JP2007031165A - 炭素繊維強化プラスチック製品の電気的ボンディング構造及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】強度低下の恐れがなく、炭素繊維強化プラスチック製品の内外層を同時に電気的に接続させてボンディングを取ることを可能とした炭素繊維強化プラスチック製品の電気的ボンディング構造及びその製造方法を提供する。
【解決手段】航空機用飲料水タンク１１は、非金属製のハニカムコア１の内外面に少なくとも一層以上のカーボン繊維２（導電性材料）にエポキシ樹脂等の絶縁材料から成るマトリックス樹脂３を含浸させた炭素繊維強化プラスチックシートから成る内層４と外層５とを積層させて中空製品の外郭を構成している。ハニカムコア１の一部には、内外面に貫通する筒状の金属スペーサ１２が埋設してあり、この金属スペーサ１２及びハニカムコア１の内外面に導電性接着剤を含浸させたパッチ部材１３ａ，１３ｂを積層し、前記金属スペーサ１２及び導電性のパッチ部材１３ａ，１３ｂを貫通してハニカムコア１の内面側から外面側に貫通する断面略Ｔ字状の金属材料で構成した金属スタッド６ａが設けてある。
【選択図】 図２
【解決手段】航空機用飲料水タンク１１は、非金属製のハニカムコア１の内外面に少なくとも一層以上のカーボン繊維２（導電性材料）にエポキシ樹脂等の絶縁材料から成るマトリックス樹脂３を含浸させた炭素繊維強化プラスチックシートから成る内層４と外層５とを積層させて中空製品の外郭を構成している。ハニカムコア１の一部には、内外面に貫通する筒状の金属スペーサ１２が埋設してあり、この金属スペーサ１２及びハニカムコア１の内外面に導電性接着剤を含浸させたパッチ部材１３ａ，１３ｂを積層し、前記金属スペーサ１２及び導電性のパッチ部材１３ａ，１３ｂを貫通してハニカムコア１の内面側から外面側に貫通する断面略Ｔ字状の金属材料で構成した金属スタッド６ａが設けてある。
【選択図】 図２
Description
この発明は、炭素繊維強化プラスチック製品の電気的ボンディング構造及びその製造方法に係わり、更に詳しくは炭素繊維強化プラスチック製品の内外層を同時に電気的に接続させてボンディングを取ることを可能とした炭素繊維強化プラスチック製品の電気的ボンディング構造及びその製造方法に関するものである。
一般に炭素繊維強化プラスチック製品、例えば、容器や航空機用の飲料水タンク等には、静電気が帯電し易いため、アース等が取付けられている。例えば、図３及び図４に示すように、飲料水タンク等の中空製品の外郭を構成する場合、非金属製のハニカムコア１の内外面に少なくとも一層以上のカーボン繊維２にマトリックス樹脂３を含浸させた炭素繊維強化プラスチックシートから成る内層４と外層５とを積層させて構成する。そして、このような中空製品から電気的ボンディングを取る際、製品硬化後に繊維強化プラスチックシートの外層３の表面をサンディングしてカーボン繊維２を露出させる。
そして、露出したカーボン繊維２の部分に、断面略Ｔ字状の金属材料で構成した金属スタッド６を導電性の室温硬化型接着剤７で接着する方法が行われていた（例えば、特許文献１参照）。
然しながら、このような方法では、アラミド繊維等の絶縁体材料（ノーメックス）のコアを使用したサンドイッチ構造の炭素繊維強化プラスチック製品では、外層５側にしか金属スタッド６が接触せず、コア１の内層側の電気的ボンディングが取れないと言う問題があった。また、サンディングによりカーボン繊維２を傷付け、強度低下を招く恐れがあった。更に、炭素繊維強化プラスチック層（カーボン繊維２にマトリックス樹脂３）と金属スタッド６との間の抵抗が大きく、十分な電気的ボンディング効果を得ることが出来ないと言う問題があった。
更に、導電性の室温硬化型接着剤７では、接着強度か不十分であり、金属スタッド６に十分なトルク強度を得られない場合がある。その結果、ボンディングワイヤ端子の取付け時、ナットの締め付けトルクが強過ぎると外れてしまうと言う恐れがあった。
特開平１０−２６１６４５号公報
