Title:
Elektrisch leitender Harzkörper und Fahrzeugerdungsstruktur
Kind Code:
A1


Abstract:

Es wird ein elektrisch leitender Harzkörper bereitgestellt, der aus faserverstärktem Harz, das Harz und einer Vielzahl von Fasersträngen, die aus wenigstens einem Element ausgewählt aus Kohlenstofffaser, hochfester Faser und Glasfaser gebildet sind, umfasst, wobei Zwischenräume zwischen den Fasersträngen mit Harz imprägniert sind, wobei die Faserstränge metallisiert sind. Während in der Fahrzeugerdungsstruktur der elektrisch leitende Harzkörper als Fahrzeugkörper verwendet wird, sind die Minuspole der fahrzeugmontierten Vorrichtungen VD und einer Fahrzeugbatterie B mit Positionen im elektrisch leitenden Harzkörper, an denen die metallisierten Faserstränge vorgesehen sind, elektrisch verbunden.




Inventors:
Kondo, Hiroki (Shizuoka, Susono-shi, JP)
Yoshinaga, Satoru (Shizuoka, Susono-shi, JP)
Application Number:
DE102016215733A
Publication Date:
03/02/2017
Filing Date:
08/23/2016
Assignee:
Yazaki Corporation (Tokyo, JP)
International Classes:



Foreign References:
JP2015165481A2015-09-17
JP2002019544A2002-01-23
Other References:
Japanischen Industriestandard (JIS) R 7606
Attorney, Agent or Firm:
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB, 80802, München, DE
Claims:
1. Elektrisch leitender Harzkörper, umfassend:
ein faserverstärktes Harz, das Harz und eine Vielzahl von Fasersträngen, die aus wenigstens einem Element ausgewählt aus Kohlenstofffaser, hochfester Faser und Glasfaser gebildet sind, umfasst, wobei ein Zwischenraum zwischen den Fasersträngen mit Harz imprägniert ist, wobei die Faserstränge metallisiert sind.

2. Elektrisch leitender Harzkörper nach Anspruch 1, wobei
die Vielzahl von Fasersträngen zu einer Vielzahl von Schichten laminiert sind, von denen jede wenigstens zwei Faserstränge umfasst, und
von der Vielzahl von Fasersträngen, die zu den Schichten laminiert sind, Faserstränge in einigen der Schichten metallisiert sind und Fasersträngen in den anderen der Schichten nicht metallisiert sind.

3. Elektrisch leitender Harzkörper nach Anspruch 1 oder 2, wobei
die Vielzahl von Fasersträngen parallel zueinander entlang einer vorbestimmten Richtung angeordnet sind, und
von der Vielzahl von Fasersträngen, einige Fasersträngen, die entlang der vorbestimmten Richtung angeordnet sind, metallisiert sind, und die anderen Faserstränge nicht metallisiert sind.

4. Elektrisch leitender Harzkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Fasersträngen aus Kohlenstofffaser gebildet sind und einen Oberflächensauerstoffgehalt von nicht weniger als 0,097 und nicht mehr als 0,138 aufweisen, wobei der Oberflächensauerstoffgehalt ein Wert ist, der erhalten wird, indem die mittels Röntgen-Fotoelektronenspektroskopie gemessene O1S-Peak-Intensität durch die mittels der gleichen Spektroskopie gemessene C1S-Peak-Intensität dividiert wird.

5. Fahrzeugerdungsstruktur, umfassend:
den elektrisch leitenden Harzkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der als Fahrzeugkarosserie verwendet wird, wobei
Minuspole der fahrzeugmontierten Vorrichtungen und einer Fahrzeugbatterie elektrisch mit Positionen im elektrisch leitenden Harzkörper, an denen die metallisierten Faserstränge vorgesehen sind, verbunden sind.

Description:
Querverweis auf verwandte Anmeldungen

Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der am 25. August 2015 in Japan eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-165481 in Anspruch, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.

Stand der Technik1. Gegenstand der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrisch leitenden Harzkörper und eine Fahrzeugerdungsstruktur.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Eine herkömmlich hergestellte Karosserieinnenplatte wird durch Einbetten einer erforderlichen Schaltstruktur, die aus elektrisch hochleitendem Harz gebildet ist, in einen Trägerplattenabschnitt, der aus Isolierharz gebildet ist, hergestellt. Diese Innenplatte wird durch integrales Ausbilden eines elektrisch leitenden Abschnitts und eines Isolierharzes erhalten, wodurch es möglich ist, einen Harzkörper mit dem elektrisch leitenden Abschnitt zu bilden (beispielsweise offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2002-19544).

