SE449148B - Forfarande for framstellning av elektrodunderlag av kolfibrer - Google Patents

Description

449 148 US-PS 3 972 735. De plana elektroderna anbringas vid sidan av gastäta plattor utformade med ribbor, som åtskilda närliggande celler, och avgränsade kanaler bakom elektroden. Dessa tidigare kända elektrodunderlag var homogena tvärsigenom, och var nästan uteslutande avhängiga av passande impregnering av hydrofob poly- mer (polytetrafluoretylen) för att vara säker på att reagens- gasen kunde passera genom desamma, samtidigt som de också hade förmåga till att hålla på en viss mängd elektrolyt för anpass- ning till variationer i elektrolytvolym medan cellen var i drift.

Ett sätt att framställa bränslecellelektrodunderlag som upp- fyller erforderliga fordringar bestod exempelvis i att göra dem selektivt vätsketäta, kombinerat med borrning eller utformning av hål inne i elektrodunderlaget, såsom anges i US-PS 4 064 3Éâ.

I vissa tillfällen tillfogades ytterligare komponenter för att utföra funktioner som annars skulle ha utförts av elektrodunder- laget. Detta gjorde det enklare att tillverka elektroden, men ökade kostnaderna och gjorde cellen mera komplicerad. Såsom exem- pelvis anges i US-PS 3 779 811 samt 3 839 091, tillsattes ett särskilt skikt bakom elektroden för elektrolytlagringskapacitet och Volymkontroll.

Elektrodunderlag utformade med ribbor, såsom beskrives i US-PS 4 ll5 627, gav en rad fördelar. Exempelvis blev det möj- ligt att utnyttja ribborna för lagring av överskottselektrolyt, medan stegen, som förbinder ribborna inbördes, hölls tomma eller i stort sett tomma, för passage av reagensgas genom stegen till katalysatorskiktet. Detta uppnâddes genom att impregnera stegen med polytetrafluoretylen, för att nämma dessas förmåga att taga upp olektrolyt. Emellertid följes denna fördel och andra för- delar av nya fabrikationsproblemß eftersom det är svårare att genomföra lönsam fabrikation av ett underlag utformat med ribbor än ett som ganska enkelt består av ett plant ark eller en plan platta. _ Enligt US-PS 4 ll5 627 framställdes underlaget, som var utformat med ribbor, genom formning av en blandning av kolbeck- fibrer och en fenolharts inne i en form. Förfarandet beskrives närmare i US-PS 4 165 349. Vid denna formningsprocess blev en homogen blandning av 20-50 vikt-% värmehärdande harts och 80-S0 % kolfibrer med en längd på mellan 254 och 2540 Pm hällda i en form som var utformad som den motsatta bilden av det ribb- mönster som önskades i underlaget. Blandningen utsättes sam- tidigt för lågt tryck och värme på så sätt att man enligt be- 449 148 ..:<. a räkningarna uppnår önskad tjocklek på delar och så att man upp- når i varje fall delvis härdning av hartsen, således att delen kommer att bibehållas i sin form och tjocklek när trycket upp- hävs. Man använder en plan plattformdel eller form för att utöva trycket. Den förses med mellanlägg så att den bottnar när delens önskade tjocklek har uppnåtts. Temperaturen i blandningen ökas tillräckligt högt för att iverkställa smältning av hartsen utan att överskrida den slutliga härdtemperaturen för hartsen. Delen avlägsnas därefter för formen och placeras i en härdugn mellan plana plattor för att säkra att delen inte vrider sig. Hartsen är då fullständigt härdad och delen blir därefter karboniserad vid värmebehandling i en inert atmosfär vid åtminstone 110090 för att omvandla all harts till kol. En del framställd enligt denna process ger ett underlag med en porositet på cirka 65 % i steg- områdena och 90 % i ribborna. Delen gjordes därefter selektivt vätsketät på ett sätt som beskrives i nämnda patentskrift, för att sörja för korrekt elektrolytfördelning och -överföring samt reagensgasströmning när cellen är i drift. Det är kostbart och därför icke önskvärt att göra underlaget vätsketätt selektivt.

Dessutom bidrar den beskrivna formningen av processen för att göra delar av underlaget vätsketätt inte på något sätt till egent- lig kontroll av de relativa porositeter och genomsnittliga por- storlekar mellan stegen och ribborna, och detta är en klar nack- del.

En ytterligare komplikation vid fabrikationen av elektrod- underlag är de kanttätningar som beskrives i US-PS 3 867 206 och 3 855 002. Kanttätningar lr mycket täta kantpartier av underlaget som alltid skall hållas mättade med elektrolyt för att förhindra att reagensgas undslipper från cellerna. De omnämnes normalt som våtpackningar. Tidigare kända förfaranden för framställning av dylika packningar eller tätningar omfattar särskilda process- steg. Härvid hänvisas exempelvis till US-PS 4 269 642, i vilken beskrives ett förfarande till bildande av kanttätningar, och där det krävs ett tryck på 20,80 MPa för att uppnå den nödvändiga kanttätheten. Jämför detta med ovannämnda US-PS 4 165 349, som anger att mindre än 1,04 MPa tryck är allt som behövs för att forma underlagets ribb- och stegparti. Höga komprimeringstryck vid kanttätningarna skapar ett ytterligare problem avseende allt- för stor kanttätningsexpansion (dvs. utfjädring) under karboni- sering (värmebehandling) jämfört med underlagets mellanliggande parti som är förhållandevis dimensionsstabilt p.g.a. de låga 449 148 formtryck som verkar i detta område. Detta resulterar i att det blir behov för en extra malningsóperation under delfabrikationen.

Ett syfte med föreliggande uppfinning har varit att åstad- komma att bra förfarande för framställning av porösa föremål av kolfibrer som är sammanbundna med harts.

Ett annat syfte med föreliggande uppfinning har varit att åstadkomma ett förfarande för framställning av porösa, harts- sammansatta kolfiberföremål med olika med förbestämda genomsnitt- liga porstorlekar i olika områden av föremålet.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning har varit att åstadkomma ett förbättrat formningsförfarande för framställ- ning av bränslecellelektrodunderlag utformade med ribbor och som uppvisar olika förutbestämda porositeter och genomsnittliga porstorlekar i olika områden.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen har varit att åstad- komma ett förfarande för formning av hartssammanbundna kolfiber- underlag utformade med ribbor för bränsleceller, och där under- laget i format tillstånd har mindre porositet och en mindre por- storlek i ribborna än innanför stegen som förbinder ribborna in- bördes.