この発明はかかる従来の問題点に着目し、強度低下の恐れがなく、炭素繊維強化プラスチック製品の内外層を同時に電気的に接続させてボンディングを取ることを可能とした炭素繊維強化プラスチック製品の電気的ボンディング構造及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
この発明は上記目的を達成するため、この発明の炭素繊維強化プラスチック製品の電気的ボンディング構造は、ハニカムコアの一部に内外面に貫通する筒状の金属スペーサを埋設し、前記金属スペーサ及びハニカムコアの内外面に導電性のパッチ部材を積層し、前記金属スペーサ及び導電性のパッチ部材を貫通してハニカムコアの内面側から外面側に貫通する金属スタッドを設け、前記ハニカムコアの内外面に炭素繊維強化プラスチックシートから成る内層と外層とを積層させて構成したことを要旨とするものである。
ここで、前記中空製品が、航空機用飲料水タンクであり、また前記導電性のパッチ部材が、カーボン繊維クロスに金属粉を混合させた熱硬化型導電接着剤を含浸させて構成し、更に、前記金属スタッドは、断面略Ｔ字状の金属材料で構成したものである。
また、この発明の炭素繊維強化プラスチック製品の電気的ボンディング構造の製造方法は、非金属製のハニカムコアの一部に内面側から外面側に貫通する筒状の金属スペーサを埋設し、この金属スペーサの上下面及びハニカムコアの内外面にカーボン繊維クロスに金属粉を混合させた熱硬化型導電接着剤を含浸させて構成した所定の大きさの導電性のパッチ部材を積層し、前記金属スペーサの中空部にハニカムコアの内面側から外面側に金属スタッドを貫通させて立設させると共に、ハニカムコアの内外面に炭素繊維強化プラスチックシートから成る内層と外層とを積層させ、前記金属スタッドを内外層の成形時に同時に一体的に成形することを要旨とするものである。
このように構成することで、炭素繊維強化プラスチック製品の内外層を同時に電気的に接続させてボンディングを取ることが出来るものである。
この発明は上記のように構成したので、以下のような優れた効果を奏するものである。(a).ハニカムコアを貫通する金属スペーサにより、内層と外層とを同時に電気的に接続させてボンディングを取ることが出来る。
(b).外層のボンディング面のサンディングの必要が無く、強度低下の恐れが無くなる。
(c).導電性接着剤を含浸したパッチの追加により内外層の炭素繊維強化プラスチックと金属スタッドとの間の抵抗を減らし、ボンディング効果を高めることが出来る。
(d).熱硬化型導電性接着剤の適用及び炭素繊維強化プラスチックとの同時硬化により、金属スタッドの取付けについて安定した接着強度を得ることが出来トルク強度も安定する。
(b).外層のボンディング面のサンディングの必要が無く、強度低下の恐れが無くなる。
(c).導電性接着剤を含浸したパッチの追加により内外層の炭素繊維強化プラスチックと金属スタッドとの間の抵抗を減らし、ボンディング効果を高めることが出来る。
(d).熱硬化型導電性接着剤の適用及び炭素繊維強化プラスチックとの同時硬化により、金属スタッドの取付けについて安定した接着強度を得ることが出来トルク強度も安定する。
以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。なお、従来例と同一構成要素は、同一符号を付して説明は省略する。
図１は、この発明を実施した炭素繊維強化プラスチックにより製造した航空機用飲料水タンクの断面図、図２は図１のＸ部の拡大断面図を示し、前記航空機用飲料水タンク１１は、非金属製のハニカムコア１の内外面に少なくとも一層以上のカーボン繊維２（導電性材料）にエポキシ樹脂等の絶縁材料から成るマトリックス樹脂３を含浸させた炭素繊維強化プラスチックシートから成る内層４と外層５とを積層させて中空製品の外郭を構成している。
前記ハニカムコア１の一部には、内外面に貫通する筒状の金属スペーサ１２が埋設してあり、この金属スペーサ１２及びハニカムコア１の内外面に導電性接着剤を含浸させたパッチ部材１３ａ，１３ｂを積層し、前記金属スペーサ１２及び導電性のパッチ部材１３ａ，１３ｂを貫通してハニカムコア１の内面側から外面側に貫通する断面略Ｔ字状の金属材料で構成した金属スタッド６ａが設けてある。
前記パッチ部材１３ａ，１３ｂとしては、例えば、カーボン繊維クロスに金属粉を混合させた熱硬化型導電接着剤を含浸させて構成してある。
