DE102015225077B4

DE102015225077B4 - Leitfähiger Klebstoff und Klebeverfahren für ein Verbundmaterial unter Verwendung des leitfähigen Klebstoffs

Info

Publication number: DE102015225077B4
Application number: DE102015225077.6A
Authority: DE
Inventors: Young Ho Choi; Kie Youn Jeong; Seok Hwan Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2015-05-15
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2022-12-08
Anticipated expiration: 2035-12-15
Also published as: CN106147645A; US10351735B2; DE102015225077A1; KR20160134241A; CN106147645B; KR101836566B1; US20160333231A1

Abstract

Leitfähiger Klebstoff mit:einem Klebstoff zu 80 bis 90 Gew% und einer leitfähigen Faser zu 10 bis 20 Gew%, wobei die leitfähige Faser eine durchschnittliche Faserlänge von 1 bis 6 mm aufweist, die leitfähige Faser aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Karbonfaser, einer mit einem leitfähigen Metall plattierten Karbonfaser und einer Mischung derselben besteht, und der leitfähige Klebstoff einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von 12,6x10-6bis 14,2x10-6K-1aufweist.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen leitfähigen Klebstoff und ein Klebeverfahren für ein Verbundmaterial unter Verwendung des leitfähigen Klebstoffs. Insbesondere bezieht sie sich auf einen leitfähigen Klebstoff, der eine ausgezeichnete Leitfähigkeit aufweisen kann, indem eine leitfähige Faser mit einem Einkomponentenklebstoff oder einem Zweikomponentenklebstoff gemischt wird, um eine elektrische Leitung gleichmäßiger zu machen.
Aufgrund von Kraftstoffvorgaben wird eine Gewichtsreduktion für ein Fahrzeug benötigt. Daher wurde ein leichtgewichtiges Verbundmaterial bei Fahrzeugkarosserien, und insbesondere bei einem Dach, verwendet.
Um das Dach unter Verwendung des leichtgewichtigen Verbundmaterials und einen Fahrzeugkörper zu kombinieren, wird mechanisches Verbinden verwendet und umfasst eine Bolzenbefestigung oder ein Vernieten, und ein Verkleben bzw. Adhäsionskleben wird ebenfalls verwendet. Bei dem mechanischen Verbindungsverfahren kann eine Bedienperson spezifisch einen Stahlflansch in ein Verbundmaterialdach einführen, zum Formen, und dann den Flansch an einen Fahrzeugkörper schweißen, dies hat aber Nachteile, dass ein Formen kompliziert wird und ein Gewicht durch das Stahlelement zunehmen kann. Ferner gibt es ein Verfahren der Perforation des Flanschelements und dann Verschrauben oder Vernieten des Flanschs an einem Fahrzeugkörper, der Vorgang kann aber kompliziert werden, weil die Perforation hinzugefügt wird, und es kann aufgrund einer Potentialdifferenz bei dem Befestigungsbereich Korrosion auftreten.
Das Klebeverbindungsverfahren hat jedoch Vorteile, dass es zur Befestigung keinen Lochbohrvorgang benötigt, das Gewicht im Allgemeinen nicht erhöht wird, Wasserdichtungseigenschaften gut sind, und eine Last über einen großen Bereich verteilt werden kann. Es sollte jedoch eine thermische Ausdehnung mit einem anzuhaftenden Material berücksichtigt werden, weil sich ein Wärmeausdehnungskoeffizient (coefficient of thermal expansion; CTE) des Klebstoffs von demjenigen des Stahlfahrzeugkörpers und dem Verbundmaterialdach unterscheiden kann. Daher gibt es einen Nachteil, dass eine Spannung aufgrund von Temperaturveränderungen einer Außenumgebung auftreten kann. Weil eine elektrische Leitung zwischen den zu verklebenden Materialien erschwert wird, besteht ferner ein Nachteil, dass es für eine elektrische Leitung des Dachs eines elektrostatischen Anstrichs oder eine elektrische Leitung durch ein Äußeres eines Fahrzeugkörpers unvorteilhaft ist, wenn ein Blitz auftritt oder einschlägt.