Ett annat syfte med uppfinningen har varit att åstadkomma ett förfarande för framställning av ett elektrodunderlag utfor- mat med ribbor och som inte får göras vätsketätt för att kontrol- lera elektrolytlagringen i underlaget och reagensgasströmningen afncm detsamma.

Enligt uppfinningen omfattar framställningen av hartssamman- bundna kolfiberföremâl med förutbestämda med inbördes avvikande porstorlekar i olika områden följande steg: avsättning av kända mängder av kolfiber/hartspulverblandningar på förutbestämda om- :åden av en föremålsbildande yta eller form, varvid kolfibrerna i respektive blandning har en särskild känd, förutbestämd rymd- vikt, samt uppvärmning och komprimering av blandningarna till en förutbestämd tjocklek, där de inbördes avvikande förutbestämda rymdvikterna'för kolfibrerna i blandningarna väljes således, att man uppnår tätheter, porositeter och genomsnittliga porstorlekar av önskad storleksordning innanför motsvarande områden av det komprimerade föremålet.

En fördel med detta förfarande består i möjligheten att uppnå olika egenskaper och karaktäristika i olika områden av ett föremål utan att behöva ty sig till särskilda eller ytter- ligare processteg eller processparametrar vid vart och ett av 449 148 dessa områden. Det har visat sig att det vid temperaturer strax .r . över hartsens smältpunkt, och för ett känt kcmprimeringstryck som upprätthålles tillräckligt länge till kolfibrerna sammanbin- des så att föremålet bibehåller sin tjocklek i komprimerat till- stånd, finns en direkt och lätt bestämbar förbindelse mellan rymdvikten för kolfibrerna som användes i torrblandningarna av harts och kolfibrer och det färdiga föremålets täthet. Eftersom porositet och genomsnittlig porstorlek är direkt besläktade med täthet och förhållandet mellan fiberlängd och -diameter, kan också det färdiga föremålets porositet och genomsnittliga por- storlek förutsägas på basis av utgångsmaterialens egenskaper.

En torrblandning av harts och kolfibrer med en känd utgångs- volym och framställd på basis av kolfibrer med en känd rymdvikt och förhållande mellan genomsnittlig fiberlängd och -diameter uppvärmes således till en temperatur, som är tillräcklig för att smälta hartsen, och komprimeras vid ett känt tryck eller redu- ceras i volym till en känd ny volym (dvs. till tjockleken av den del som skall produceras). Trycket och temperaturen upprätthålles i varje fall så länge att kolfibrerna sammanbindes med varandra med hjälp av hartsen så att tjockleken i komprimerat tillstånd ra inte ändrar sig efter det att trycket upphävts. Resultatet är ett föremål med ett exakt förutsägbar täthet, porositet och genom- snittlig porstorlek. Delen kan ytterligare värmebehandlas för att karbonisera hartsen, och det värmebehandlade föremålet kommer att få en ny, men framdeles förutsägbar täthet, porositet och genomsnittlig porstorlek. För samma materialkvalitet komprimerad under samma tryck gäller: ju högre fiberrymdvikt i utgångsmate- rialet, desto större täthet och lägre porositet samt genomsnitt- lig porstorlek i det färdiga föremålet.

Efter att ha utvecklat de förhållanden som omtalas ovan genom ett försöksprogram, kunde man därefter framställa ett föremål med olika förutbestämda tätheter, porositeter i olika områden genom avsättning av kolfiber/hartsblandningar med inbör- des avvikande fiberrymdvikter i passande mängder på ett tillhö- rande område av en föremålsformande yta eller i en form. Dessa blandningar med olika fiberrymdvikt uppvärmes alla till samma temperatur och sammanpressas med ett förutbestämt tryck eller till förutbestämda volymer, som bestämmer det använda kompri- meringstrycket på varje område. Värmen och trycket upprätthålles tills kolfibrerna är sammanbundna, och föremålets tjocklek ändrar sig inte när trycket upphävs. Genom att välja en korrekt fiber- 449 148 6' rymdvikt och materialmängd, kommer det färdiga föremålet att få erforderliga olika tätheter i de behöriga områdena. ' En klar fördel med uppfinningen består i att man inte be- höver vidtaga särskilda åtgärder efter eller under formningen av föremålet för att modifiera detsammas täthet, porositet eller genomsnittliga porstorlek i valda områden, något som förenklar framställningsprocessen. De erforderliga olika fiberrymdvikterna för utgångsmaterialen kan uppnås genom att använda satser av kolfibrer som uppvisar olika förhållanden mellan den genomsnitt- liga fiberlängden och -diametern, eftersom det existerar ett bestämbart omvänt förhållande mellan rymdvikten av en kolfiber- sats och förhållandet mellan den genomsnittliga längden och dia- metern för kolfibrerna innanför denna sats. För att underlätta upprätthållandet av denna ömsesidiga förbindelse eller förhållande, är det lämpligt att använda satser av fibrer med samma genomsnitt- liga kolfiberdiameter och olika genomsnittliga fiberlängd. Fiber- rymdvikten kontrolleras därvid genom val av passande genomsnitt- lig längd för kolfibrerna.

Förfarandet enligt uppfinningen är särskilt lämpat för formning av elektrodunderlag för bränsleceller. Ett nytt och bättre elektrodunderlag utformat med ribbor och uppvisande en större täthet (och därför lägre porositet och genomsnittlig porstorlek) i ribborna än i stegen kan nu framställas genom en formningsopera- tion innefattande avsättning av en första harts/kolfiberbland- ning i formens ribbildande område och en andra harts/kolfiber- ' blandning i formens stegbildande omrâde samt genom uppvärmning och komprimering av blandningarna. Det första blandningen har ett förutbestämt förhållande mellan den genomsnittliga kolfiber- längden och -diametern som är mindre än motsvarande förhållande för den andra blandningæn Följaktligen har fibrerna som användes i den första blandningen en större rymdvikt än fibrerna i den andra blandningen. Företrädesvis omfattar bägge blandningarna 50-80 vikt-% kolfibrer och 20-50 % karboniserbar harts med ett kolut- byte på minst'40 %. Efter det komprimeringstrycket upphört, upp- värmes det formade föremålet ytterligare för att karbonisera hart- sen. Denna operation kan innefatta grafitering.