In dem in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-19544 beschriebenen Harzkörper wird jedoch ein thermoplastisches Harz oder ein wärmehärtendes Harz als Isolierharz verwendet, und ein Material mit einer darin gemischten Metallfaser wird als das elektrische hochleitende Harz verwendet. Dieser Harzkörper weist somit keine ausreichende Festigkeit auf und kann nicht als Teil, der einer hohen Festigkeit bedarf, verwendet werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der Probleme aus dem Stand der Technik konzipiert, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen elektrisch leitenden Harzkörper, der eine höhere Festigkeit und eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, sowie eine Fahrzeugerdungsstruktur bereitzustellen.

Zur Erzielung der obigen Aufgabe umfasst ein elektrisch leitender Harzkörper gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein faserverstärktes Harz, das Harz und eine Vielzahl von Fasersträngen, die aus wenigstens einem Element ausgewählt aus Kohlenstofffaser, hochfester Faser und Glasfaser gebildet sind, aufweist, wobei der Zwischenraum zwischen den Fasersträngen mit Harz imprägniert ist, wobei die Faserstränge metallisiert sind.

Der elektrisch leitende Harzkörper umfasst das faserverstärkte Harz, das Harz und eine Vielzahl von Fasersträngen, die aus wenigstens einem Element ausgewählt aus Kohlenstofffaser, hochfester Faser und Glasfaser gebildet sind umfasst, wobei der Zwischenraum zwischen den Fasersträngen mit Harz imprägniert und die Faserstränge metallisiert sind. Diesem elektrisch leitenden Harzkörper wird durch das faserverstärkte Harz eine höhere Festigkeit verliehen, während durch die Metallisierung eine elektrische Leitfähigkeit zur Verfügung gestellt wird. Folglich kann ein elektrisch leitender Harzkörper mit einer höheren Festigkeit und mit einer elektrischen Leitfähigkeit gebildet werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind in dem elektrisch leitenden Harzkörper vorzugsweise die Vielzahl von Fasersträngen zu mehreren Schichten laminiert, von denen jede wenigstens zwei Faserstränge umfasst, wobei von den mehreren Fasersträngen, die zu den Schichten laminiert sind, Faserstränge in einigen Schichten metallisiert sind und in den anderen der Schichten die Faserstränge nicht metallisiert sind.

Da bei diesem elektrisch leitenden Harzkörper die Faserstränge in einigen der Schichten der mehreren Schichten metallisiert sind, kann der Metallisierungsanteil gemäß dem benötigten elektrischen Leitfähigkeitswert (einen erforderlichen Widerstandswert) verringert werden, wodurch die Kosten verringert werden können.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind in dem elektrisch leitenden Harzkörper vorzugsweise die Vielzahl von Fasersträngen parallel zueinander entlang einer vorbestimmten Richtung angeordnet, und von der Vielzahl von Fasersträngen, sind einige Faserstränge, die entlang der vorbestimmten Richtung angeordnet sind, metallisiert und die anderen Faserstränge nicht metallisiert.

Da in diesem elektrisch leitenden Harzkörper einige der Faserstränge, die entlang einer vorbestimmten Richtung angeordnet sind, metallisiert sind, kann der Metallisierungsanteil gemäß einem erforderlichen elektrischen Leitfähigkeitswert (ein erforderliches Resistenzniveau) verringert werden, wodurch die Kosten verringert werden können.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind in dem elektrisch leitenden Harzkörper vorzugsweise die Faserstränge aus Kohlenstofffaser gebildet und weisen einen Oberflächensauerstoffgehalt von nicht weniger als 0,097 und nicht mehr als 0,138 auf, wobei der Oberflächensauerstoffgehalt ein Wert ist, der erhalten wird, indem die mittels Röntgen-Fotoelektronenspektroskopie gemessene O1S-Peak-Intensität durch die mittels der gleichen Spektroskopie gemessene C1S-Peak-Intensität dividiert wird.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass die Beschichtungsabscheideeigenschaften und die Haftung mit einem Oberflächensauerstoffgehalt von nicht weniger als 0,097 und nicht mehr als 0,138 verbessert werden können, da ein derartigen Oberflächensauerstoffgehalt die Benetzbarkeit gegen die Metallisierung verbessert. Somit können in diesem elektrisch leitenden Harzkörper die Kohlestofffaserstränge eine bessere Beschichtungsabscheideeigenschaft und eine bessere Haftung aufgrund eines Oberflächensauerstoffgehalts, der im obigen Bereich liegt, aufweisen. Da es darüber hinaus lediglich notwendig ist, den Oberflächensauerstoffgehalt in den obigen Bereich zu bringen, ist es nicht erforderlich, Alkali zu verwenden, wodurch folglich eine Verringerung der mechanischen Festigkeit vermieden werden kann.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Fahrzeugerdungsstruktur den elektrisch leitenden Harzkörper als Fahrzeugkörper, wobei die Minuspole der fahrzeugmontierten Vorrichtungen und einer Fahrzeugbatterie mit Positionen in dem elektrisch leitenden Harzkörper, an denen die metallisierten Faserstränge angeordnet sind, elektrisch verbunden sind.