Die JP 2000- 191 987 A offenbart einen wärmeleitenden Klebstoff mit Carbonfasern. Die US 6 384 128 B1 offenbart eine thermoplastische Harzzusammensetzung. Die DE 199 64 364 A1 offenbart einen thermoplastischen Formkörper mit Kohlefasern.
Die in diesem Hintergrundabschnitt vorstehend offenbarte Information dient lediglich der Förderung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und kann daher Information enthalten, die nicht Stand der Technik bildet, der dem Fachmann bereits bekannt ist.
Die vorliegende Erfindung wurde im Rahmen einer Anstrengung konzipiert, die mit dem Stand der Technik assoziierten, vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen.
Die vorliegende Erfindung wurde durch die Ergebnisse abgeschlossen, dass eine ausgezeichnete Leitfähigkeit erzielt werden kann, indem eine leitfähige Faser mit einem Einkomponentenklebstoff oder einem Zweikomponentenklebstoff gemischt wird, wodurch eine elektrische Leitung gleichmäßiger bzw. glatter wird, und eine Haft- bzw. Klebeigenschaft und - Beständigkeit in Abhängigkeit einer Temperaturveränderung verbessert wird, und auch eine Verwendung zum Verbinden eines Verbundmaterialelements wie einem Dach mit einem Fahrzeugkörper, oder zum Verbinden eines Verbundmaterialelements für eine Motorhaube, eine Tür, einem Kotflügel oder einer Heckklappe mit einem Stahlelement ist möglich.
Die vorliegende Erfindung ist dazu vorgesehen, einen leitfähigen Klebstoff mit einer ausgezeichneten Leitfähigkeit zu schaffen.
Ferner ist die vorliegende Erfindung dazu vorgesehen, ein Klebe-, Haft- bzw. Verbindungsverfahren für ein Verbundmaterial für ein Fahrzeug unter Verwendung des leitfähigen Klebstoffs zu schaffen.
Um die vorstehenden Ziele zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung einen leitfähigen Klebstoff nach Anspruch 1 sowie ein Verbindungsverfahren für ein Verbundmaterial für ein Fahrzeug nach Anspruch 9 bereit. Besonders bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Andere Aspekte und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend diskutiert.
Es ist zu verstehen, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „fahrzeugtechnisch“ oder andere ähnliche Begriffe, wie hierin verwendet, Motorfahrzeuge im Allgemeinen einschließen, wie Personenfahrzeuge, einschließlich von Geländewagen (SUV), Busse, LKWs, verschiede Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Variation von Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge und dergleichen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Pluginhybridelektrofahrzeuge, wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Alternativkraftstofffahrzeuge einschließen (zum Beispiel Kraftstoffe, die aus anderen Quellen als aus Erdöl gewonnen werden). Wie hierin verwendet ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Leistungsquellen aufweist, zum Beispiel sowohl mit Benzin angetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
Die vorstehenden und anderen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen derselben detailliert beschrieben, die in den begleitenden Zeichnungen gezeigt sind, welche hiernach nur zum Zwecke der Illustration angegeben sind und daher nicht für die vorliegende Offenbarung beschränkend sind, und wobei:

1 eine Zeichnung ist, die einen Prozess der Herstellung eines leitfähigen Klebstoffs durch Mischen eines Klebstoffs und einer leitfähigen Faser unter Verwendung einer Rühr/Ausgabemaschine („sturring/dispending machine“) gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.
2A ist eine Draufsicht, und 2B ist eine Schnittansicht einer Zug-Überlappung-Scherfestigkeitsprobe („tensile lap-shear strength specimen“) zum Auswerten einer Haftkraft gemäß der vorliegenden Offenbarung.