Uppfinningen är också lämplig vid framställning av underlag med täta kanttätningar (dvs. våtpackningar) av det slag som om- talas i beskrivningsinledningen. Det bör noteras att enligt tidi- gare angiven US-PS 4 269 642 erfordrades ett tryck på 20,80 MPa för att uppnå genomsnittlig porstorlek i kanttätningarna på ca. 449 148 .i a l/4 av den genomsnittliga porstorleken i underlagets mellanlig- gande parti. Det höga kanttätningskomprimeringstrycket resulte- rade i en överdriven tätningsexpansion under karboniseringen av det formade föremålet. Ett kännetecken vid förfarandet enligt upp- finningen består i att de tryckbelastningar som erfordras för att forma delen reduceras när utgångsmaterialets rymdvikt när- mar sig önskad täthet hos den formade delen. Genom ändamåls- enligt val av rymdvikten för fibrerna som användes i kanttät- ningsmaterialet, har det varit möjligt att forma täta kanttät- ningar med så låga komprimeringstryck som 0,35 MPa. En fördel med dessa lägre formtryck är en minimering eller t.o.m. elimine- ring av dimensionsändringar under karboniseringen, såväl smn möjligheten till användning av mindre och billigare komprime- ringsapparater.

SE-patentansökan 8205498-2 avser elektrodunderlag med för- bättrade egenskaper och karaktäristika och som kan framställas med hjälp av förfarandet enligt föreliggande uppfinning.

Uppfinningen skall nedan närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: figur l är ett diagram som visar det inbördes förhållandet mellan komprimeringstryck och tätheten hos formade föremål fram- ställda av kolfiber/hartsblandningar med varierande fiberrymd- vikt; figur 2 är en perspektivvy av ett elektrodunderlag utformat med ribbor och som kan framställas genom förfarandet enligt upp- finningen; figur 3 är ett illustrativt tvärsnitt genom-en del av en form som är fylld med pressmassor vid förfarandet enligt uppfin- ningen; figur 4 är ett tvärsnitt genom formen enligt figur 3 efter uppvärmning och komprimering av pressmassorna vid förfarandet enligt uppfinningen; figur 5 visar schematiskt ett formsystem omfattande ett kontinuerligt band som kan utnyttjas vid den praktiska genom- föringen av förfarandet enligt uppfinningen; figur 6 är ett tvärsnitt i förstoring längs linjen 6-6 i figur 7 och visar den elastiskt böjliga formen mer detaljerat; figur 7 är en perspektivvy i förstoring som visar matar- trattarna för systemet enligt figur 5 mer detaljerat; figur 8 är ett diagram som visar förhållandet mellan den genomsnittliga porstorleken i ett grafiterat kolfiber/harts~ 449 148 & föremål samt detta föremâls täthet; och figur 9 är ett tvärsnitt i förstoring av en del av under- laget enligt figur 2.

För att förstå uppfinningen är det viktigt att förstå arten av den ömsesidiga förbindelsen mellan behandlingsparametrarna, nämligen rymdvikten av kolfibrerna som användes i fiber/harts- blandningen som föremålet framställes av och tätheten i det bil- dade föremålet. När det gäller uppfinningen består framställnings- materialet eller blandningen av en homogen blandning av torrt, karboniserbart hartspulver och kolfibrer. Hartsen kan vara en termoplast, men är företrädesvis en värmehärdande harts. De be- handlingssteg som materialet utsättes för omfattar ett uppvärm- nings- och komprimeringssteg, som företrädesvis, men inte nödvän- digtvis, innefattar karbonisering av hartsen. Närmare bestämt uppvärmes materialet till över hartsens smältpunkt och kompri- meras från sin kända ursprungliga volym till en känd ny volym (eller till en känd ny tjocklek ifall det bara är tjockleken som ändras under sammantryckningen). Att komprimera en känd mängd av ett massamaterial till en känd volym är detsamma som att komp- rimera vid ett känt tryck, eftersom det existerar ett entydigt beroende mellan komprimerad volym och det tryck som krävs, för att uppnå denna volym. Temperatur och komprimeringstryck upp- rätthålles tills tillräcklig bindning (eller härdning ifall hart- sen är en härdbar harts) av fibrerna sker, så att föremålet bi- behåller sin komprimerade volym eller tjocklek när komprime- ringstrycket upphävs.

För att bestämma ovannämnda ömsesidighetsförhållande, i syfte att a'slutningsvis framställa elektrodunderlag för bränsle- celler, utfördes en serie försök genom framställning av 12,7 x 12,7 cm plana plattor av 30 grams pro'er av ett större antal harts/kolfiberblandningar innehållande kolfibrer med olika ur- sprungliga rymdvikter. Samtliga fibrer hade samma genomsnittliga diameter. De olika fiberrymdvikterna uppnåddes genom användning av olika genomsnittliga kolfiberlängder. Varje blandning hade emellertid samma förhållande med 30 vikt-% harts Och 70 Vikt-% kolfibrer. vid dessa försök var hartsen en härdbar harts med en smältpunkt på cirka 66°C. Försöken innefattade ensartad fördel- ning av respektive 30 grams provblandning inne i en 12,7 x 12,7 cm form samt komprimering av blandningen under ett känt tryck i 3 minuter genom användning av en flat plattform under upprätthållan- de av en temperatur på l49oC i blandningen över denna tidpunkt. 449 í4§ Tre minuter bestämdes senare att vara tillräckligt lång tid för att medge tillräcklig härdning av hartsen, så att delen bibehöll sin komprimerade tjocklek när trycket upphävdes.

Resultaten av försöken framgår av diagrammet enligt fig. l.

Provens täthet i format tillstånd avläses på den vertikala axeln, medan det använda komprimeringstrycket avläses på den horison- tala axeln. Varje kurva på diagrammet representerar blandningar innehållande kolfibrer med angiven rymdvikt i gram/liter (den ut- nyttjade kolfibergenomsnittlängden för dessa blandningar är satt inom parantefi. Det bör noteras att för fiberrymdvikter på både 740 gram/liter och 880 gram/liter är den genomsnittliga kol- fiberlängden angiven till mindre än 25,4 Pm. Även om de genom- snittliga kolfiberlängderna för dessa två prover inte var tillräck- ligt karaktäristiska för att skilja dem kvalitativt, har bland- ningar med en fiberrymdvikt på 880 gram/liter naturligtvis en genomsnittlig kolfiberlängd som är mindre än blandningar inne- hållande fibrer med en rymdvikt på 740 gram/liter. Kolfibrerna med en rymdvikt på 880 gram/liter ligger mycket nära korn eller partikelform och har troligtvis ett förhållande mellan genom- snittslängd och -diameter på mellan 1,0 och 2,0.

