 cm Hg. Etter denne behandling øket rø-ret i vekt med 4,6 pst. uten forandringer i dimensjonene og impermeabiliteten ble forbedret fra 4 x IO-2 til 10-a cm<2>/sek. I det neste trinn ble røret impregnert med gjen-nomstrømmet furfyrulalkohol som inneholdt 0,4 volumprosent konsentrert HC1-syre, ved å lukke røret og evakuere det mens det er neddyppet i alkoholen slik at impregneringsmiddelet ble trukket gjennom porene av røret via den ytre overfla-ten. Rørets vekt øket med 5 pst. Røret ble så oppvarmet fra værelsetemperatur til 160° C over en periode på to dager for å about. 1.27 cm inner diameter, and approx. 5.1 cm length was heated in a "nichrome" (Trade name) furnace at 750° C. for 200 hours in an atmosphere of nitrogen and benzene vapor continuously flowing through the furnace, where the total gas pressure is 1 atmosphere and where the partial pressure of benzene is 22 cm Hg. After this treatment, the pipe increased in weight by 4.6 percent without changes in the dimensions and the impermeability was improved from 4 x 10-2 to 10-a cm<2>/sec. In the next step, the tube was impregnated with flow-through furfuryl alcohol containing 0.4 volume percent concentrated HCl acid, by closing the tube and evacuating it while immersed in the alcohol so that the impregnating agent was drawn through the pores of the tube via the outer surface. ten. The weight of the tube was increased by 5 percent. The tube was then heated from room temperature to 160° C over a period of two days to

overføre den impregnerende alkohol til fast harpiks. Røret ble så videre oppvarmet i en inert atmosfære fra 100° C til 1000° C i line-ær grad over en periode på 3 dager for å forkulle harpiksen. Denne dobbelte behandling ledet til en ytterligere forbedring av rørets impermeabilitet, idet den endelige verdi var 1 x 10-7 cm<2>/sek. transfer the impregnating alcohol to solid resin. The tube was then heated in an inert atmosphere from 100°C to 1000°C linearly over a period of 3 days to char the resin. This double treatment led to a further improvement of the pipe's impermeability, the final value being 1 x 10-7 cm<2>/sec.

Eksempel 2. Example 2.

Et rør av finkornet grafitt med dimensjoner ca. 5,6 cm ytre diameter og ca. 4,3 cm indre diameter og ca. 16,5 cm lengde og med en permeabilitet på 2 x IO-2 cm<2>/sek. ble impregnert med en gjennomstrømmet furfurylalkohol som inneholdt et kataly-serende element og ble derpå underkastet behandlinger for å varmebehandle den impregnerende alkohol og forkulle harpiksen som i eksempel 1. Permeabiliteten var etter denne behandling 1 x IO-<3> cm<2>/sek. Røret ble så oppvarmet i en «nichrome»-ovn til 850° C i en atmosfære av nitrogen- og benzen-damp som kontinuerlig strømmet gjennom ovnen, idet benzenets partialtrykk var 8 cm Hg, og hvor oppvarmningstiden var A tube of fine-grained graphite with dimensions approx. 5.6 cm outer diameter and approx. 4.3 cm inner diameter and approx. 16.5 cm long and with a permeability of 2 x IO-2 cm<2>/sec. was impregnated with a flow-through furfuryl alcohol containing a catalyzing element and was then subjected to treatments to heat treat the impregnating alcohol and char the resin as in Example 1. The permeability after this treatment was 1 x 10-<3> cm<2>/sec . The tube was then heated in a "nichrome" furnace to 850° C in an atmosphere of nitrogen and benzene vapor which continuously flowed through the furnace, the partial pressure of the benzene being 8 cm Hg, and where the heating time was

150 timer. Denne annen behandling med-førte en vektsøkning av røret på 1 pst. og impermeabiliteten var forbedret til mer enn 1 x 10 -8 cm<2>/sek. 150 hours. This second treatment resulted in an increase in the weight of the pipe of 1 percent and the impermeability was improved to more than 1 x 10 -8 cm<2>/sec.