Es ist zu verstehen, dass die begleitenden Zeichnungen nicht notwendigerweise skaliert sind und dass sie eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen bevorzugten Eigenschaften darstellen, welche die Grundprinzipien der Offenbarung illustrieren. Die spezifischen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie hierin offenbart, beispielsweise einschließlich von spezifischen Abmessungen, Orientierungen, Positionierungen und Formen, werden teilweise durch die spezifisch vorgesehene Anwendung und Verwendungsumgebung festgelegt.
Bezugszeichen in den Figuren beziehen sich durch die verschiedenen Figuren der Zeichnungen hin auf dieselben oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung.
Hiernach wird nun detailliert auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, Beispiele welcher in den begleitenden Zeichnungen gezeigt sind und nachstehend beschrieben werden. Während die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist zu verstehen, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Offenbarung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil dazu ist die Offenbarung dazu vorgesehen, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Abwandlungen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, die in den Rahmen und Bereich der Erfindung fallen können, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Die vorliegende Erfindung schafft einen leitfähigen Klebstoff bzw. ein leitfähiges Haftmittel, der bzw. das einen Einkomponentenklebstoff oder einen Zweikomponentenklebstoff zu 80 bis 90 Gew% und eine leitfähige Faser zu 10 bis 20 Gew% aufweisen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der leitfähige Klebstoff, um eine Leitfähigkeit zu sichern, zu 10 bis 20 Gew% die leitfähige Faser aufweisen. Wenn der Gehalt der leitfähigen Faser geringer ist als 10 Gew%, kann eine elektrische Leitung spezifisch schlecht sein, weil es schwierig ist, eine Leitfähigkeit zu sichern, und wenn er über 20 Gew% beträgt, kann eine Spannung aufgrund einer linearen Ausdehnungskoeffizientendifferenz eines Stahlfahrzeugkörpers auftreten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Klebstoff der Einkomponentenklebstoff oder der Zweikomponentenklebstoff sein. Wenn eine Beschichtung benötigt wird, nachdem ein Verbundmaterial für ein Fahrzeug (zum Beispiel ein Kohlenstofffaserverbundmaterial) einen ausreichenden thermischen Widerstand bzw. thermische Resistenz sichert, eine Verbindung bzw. ein Verkleben spezifisch unter Verwendung des Zweikomponentenstrukturklebstoffs durchgeführt werden kann und dann kann der Klebstoff gehärtet werden kann, während er durch eine Beschichtungsanlage bzw. eine Beschichtungsstufe gelangt. Wenn das Verbundmaterial für ein Fahrzeug andererseits nicht eine ausreichende thermische Resistenz bzw. einen ausreichenden Wärmewiderstand einer Beschichtungsstufe sichert, oder wenn eine transparente Beschichtung für ein Kohlenstofffasermuster benötigt wird, kann eine Haftung des beschichteten Fahrzeugkörpers unter Verwendung eines Einkomponentenstrukturklebstoffs des bei Zimmertemperatur härtenden Typs durchgeführt werden. Der Einkomponenten- oder Zweikomponentenklebstoff kann zumindest einer sein, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus: Epoxide, Urethane und Acrylate.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die leitfähige Faser eine Kohlenstofffaser bzw. eine Karbonfaser bzw. Kohlefaser, eine Kohlenstoff- bzw. Karbonfaser, die mit einem leitfähigen Material plattiert ist, oder ein Mischung derselben sein. Die leitfähige Faser kann eine ausgezeichnete Leitfähigkeit aufweisen, wodurch eine elektrische Leitung reibungsloser bzw. glatter gemacht wird und auch eine Beständigkeit in Bezug auf Temperaturveränderungen verbessert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das leitfähige Metall zumindest eines sein, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus: Kupfer (Cu), Zink (Zn), Silber (Ag), Gold (Au), Platin (Pt), Antimon (Sb), Mangan (Mn), Nickel (Ni), Vanadium (V), Indium (In) und Zinn (Sn).