JP5805706B2 - 導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルム - Google Patents

Description

本発明は、構造用接着剤を使用するためのシステム及び方法に関し、具体的には、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）部品の修復に構造用接着フィルムを使用するためのシステム及び方法に関する。

民間航空機などの航空機は、一般に、耐用年数の間に何度か落雷を受ける。場合によっては、航空機が落雷を受ける頻度は年二回程度となる。航空機の金属部品は、落雷によって生成された電気エネルギーを逃がすことにより、電磁放出の力を弱め、それにより生じうる望ましくない影響を最小限に止めることができる。しかしながら、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）部品のような炭素繊維強化部品は、通常、導電性でないために、望ましくない影響を受け易い。その結果、落雷による電気エネルギーは小さな面積に集中し、炭素繊維強化部品内部にアーク放電及び熱エネルギーを生じ得る。更に、落雷による放電は、通常、抵抗が最も小さい経路を探して地面に達するので、電流が炭素繊維強化部品を通って「移動する」場合がある。
したがって、航空機の炭素繊維強化部品に放電機構（例えば、金属製の締め具に取り付けた外部金属箔ストリップ）を設けることにより、もっと大きな面積全体に安全に放電を分散させることができる。別の構成では、航空機の炭素繊維強化部品を導電性のメッシュ（例えば、アルミニウム又は銅のメッシュ）で覆うことにより、航空機の外側に沿って導電性経路を形成することができる。これらの導電性経路は、炭素繊維強化部品の電磁界（ＥＭＦ）シールドとして知られるものを形成する。或いは、炭素繊維強化部品を構成する積層プライに導電性のメッシュを組み込むことができる。不連続なＥＭＦシールドは望ましくない。

したがって、構造修復の一部として炭素繊維強化プライの導電性を回復させるか、又は炭素繊維強化部品のＥＭＦシールドを回復させて、元の導電能力又はそれに近い能力を取り戻すための新規のシステム及び方法は有用性を有する。

導電スクリムを含む構造用接着フィルムを提供するためのシステム及び方法を開示する。本発明によるシステム及び方法の実施形態は、炭素繊維強化部品の構造用修復を行う間に、炭素繊維強化プライの導電性と、電磁界（ＥＭＦ）シールドの導電性経路を有利に回復させることができる。
一実施形態では、炭素繊維積層プライの構造用接着フィルムは、第１樹脂接着層を含む。第１樹脂接着層は第１炭素繊維プライに結合する。構造用接着フィルムは第２樹脂接着層も含む。第２樹脂接着層は第２炭素繊維プライに結合する。構造用接着フィルムの第１樹脂接着層と第２樹脂接着層との間には、樹脂接着剤を注入した導電スクリムが組み込まれる。

別の実施形態において、構造用接着フィルムの製造方法は、第１樹脂接着層を供給するステップを含む。第１樹脂接着層は第１炭素繊維プライに結合する。本方法は、第２樹脂接着層を供給するステップを含む。第２接着層は、第２樹脂接着層は第２炭素繊維プライに結合する。本方法はまた、第１樹脂接着層と第２樹脂接着層との間に配置される、樹脂接着剤を注入した導電スクリムを供給するステップを含む。
別の実施形態において、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルムの使用方法は、第１積層プライを接着する修復領域を準備するステップを含む。本方法は更に、修復領域の上に、第１の導電性構造用接着フィルムを配置するステップを含む。構造用接着フィルムは導電スクリムを含む。本方法は更に、導電性の構造用接着フィルムの上に一又は複数の第１積層プライを配置するステップ、及び当該一又は複数の積層プライを硬化させるステップを含む。別の実施形態では、積層プライ上に接着用の修復領域を準備するステップは、強化部品の損傷部に窪みを設けることを含む。この窪みは、すり鉢状又は階段状である。また、修復領域を準備するステップは、窪みに第２構造用接着フィルムを挿入すること、並びに窪みに一又は複数の第２積層プライを挿入することを更に含みうる。一又は複数の第２積層プライも硬化される。種々の実施形態によれば、積層プライは炭素繊維積層プライを含み、強化部品は炭素繊維強化部品を含む。

上述の又は後述の特徴、機能、及び利点は、種々の実施形態において単独で達成することができるか、或いは他の実施形態において組み合わせて達成することができ、それらの詳細は後述の説明及び添付図面により明らかにする。

後述では、本発明の教示によるシステム及び方法の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
航空機の製造及び点検方法を示すフローチャートである。 図１に記載の製造及び点検方法により製造された航空機のブロック図である。 本発明の一実施形態による導電スクリムを含む例示的な構造用接着フィルムの等角図である。 ａ及びｂは、図３の例示的な構造用接着フィルムを用いて複合積層部品を修復するための例示的なスカーフ技術の側面図である。 ａ及びｂは、図３の例示的な構造用接着フィルムを用いてメッシュ被覆された複合積層部品を修理するための例示的なスカーフ技術の側面図である。 ａ及びｂは、図３の例示的な構造用接着フィルムを用いて複合積層部品を修理するための例示的なステップ技術の側面図である。 ａ及びｂは、図３の例示的な構造用接着フィルムを用いてメッシュ被覆された複合積層部品を修理するための例示的なステップ技術の側面図である。 ａ及びｂは、図３の例示的な構造用接着フィルムを用いて、それぞれ複合積層部品、及びメッシュ被覆された複合積層部品を修復するための、例示的なブリスタパッチ技術の側面図である。 本発明の一実施形態による導電スクリムを含む構造用接着フィルムを生成するための、例示的な方法を示すフローチャートである。 図３の構造用接着フィルムを用いて炭素繊維強化部品の修復を行うための、本発明の一実施形態による例示的な方法を示すフローチャートである。 本発明の別の実施形態による、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルムにより修復される炭素繊維強化部品を含む航空機の側面図である。