Eksempel 3. Example 3.

To rør av handelsgrafitt (med referan-ser F.G.l og F.G.2) ble impregnert med furfurylalkohol fra utsiden (vakuum på in-nersiden), varmebehandlet og forkullet ved 1000° C. De ble så utgasset i vakuum ved 1350° C i en time og tilslutt behandlet i en nitrogen-benzen-gassblanding (benzenets partialtrykk omkring ca. 21 cm Hg) ved 750° C i 97 timer. Permeabilitets-forandrin-gene er angitt i tabell 1. Two tubes of commercial graphite (with references F.G.1 and F.G.2) were impregnated with furfuryl alcohol from the outside (vacuum on the inside), heat treated and carbonized at 1000° C. They were then outgassed in vacuum at 1350° C for one hour and finally treated in a nitrogen-benzene gas mixture (benzene's partial pressure around 21 cm Hg) at 750° C for 97 hours. The permeability changes are listed in Table 1.

Den endelige permeabilitet av rørene og de opprinnelige permeabiliteter ved av-slutning av prøvene ble målt ved vakuum-metoden. Resultatene av avslutningsprøv-ene er angitt i tabell 2. Tabell 2 viser også, for sammenlignings skyld, resultatene av avsluttende prøver på et lignende furfuryl-alkoholbehandlet, men ikke gassimpregnert rør (Referanse F.G.3). The final permeability of the pipes and the initial permeabilities at the end of the samples were measured by the vacuum method. The results of the final tests are given in Table 2. Table 2 also shows, for the sake of comparison, the results of final tests on a similar furfuryl alcohol-treated but not gas-impregnated pipe (Reference F.G.3).

Disse resultater viser at et rør som har impermeable lag i betraktelige dybder er fremstillet ved en enkel og hurtig to-trinns prosess som omfatter en enkelt furfurylalkohol-impregnering og en relativt kort gassimpregnering. These results show that a pipe which has an impermeable layer at considerable depths is produced by a simple and fast two-stage process comprising a single furfuryl alcohol impregnation and a relatively short gas impregnation.

Eksempel 4. Example 4.

Furfurylalkohol- impregnering av gass-behanldede rør. Furfuryl alcohol impregnation of gas-treated pipes.

Dette eksempel viser betydningen av å redusere antallet av furfurylalkoholbe-handlinger som er nødvendige for å oppnå lav permeabilitet. For å oppnå dette er det ønskelig å oppnå den største effekt i permeabilitet fra en gitt vektmengde av furfurylalkohol-kullstoff. Med dette for øye ble gjenstander av fin-kornet handelsgrafitt utsatt for en gass-avsetningsbehand-ling under forhold som førte til en relativt stor vektøkning med en liten reduksjon i permeabiliteten, før de ble behandlet ved furfurylalkoholprosessen. This example shows the importance of reducing the number of furfuryl alcohol treatments necessary to achieve low permeability. To achieve this, it is desirable to achieve the greatest effect in permeability from a given amount by weight of furfuryl alcohol carbon. With this in mind, articles of fine-grained commercial graphite were subjected to a gas deposition treatment under conditions which led to a relatively large increase in weight with a small reduction in permeability, before being treated by the furfuryl alcohol process.

Prøvestykke 4 a. Test piece 4 a.

Dimensjonen av det rørformete prøve-stykke var, ytre diameter ca. 5,0 cm, indre diameter ca. 2,5 cm, lengde 5 cm, og det hadde en opprinnelig permeabilitet på 4,41 x IO-<8> cm<2>/sek. The dimension of the tubular test piece was, outer diameter approx. 5.0 cm, inner diameter approx. 2.5 cm, length 5 cm, and it had an initial permeability of 4.41 x IO-<8> cm<2>/sec.