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das leitfähige Metall eine durchschnittliche Dicke von 0,1 bis 0,5 µm aufweisen. Wenn es dünner ist als 0,1 µm, kann es spezifisch schwierig sein, um einen gleichmäßigen leitfähigen Pfad auszubilden, und wenn es dicker ist als 0,5 µm, kann eine Dicke der haftenden Schicht uneben bzw. ungleichmäßig sein, oder die Abnutzung einer Rühr/Ausgabemaschine kann beschleunigt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Plattierungsmenge des leitfähigen Metalls bei der Kohlenstofffaser, die mit einem leitfähigen Metall plattiert ist, 8 bis 150 Gew% auf Basis der Karbonfaser betragen. Wenn die Plattierungsmenge des leitfähigen Metalls weniger als 8 Gew% beträgt, kann es spezifisch schwierig sein, einen gleichmäßigen leitfähigen Pfad auszubilden, und wenn sie über 150 Gew% beträgt, kann eine Verarbeitung erschwert sein, und ein Gewicht kann zu einem hohen Maße erhöht sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die leitfähige Faser eine durchschnittliche Faserlänge von 1 bis 6 mm auf. Wenn eine Faserlänge kürzer ist, kann es spezifisch unwirtschaftlich sein, weil eine große Menge der leitfähigen Faser benötigt wird, um den leitfähigen Pfad auszubilden, und wenn sie länger ist, kann durch ein partielles Dispersionsproblem bzw. ein Teildispersionsproblem ein Ungleichgewicht einer Haftungsdicke erzeugt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die leitfähige Faser einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von 2 bis 12 µm aufweisen. Wenn ein Faserdurchmesser kleiner ist als 2 µm, kann spezifisch ein Vorteil aufgrund eines erhöhten Seitenverhältnisses auftreten, eine Dispersion kann aber erschwert sein, und Herstellungskosten können erhöht sein. Wenn ein Faserdurchmesser größer ist als 12 µm, können ein (Zu-)Schneiden und Verarbeiten erschwert sein, und eine Dicke der haftenden Schicht kann ungleichmäßig sein. Vorzugsweise kann ein durchschnittlicher Faserdurchmesser der leitfähigen Faser 6 bis 8 µm betragen.
Andererseits kann das Klebeverfahren bzw. Verbindungsverfahren des Verbundmaterials für ein Fahrzeug der vorliegenden Offenbarung umfassen: Bereitstellen einer leitfähigen Faser; Herstellen eines leitfähigen Klebstoffs durch Mischen der leitfähigen Faser zu 10 bis 20 Gew% mit dem Einkomponentenklebstoff oder dem Zweikomponentenklebstoff zu 80 bis 90 Gew%; Auftragen des leitfähigen Klebstoffs auf ein anzuhaftendes Material; und Anhaften eines Verbundmaterials auf dem mit dem leitfähigen Klebstoff beschichteten Material.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann bei dem Schritt des Bereitstellens der leitfähigen Faser ein Schneidvorgang der leitfähigen Faser durchgeführt werden, um eine durchschnittliche Faserlänge von 1 bis 6 mm bereitzustellen. Spezifisch kann die leitfähige Faser durch mit einer konstanten Geschwindigkeit gegenüber einer Zuführrate Drehen einer Schneidklinge zu der Faserlänge (1 bis 6 mm) zugeschnitten werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können der Klebstoff und die leitfähige Faser bei dem Schritt der Herstellung des leitfähigen Klebstoffs durch verschiedene Einlässe der Rühr/Ausgabemaschine eingeführt und dann gemischt werden. Hierin spielt die Rühr/Ausgabemaschine eine Rolle des Mischens des Klebstoffs und der leitfähigen Faser, die in eine Rührkammer eingeführt werden, und Auftragens der Mischung auf eine Seite eines zu verklebenden Materials.