本発明によるシステム及び方法の実施形態は、炭素繊維強化部品の構造修復を行う間に導電性を回復することを目的としている。特定の実施形態の多数の具体的な詳細は以下の説明及び図１−１１に開示されており、そのような実施形態の完全な理解を促している。本発明は、他の実施形態を有することができるか、或いは後述される詳細の一又は複数を省略して実施することができる。
一般に、本発明によるシステム及び方法の実施形態は、交換用炭素繊維プライの導電性を炭素繊維強化部品の周囲の炭素繊維プライに回復させる。本システム及び方法の実施形態は、炭素繊維強化部品に組み込んだ導電性メッシュの電気的連続性を回復させることもできる。本システム及び方法は、導電スクリムを含む構造用接着フィルムにより達成される。この導電スクリムは、適用及び硬化の間に接着剤の支持を補助するだけでなく、修復領域周囲において導電経路となり、周囲の炭素プライ又は導電性メッシュとの電気的接続を可能にする。したがって、これらの実施形態は、炭素繊維強化部品の修復領域と無傷部分との間のアーク放電を有利に軽減又は排除することができる。

添付図面により、図１に示す航空機の製造及び点検方法１００、並びに図２に示す航空機１０２の観点から、本発明の実施形態を説明する。例示的な方法１００は、製造前に、航空機１０２の仕様及び設計１０４と、材料調達１０６とを含むことができる。製造段階では、航空機１０２の、部品及びサブアセンブリの製造１０８とシステムインテグレーション１１８とが行われる。その後、航空機１０２は、認可及び納品１１２のうえ就航１１４される。顧客により就航される間、航空機１０２は定期的なメンテナンス及び点検１１６を受ける（これには、改修、再構成、改装などが含まれる）。
方法１００の工程の各々は、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実施又は実行されうる。本明細書の目的のために、システムインテグレータには、限定しないが、任意の数の航空機製造者と主要システムの下請業者とが含まれ、第三者には、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者が含まれ、オペレータには、航空会社、リース会社、軍事団体、行政法人などが含まれる。

図２に示すように、例示的方法１００によって製造された航空機１０２は、複数のシステム１２０及び内装１２２と共に機体１１８を含むことができる。高水準システム１２０の例には、推進システム１２４、電気システム１２６、油圧システム１２８、及び環境システム１３０のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空業界の一実施例を示したが、本発明の原理は自動車産業などの他の産業にも適用可能である。
本発明により具現化される装置及び方法は、製造及び点検方法１００の一又は複数の段階において利用することができる。例えば、製造工程１０８に対応する部品又はサブアセンブリは、航空機１０２の就航中に製造される部品又はサブアセンブリと類似の方法で製作又は製造することができる。更に、例えば、実質的に航空機１０２のアセンブリを効率的に行うか又は航空機１０２のコストを低減することにより、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせを、例えば製造段階１０８及び１１０で利用することができる。同様に、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせを、航空機１０２の就航１１２中に、例えば、限定しないが、メンテナンス及び点検１１６に利用することができる。

図３は、本発明の実施形態による、導電スクリムを含む構造用接着フィルムを示す等角図である。具体的には、図３は構造用接着フィルム３００の一実施例を示す。この例示的な構造用接着フィルム３００は、第１樹脂接着層３０２及び第２樹脂接着層３０４を含む。第１樹脂接着層３０２と第２樹脂接着層３０４は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）プライなどの炭素繊維積層プライに結合する。種々の実施形態では、第１樹脂接着層３０２及び第２接着層３０４の各々は、プリプレグフィルム又はペーストを含むことができる。導電スクリム層３０６は、第１樹脂接着層３０２と第２樹脂接着層３０４との間に配置される。種々の実施例によれば、導電スクリム３０６は、第１樹脂接着層３０２と第２樹脂接着層３０４の両方に組み込んで接着させることができる。特定の実施形態では、導電スクリム層３０６は、第１樹脂層３０２と第２樹脂層３０４の両方に押し込むことで、両樹脂層の樹脂を注入することができる。導電スクリム層３０６は、例示的な構造用接着フィルム３００全体に持続的な導電性を付与するように構成されており、またフィルムに形状を付与する結合マトリクスとして機能することができる。
種々の実施形態によれば、導電スクリム層３０６は、限定しないが、メッシュ、編んだマット、又は導電性の繊維を撚り合わせたストランドからなるランダム繊維マットといった、任意の構成にすることができる。つまり、これらの様々なメッシュ及びマットは支持体としても知られている。導電性の繊維には、金属材料と非金属材料の両方が含まれる。例えば、導電性繊維は、一般的な可塑性の導体（例えば、銅、アルミニウム、プラチナ、銀、又はこのような金属を含む合金）から作製することができる。別の実施例では、導電性繊維は黒鉛などの非金属の導体から製造することもできる。

種々の実子形態によれば、導電スクリム層３０６は、限定しないが、メッシュ、編んだマット、又は導電性の繊維を撚り合わせたストランドからなるランダム繊維マットといった、任意の構成にすることができる。導電性の繊維には、金属材料と非金属材料の両方が含まれる。例えば、導電性繊維は、一般的な可塑性の導体（例えば、銅、アルミニウム、プラチナ、銀、又はこのような金属を含む合金）から作製することができる。別の実施例では、導電性繊維は黒鉛などの非金属製の導体から製造することもできる。
図３は、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルムの一実施形態を示しているが、他に様々な実施形態を構築することが可能である。例えば、別の実施形態は、複数の導電スクリム層を含むことができる。

図４ａ及び４ｂは、図３の構造用接着フィルムの一実施例を使用する複合積層部品の修復のための例示的な技術４００及び４１４の側面図である。具体的には、図４ａは、炭素繊維強化部品の陥没部の修復のための例示的技術４００を示している。また、図４ｂは、炭素繊維強化部品の貫通部の修復のための例示的技術４１４を示している。例示的修復技術４００及び４１４を、本明細書では「スカーフ」修復技術と呼ぶ。
修復技術４００は炭素繊維強化部品４０２に対して実行することができ、この場合の部品４０２は炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）部品とすることができる。炭素繊維強化部品４０２は、炭素繊維の積層からなる複数のプライ４０４を含むことができる。