Den første impregnering besto i 150 timers behandling ved 780° i nitrogen-benzen-atmosfære (benzenets partialtrykk 2,65 cm Hg), hvormed permeabiliteten falt til 1,22 x IO-<3> cm<2>/sek, med en vektøking på 4,69 pst. The first impregnation consisted of 150 hours of treatment at 780° in a nitrogen-benzene atmosphere (benzene partial pressure 2.65 cm Hg), during which the permeability dropped to 1.22 x IO-<3> cm<2>/sec, with an increase in weight of 4.69 per cent.

Den annen impregnering besto i 3 timers impregnering i furfurylalkohol under trykk. Opptagelser av impregneringsmiddel var 1,98 vektprosent og prøvestykket ble så forkullet opp til 1000° C og den resulter-ende permeabilitet var 1 x 10-8 cm<2>/sek. The second impregnation consisted of 3 hours of impregnation in furfuryl alcohol under pressure. Intake of impregnating agent was 1.98% by weight and the sample was then charred up to 1000° C and the resulting permeability was 1 x 10-8 cm<2>/sec.

Prøvestykke 5 6. Test piece 5 6.

Dimensjonene av det rørformete prø-vestykke var, lengde ca. 15 cm, ytre diameter ca. 5,6 cm og indre diameter ca. 3,8 cm, og den opprinnelige permeabilitet var 1,68 x 10-2 cm<2>/sek. The dimensions of the tubular test piece were, length approx. 15 cm, outer diameter approx. 5.6 cm and inner diameter approx. 3.8 cm, and the initial permeability was 1.68 x 10-2 cm<2>/sec.

Den første behandling besto i gassimpregnering i 90 timer ved 780° C, som resulterte i en vektøking etter behandlingen på 8,78 pst. og en nedgang i permeabiliteten til 2,63 x IO-4 cm<2>/sek. The first treatment consisted of gas impregnation for 90 hours at 780° C, which resulted in a weight gain after the treatment of 8.78 percent and a decrease in permeability to 2.63 x 10-4 cm<2>/sec.

Den annen behandling besto å furfu-ryl-akoholimpregnering ved et trykk på ca. 14 kg/cm<2> inne i røret. Opptaket av impregneringsmiddel var 4,7 vektprosent. Varmebehandlingen besto av en første modning ved 250° C, deretter forkulling ved oppvarming til 1000° C. Permeabiliteten etter forkullingen var 1,0 x IO-7 cm<2>/sek og tettheten etter forkulling var 1,86 g/cml Eksempler 6 og 7. The second treatment consisted of furfuryl alcohol impregnation at a pressure of approx. 14 kg/cm<2> inside the tube. The uptake of impregnating agent was 4.7% by weight. The heat treatment consisted of an initial ripening at 250° C, then charring by heating to 1000° C. The permeability after charring was 1.0 x IO-7 cm<2>/sec and the density after charring was 1.86 g/cml Examples 6 and 7.

Disse er like og viser fordeler av å an-vende en acetonblanding i væskeimpregneringstrinnet. These are similar and show advantages of using an acetone mixture in the liquid impregnation step.