1 ist eine Zeichnung, die einen Vorgang der Herstellung eines leitfähigen Klebstoffs durch Mischen eines Klebstoffs und einer leitfähigen Faser unter Verwendung der Rühr/Ausgabemaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt. Unter Bezugnahme auf 1 wird der Einkomponenten- oder der Zweikomponentenklebstoff durch den ersten Einlass eingeführt, die leitfähige Faser wird durch den zweiten Einlass eingeführt und dann werden sie gemischt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Auftrag- bzw. Beschichtungsmenge des leitfähigen Klebstoffs 1,42 bis 5,20 Kilo pro Hafteinheitsfläche des zu verklebenden Materials betragen.
Daher kann der leitfähige Klebstoff gemäß der vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete Leitfähigkeit aufweisen, und zwar durch Mischen der leitfähigen Faser mit dem Einkomponentenklebstoff oder dem Zweikomponentenklebstoff, um eine elektrische Leitung gleichmäßiger zu machen, und um Hafteigenschaften und eine Beständigkeit in Bezug auf Temperaturveränderungen zu verbessern. Ferner kann der leitfähige Klebstoff zum Verbinden des Verbundmaterialteils, wie einem Dach mit einem Fahrzeugkörper oder Verbinden eines Verbundmaterialteils für eine Motorhaube, eine Tür, einen Kotflügel oder eine Heckklappe, mit einem Stahlteil verwendet werden.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele zeigen die Offenbarung und sind nicht zum Beschränken derselben gedacht.
Beispiel 1
Eine leitfähige Faser, die aus 12.000 Strängen von nickelplattierten Kohlefasern („carbon fibers“) besteht, wurde vorbereitet bzw. bereitgestellt und in eine Faserlänge von 3 mm zugeschnitten. Die nickelplattierte Karbonfaser hat eine Dicke von 0,22 µm und war mit dem Nickel in einer Menge von 28 Gew% auf Basis der Karbonfaser plattiert, und ein Faserdurchmesser der Karbonfaser betrug 7 µm. Dann wurden die leitfähige Faser zu 12 Gew% und ein Einkomponentenklebstoff zu 88 Gew% gemischt, um einen leitfähigen Klebstoff herzustellen. Hierin wurde als der Einkomponentenklebstoff BETAMATE™ 1822 grade (Strukturklebstoff von Dow Automotive System) verwendet. Dann wurde der leitfähige Klebstoff gleichmäßig auf eine Seite eines Stahlsubstrats (ein zu verklebendes Material) aufgetragen, und dann wurde ein Verbundmaterial darauf überlappt, gefolgt von einem Verkleben bei 80°C während fünf Minuten zur Verbindung.
Beispiel 2
Der Vorgang von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit Ausnahme davon, dass eine leitfähige Faser, die in einer Faserlänge von 6 mm zugeschnitten wurde, zu 15 Gew% und der Einkomponentenklebstoff zu 85 Gew% gemischt wurden.
Beispiel 3
Der Vorgang von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit Ausnahme davon, dass eine leitfähige Faser, die in einer Faserlänge von 1 mm zugeschnitten wurde, zu 18 Gew% und der Einkomponentenklebstoff zu 82 Gew% gemischt wurden.
Vergleichsbeispiel 1
Die leitfähige Faser wurde nicht gemischt, und lediglich der Einkomponentenklebstoff wurde auf das Stahlsubstrat (einem zu verklebenden Material) aufgetragen, und dann wurde das Verbundmaterial darauf überlappt zur Haftung.
Vergleichsbeispiel 2
Der Vorgang von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass die leitfähige Faser zu 5 Gew% und der Einkomponentenklebstoff zu 95 Gew% gemischt wurden.
Vergleichsbeispiel 3
Der Vorgang von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass die leitfähige Faser zu 35 Gew% und der Einkomponentenklebstoff zu 65 Gew% gemischt wurden.