図４ａに示すように、炭素繊維強化部品４０２は、陥没型修復領域４０６（例えば、へこみ、裂け目、ひび等）を含みうる。修復領域４０６は、修復のために、すり鉢状の窪み４０８を形成するように、連続するプライ層の一部を除去することにより準備することができる。更に、窪み４０８の隅を丸めることもできる。連続層の一部を除去することによる窪み４０８の形成は、高速グラインダのようなあらゆる適切な製造工具又は工程を用いて達成可能である。窪み４０８のテーパ付けは、炭素繊維強化部品４０２が受ける負荷に応じて調節することができる。例えば、炭素繊維強化部品４０２が受ける負荷が小さい場合には急勾配のテーパを使用することができる。しかしながら、炭素繊維強化部品４０２が大きな負荷を受ける場合、緩い勾配のテーパを利用することができる。
修復技術４００は、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルム４１０を窪み４０８内に配置することを含む。構造用接着フィルム４１０は、上述し、図３に示した構造用接着フィルムとすることができる。次いで、構造用接着フィルム４１０の上に交換用の積層４１２の一又は複数のプライを配置することにより修復領域４０８を回復することができる。

導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルム４１０は、すり鉢状の窪み４０８のプライと、交換用積層４１２の一又は複数のプライとの間に配置され、それにより、それらの二つのプライの集合の間に十分な電気接触が確立される。このような電気接触の作用により、交換用の積層４１２に向かう落雷による放電があっても、それらはすべて、確実に炭素繊維積層の周囲のプライ４０４に十分に伝わって散逸することができる。したがって、落雷による放電は、陥没型修復領域４０６からもっと大きな領域に分散することができ、その衝撃は最小化される。一部の用途において、放電は、一又は複数の放電機構に伝わるようにすることもできる。

図４ｂは、炭素繊維強化部品の貫通部の修復のための例示的な技術４１４を示す。修復技術４１４は炭素繊維強化部品４１６に対して実行することができ、この場合の部品４１６は炭素繊維強化プラスチック(ＣＦＲＰ)部品とすることができる。炭素繊維強化プラスチック部品４１６は、炭素繊維積層からなる複数のプライ４１８を含むことができる。
図４ｂに示すように、炭素繊維強化部品４１６は、貫通型修復領域４２０（例えば、炭素繊維強化部品４１６を完全に貫通する穴）を含みうる。修復領域４２０は、修復のために、すり鉢状の窪み４２２を形成するように、修復領域４０６とほぼ同じようにして準備することができる。

更に、修復技術４１４は、貫通型修復領域４２０の内側に、一又は複数のパックアッププライ４２４を配置することを含む。導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルム４２６をすり鉢状の窪み４２２内に配置する。構造用接着フィルム４２６は、上述し、図３に示した構造用接着フィルムとすることができる。次いで、構造用接着フィルム４２６の上に交換用の積層４２８の一又は複数のプライを配置することにより、修復領域４２０を回復することができる。
導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルム４２６は、すり鉢状の窪み４２２のプライと、一又は複数のバックアッププライ４２４と、交換用積層４２８の一又は複数のプライとの間に配置され、それにより、それらのプライの集合の間に十分な電気接触が確立される。このような電気接触の作用により、交換用の積層４２８に向かう落雷による放電があっても、それらはすべて、確実に炭素繊維積層の周囲のプライ４１８に十分に伝わって散逸することができる。したがって、落雷による放電は、貫通型修復領域４２０からもっと大きな領域に分散することができ、その衝撃は最小化される。一部の用途において、放電は、一又は複数の放電機構に伝わるようにすることもできる。

図５ａ及び５ｂは、図３の構造用接着フィルムの一実施例を使用してメッシュ被覆複合積層部品を修復するための例示的な技術５００及び５２０の側面図である。具体的には、図５ａは、メッシュ被覆炭素繊維強化部品の陥没部を修復するための例示的技術５００を示している。また、図５ｂは、炭素繊維強化部品の貫通部を修復するための例示的技術５２０を示している。
修復技術５００は炭素繊維強化部品５０２に対して実行することができ、この場合の部品５０２は炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）部品とすることができる。炭素繊維強化部品５０２は、炭素繊維積層からなる複数のプライ５０４を含むことができる。更に、炭素繊維強化部品５０２は導電性メッシュ５０６も含むことができ、このメッシュ５０６はプライ５０４の表面上に配置することができる。導電性メッシュ５０６は、複合積層アセンブリからの放電を散逸させるために、電気的に適切に接地することができる。

図５ａに示すように、炭素繊維強化部品５０２は、陥没型修復領域５０８（例えば、へこみ、裂け目、ひび等）を含みうる。修復領域５０８は、修復のために、すり鉢状の窪み５１０を形成するように、連続するプライ層の一部を除去することにより準備することができる。更に、窪み５１０の隅を丸めることもできる。連続層の一部を除去することによる窪み５１０の形成は、高速グラインダのようなあらゆる適切な製造工具又は工程を用いて達成可能である。窪み５１０のテーパ付けは、炭素繊維強化部品５０２が受ける負荷に応じて調節することができる。例えば、炭素繊維強化部品５０２が受ける負荷が小さい場合には急勾配のテーパを使用することができる。しかしながら、炭素繊維強化部品５０２が大きな負荷を受ける場合、緩い勾配のテーパを利用することができる。
修復技術５００は、構造用接着フィルム５１２を窪み５１０内に配置することを含む。構造用接着フィルム５１２は、上述し、図３に示したような導電性の構造用接着フィルムとすることができる。次いで、接着フィルム５１２の上に交換用の積層５１４の一又は複数のプライを配置することにより、修復領域５０８を少なくとも部分的に回復することができる。