In der Fahrzeugerdungsstruktur sind unter Verwendung des elektrisch leitenden Harzkörpers als Fahrzeugkörper die Minuspole der fahrzeugmontierten Vorrichtungen und der Fahrzeugbatterie mit den Positionen in dem elektrisch leitenden Harzkörper, an denen die metallisierten Faserstränge angeordnet sind, elektrisch verbunden. Diese Struktur ermöglicht die Verwendung des faserverstärkten Harzes als Fahrzeugkörper, der eine Festigkeit aufweisen soll und dem durch die metallisierten Faserstränge ein gewisses Maß an elektrischer Leitfähigkeit verliehen wird. Folglich kann eine Erdungsstruktur gebildet werden, in der die Minuspole der fahrzeugmontierten Vorrichtungen und der Fahrzeugbatterie elektrisch mit den metallisierten Fasersträngen verbunden sind.

Das Vorstehende und weitere Aufgaben, Merkmale, Vorteile sowie technische und industrielle Bedeutung der vorliegenden Erfindung werden durch das Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verständlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt eine Draufsicht eines Fahrzeugs, die eine Fahrzeugerdungsstruktur mit einem elektrisch leitenden Harzkörper gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

2A, 2B und 2C zeigen perspektivische Explosionsansichten, die schematisch den in 1 dargestellten elektrisch leitenden Harzkörper und jeweils ein erstes Beispiel, ein zweites Beispiel und ein drittes Beispiel darstellen;

3 zeigt eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Verfahrens zum Metallisieren von Kohlenstofffaser; und

4 zeigt eine Tabelle, die ein Beispiel und ein Vergleichsbeispiel der metallisierten Kohlenstofffaserstränge darstellt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Im Nachfolgenden wird die vorliegende Erfindung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die nachfolgende Ausführungsform beschränkt und kann entsprechend geändert werden, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Obwohl in der nachfolgenden Ausführungsform auf die Darstellung und Beschreibung einiger Komponenten verzichtet wird, ist es selbstverständlich, dass öffentlich bekannte oder gut bekannte Verfahren in geeigneter Weise auf die Aspekte der ausgelassenen Verfahren in dem Umfang angewendet werden können, das keine Unvereinbarkeit mit den im Nachfolgenden beschriebenen Einzelheiten vorherrscht.

1 zeigt eine Draufsicht eines Fahrzeugs, die eine Fahrzeugerdungsstruktur mit einem elektrisch leitenden Harzkörper gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 1 gezeigt, ist eine Fahrzeugerdungsstruktur 1 eine Struktur zur Befestigung von Erdungsleitungen zwischen einer Fahrzeugbatterie (BAT) B, die in einem Fahrzeug befestigt ist, und einer Vielzahl von fahrzeugmontierten Vorrichtungen VD und umfasst einen elektrisch leitenden Harzkörper 10 sowie verschiedene elektrische Leiter W1 bis W4.

Der elektrisch leitende Harzkörper 10 ist aus faserverstärktem Harz gebildet (das beispielsweise als Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff oder faserverstärkter Kunststoff bezeichnet wird), das Harz und eine Vielzahl von faserverstärkten Strängen aufweist, die aus wenigstens einem Element ausgewählt aus Kohlenstofffaser, hochfester Faser und Glasfaser gebildet sind, wobei Zwischenräumen zwischen den Fasersträngen mit Harz getränkt sind. Die hochfeste Faser umfasst hierin Aramidfaser, Polyarylatfaser und PBO-Faser. Beispielsweise wird Epoxidharz als das Harz verwendet (das Harz, das als Trägermaterial dient), mit dem die Zwischenräume imprägniert werden.