Vergleichsbeispiel 4
Der Vorgang von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass eine leitfähige Faser gemischt wurde, die in eine Faserlänge von 0,5 mm zugeschnitten wurde.
Vergleichsbeispiel 5
Der Vorgang von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass eine leitfähige Faser gemischt wurde, die in eine Faserlänge von 10 mm zugeschnitten wurde.
Testbeispiel
Für die Verbundmaterialien, die unter Verwendung der bei Beispielen 1 bis 3 und Vergleichsbeispielen 1 bis 5 hergestellten leitfähigen Klebstoffen verbunden wurden, wurden Haftstärken ausgewertet, und die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen 1 und 2 gezeigt.
[Haftstärkenauswertungsverfahren]
Eine Zugüberlappungs-Scherfestigkeitsprobe zum Auswerten einer Haftstärke wurde vorbereitet und gemäß ISO 4587 ausgewertet. Aber auf einer Seite der Probe wurde ein Stahlplatte mit einer Zugfestigkeit von 270 MPa Grad verwendet, und auf der anderen Seite wurde eine gewebte Karbonfaser zu 50 Vol% verwendet, in einer Reihenfolge von [0°/90°/45°/-45°/-45°/45°/90°/0°], und es wurde ein Epoxidharz als ein Basismaterial verwendet, um eine 1,8 mm dicke Probe herzustellen. 2A und 2B zeigen eine Ebenenansicht und eine Schnittansicht einer Zugüberlappungs-Scherfestigkeitsprobe zum Auswerten einer Haftstärke gemäß der vorliegenden Offenbarung.

Eine Haftstärke wurde durch Bereitstellen einer Probe ausgewertet, wie vorstehend beschrieben, und zum Messen eines Resistenzwerts und eines linearen Ausdehnungskoeffizienten wurde ein Film verwendet, der zwischen Teflontrennfilmen bzw. Teflonfreigabefilmen gegossen wurde. Ein (spezifischer) Widerstandswert wurde durch Multiplizieren einer Filmdicke mit einem Oberflächenwiderstand berechnet, der durch eine Vierpunktmessung gemessen wird. Tabelle 1

Abschnitt	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3
Länge von leitfähiger Faser (mm)	3	6	1
Gehalt von leitfähiger Faser (Gew%)	12	15	18
Haftstärke^*1) (MPa)	26,8	27,2	28,3
Widerstand^*2) (Ω·m)	1,2×10^-7	1,3×10^-7	9,7×10^-8
Linearer Ausdehnungskoeffizient (10^-6K^-1)	14,2	13,7	12,6
*1) ISO 4587 Zug-Überlappungs-Schwerfestigkeitsmessung (Single Lap Shear Joint Test), Vorbehandlung, bevor Haftung durchgeführt wird, gemäß ISO 17212
*2) Widerstand von Haftschicht ※ Linearer Ausdehnungskoeffzient von Stahl: 13×10^-6K^-1, Linearer Ausdehnungskoeffizient von Verbundmaterial (Karbonfaserverbundmaterialdach) : 2 bis 14×10^-6K^-1

Tabelle 2

Abschnitt	Vgl. -Bsp. 1	Vgl. -Bsp. 2	Vgl. -Bsp. 3	Vgl. -Bsp. 4	Vgl. -Bsp. 5
Länge von leitfähiger Faser (mm)	-	3	3	0,5	10
Gehalt von leitfähiger Faser (Gew%)	Keiner	5	35	12	12
Haftstärke^*1) (MPa)	22,8	23,9	16,2	25,7	17,6
Widerstand^*2) (Ω·m)	4,83×10¹¹	1,3×10^-7	9,2×10^-8	6,3×10^-5	1,1×10^-8
Linearer Ausdehnungskoeffizient (10^-6 K^-1)	49,1	28,8	11,9	13,4	16,9
*1) ISO 4587 Zug-Überlappungs-Schwerfestigkeitsmessung (Single Lap Shear Joint Test), Vorbehandlung, bevor Haftung durchgeführt wird, gemäß ISO 17212