続いて、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルム５１６が、交換用の積層５１４の一又は複数のプライの上に配置される。構造用接着フィルム５１６は、上述し、図３に示した構造用接着フィルムとすることができる。構造用接着フィルム５１６は、組み込んだ導電スクリムの少なくとも一部が導電性メッシュ５０６と電気接触するように配置される。種々の実施形態によれば、導電スクリムと導電性メッシュ５０６との間に十分な電気接触が形成されることにより、陥没型修復領域５０８から落雷による放電を散逸させることが可能になる。その後、交換用積層５１８の一又は複数の上部プライを構造用接着フィルム５１６に接着させて、修復を完了することができる。一部の実施形態では、交換用積層５１８上に更に積層のプライ（図示しない）を追加で配置することにより、修復を補強することができる。構造用接着フィルム５１６は、炭素繊維強化部品５０２の表面に配置される導電性メッシュ５０６への導電が十分であれば、修復領域５０８からの放電を伝えて逃がすように構成される。

図５ｂは、炭素繊維強化部品の貫通部の修復のための例示的な技術５２０を示す。修復技術５２０は炭素繊維強化部品５２２に対して実行することができ、この場合の部品５２２は炭素繊維強化プラスチック(ＣＦＲＰ)部品とすることができる。炭素繊維強化部品５２２は、炭素繊維積層からなる複数のプライ５２４を含むことができる。更に、炭素繊維強化部品５０２は導電性メッシュ５２６も含むことができ、このメッシュ５２６はプライ５２４の表面に配置される。導電性メッシュ５２６は、複合積層アセンブリからの放電を散逸させることができるように、電気的に適切に接地することができる。
図５ｂに示すように、炭素繊維強化部品５２６は、貫通型修復領域５２８（例えば、炭素繊維強化部品５２２を完全に貫通する穴）を含みうる。修復領域５２８は、修復のために、すり鉢状の窪み５３０を形成するように、修復領域５０８とほぼ同じようにして準備することができる。

更に、修復技術５２０は、貫通型修復領域５２８の内側に、一又は複数のパックアッププライ５３２を配置することを含む。構造用接着フィルム５３４をすり鉢状の窪み５３０内に配置する。構造用接着フィルム５３４は、一又は複数のバックアッププライ５３２と結合することができる。構造用接着フィルム５３４は、上述し、図３に示した導電性の構造用接着フィルムとすることができる。次いで、構造用接着フィルム５３４の上に交換用の積層５３６の一又は複数のプライを配置することにより、貫通型修復領域５２８を少なくとも部分的に回復することができる。
続いて、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルム５３８が、交換用の積層５３６の一又は複数のプライの上に配置される。構造用接着フィルム５３８は、上述し、図３に示した構造用接着フィルムとすることができる。構造用接着フィルム５３８は、それに組み込んだ導電スクリムの少なくとも一部が導電性メッシュ５２６と電気的に接触するように、配置することができる。種々の実施形態によれば、導電スクリムと導電性メッシュ５２６との間に十分な電気接触が形成されることにより、貫通型修復領域５２８から落雷による放電を散逸させることが可能になる。その後、交換用積層５４０の一又は複数の上部プライを構造用接着フィルム５３８に接着させて、修復を完了することができる。一部の実施形態では、交換用積層５４０上に更に積層のプライ（図示しない）を追加で配置することにより、修復を補強することができる。構造用接着フィルム５３８は、炭素繊維強化部品５２２の表面に配置される導電性メッシュ５２６に十分な導電性が確立されれば、修復領域から放電を伝えて逃がすように構成される。

図６ａ及び６ｂは、図３の構造用接着フィルムの一実施例を使用する複合積層部品の修復のための例示的な技術６００及び６１４の側面図である。具体的には、図６ａは、炭素繊維強化部品の陥没部の修復のための例示的技術６００を示している。また、図６ｂは、炭素繊維強化部品の貫通部の修復のための例示的技術６１４を示している。例示的修復技術６００及び６１４を、本明細書では「ステップ」修復技術と呼ぶ。
修復技術６００は炭素繊維強化部品６０２に対して実行することができ、この場合の部品６０２は炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）部品とすることができる。炭素繊維強化部品６０２は、炭素繊維の積層からなる複数のプライ６０４を含むことができる。

図６ａに示すように、炭素繊維強化部品６０２は、ステップ修復のために準備された陥没型修復領域６０６（例えば、へこみ、裂け目、ひび等）を含みうる。具体的には、修復領域６０６は、修復のために、階段状の窪み６０８を形成するように、連続するプライ層の一部を除去することにより準備することができる。更に、バリを除去するために窪み６０８の隅を丸めることもできる。しかしながら、「スカーフ」修復の場合とは異なり、階段状の窪み６０８は、限定しないが、くり抜き又は切削のような適切な製造工具又は工程により、各プライから階段状に材料を除去することにより形成可能である。
修復技術６００は、導電スクリムを組み込んだ複数の構造用接着フィルム６１０を階段状の窪み６０８内に配置することを含む。構造用接着フィルム６１０は、図３を参照して上述した構造用接着フィルムとすることができる。

窪みの「ステップ」毎に、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルム６１０を配置することにより、組み込んだ導電スクリムの少なくとも一部を、隣接する構造用接着フィルム６１０に組み込んだ導電スクリムと電気的に接触させることができる。例えば、図６ａに示すように、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルム６１０ａを、部分６１０ｂと電気的に接触するように配置することができる。次いで部分６１０ｂを部分６１０ｃと電気接触するように配置するという構成を、６１０ｄが６１０ｅと接触するまで繰返すことができる。同時に、交換用積層６１２の一又は複数のプライを構造用接着フィルム６１０の各層の上に互い違いに分散させることにより、修復領域６０６を回復することができる。
接着フィルム６１０ａ−６１０ｅの間の電気接触の作用により、交換用の積層６１２に向かう落雷による放電があっても、それらはすべて、炭素繊維積層の周囲のプライ６０４に十分に伝わって散逸することができる。したがって、落雷による放電は、陥没型修復領域６０６からもっと大きな領域に分散することができ、その衝撃は最小化される。一部の用途において、放電は、一又は複数の放電機構に伝わるようにすることもできる。