Der elektrisch leitende Harzkörper 10 dieser Ausführungsform wird durch Metallisieren (beispielsweise durch Verkupfern) der obigen Faserstränge erhalten. Durch das Metallisieren weist der elektrisch leitende Harzkörper 10 eine höhere elektrische Leitfähigkeit als normales faserverstärktes Harz auf. Ferner wird der elektrisch leitende Harzkörper gemäß der Ausführungsform als Fahrzeugkörper (beispielsweise als Karosserie) verwendet.

Ein erster elektrischer Draht W1 ist ein elektrischer Draht, der den Minuspol T der Fahrzeugbatterie B mit dem elektrisch leitenden Harzkörper 10 elektrisch verbindet. Der erste elektrische Draht W1 kann direkt mit dem Minuspol T der Fahrzeugbatterie B verbunden werden, oder er kann über ein weiteres Element mit dem Minuspol T der Fahrzeugbatterie B elektrisch verbunden werden. Darüber hinaus weist der erste elektrische Draht W1 an einer Seite, die dem elektrisch leitenden Harzkörper 10 gegenüberliegt, einen Verbindungsanschluss auf, der beispielsweise mit einer Schraube befestigt werden kann. Der erste elektrische Anschluss W1 ist durch den Verbindungsanschluss mit dem elektrisch leitenden Harzkörper 10 elektrisch verbunden.

Ein zweiter bis vierter elektrischer Draht W2 bis W4 ist ein elektrischer Draht, der die Minuspole der fahrzeugmontierten Vorrichtungen VD mit dem elektrisch leitenden Harzkörper 10 elektrisch verbindet. Der zweite bis vierte elektrische Draht W2 bis W4 kann direkt mit den Minuspolen T der fahrzeugmontierten Vorrichtungen VD verbunden werden, oder er kann durch weitere Elemente, wie beispielsweise Anschlüsse, elektrisch verbunden werden. Darüber hinaus weist jeder des zweiten bis vierten elektrischen Drahts W2 bis W4 auf einer Seite, die dem elektrisch leitenden Harzkörper 10 gegenüberliegt, einen Verbindungsanschluss auf, der beispielsweise mit einer Schraube befestigt werden kann. Der zweite bis vierte elektrische Draht W2 bis W4 wird durch die Verbindungsanschlüsse elektrisch mit dem elektrisch leitenden Harzkörper 10 verbunden.

Solange die elektrischen Drähte W1 bis W4 den Minuspol T der Fahrzeugbatterie B und die Minuspole der fahrzeugmontierten Vorrichtungen VD mit dem elektrisch leitenden Harzkörper 10 elektrisch verbinden können, spielt es keine Rolle, wie diese Verbindungen realisiert werden.

2A, 2B und 2C zeigen perspektivische Explosionsansichten, die schematisch den in 1 gezeigten elektrisch leitenden Harzkörper darstellen, und umfassen jeweils ein erstes Beispiel, ein zweites Beispiel und ein drittes Beispiel. In den 2A, 2B und 2C sind die metallisierten Faserstränge durch dicke Linien und die nicht metallisierten Faserstränge durch dünne Linien dargestellt.

Zunächst wird, wie in jeder der 2A bis 2C dargestellt, in dem elektrisch leitenden Harzkörper 10 eine Vielzahl von Fasersträngen F zu einer Vielzahl von Schichten L laminiert, von denen jede wenigstens zwei Faserstränge F aufweist. Der elektrisch leitende Harzkörper 10 wird durch Imprägnieren der Zwischenräume zwischen den derart laminierten Fasersträngen F mit Harz und Pressformen der imprägnierten Faserstränge hergestellt.

In dem ersten in 2A gezeigten Beispiel sind alle Faserstränge F der Vielzahl von Fasersträngen F in dem so hergestellten elektrisch leitenden Harzkörper metallisiert.

In dem in 2B gezeigten zweiten Beispiel sind von der Vielzahl von Fasersträngen F, Faserstränge F in einigen der Schichten L metallisiert und Faserstränge F in den anderen der Schichten L nicht metallisiert. In dem zweiten Beispiel sind die Schichten L, die metallbeschichtet sind, beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, zwei gegenüberliegende äußere Schichten L1, und können eine der Schichten L1 oder nur die inneren Schichten L2 sein, die andere Schichten L als die gegenüberliegenden äußeren Schichten L1 sind.