そして、前記ハニカムコア１の内外面に炭素繊維強化プラスチックシートから成る内層４と外層５とを積層させて一体的に成形し、このように構成した外郭材料を航空機用飲料水タンク１１として用いるものである。
次に、上記のような航空機用飲料水タンク１１の外郭の製造方法を具体的に説明する。先ず、非金属製（例えば、ノーメックス等）のハニカムコア１の一部に内面側から外面側に貫通する筒状の金属スペーサ２を埋設し、この金属スペーサ２の上下面及びハニカムコア１の内外面にカーボン繊維クロスに金属粉を混合させた熱硬化型導電接着剤を含浸させて構成した所定の大きさの導電性のパッチ部材１３ａ，１３ｂを積層する。
そして、前記金属スペーサ２の中空部にハニカムコア１の内面側から外面側に断面略Ｔ字状に形成した金属スタッド６ａを貫通させて立設させると共に、ハニカムコア１の内外面に炭素繊維強化プラスチックシートから成る内層４と外層５とを積層させ、前記金属スタッド６ａを内外層４，５の成形時に同時に一体的に成形する。
このように構成することで、ハニカムコア１を貫通する金属スペーサ２により、内層４と外層５とを同時に電気的に接続させてボンディングを取ることが出来る。また、導電性接着剤を含浸したパッチ部材１３ａ，１３ｂの追加により内外層の炭素繊維強化プラスチックと金属スタッド６ａとの間の抵抗を減らし、ボンディング効果を高めることが出来、更に熱硬化型導電性接着剤の適用及び炭素繊維強化プラスチックとの同時硬化により、金属スタッド６ａの取付けについて安定した接着強度を得ることが出来、トルク強度も安定させることが出来る。
１ ハニカムコア ２ カーボン繊維
３ マトリックス樹脂 ４ 内層
５ 外層 ６，６ａ 金属スタッド
７ 室温硬化型接着剤
１１ 航空機用飲料水タンク １２ 金属スペーサ
１３ａ，１３ｂ パッチ部材
３ マトリックス樹脂 ４ 内層
５ 外層 ６，６ａ 金属スタッド
７ 室温硬化型接着剤
１１ 航空機用飲料水タンク １２ 金属スペーサ
１３ａ，１３ｂ パッチ部材
Claims (5)
- 非金属製のハニカムコアの内外面に少なくとも一層以上のカーボン繊維にマトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維強化プラスチックを配置したサンドイッチ構造の外郭を持ち、かつその外郭の一部に金属スタッドを設けた炭素繊維強化プラスチック製品の電気的ボンディング構造において、
前記ハニカムコアの一部に内外面に貫通する筒状の金属スペーサを埋設し、前記金属スペーサ及びハニカムコアの内外面に導電性のパッチ部材を積層し、前記金属スペーサ及び導電性のパッチ部材を貫通してハニカムコアの内面側から外面側に貫通する金属スタッドを設け、前記ハニカムコアの内外面に炭素繊維強化プラスチックシートから成る内層と外層とを積層させて構成したことを特徴とする炭素繊維強化プラスチック製品の電気的ボンディング構造。 - 前記中空製品が、航空機用飲料水タンクである請求項１に記載の炭素繊維強化プラスチック製品の電気的ボンディング構造。
- 前記導電性のパッチ部材が、カーボン繊維クロスに金属粉を混合させた熱硬化型導電接着剤を含浸させて構成した請求項１または２に記載の炭素繊維強化プラスチック製品の電気的ボンディング構造。
- 前記金属スタッドは、断面略Ｔ字状の金属材料で構成した請求項１，２または３に記載の炭素繊維強化プラスチック製品の電気的ボンディング構造。
- 非金属製のハニカムコアの一部に内面側から外面側に貫通する筒状の金属スペーサを埋設し、この金属スペーサの上下面及びハニカムコアの内外面にカーボン繊維クロスに金属粉を混合させた熱硬化型導電接着剤を含浸させて構成した所定の大きさの導電性のパッチ部材を積層し、前記金属スペーサの中空部にハニカムコアの内面側から外面側に金属スタッドを貫通させて立設させると共に、ハニカムコアの内外面に炭素繊維強化プラスチックシートから成る内層と外層とを積層させ、前記金属スタッドを内外層の成形時に同時に一体的に成形する炭素繊維強化プラスチック製品の電気的ボンディング構造の製造方法。
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