図６ｂは、炭素繊維強化部品の貫通部の修復のための例示的な技術６１４を示す。修復技術６１４は炭素繊維強化部品６１６に対して実行することができ、この場合の部品６１６は炭素繊維強化プラスチック(ＣＦＲＰ)部品とすることができる。炭素繊維強化部品６１６は、炭素繊維積層からなる複数のプライ６１８を含むことができる。
図６ｂに示すように、炭素繊維強化部品６１６は、貫通型修復領域６２０（例えば、炭素繊維強化部品６１６を完全に貫通する穴）を含みうる。修復領域６２０は、修復のために、階段状の窪み６２２を形成するように、修復領域６０６とほぼ同じようにして準備することができる。

更に、修復技術６１４は、貫通型修復領域６２０の内側に、一又は複数のバックアッププライ６２４を配置することを含む。接着フィルム６２６ａのような導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルムを階段状の窪み６２２内に配置することにより、バックアッププライ６２４の一つと接触させることができる。更に、窪みの「ステップ」毎に、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルム６２６を配置することにより、組み込んだ導電スクリムの少なくとも一部を、隣接する構造用接着フィルム６２６に組み込んだ導電スクリムと電気的に接触させることができる。例えば、図６ｂに示すように、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルム６２６ａを、部分６２６ｂと電気的に接触するように配置することができる。次いで部分６２６ｂを部分６２６ｃと接触させるように配置するという構成を、６２６ｄが６２６ｅと接触するまで繰返すことができる。同時に、交換用積層６２８の一又は複数のプライを構造用接着フィルム６２６の各層の上に互い違いに分散させることにより、修復領域６２０を回復することができる。
接着フィルム６２６ａ−６２６ｅの間の電気接触の作用により、交換用の積層６２８に向かう落雷による放電があっても、それらはすべて、確実に、炭素繊維積層の周囲のプライ６１８に十分に伝わって散逸することができる。したがって、落雷による放電は、貫通型修復領域６２０からもっと大きな領域に分散することができ、その衝撃は最小化される。一部の用途において、放電は、一又は複数の放電機構に伝わるようにすることもできる。

図７ａ及び７ｂは、図３の構造用接着フィルムの一実施例を使用してメッシュ被覆複合積層部品を修復するための例示的な技術７００及び７２０の側面図である。具体的には、図７ａは、メッシュ被覆炭素繊維強化部品の陥没部を修復するための例示的技術７００を示している。また、図７ｂは、炭素繊維強化部品の貫通部を修復するための例示的技術７２０を示している。
修復技術７００は炭素繊維強化部品７０２に対して実行することができ、この場合の部品７０２は炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）部品とすることができる。炭素繊維強化部品７０２は、炭素繊維の積層からなる複数のプライ７０４を含むことができる。更に、炭素繊維強化部品７０２は導電性メッシュ７０６も含むことができ、このメッシュ７０６はプライ７０４の表面上に配置することができる。導電性メッシュ７０６は、複合積層アセンブリからの放電を散逸させるために、電気的に適切に接地することができる。

図７ａに示すように、炭素繊維強化部品７０２は、陥没型修復領域７０８（例えば、へこみ、裂け目、ひび等）を含みうる。修復領域７０８は、修復のために、階段状の窪み７１０を形成するように、連続するプライ層の一部を除去することにより準備することができる。更に、階段状の窪み７１０の隅を丸めてバリを除去することもできる。連続層の一部を除去することによる階段状の窪み７１０の形成は、限定しないが、高速グラインダのようなあらゆる適切な製造工具又は工程を用いて達成可能である。窪み７１０の各ステップの長さは、炭素繊維強化部品７０２が受ける負荷に応じて調節することができる。例えば、炭素繊維強化部品７０２が受ける負荷が小さい場合には短いステップを使用することができる。しかしながら、炭素繊維強化部品７０２が大きな負荷を受ける場合、長いステップを利用することができる。
修復技術７００は、構造用接着フィルム７１２を窪み７１０内に配置することを含む。構造用接着フィルム７１２は、上述し、図３に示した構造用接着フィルムとすることができる。更に、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルム７１２を、窪み７１０の各「ステップ」上に配置することができる。

構造用接着フィルム７１２が導電性の構造用接着フィルムを含むことができる用途では、構造用接着フィルム７１２の各々を、組み込まれた導電スクリムの少なくとも一部が隣接する構造用接着フィルム７１２に組み込まれた導電スクリムと電気的に接触するように、配置することができる。例えば、図７ａに示すように、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルム７１２ａを、部分７１２ｂと電気的に接触するように配置することができる。次いで部分７１２ｂを部分７１２ｃと電気的に接触するように配置するという構成を繰返すことができる。同時に、交換用積層７１２の一又は複数のプライを構造用接着フィルム７１２の各層の上に互い違いに分散させることにより、修復領域７０６を回復することができる。
このような用途では、接着フィルム７１２ａ−７１２ｄの間の電気接触の作用により、交換用の積層７１４に向かう落雷による放電があっても、それらはすべて、炭素繊維積層の周囲のプライ７０４に十分に伝わって散逸することができる。したがって、落雷による放電は、陥没型修復領域７０８からもっと大きな領域に分散することができ、その衝撃は最小化される。

続いて、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルム７１６が、交換用積層７１４の一又は複数のプライの上に配置される。構造用接着フィルム７１６は、上述し、図３に示した構造用接着フィルムとすることができる。構造用接着フィルム７１６は、組み込んだ導電スクリムの少なくとも一部が導電性メッシュ７０６と電気接触するように配置される。種々の実施形態によれば、導電スクリムと導電性メッシュ７０６との間に十分な電気接触が形成されることにより、陥没型修復領域７０８からの落雷による放電が散逸可能となる。その後、交換用積層７１８の一又は複数の上部プライを構造用接着フィルム７１６に接着させて、修復を完了することができる。一部の実施形態では、交換用積層７１８上に更に積層のプライ（図示しない）を追加で配置することにより、修復を補強することができる。構造用接着フィルム７１６は、炭素繊維強化部品７０２の表面に配置される導電性メッシュ７０６への導電が十分であれば、修復領域からの放電を伝えて逃がすように構成される。