I hvert tilfelle ble rørformede prøve-stykker av grafitt med renhetsgrad egnet til kjernefysiske formål, av lengde ca. 15 cm, ytre diameter ca. 5,6 cm og indre diameter ca. 3.80, impregnert ved helt og ned-dyppe røret i en oppløsning av komersiell furan-harpiks inneholdende 50 vektprosent aceton, evakuering av beholderen i 15 minutter, og så ved å ligge nedsenket i impregneringsmidlet-i 90 minutter, mens dette fremdeles er under vakuum. Beholderens trykk ble deretter hevet til en atmosfære og holdt ved denne verdi i tre timer. Røret ble fjernet fra beholderen og den overflø-dige harpiks fjernet. Røret ble så forsiktig oppvarmet for å polymerisere harpiksen og videre oppvarmet under ikke-oksyderendc forhold til 1000° C for å forkulle harpiksen. Røret ble deretter impregnert ved å fylle det indre med impregneringsblandingen, hvoretter endene ble lukket og rørets indre satt under et trykk opp til ca. 14 kg/cm<2 >for å drive impregneringsmiddelet gjennom veggen bare fra den indre overflate, hvoretter røret ble underkastet polymeriserings-og forkullings-behandlinger som tidligere. Minskningen i permeabilitet av de rørfor-mede prøvestykker er vist i tabell 3. In each case, tubular test pieces of graphite of purity grade suitable for nuclear purposes, of length approx. 15 cm, outer diameter approx. 5.6 cm and inner diameter approx. 3.80, impregnated by fully immersing the tube in a solution of commercial furan resin containing 50 percent acetone by weight, evacuating the container for 15 minutes, and then by remaining submerged in the impregnating agent for 90 minutes while still under vacuum. The vessel pressure was then raised to one atmosphere and held at this value for three hours. The tube was removed from the container and the excess resin removed. The tube was then gently heated to polymerize the resin and further heated under non-oxidizing conditions to 1000°C to char the resin. The pipe was then impregnated by filling the interior with the impregnation mixture, after which the ends were closed and the interior of the pipe was pressurized to approx. 14 kg/cm<2> to drive the impregnating agent through the wall only from the inner surface, after which the pipe was subjected to polymerization and charring treatments as before. The reduction in permeability of the tube-shaped test pieces is shown in table 3.

Det skal påpekes at varigheten av gassimpregneringen ikke er av spesiell betydning. F. eks. ble andre prøvestykker lignende de i eksempel 4 behandlet ved 750° C i 37 timer, hvilket resulterte i en vektøk-ning på 6 pst. og en permeabilitet etter behandlingen på lx IO-3 cm<2>/sek. It should be pointed out that the duration of the gas impregnation is not of particular importance. For example other test pieces similar to those in example 4 were treated at 750° C. for 37 hours, which resulted in a weight increase of 6 percent and a permeability after the treatment of lx 10-3 cm<2>/sec.

Det er et karakteristisk trekk ved selve gassimpregneringstrinnet at reaksjonspro-dukter blir fjernet kontinuerlig ved diffu-sjon under avsettingsprosessen, slik at det totale porevolum i utgangsmaterialet er av relativt liten betydning for dette trinn It is a characteristic feature of the gas impregnation step itself that reaction products are removed continuously by diffusion during the deposition process, so that the total pore volume in the starting material is of relatively little importance for this step

sammenlignet med diameteren av de stør-ste porer. Avsettingen bygges opp over hele compared to the diameter of the largest pores. The deposit is built up all over

den overflate hvor reaktanten har adkomst i en grad som avhenger av reaktantkon-sentrasjonen ved hvert sted, og porene vil lukkes ved de trangeste punkter — vanlig-vis nær ved eller på den ytre overflate av gjenstanden. En tilstrekkelig langvarig behandling kan forventes å lukke alle porene selv om man kan støte på vanskeligheter i gjenstander med noen få meget store porer. En ulempe ved gassimpregneringen som sådan er tynnheten av den mest imperme- the surface where the reactant has access to a degree that depends on the reactant concentration at each location, and the pores will close at the tightest points — usually close to or on the outer surface of the object. A sufficiently long treatment can be expected to close all the pores, although difficulties may be encountered in objects with a few very large pores. A disadvantage of the gas impregnation as such is the thinness of the most impermeable

able sone, og dens beliggenhet, som har en able zone, and its location, which has a

tendens til å være nær ved en ytre overflate av gjenstanden. tend to be close to an outer surface of the object.

Impregneringen med en væske som f. The impregnation with a liquid such as

eks. furfurylalkohol kan på den annen side e.g. furfuryl alcohol, on the other hand, can

benyttes til å gi en anseelig tykk sone med used to give a considerably thick zone with

lav permeabilitet, og denne er ikke nød-vendigvis frembrakt nær en ytre overflate. low permeability, and this is not necessarily produced close to an outer surface.