Det kan göras flera intressanta observationer genom att analysera kurvorna enligt figur l. Av störst betydelse är kanske följande observation: eftersom det utnyttjas ett konstant tryck för att forma ett antal plana delar med samma vikt och varje fiber/hartssats har en särskild fiberrymdvikt, kommer varje for- maa ael att ha en särskild täthet i format tillstånd. varje dels täthet i format tillstånd kommer att vara direkt proportionell med fiberrymdvikten av samma sats.

Förhållandet mellan rymdvikt och täthet i format tillstånd kommer naturligtvis att vara beroende av de fysikaliska egenska- perna hos de använda kolfibrerna och hartserna samt dessas in- bördes förhållande till blandningen. Detta förhållande kan lätt bestämmas för varje system genom att utnyttja en serie försök motsvarande de ovan angivna. För blandningar med samma förhållan- den mellan utgångsmaterialen (dvs. mellan harts och fibrer) exis- terar det också ett enkelt entydigt omvänt beroendeförhållande mellan täthet i format tillstånd och porositet. Eftersom bland- ningarna också har den samma genomsnittliga kolfiberdiametern, kommer delarna i format tillstånd att ha tätheter och genomsnitt- liga porstorlekar som enbart är beroende av den genomsnittliga kolfiberlängden för ett fast presstryck. l0. 449 148 .f ~ Figur 8 visar ett diagram som illustrerar förhållandet mellan tätheten och den genomsnittliga pórstorleken i en grafiterad platta med ett täthetsområde på mellan 0,38 gram/cm3 och 0,68 gram/cm3.

Plattorna framställdes på samma sätt som de plattor som användes för att åstadkomma de data som framgår av fig. l. Plattorna fram- ställdes av blandningar som innehöll 30 vikt-% harts och 70 vikt-% kolfibrer (fiberrymdvikt: 500 gram/liter, genomsnittlig fiber- längd: l90,5 pm) genom att gå fram på ett sätt som påminner om förfarandet för framställning av plattorna som användes i för- söken angivna med hänvisning till figur l. För att åstadkomma kurvan enligt fig. 8 varierar dess komprimeringstryck för att uppnå de olika tätheterna. Man kan även åstadkomma kurvor som visar det inbördes förhållandet mellan fibrernas rymdvikt och genomsnittliga porstorlek i det färdiga föremålet för fast kompri- meringstryck på en känd utgångsvolym av pressmassablandning. För att undgå invecklade förhållanden vid karaktärisering av en grupp material (dvs. pressmassablandningar), är det lämpligt att varie- ra fiberrymdvikten genom att ändra enbart den genomsnittliga fiber- längden även om en kurvgrupp sannolikt också kunde åstadkommas på basis av förhållandet mellan fiberlängd och -diameter utan den begränsning som konstant fiberdiameter innebär. En i hög 3% grad adekvat mångfaldighet av täthets-, porositets- och genom- snittliga porstorlekskaraktäristika för framställning av elektrod- underlag utformade med ribbor för bränsleceller har uppnåtts utan att behöva variera fiberdiametern.

Av ovanstående torde det klart framgå att fiberlängdvalet (dvs. valet av fiberrymdvikt) kan utnyttjas för att uppnå en föredragen kombination av täthet, porositet och genomsnittlig porstorlek i delen i format tillstånd. Ifall karbonisering önskas kan denna utföras genom uppvärmning till tillräckligt hög tempera- tur, varvid den t.o.m. kan innefatta grafitisering. Karbonise- ring, med eller utan karbonisering, resulterar i en förutsägbar hartsviktförlust (baserad på hartsens kolutbyte) och en förutsäg- bar deldimensionsändring (dvs. expansion eller krympning). Ifall en del skall karboniseras tar man hänsyn till dessa ändringar vid valet av rymdvikt för fibrerna som utnyttjas i utgångsmaterialet, så att man uppnår en karboniserad del med nödvändiga karaktäris- tika.

Vid framställningen av en del som har områden med olika porositeter och olika genomsnittliga porstorlekar är det klart att ifall man delar upp en del i sektioner och behandlar sek- 11- 449 148 a tionerna som om de var delar innanför en del, så kan den genom- snittliga porstorleken och porositeten i varje sektion regleras genom att justera den genomsnittliga kolfiberlängden i bland- ningarna som utnyttjas för att bilda respektive sektioner. Det kan exempelvis utformas ett förbättrat underlag försett med ribbor och våtpackningar genom att gå fram analogt med förfaran- de som utnyttjades för att âstadkomma diagrammet enligt figur l genom att använda mycket korta fibrer eller t.o.m. grafitpulver (förhållandet mellan längd och diameter ca. 1,0) i våt- eller kanttätningssektionen i formen, längre fibrer (större förhållan- de mellan längd och diameter) i ribbpartiet och längst fibrer (störst förhållande mellan längd och diameter) i stegpartiet som förbinder ribborna inbördes. Det formade underlaget kommer att ha täta men porösa kanttätningar med små porer, mer porösa ribbor med större porer, och ytterligare mera porösa steg med större porer. Jämför man detta med teknikens ståndpunkt enligt US-PS 4 165 349 enligt vilken ett underlag med ribbor utformades genom att utnyttja identiska material tvärs igenom formen, fram- går att man här får ribbor som är betydligt mera porösa,än ste- gen som ett resultat av tryckskillnader som har sitt upphov i själva formmönstret genom att man enligt uppfinningen tar hän- syn till olikheterna i lokala tryck innanför formen när man väl- jer fiberlängd för formens olika sektioner, kan porstorleken i stegpartiet kontrolleras oberoende av porstorleken i ribborna.

Det kan också klart iakttas på basis av de data fig. l inne- håller, att det medför mycket betydliga komprimeringsfördelar med genom att utnyttja kortare fibrer i områden där det krävs hög täthet, t.ex. i underlagets våtpackningspartier. Med hänvis- ning till fig. l är exempelvis det tryck som krävs för att komp- rimera en blandning med en rymdvikt på 500 gram/liter till en täthet på l,l gram/cm3 = 6,08 MPa, jämfört med bara 0,31 MPa för en blandning med en rymdvikt på 740 gram/liter. Den tryck- belastning som krävs för blandningen med korta fibrer är således nästan 20 ggr mindre än den erforderliga belastningen för bland- ningen med längre fibrer, så att man i betydlig grad kan redu- cera storleken på den utrustning som,krävs för komprimering.