図７ｂは、炭素繊維強化部品の貫通部の修復のための例示的な技術７２０を示す。修復技術７２０は炭素繊維強化部品７２２に対して実行することができ、この場合の部品７２２は炭素繊維強化プラスチック(ＣＦＲＰ)部品とすることができる。炭素繊維強化部品７２２は、炭素繊維積層からなる複数のプライ７２４を含むことができる。更に、炭素繊維強化部品７２２は導電性メッシュ７２６も含むことができ、このメッシュ７２６はプライ７２４の表面に配置される。導電性メッシュ７２６は、複合積層アセンブリからの放電を散逸させることができるように、電気的に適切に接地することができる。
図７ｂに示すように、炭素繊維強化部品７２２は、貫通型修復領域７２８（例えば、炭素繊維強化部品７２２を完全に貫通する穴）を含みうる。修復領域７２８は、修復のために、階段状の窪み７３０を形成するように、修復領域７２８とほぼ同じようにして準備することができる。

更に、修復技術７２０は、貫通型修復領域７２８の内側に、一又は複数のパックアッププライ７３２を配置することを含む。構造用接着フィルム７３４ａは、バックアッププライ７３２の一つと接触するように、階段状の窪み７３０内に配置することができる。更に、窪み７３０の「ステップ」毎に、７３４ｂ−７３４ｅのような構造用接着フィルム７３４を追加で配置することができる。構造用接着フィルム７３４は、上述し、図３に示した導電性の構造用接着フィルムとすることができる。
構造用接着フィルム７３４が導電性の構造用接着フィルムを含むことができる用途では、構造用接着フィルム７３４の各々を、組み込まれた導電スクリムの少なくとも一部が隣接する構造用接着フィルム７３４に組み込まれた導電スクリムと電気的に接触するように、配置することができる。例えば、図７ｂに示すように、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルム７３４ａを、部分７３４ｂと電気的に接触するように配置することができる。次いで部分７３４ｂを部分７３４ｃと接触するように配置するという構成を繰返すことができる。同時に、交換用積層７３６の一又は複数のプライを構造用接着フィルム７３４の各層の上に互い違いに分散させることにより、修復領域７２８を回復することができる。

このような用途では、接着フィルム７３４ａ−７３４ｄの間の電気接触の作用により、交換用の積層７３６に向かう落雷による放電があっても、それらはすべて、炭素繊維積層の周囲のプライ７２４に十分に伝わって散逸することができる。したがって、落雷による放電は、貫通型修復領域７２８からもっと大きな領域に分散することができ、その衝撃は最小化される。
続いて、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルム７３８は、交換用積層７３６の一又は複数のプライの上に配置される。構造用接着フィルム７３８は、上述し、図３に示した構造用接着フィルムとすることができる。構造用接着フィルム７３８は、それに組み込んだ導電スクリムの少なくとも一部が導電性メッシュ７２６と電気的に接触するように、配置することができる。その後、交換用積層７４０の一又は複数の上部プライを構造用接着フィルム７３８に接着させて、修復を完了することができる。一部の実施形態では、交換用積層７４０上に更に積層のプライ（図示しない）を追加で配置することにより、修復を補強することができる。構造用接着フィルム７３８は、炭素繊維強化部品７２２の表面に配置される導電性メッシュ７２６への十分な導電性が確立されれば、修復領域からの放電を伝えて逃がすように構成される。

図８ａは、図３の構造用接着フィルムの一実施例を使用する複合積層部品の修復のための例示的なブリスタパッチ技術の側面図である。一般的に、ブリスタパッチの修復は、損傷領域からの材料の除去を伴わない暫定的な修復である。そうではなく、一又は複数の修復用積層プライを、接着フィルム層により損傷領域の表面に添付するものである。
修復技術８００は炭素繊維強化部品８０２に対して実行することができ、この場合の部品８０２は炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）部品とすることができる。炭素繊維強化部品８０２は、炭素繊維の積層からなる複数のプライ８０４を含むことができる。図８ａに示すように、炭素繊維強化部品８０２は修復領域８０６を含むことができる。例えば、修復領域８０６は何らかの割れ目又はひびを有しうる。

導電スクリムを組み込んだ接着フィルム８０８は、修復領域８０６（例えば、割れ目、ひびなど）の上に配置される。構造用接着フィルム８０８は、上述し、図３に示した構造用接着フィルムとすることができる。次いで、補足用の積層８１０の一又は複数のプライを構造用接着フィルム８０８の上に配置することにより、修復領域８０６を覆うことができる。
導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルム８０８が、複数のプライ８０４と、補足用積層８１０の一又は複数のプライとの間に配置されることにより、それら二つのプライの集合の間に十分な電気接触が確立される。このような電気接触の作用により、補足用の積層８１０に向かう落雷による放電があっても、それらはすべて複数のプライ８０４に十分に伝わって散逸することができる。したがって、落雷による放電は、補足用プライ８１０からもっと大きな領域に分散することができる。

図８ｂは、図３の構造用接着フィルムの一実施例を使用してメッシュ被覆複合積層部品を修復するための例示的なブリスタパッチ技術の側面図である。
修復技術８１２は炭素繊維強化部品８１４に対して実行することができ、この場合の部品８１４は炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）部品とすることができる。炭素繊維強化部品８１４は、炭素繊維の積層からなる複数のプライ８１６を含むことができる。図８ｂに示すように、炭素繊維強化部品８１４は修復領域８１８を含みうる。例えば、修復領域８１８は、何らかの表面的な又は浅い凸凹である。更に、炭素繊維強化部品８１４の少なくとも一部は、複合積層アセンブリから放電を散逸させるために電気的に適切に接地される導電性メッシュ８２０で覆うことができる。

導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルム８２２は、修復領域８１８（例えば、裂け目、ひび等）の上に配置される。構造用接着フィルム８１８は、上述し、図３に示した構造用接着フィルムとすることができる。次いで、補足用の積層８２４の一又は複数のプライを構造用接着フィルム８２０の上に配置することにより、修復領域８１８を覆うことができる。導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルム８２０を、それに組み込んだ導電スクリムの少なくとも一部が導電性メッシュと電気的に接触するように配置することにより、修復領域８１８から落雷による放電を散逸可能とすることができる。
導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルムを使用する特定の例示的修復技術を上記に説明したが、構造用接着フィルムは、非導電性の構造用接着フィルムを使用する他の修復技術に使用することもできる。例えば、落雷を受けうる外側の炭素繊維強化部品の修復に加えて、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルムを、様々な内側の炭素繊維強化部品の修復にも使用することができる。