*2) Widerstand von Haftschicht ※ Linearer Ausdehnungskoeffzient von Stahl: 13×10^-6K^-1, Linearer Ausdehnungskoeffizient von Verbundmaterial (Karbonfaserverbundmaterialdach) : 2 bis 14×10^-6K^-1

Gemäß den Ergebnissen der vorstehenden Tabellen 1 und 2 konnte ermittelt werden, dass Beispiel 1, 2 und 3 im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 1, bei dem leidglich der Klebstoff verwendet wird, eine niedrige Wahrscheinlichkeit der Erzeugung von Spannung bei der Haftfläche durch Temperaturveränderungen einer Außenumgebung aufweisen, weil die linearen Ausdehnungskoeffizienten von Beispielen 1, 2 und 3 ähnlich sind wie die linearen Ausdehnungskoeffizienten des Stahls und des Verbundmaterials, und eine verbesserte Dauerhaftigkeit aufweisen, weil eine Haftstärke erhöht wird. Ferner weisen sie eine exzellente Leitfähigkeit auf, und daher besteht wenig Sorge bezüglich einer Isolation zwischen einem Fahrzeugkörper und einem Verbundmaterial.
Im Gegenteil wurde bestätigt, dass Vergleichsbeispiel 2, das weniger leitfähige Faser enthält, welche die Klebschicht verstärkt, ein schwaches Ausdehnungsverhalten aufgrund von Temperaturveränderungen aufzeigt, weil sich der lineare Ausdehnungskoeffizient von Vergleichsbeispiel 2 von dem linearen Ausdehnungskoeffizienten des Stahls unterscheidet.
Ferner wurde bestätigt, dass in den Fällen von Vergleichsbeispielen 3 und 5, bei denen zu viel leitfähige Faser enthalten ist oder die Faser zu lang ist, stattdessen eine Haftstärke reduziert ist aufgrund einer ungleichmäßigen Dispersion. Im Gegenteil wurde bestätigt, dass in dem Fall von Vergleichsbeispiel 4, bei dem die leitfähige Faser zu kurz ist, eine Leitfähigkeit reduziert ist.
Daher wurde bestätigt, dass die bei Beispielen 1, 2 und 3 hergestellten leitfähigen Klebstoffe eine ausgezeichnete Leitfähigkeit aufweisen, indem die leitfähige Faser mit dem Einkomponentenklebstoff gemischt wurde, und daher können sie eine elektrische Leitung glatter bzw. gleichmäßiger machen und können Hafteigenschaften und eine Dauerhaftigkeit in Bezug auf Temperaturveränderungen verbessern.
Der leitfähige Klebstoff gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine ausgezeichnete Leitfähigkeit aufweisen, indem die leitfähige Faser mit dem Einkomponentenklebstoff oder dem Zweikomponentenklebstoff gemischt wird, um eine elektrische Leitung glatter bzw. gleichmäßiger zu machen und um Hafteigenschaften bzw. Klebeigenschaften und eine Beständigkeit in Bezug auf Temperaturveränderungen zu verbessern.
Dies kann zum Verbinden eines Verbundmaterialelements, wie einem Dach, mit einem Fahrzeugkörper oder zum Verbinden eines Verbundmaterialelements für eine Motorhaube, eine Tür, einen Kotflügel oder eine Heckklappe mit einem Stahlelement verwendet werden.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen derselben detailliert beschrieben. Der Fachmann wird jedoch verstehen, dass Veränderungen bei diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien und dem Bereich der Erfindung abzuweichen, wobei deren Rahmen durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert ist.