Högre tryckbelastningar ökar dessutom de inre spänningarna i den formade delen. En del av dessa spänningar utlöses under värme- behandlingen i form av dimensionsändringar som det kan vara svårt om inte omöjligt att tolerera. Enligt uppfinningen är det nu möjligt att forma ett underlag försett med ribbor och våtpack- 449 148 ”- ningar (kanttätningar) utan att utsätta någon del av pressmassa för tryck som överskrider 1,39 MPa.

Ifall det formade föremålet behöver värmebehandlas, måste hänsyn tas till krympning eller andra dimensionsförändringar som uppträder som en följd av att harts ombildas till kol. Under- lag för bränsleceller måste värmebehandlas för att karbonisera praktiskt taget all harts i syfte att uppnå vissa erforderliga elektriska, kemiska och termiska egenskaper, vilket är känt för fackmannen. Krympningsgraden är proportionell mot viktprocenten harts i pressmassablandningen och kan i hög grad förutses. När- liggande områden med olika mängder harts kommer att krympa i inbördes olika utsträckning. För att minimera mekaniska påkän- ningar beroende på denna krympning som kan medföra sprickbild- ning eller delaminering, användes företrädesvis i stort sett samma viktprocent harts tvärs igenom underlaget. I vilken ut- sträckning man kan acceptera olikheter, beror på formen på underlaget och den utnyttjade värmebehandlingen.

Elektrodunderlag utformade med ribbor och kanttätningar kan enligt uppfinningen framställas i en vanlig karvpress, vari man utnyttjar en stålform som är utformad som spegelbilden av den del som skall formas. En perspektivvy av ett dylikt underlag utformat med ribbor visas i fig. 2. Ett förstorat tvärsnitt vinkelrätt mot ribbornas riktning framgår av fig. 9. Underlaget består i huvudsak av ett plant ark eller platta l2 med paral- ialla ribbor 14, som ligger på inbördes avstånd från varandra och sträcker sig ut från en sidoyta 16 på plattan 12 samt bildar kanaler 18 tvärsöver underlaget. De partier av plattan l2 som ligger mellan ribborna 14 och bildar botten i kanalerna 18 be- tecknas här som icke understödjande steg 22. De partier av plat- tan l2 som befinner sig under ribborna 14 omtalas härefter som understödjande steg 24. Underlaget 10 innefattar dessutom kant- tätningar 2C som är parallella med ribborna 14 och utformade i ett stycke med stegen. Under antagande att underlaget har en icke understödjande stegbredd w på l,65nun en steg- eller platt- tjocklek t på 0,63 mm, en ribb- eller understödjande stegbredd s på 1,4 mm samt en ribbhöjd h på 0,965 mm, blir den totala tjock- leken på respektive underlag 1,6 mm, vilket är lika med summan av ribbhöjden och stegtjockleken. Kanttätningarna är 25,4 mm breda och har en tjocklek e på 1,6 mm.

För att framställa detta underlag tillberedes steg-, ribb- och kanttätningspressmassor, samtliga innehållande 30 vikt-% 1* 449 148 Reichhols Vacmncjfenolharts (kvalitet 24 - 655) och 70 vikt-é kolfibrer på beckbasis (nominell torrmaterialtäthet på 2,0 gram/ /cm3) med en nomiell diameter på ca. 10 . Fibrerna hugges upp i tre olika satser som var och en har en särskild genomsnittlig fiberlängd, varvid man för detta ändamål utnyttjar en Wiley-kvarn eller liknande. Satsen för stegpressmassan (dvs. plattan 12) har en genomsnittlig fiberlängd på 190 Pm och en rymdvikt på 500g/l, satsen för ribbpressmassan (ribborna 14) har en genom- snittlig fiberlängd på 101,6 Fm och en fiberrymdvikt på 600 g/l, och satsen för kanttätningspressmassan (tätningarna 20) har en genomsnittlig fiberlängd på mindre än 25,4 pm och en rymdvikt på 880 g/l. Det skall noteras att dessa rymdviktsvärden motsvarar kurvorna som framgår av figur l. Det torra fenolharts- pulvret blandas med varje sats av kolfibrer i en blandare under ca. 3-5 minuter.

Pressmassorna avsättes därefter i tillhörande områden av en form vid rumstemperatur, varvid formen är utformad motsvarande spegelbilden av den del som skall formas. En dylik form 40 visas i tvärsnitt i fig. 3, där den är fylld med pressmassorna 41 innan uppvärmnings- och komprimeringssteget. I detta exempel fylles först formens 40 ribbildande parti eller spår 42 genom att hälla ned ribbpressmassa i spåren 42. Företrädesvis avsättes ett litet överskott av material och tryckes detsamma lätt samman i spåren, t.ex. med hjälp av en bestrykningskniv, för att garan- tera att det inte förekommer några hålrum inne i spåren. Den lätta sammanpressningen ökar den ursprungliga rymdvikten i den ribbildande massan från ca. 600 g/l (lägg märke till att bland- ningens rymdvikt är omvänt densamma som fiberrymdvikten) till ca. 700 g/l. Kanttätningspressmassan och stegpressmassan hälles där- efter ned i formen. Tätningsmassan avsättes till en tjocklek eller höjd ei på 2,66 cm och stegmassan till en tjocklek ti på 0,089 cm.

Den fyllda formen anbringas därefter mellan tryckplattor som är uppvärmda'till 14900 och pressmaterialet pressas samman mellan dessa plattor. Formens 40 övre yta 44 verkar som mellanlägg, så att materialet komprimeras till önskad total underlagstjocklek på 1,6 mm. Under loppet av nâgra få sekunder stiger temperaturen i pressmassan till ungefärligen samma temperatur som pressplat- torna. Formtrycket och -temperaturen upprätthålles i 3,0 minu- ter och upphäves därefter. Pressmassorna bibehåller sin tjock- lek i komprimerat tillstånd. 14. 449 148 Figur 4 visar pressmassorna i formen 40 efter det att trycket upphävts. De olika sträckade partierna representerar områden med olika tätheter i format tillstånd. Tätheterna i format tillstånd för dessa områden är följande: kanttätningar ; 1,4 g/em3, icke understödjande steg 22: 0,66 g/cm3, under- stödjande eeeg 24; 0,60 g/em3 och ribbor 14; 0,80 g/em3. För detta exempel har man antagit att ribb- och det understödjande stegmaterialet under komprimering mottagit tryck på mindre än 69 kPa, medan det icke understödjande stegmaterialet och kanttätningsmaterialet mottager ett tryck på ca. 0,35 MPa.

Efter komprimering avlägsnas delarna från formen. Den for- made delen karboniseras därefter i en inert atmosfär genom .ök- ning av temperaturen med passande hastighet på 40OC /timme till 950°C. Temperaturen hålles vid 950°C under ca. l timma.