特定の実施形態では、スクリムを組み込んだ構造用接着フィルムは、炭素繊維強化部品を含む燃料タンク又は燃料電池などの、放電の影響を受け易い用途において実施される部品の修復に使用することができる。とはいえ、実施される特定の修復技術に関係なく、図３のフィルム３００のような導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルムは、修復領域からの放電の散逸を助長することができる。

図９は、導電スクリムを含む構造用接着フィルムを作成するための例示的な方法６００を示すフローチャートである。図示されている工程の順番は限定的なものではなく、任意の数の記載したブロックを任意の順番で及び／又は平行に組み合わせて本方法を実施することができる。
ブロック９０２では、第１樹脂接着層を供給する。この樹脂接着層は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＲＦＰ）プライなどの炭素繊維積層プライに結合可能である。ブロック９０４では、導電スクリムを供給し、第１樹脂接着層に結合する。上述のように、一部の実施形態では、導電スクリムは、導電性繊維のストランドを交差させた（又は交差させない）メッシュ構造を有することができる。導電性繊維は金属材料及び非金属材料の両方を含むことができる。一部の用途では、導電スクリムは追加的な結合剤、例えば樹脂接着剤との組み合わせに結合させることができる。ブロック９０６では、第２樹脂接着層を供給することで構造用接着フィルムを完成させる。種々の実施形態では、第２樹脂接着層は第１樹脂層と同じ質を有することができる。種々の実施形態によれば、導電スクリムと、第１及び第２樹脂接着層を結合段階で組み合わせることにより、一又は複数の樹脂層からの樹脂を導電スクリムに注入することができる。

図１０は、導電スクリムを含む構造用接着フィルムを用いた炭素繊維強化部品の修復を実行するための例示的な方法１０００を示すフローチャートである。図示されている工程の順番は限定的なものではなく、任意の数の記載したブロックを任意の順番で及び／又は平行に組み合わせて本方法を実施することができる。
ブロック１００２において、修復業者（又は装置）は、炭素繊維強化部品上の修復領域の部品構造を特定する。例えば、修復業者は、複合積層の種類、複合積層に含まれるプライの数、プライの方向、プライに対する導電性メッシュの位置、及びその他の因子を特定することができる。ブロック１００４では、修復業者は、何らかの適切な検出方法を用いて、必要な修復の範囲を特定する。修復業者は、例えば、目視検査、マイクロ波、音響波、超音波、又はＸ線機器を使用して、炭素繊維積層上の必要な修復範囲を特定することができる。場合によっては、層間剥離領域を叩くことにより生じる音により修復領域内の層間剥離を特定することができる。或いは、修復領域における層間剥離は、音波を生成し、且つ生成された音波の減衰を検出する機器を用いて検出することができる。このような評価手段を用いることにより、修復領域の大きさ及び深さ（例えば、傷んでいるプライの数）を特定することができる。

ブロック１００６では、修復業者は、修復領域から破片及び湿気を取り除く。取り除かれる破片には、修復領域に存在するあらゆる異物と、複合材料の交換を必要とする全てのプライ（例えば、層間剥離したプライ）とが含まれる。ブロック１００８では、修復業者は、修復領域の一又は複数の表面を準備及び清浄する。種々の実施形態によれば、このような準備には、炭素繊維複合材料を切削することによりすり鉢状の窪みを形成することが含まれる。加えて、修復領域の隅は全て、円形又は丸みを帯びた形状に変換することができる。更に、修復業者は、すり鉢状の窪みを準備することにより、修復を受ける炭素繊維複合材料に含まれる既存の導電性メッシュの少なくとも一部を露出させることができる。
ブロック１０１０では、修復業者は、修復領域に用いる一又は複数の交換用プライを準備する。多くの用途では、交換用プライは、元の構造に含まれるプライの方向と一致するように準備される。交換用プライは、修復領域を、少なくともその元の形状及び／又は強度に回復するように構成されている。しかしながら、他の用途では、交換用プライの上に配置される追加のプライを準備することができる。

ブロック１０１２では、構造用接着フィルムをすり鉢状の窪み内に配置する。種々の実施形態によれば、構造用接着フィルムは、図３の導電性構造用接着フィルムとすることができる。導電性の構造用接着フィルムを使用する用途において、導電性の構造用接着フィルムは、元の構造に含まれるプライと、交換用プライとが電気的に接触するように配置することができる。
ブロック１０１４では、修復業者は、一又は複数の層に亘る積層プライに、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルムを配置することができる。積層プライは、交換用プライと、適切であれば余分のプライとを含むことができる。多くの用途では、交換用プライの各々は、炭素繊維強化部品に含まれる元のプライの各々と一致するように方向付けることができ、一又は複数の余分のプライは、元の外部プライと一致するように方向付けることができる。更に、元の構造の外側に導電性メッシュが含まれる用途では、追加的な導電性の構造用接着フィルムを、導電性メッシュの隣に配置することができる。具体的には、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルムは、導電フィルムの少なくとも一部が既存の導電性メッシュの一部と電気接触するように配置することができる。例えば、電気接触が十分であることにより、修復領域から落雷による放電を伝えて逃がすことができる。このとき、追加の積層プライを、追加の導電性構造用接着フィルムの上に配置することができる。