Totalt porevolum er av vesentlig betydning Total pore volume is of significant importance

på grunn av trykket på gjenstanden, som due to the pressure on the object, which

kan være høyt nok til å forårsake brudd i may be high enough to cause rupture in

legemet. Det er meget ønskelig å utføre the body. It is very desirable to perform

furfurylalkoholimpregneringen i mere enn the furfuryl alcohol impregnation in more than

ett trinn som beskrevet ovenfor fordi mengden av alkohol som kan bli opptatt ved den one step as described above because the amount of alcohol that can be absorbed by it

første impregnering er begrenset ved denne tendens til brudd under forkullingen. first impregnation is limited by this tendency to break during charring.

For eksempel bidrar, alkohol som polyme-riserer i store ytre porer og sidekanaler, til For example, alcohol that polymerises in large outer pores and side channels contributes to

oppbygging av trykk fra reaksjonsproduk-ter uten nødvendigvis å ha stor nyttbar build-up of pressure from reaction products without necessarily having a large useful life

effekt på permeabiliteten. Det vil ses fra effect on permeability. It will be seen from

eksemplene 3, 6 og 7 at større mengder av examples 3, 6 and 7 that larger quantities of

katalysatoren kan anvendes når aceton ut-gjør en del av det væskeformede impregneringsmiddel hvilket resulterer i et forbedret utbytte av kullstoff når impregneringsmiddelet er forkullet. the catalyst can be used when acetone forms part of the liquid impregnating agent, which results in an improved yield of carbon when the impregnating agent is charred.

Det vil forstås at den sammensatte It will be understood that the composite

fremgangsmåte reduserer noen av ulempe-ne ved hver av de ovenfor omtalte proses-ser: den fører til store tetthetsøkninger og method reduces some of the disadvantages of each of the processes mentioned above: it leads to large increases in density and

tillater behandling av noen grafitt-sorter allows processing of some graphite varieties

som har relativt store porer, da disse kan which have relatively large pores, as these can

behandles uten faren for at gjenstanden processed without the risk that the object

går i stykker under forkullingsprosessen. breaks during the charring process.

Claims

1. Procedure for treatment of

a porous object made of carbon material, characterized in that it comprises impregnation of the object in two stages in arbitrary order in one stage with a liquid impregnating agent which essentially consists of furfuryl alcohol or a solution of a thermoplastic furan resin in an organic solvent, the impregnating agent may contain a filler in suspension in the form of finely divided charcoal, hardening the liquid impreg impregnating agent in the pores and then subjecting the article to a carbonization treatment to carbonize the impregnating agent under non-oxidizing conditions, and, in the second step, heating the article in a passing stream of vapor of a carbon compound or a hydrocarbon at a temperature which is maintained at a uniform level and which is between 500 and 1500° C at a pressure in the range from sub-atmospheric pressure up to a pressure which does not significantly exceed a value just above atmospheric pressure, without any pressure difference occurring across a cross-section of the object, and controlling the temperature to prevent it from rising above the steady temperature.

2. Method as set forth in claim 1, characterized in that the impregnation step is carried out in two steps, the first by impregnating the object with a mixture of the liquid impregnating agent and the finely divided carbon in suspension, followed by curing the impregnating agent to partially fill the pores in the object as well as charring, and secondly by repeating the impregnation, hardening and charring processes, but using the impregnating agent alone without the filler.

3. Method as stated in claim 1 or 2, characterized in that the liquid impregnating agent is mixed with acetone in one step.

4. Method as stated in any of the preceding claims, using the liquid impregnating agent, characterized in that the object e.g. a pipe, is first impregnated through only one surface and then subjected to hardening and charring treatments, and after which it is impregnated only through a surface opposite to that which was used in the first impregnation and then subjected to hardening and charring treatments, with repeated alternating surface treatments carried out as needed.