Vid denna tidpunkt hade i huvudsak all harts omvandlats till kol. Delen uppvärmes därefter ytterligare till 2800OC för att ombilda karbonet till grafikliknande material. I denna färdiga del kommer de icke understödjande stegen att ha en täthet på 0,57 g/cm3, en porositet på 74 % och en genomsnittlig porstor- lek på 29,4 Pm, de understödjande stegen kommer att ha en tät- het på 0,52 g/cm3, en porositet på 77 % och en genomsnittlig porstorlek på 34,0 Pm, ribborna kommer att ha en täthet på 0,69 g/cm3, en porositet på 69 % och en genomsnittlig porstor- lek på 29 Pm, och kanttätningarna kommer att ha en täthet på 1,2 g/cm3 samt en genomsnittlig porstorlek på 8 Pm.

Såsom beskrives i svensk patentansökan nr. 8205498-2 är det lämpligt att ribbornas genomsnittliga porstorlek~utgör 60-75 % av stegens genomsnittliga porstorlek även om en genom- snittlig porstorlek på 50 - 100 % av stegens genomsnittliga porstorlek är tillfredsställande för ribborna för enstaka ut- förande. Likaledes är ribbornas porositet företrädesvis något mindre än stegens porositet (t.ex. 70 % jämfört med 80 %). Emel- lertid är olikheter i porositet inte kritiska vad gäller utby- tet på samma'sätt som olikheter i porstorleken. I ovannämnda ansökan anges dessutom att stegens genomsnittliga porstorlek företrädesvis utgör 25-45 Pm, medan kanttätningarnas genomsnitt- liga porstorlek företrädesvis inte är större än 10 Pm, allra helst inte större än 7,5 Pm. Företrädesvis är stegens genom- snittliga porstorlek 25-35 Pm och ribbornas genomsnittliga por- storlek 15-27 fm. Enligt ovannämnda förfarande är det lätt att åstadkomma alla dessa svårligen uppnåeliga olikheter i genomsnitt- . 449 148 ,. lig porstorlek och porositet. _ Ett alternativt och föredraget förfarande för framställning av underlag beskrivas bäst i samband med fig. 5, som schema- tiskt visar en apparat som här omtalas som en kontinuerlig rem- eller bandformare. Enligt detta uppfinningsutförande är formen utformad som ett ändlöst, elastiskt böjligt band 100 som visas i tvärsnitt i fig. 6. På samma sätt som vid den mera traditio- nella formen i föregående utföringsexempel motsvarar bandtvär- snittet i huvudsak den spegelvända bilden av den del som skall bildas, nämligen i detta tillfälle ett underlag utformat med ribbor och liknande såsom framgår av fig. 2 och 9. Bandet 100 passerar runt och är spänt mellan set av valsar 102, 104. Band- formapparaten innefattar också matartrattar 106, en förvärmnings- eller smältugn 108, en komprimeringsapparat 110, en härdugn 112, en avkylningsapparat 114, en kabelanordning 116, samt en stap- lingsapparat 118. 1 Vid drift drives Valsarna 102, 104 av ej visade drivorgan, vilka därvid förskjuter bandet kontinuerligt med konstant, känd hastighet. Matarapparaten 106 är utformad att släppa ned press- massamaterial på de korrekta områdena av formen 100 med en reg- mm lerad mängd per tidsenhet. Bandet med de avsatta materialen passerar genom ugnen 108, som förvärmer materialen till över hartsens smältpunkt. Formen med det förvärmda materialet passe- rar därefter genom komprimeringsapparaten 110, vilken i detta tillfälle innefattar en serie uppvärmda valsar 120. Valsarna 120 trycker samman materialet till önskad tjocklek. Bandformens 100 hastighet inställes så, att komprimeringstrycket garanterat upp- rätthålles tillräckligt länge för att när det komprimerade mate- rialet kommer ut mellan det sista valsparet, så att kolfibrerna sammanbundna med varandra med hjälp av hartsen och delen bibe- håller sin komprimerade tjocklek.

Ifall en värmehärdande harts användes, passerar det kompri- merade materialet innanför bandformen 100,därefter genom ugnen 112 för fullständig härdning av pressmassorna. Det härdade mate- rialet avkyles därefter i avkylningsapparaten 114, som vid detta tillfälle är en anordning som sänder vattenstrålar mot under- sidan av bandformen 100.

Till slut, när bandformen 100 börjar röra sig nedåt runt rullarna 104, fortsätter de härdade materialen, som är styva, att röra sig horisontellt och över på ett bord 122, där de automatiskt hugges upp i bitar med passande längd med hjälp av 449 148 16' .4 den automatiska kapanordningen 116. De upphuggna bitarna stap- las därefter automatiskt i apparaten 118. De staplade bitarna eller delarna avlägsnas periodvis och karboniseras i en ugn som- befinner sig på avstånd från den kontinuerliga bandformappara- ten.

Fig. 7 visar mera detaljerat materialmataranordningen 106.

Eftersom det i detta speciella utföringsexempel, liksom i före- gående exempel, är önskvärt att forma ett underlag med den minsta genomsnittliga porstorleken i kanttätningarna, större porer i ribborna och de största porerna i stegen, innefattar matarapparaten 106 tre separata matartrattar 124, 126 och 128 för matning av ribb-, kanttätnings- resp. stegmaterialet. Varje matarorgan innefattar en tratt 130, 132, 134 och vid botten på dessa roterande borstar 136, 138 resp. 140. Under varje borste 136, 138, 140 finns en perforerad platta eller sil 142, 144 resp. 146. De roterande borstarna är anbringxb i kontakt med silarna. Storleken på hålen i varje sil och borstarnas rota- tionshastighet reglerar den mängd pressmassa som per tidsenhet faller ned från matartrattarna på den rörliga bandformen 100.