Claims

Leitfähiger Klebstoff mit: einem Klebstoff zu 80 bis 90 Gew% und einer leitfähigen Faser zu 10 bis 20 Gew%, wobei die leitfähige Faser eine durchschnittliche Faserlänge von 1 bis 6 mm aufweist, die leitfähige Faser aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Karbonfaser, einer mit einem leitfähigen Metall plattierten Karbonfaser und einer Mischung derselben besteht, und der leitfähige Klebstoff einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von 12,6x10^-6 bis 14,2x10^-6 K^-1 aufweist.
Leitfähiger Klebstoff nach Anspruch 1, bei dem der Klebstoff aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Epoxiden, Urethanen und Acrylaten besteht.
Leitfähiger Klebstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das leitfähige Metall zumindest eines aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Kupfer (Cu), Zink (Zn), Silber (Ag), Gold (Au), Platin (Pt), Antimon (Sb), Mangan (Mn), Nickel (Ni), Vanadium (V), Indium (In) und Zinn (Sn).
Leitfähiger Klebstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das leitfähige Metall eine durchschnittliche Dicke von 0,1 bis 0,5 µm aufweist.
Leitfähiger Klebstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem in der mit einem leitfähigen Metall plattierten Karbonfaser die Plattierungsmenge des leitfähigen Metalls 8 bis 150 Gew% auf Basis der Karbonfaser beträgt.
Leitfähiger Klebstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die leitfähige Faser einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von 2 bis 12 µm aufweist.
Leitfähiger Klebstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Klebstoff einen Einkomponentenklebstoff aufweist.
Leitfähiger Klebstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Klebstoff einen Zweikomponentenklebstoff aufweist.
Verbindungsverfahren für ein Verbundmaterial für ein Fahrzeug, das umfasst: Bereitstellen einer leitfähigen Faser; Herstellen eines leitfähigen Klebstoffs durch Mischen der leitfähigen Faser zu 10 bis 20 Gew% mit einem Klebstoff zu 80 bis 90 Gew%; Auftragen des leitfähigen Klebstoffs auf ein zu verklebendes Material; und Anhaften eines Verbundmaterials auf dem mit dem leitfähigen Klebstoff beschichteten Material, wobei in dem Schritt des Bereitstellens der leitfähigen Faser ein Schneidvorgang der leitfähigen Faser durchgeführt wird, um eine durchschnittliche Faserlänge von 1 bis 6 mm zu erzielen, die leitfähige Faser aus der Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus einer Karbonfaser, einer mit einem leitfähigen Metall plattierten Karbonfaser und einer Mischung derselben, und der leitfähige Klebstoff einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von 12,6x10^-6 bis 14,2x10^-6 K^-1 aufweist.
Verbindungsverfahren für ein Verbundmaterial für das Fahrzeug nach Anspruch 9, bei dem das leitfähige Metall zumindest eines aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Kupfer (Cu), Zink (Zn), Silber (Ag), Gold (Au), Platin (Pt), Antimon (Sb), Mangan (Mn), Nickel (Ni), Vanadium (V), Indium (In) und Zinn (Sn).
Verbindungsverfahren für ein Verbundmaterial für das Fahrzeug nach Anspruch 9 oder 10, bei dem das leitfähige Metall eine durchschnittliche Dicke von 0,1 bis 0,5 µm aufweist.
Verbindungsverfahren für ein Verbundmaterial für das Fahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem die Plattierungsmenge des leitfähigen Metalls in der mit einem leitfähigen Metall plattierten Karbonfaser 8 bis 150 Gew% auf Basis der Karbonfaser beträgt.
Verbindungsverfahren für ein Verbundmaterial für das Fahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem die Auftragmenge des leitfähigen Klebstoffs 1,42 bis 5,20 kg pro Hafteinheitsfläche des zu verklebenden Materials beträgt.
Verbindungsverfahren für ein Verbundmaterial für das Fahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem der Klebstoff einen Einkomponentenklebstoff aufweist.
Verbindungsverfahren für ein Verbundmaterial für das Fahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem der Klebstoff einen Zweikomponentenklebstoff aufweist.