ブロック１０１６では、修復業者は、修復領域の真空バッグ積層を実行することにより、追加したプライの減量及び硬化を行う。追加プライの硬化は、加熱ブランケットを使用するなどした加熱を援用することにより達成できる。しかしながら、幾つかの別の実施形態では、修理される炭素繊維強化部品全体を炉又はオートクレーブ内に配置することにより、追加プライを硬化させることができる。
ブロック１０１８では、修復業者は、修復領域の試験及び検査を行う。例えば、修復業者は、層間剥離、硬化は適切であるか、プライの方向は適切であるか、接着は適切であるかなどについて修復領域を試験及び検査することができる。一部の用途では、修復された領域の導電試験を行うことにより、修復領域から電荷を伝えて逃がすのに十分に導電スクリムが配置されたことを確認することができる。例えば、複合材料に導電試験を実行するための特定の方法は、米国特許出願公開第２００７／００９６７５１号（Georgesonら、２００７年５月３日公開）に開示されており、ここに参照として包含する。

判定ブロック１０２０では、修理業者は、修復領域の試験及び検査に基づいて、修復が許容可能なものかどうかを判定する。修復が許容不能という判定が行われた場合（判定ブロック１１２０の「いいえ」）、一又は複数の許容不能なプライと、必要に応じてそれら一又は複数のプライに関連する構造用接着フィルムとを除去する。除去後、本方法１０００はブロック１００８に戻り、修復業者は修復を繰返す。
逆に、修復業者が修復を許容可能であると判定した場合（ブロック１０２０の「はい」）、本方法１０００は判定ブロック１０２４に進む。判定ブロック１０２４では、修復が追加プライの交換を含むかどうかを判定する。更なる修復用のプライを交換する場合（判定ブロック１０２４の「はい」）、本方法はブロック１００８に戻り、修復業者は追加で積層プライを交換する。逆に、更に交換される修復用プライがない場合（判定ブロック１０２４の「いいえ」）、修復領域を含む炭素繊維強化部品は、ブロック１０２６において業務に戻される。

図１１は、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルムにより修復される一又は複数の炭素繊維強化部品を含む航空機１１００の側面図である。このような航空機は、例えば、イリノイ州シカゴのザ・ボーイング・カンパニーが市販する７８７型航空機を含むが、これに限定されない。図１１に示すように、航空機１１００は、機体１１０２に連結された一又は複数の推進ユニット１１０４、翼アセンブリ１１０６（又はその他の揚力面）、尾翼アセンブリ１１０８、着陸アセンブリ１１１０、制御システム（図示しない）、並びに航空機１１００の適切な操作を可能にするその他多くのシステム及びサブシステムを含む。様々な局面において、翼アセンブリ１１０６の少なくとも一部は、一又は複数の炭素繊維強化部品を含むことができる。場合によっては、これらの部品は、図３のような導電スクリムを含む構造用接着フィルムを用いて修復される。
更に、導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルムの種々の実施形態を使用して、外側の部品に導電性の炭素繊維を含む他の乗り物を修理することもできる。これらの乗り物には、船、列車、及びその他のあらゆる乗り物が含まれる。導電スクリムは、これらの乗り物に含まれる修復済みの炭素繊維強化部品を、落雷及び燃料電池の燃料が帯電することによる静電放電などのその他の放電から有利に保護することができる。

本発明によるシステム及び方法の実施形態は、先行技術を凌駕する有意な利点を提供する。例えば、導電スクリムを含む構造用接着フィルムは、落雷による放電を、炭素繊維強化部品の修復領域から逃がすことができる。したがって、導電スクリムは、落雷の影響を有利に最小化することができる。同様に、導電スクリムを使用して、電磁界（ＥＭＦ）シールドを回復し、落雷による熱エネルギーの蓄積及びアーク放電を低減又は排除することもできる。
本発明の実施形態を上記に例示して説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく多くの変更を加えることができる。したがって、実施形態の範囲は、本明細書によって限定されない。本明細書の実施形態全体は、請求の範囲を参照することにより規定される。

Claims (7)

1. 導電スクリムを組み込んだ構造用接着フィルムの使用方法であって、
   炭素繊維強化プラスチック部品の陥没型または貫通型修復領域に第１の炭素繊維積層プライを接着するために前記修復領域に対して準備をするステップ、
   前記修復領域の上に、プリプレグフィルムまたはペーストを含む第１樹脂接着層および第２樹脂接着層に挟まれた第１導電スクリム層を含む第１導電性構造用接着フィルムを配置するステップであって、前記第１導電スクリム層が、前記第１導電性構造用接着フィルム全体に渡り連続的な導電性を付与し、適用および硬化の間に前記第１導電性構造用接着フィルムに形状を付与する結合マトリクスとして機能するステップ、
   前記第１導電性構造用接着フィルムの上に、一又は複数の第１の炭素繊維積層プライを配置するステップ、及び
   前記一又は複数の第１の炭素繊維積層プライを硬化させるステップ
   を含む方法。
2. 前記第１の炭素繊維積層プライを接着するために前記修復領域に対して準備をするステップが、階段状の窪み又はすり鉢状の窪みを設けることにより、元の外形を有する前記炭素繊維強化プラスチック部品の一部を除去することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の炭素繊維積層プライを接着するために前記修復領域に対して準備をするステップが、更に、
   前記階段状の窪み又はすり鉢状の窪みに、第２導電スクリム層を含む第２導電性構造用接着フィルムを挿入するステップ、
   前記階段状の窪み又はすり鉢状の窪みに、一又は複数の第２の炭素繊維積層プライを挿入するステップ、及び
   前記一又は複数の第２の炭素繊維積層プライを硬化させるステップ
   を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記一又は複数の第２の炭素繊維積層プライが、前記炭素繊維強化プラスチック部品を少なくとも元の外形に復元するように構成されている、請求項３に記載の方法。
5. 前記一又は複数の第２の炭素繊維積層プライを挿入するステップが、各交換用プライを前記炭素繊維強化プラスチック部品の対応するプライに合わせて方向付けることを含む、請求項３に記載の方法。
6. 各前記第１導電スクリム層および第２導電スクリム層は、金属の導電性繊維および非金属の導電性繊維を含む、請求項３に記載の方法。
7. 前記金属の導電性繊維が、銅、アルミニウム、プラチナ、銀のうち少なくとも１つの繊維を含み、前記非金属の導電性繊維が、黒鉛の繊維を含む、請求項６に記載の方法。

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