Hastigheten på bandformen reglerar materialmängden som avsättes 9 per cm3 projicerad bandyta. Bredden på silarna 142, 144, 146 och deras läge ovanför bandformen 100 bestämmes av var på band- formen man önskar avsätta de olika pressmassorna. Ribbmaterial- matarorganet 124 släpper ned material mellan de kanttätnings- bildande spåren 147 (fig. 6) i formen. En fram- och tillbaka- gående bestrykningsplatta 148 sörjer för att fylla och lätt trycka samman materialet i šarmens_ribbi1dande spår 150. Kant- tätningsmaterialmatarorganet 126 avsätter sin blandning i de kanttätningsbildande spåren 147. Stegmaterialmatarorganet 128 avsätter därefter ett skikt stagmaterial mellan det redan av- satta kanttätningsmaterialet, detta stegmaterial kommer slut- ligen att bestämma det plana plattpartiet eller underlagets steg. Även om man vid detta utförande endast använder en bestryk~ ningskniv i förbindelse med ribbmaterialet, kan bestryknings- organ i kniv- eller rullform vara anbringade i anslutning till vilket som helst av matarorganen för att antingen jämna ut eller lätt packa samman det avsatta materialet. Noggrann utformning av silarna och anslutande borstar samt noggrann kontroll av bors- tarnas rotationshastighet och andra eventuella variabler gör det möjligt att avsätta material för matarorganen i sådana nöjaktiga mängder och på sådant nöjaktigt uppdragna områden att nämnda 17. 449 148 bestrykning inte är nödvändig för tätnings- och stegmaterialen.

När man nu fortsätter med de övriga stegen i ovan beskrivna kontinuerliga underlagsbildande process, som utförs med hjälp av bandformen, bör man notera att förvärmningsapparaten 108 kan elimineras genom att inlämna ytterligare uppvärmingsorgan i när- heten av och i förbindelse med komprimeringsapparaten ll0. Pâ motsvarande sätt kan också härdugnen 112 strykas ifall bandets hastighet och temperaturerna innanför komprimeringszonen är så valda att det komprimerade materialet lämnar komprimeringszonen i fullständigt härdat tillstånd. Det torde också vara klart att härdugnen 112 kan efterföljas av en karboniseringsugn. Efter denna kan det eventuellt bli nödvändigt med avkylning, beroende på hur snart delarna skall behandlas.

När det gäller komprimeringsapparaten ll0 kan det, trots att det på ritningarna visas tre set rullar eller valsar 120, utnyttjas endast ett set med större rullar, varvid antalet rullar inte är kritiskt för processen. Det kan till och med vara möj- ligt att eliminera rullarna eller valsarna och komprimera press- massablandningarna mellan plana plattor, i förbindelse med en kontinuerlig rörlig bandform 100 skulle detta emellertid kräva att gg plattorna rörde sig i samma riktning och med samma hastighet som bandformen. Vid tryckets upphävande skulle det då föreligga behov för en eller annan mekanism för att föra tillbaka plattorna mot bandets rörelseriktning, för att komprimera nästföljande sektion av material innanför bandformen.

Det elastiskt böjliga bandet måste vara framställt av ett ptillräckligt hårt material eller på ett eller annat sätt vara utformat så att väsentlig nedböjning undgås när bandet utsättes för komprimeringstryck. Ett lämpligt dylikt material är ett gjut- bart RTV-silikongummi, känt som Eccosil 4954 och sålt av Emerson and Cumings of Canton, Massachusetts. Prover av bandformer i för- minskad storlek har gjutits i en stålform utformad med ribbor och konstruerad till att se ut som ett färdigt underlag med liten storlek. Den härdade gummiformen hade utmärkt skarphet ned i minsta detalj. Dessa bandformprover utnyttjades i försök för att simulera ovan beskrivna kontinuerliga bandformningsprocess. Vid dessa försök framställdes små eller förminskade underlag med ribbor. Alla par- tier av dessa underlag var tillfredsställande när det gäller poro- sitet och genomsnittlig porstorlek. På grund av nedböjning av sili- kongummibandformen i områden för kanttätningarna under komprime- ringssteget var det emellertid inte möjligt att kontrollera tät-

Claims (19)

449 148 lt ~ ningsdimensionerna i förhållande till erforderliga kriterier. Komprimeringstrycken resulterade tydligtvis i sammantryckning av gummibandet i området för kanttätningarna. Det förelåg emeller- tid inga problem i steg- eller ribbområdena. Dessa försök ut- fördes under användning av kanttätningspressmassa som innehöll karbonfibrer med en rymdvikt på 740 g/l. Detta resulterade i be- räknade tryck på 0,52 - 0,87 MPa i tätningszonen. Bruk av fibrer i tätningsområdet med en rymdvikt på 880 g/l skulle ha resulte- rat i lägre tätningskomprimeringstryck och mindre deformering av formen. Det beräknas att någon väsentlig deformering av for- men inte kommer att ske ifall komprimeringstrycket är mindre än ca. 0,35 MPa. ' . ~ Även om det utföringsexempel som utnyttjas är avsedda för framställning av underlag utformade med ribbor och avsedda för bränslecellelektroder, är det uppenbart att förfarandet kan ut- nyttjas för framställning av andra slags föremål framställda av karbonfiberhartsblandningar och där det erfordras olika genom- snittliga porstorlekar, porositeter och/eller tätheter i olika områden. Det är för fackmannen uppenbart att föreliggande uppfinning kan modifieras och ändras inom ramen för följande patentkrav utan att frångâ uppfinningens idé och ändamål. Patentkrav:

1. l. Förfarande för framställning av elektrodunderlag av kol- fibrer som är sammanbundna med hjälp av harts, vilka elektrod- underlag uppvisar förutbestämda områden med olika givna genom- snittliga porstorlekar, k ä n n e t e c k n a t a v att en särskild torrblandning av kolfibrer och värmehärdbar harts motsvarande respektive genomsnittlig porstorlek utväljes, varvid varje särskild blandning uppvisar i stort sett samma förhållande mellan kol och harts samt ett inbördes avvikande för- hållande mellan kolfibrernas genomsnittliga längd och diameter, medan förhållandet mellan kolfibrernas längd och diameter för varje blandning väljes så, att varje blandning innehåller kol- fibrer med en given fiberrymdvikt, att kända mängder av var och en av de olika blandningarna avsättes i en form på ett ställe som motsvarar det förutbestämda område av elektrodunderlaget som blandningen motsvarar, och att det avsatta materialet uppvärmes och sammanpressas, 19. 449 148 här under uppvärmning till en första temperatur som är tillräbk- lig för att åstadkomma smältning'av hartsen, samt komprimering av det avsatta materialet till en given volym genom att pressa ett första ytorgan mot det avsatta materialet, och upprätthålla presstrycket och temperaturen i materialet under en första tids- period som är tillräcklig för att åstadkomma sammanbindning av kolfibrerna så att nämnda givna volym bibehålles efter det att trycket upphört, varvid de givna rymdvikterna av kolfibrer i blandningarna väljes så, att det erhållna elektrodunderlaget, efter det att blandningarna utsatts för uppvärmning- och komprimeringsopera- tionen, uppvisar givna genomsnittliga porstorlekar i de förut- bestämda områden som blandningarna motsvarar.

2. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k - n a t a v att hartsen är en värmehärdbar plast, och att tem- peratur och komprimeringstryck upprätthålles tills hartsen i stort sett är härdad.

3. Förfarande enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e - t e c k n a t a v att uppvärmnings- och komprimeringssteget innefattar ökning av temperaturen utöver nämnda första tempera- r tur efter det att presstrycket avlägsnats för att därvid värme- behandla den komprimerade produkten.

4. Förfarande enligt patentkrav l - 3, k ä n n e t e c k - n a t a V att den genomsnittliga kolfiberdiametern i varje blandning i huvudsak är densamma och att avvikelserna i rymd- vikterna för de fibrer som utnyttjas i blandningarna uteslutan- de beror på olikheter i genomsnittslängden på fibrerna som ut- nyttjas i varje blandning.

5. Förfarande enligt patentkrav l - 4, k ä n n e t e c k - n a t a v att nämnda första ytorgan är ytan på en plan platta.

6. Förfarande enligt patentkrav l - 5, k ä n n e t e c k - n a t a v att nämnda första ytorgan innefattar ytan på en rulle och pressteget innefattar att det avsatta materialet bringas till att passera mellan rullar eller valsar.

7. Förfarande enligt patentkrav l - 6, k ä n n e t e c k - n a t a v att formen är en kontinuerlig bält-, rem- eller bandform.

8. Förfarande enligt patentkrav l - 7, k ä n n e t e c k - n a t a v att det avsatta materialet förvärmes tills det uppnår en temperatur som är tillräcklig för att åstadkomma smält- ning av hartsen innan komprimering. 20. 449 14?

9. Förfarande enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a t a v att bältes-, rem- eller bandformen rör sig kontinuerligt.

10. Förfarande enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a t a v att bältes-, rem- eller bandformen är framställd av sili- kongummi, och att presstrycket är lägre än ca. 0,35 MPa.

11. ll. Förfarande enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a t a v att hartsen är en karboniserbar harts, och att värmebehand- lingssteget innefattar karbonisering av hartsen.

12. Förfarande enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a t a v att var och en av de olika blandningarna uppvisar i stort sett samma förhållande mellan kolfibrer och harts.

13. Förfarande enligt patentkrav 1 - 12, för framställning av ett poröst, hartssammanbundet kolfiberelektrodunderlag av det slag som innefattar en plan platta utformad med ett antal paral- lella ribbor, sträcker sig ut från en sida av plattan samt är utformade i ett stycke med densamma, vilken plan platta avgränsar steg som förbinder ribborna med varandra, vilka ribbor och steg avgränsar parallella kanaler som förlöper tvärs över underlaget, varvid ribborna har en erforderlig genomsnittlig porstorlek som är mindre än stegens erforderliga genomsnittliga porstorlek, och där en form med spår motsvarande ribborna som skall formas och med en volym motsvarande den plana plattan utnyttjas, k ä n n e - t e c k n a t a v att flera torra pressmassablandningar avsättes i kända mängder inne l formen härunder avsättning inne i formen av en första pressmassablanding av kolfibrer och karboniserbar harts samt avsättning av en andra pressmassablandning över den första blandningen för att därvid fylla ut formens volym motsvarande den plana plattan, vilken första blandning uppvisar ett förhållande mellan den genomsnittliga kolfiberlängden och -diametern som är mindre än förhållandet för den andra blandningen och en motsva- rande fiberrymdvikt som är större än för den andra blandningen, och att de avsatta blandningarna uppvärmes och komprimeras till önskad tjocklek härunder uppvärmning till en temperatur som är tillräcklig för att åstadkomma smältning av hartsen, samt upp- rätthållande av presstryck och temperatur i pressmassablandningarna under en tidsperiod som är tillräcklig för att åstadkomma samman- bindning av kolfibrerna, så att önskad tjocklek bibehålles när trycket avlastas, och ytterligare omfattande ökning av tempera- turen efter det att presstrycket upphört för att därvid åstad- 21. 449 148 komma karbonisering av det komprimerade materialet, varvid de inbördes förhållandena mellan den genomsnittliga kolfiberlängden och diametern samt motsvarande rymdvikter för de fibrer som utnyttjas i pressmassablandningarna väljes så, att man uppnår erforderlig genomsnittlig porstorlek och porosi- tet i nämnda områden av underlaget, där blandningarna utnytt- jas, efter karboniseringssteget.

14. Förfarande enligt patentkrav 13, k ä n n e t e c k n a t a v att den första och den andra pressmassablandningen bägge är torrblandningar som innehåller 50-80 vikt-% kolfibrer och 20-50 vikt-% karboniserbar harts med ett kolutbyte på minst 40 %.

15. Förfarande enligt patentkrav 13, k ä n n e t e c k n a t b. a v att ribbornas erforderliga genomsnittliga porstorlek ut- gör 60-75 % av stegens erforderliga genomsnittliga porstorlek.

16. Förfarande enligt patentkrav 13-15, k ä n n e t e c kl- n a t a v att den genomsnittliga kolfiberdiametern är ca. 10 Fm.

17. l7. Förfarande enligt patentkrav l3 - 16, k ä n n e t e c k - n a t a v att underlaget uppvisar kantpartier med en erfor- derlig genomsnittlig porstorlek som är mindre än för ribborna, och där förfarandet för uppvärmnings- och komprimeringsstegen innefattar ett ytterligare steg som går ut på avsättning av en tredje pressmassablandning inne i formen, för att därvid fylla ut ett område i formen motsvarande underlagets kantpartier, varvid nämnda tredje blandning är en torrblandning av kolfib- rer och karboniserad harts, där fibrerna uppvisar ett förhållan- de mellan genomsnittlig längd och diameter som är mindre än förhållandet mellan längd och diameter för fibrerna i den första blandningen och en motsvarande rymdvikt som är större än rymd- vikten för fibrerna i den första blandningen.

18. Förfarande enligt patentkrav 17, k ä n n e t e c k - n a t a v att den genomsnittliga diametern för fibrerna i varje blandning av'fibrer och harts är densamma. _

19. Förfarande enligt patentkrav l7, k ä n n ent e c k - n a t a v att stegpartiets erforderliga genomsnittliga por- storlek är 25-35 Fm, att ribbornas erforderliga genomsnittliga porstorlek utgör 60-75 % av stegpartiets genomsnittliga porstor- lek, och att kantpartiets erforderliga genomsnittliga porstor- lek inte är större än ca. l0_Pm.