Ferner sind in dem in 2C gezeigten dritten Beispiel, während die Vielzahl von Fasersträngen F entlang einer vorbestimmten Richtung angeordnet ist, einige Faserstränge (im Nachfolgenden als erste Faserstränge bezeichnet) F, die entlang der vorbestimmten Richtung angeordnet sind, metallisiert, und die anderen Faserstränge F, die nicht die ersten Faserstränge sind, nicht metallisiert. Die ersten Faserstränge F sind vorzugsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, alle Faserstränge F, die sich innerhalb eines Bereichs A (vollständig in der Laminierungsrichtung) befinden, wenn der elektrisch leitende Harzkörper 10 in einer Ebene betrachtet wird (in der Laminierungsrichtung).

In den in 2A, 2B und 2C gezeigten Beispielen ist es für den elektrisch leitenden Harzkörper 10 nicht erforderlich, dass die Faserstränge F zu einer Vielzahl von Schichten laminiert sind und die Faserstränge F entlang einer vorbestimmten Richtung und nebeneinander angeordnet sind (parallel zueinander angeordnet sind), sondern die Faserstränge F können wahlweise gemäß dem Verwendungszweck zu Schichten laminiert oder parallel zueinander angeordnet werden. Somit kann der elektrisch leitende Harzkörper 10 auf einfache Weise durch Bündeln einer Vielzahl von Fasersträngen F, durch Imprägnieren der Zwischenräume zwischen diesen Fasersträngen mit Harz und anschließendes Pressformen dieser mit Harz imprägnierten Faserstränge erhalten werden, oder er kann einfach nur durch Zusammenfassen einer Vielzahl von Fasersträngen F (die lange Faserstränge F und kurze Faserstränge F umfassen können), die nicht gebündelt sind, Imprägnieren dieser Faserstränge mit Harz und anschließendes Pressformen dieser harzgetränkten Faserstränge erhalten werden.

Wird ferner der elektrisch leitende Harzkörper 10, der in 2B gezeigt ist, in einer Fahrzeugerdungsstruktur 1 verwendet, werden vorzugsweise der Minuspol T der Faserbatterie B und die Minuspole der fahrzeugmontierten Vorrichtung VD mit dem elektrisch leitenden Harzkörper 10 beispielsweise in einer solchen Weise elektrisch verbunden, dass ein Verbindungsanschluss, wie beispielsweise eine Schraube, durch den elektrisch leitenden Harzkörper 10 eingesetzt wird, so dass alle der Schichten L elektrisch verbindbar sind. Wird darüber hinaus der elektrisch leitende Harzkörper in 2C in der Fahrzeugerdungsstruktur verwendet, werden der Minuspol T der Fahrzeugbatterie und die Minuspole der fahrzeugmontierten Vorrichtungen VD mit dem elektrisch leitenden Harzkörper 10 elektrisch verbunden, indem diese mit einigen der Faserstränge F (erste Faserstränge F) elektrisch verbunden werden.

Wie zuvor beschrieben, werden der Minuspol T der Fahrzeugbatterie B und die Minuspole der fahrzeugmontierten Vorrichtungen VD an Positionen in dem elektrisch leitenden Harzkörper 10, an denen metallisierte Faserstränge F in diesem angeordnet sind, elektrisch verbunden.

Ferner wird in der Ausführungsform Kohlenstofffaser für die Faserstränge F verwendet. Die Kohlenstofffaser weist eine geringe Benetzbarkeit gegen Kupfer und selbst bei der Metallisierung eine geringe Kupferbeschichtungsabscheideeigenschaft sowie eine geringe Haftung auf. Wird in der Ausführungsform eine Beschichtung der Kohlenstofffaser mit Kupfer gewünscht, wird aus diesem Grund Kohlenstofffaser, das überkritischem Kohlenstoffdioxid ausgesetzt ist, verwendet, so dass die Kohlenstofffaserstränge mit einem Oberflächensauerstoffgehalt, der sich von jenem der herkömmlichen Kohlenstofffaserstränge unterscheidet, mit Kupfer beschichtet werden.

Ein in der Ausführungsform verwendeter Oberflächensauerstoffgehalt ist ein Wert (O1S/C1S), der erhalten wird, indem die mittels Röntgen-Fotoelektronenspektroskopie gemessene I1S-Peak-Intensität durch die mittels der gleichen Spektroskopie gemessene C1S-Peak-Intensität dividiert wird. Wird die Oberfläche der Kohlenstofffaser stärker oxidiert, ist die durch die Röntgen-Fotoelektronenspektroskopie gemessene O1S-Peak-Intensität höher, und der Wert des Oberflächensauerstoffgehalts desselben tendiert zu einem höheren Wert.

Es ist bekannt, dass die Anzahl der Oberflächensauerstoffatome und die Anzahl der sauren funktionellen Gruppen mit im Wesentlichen der gleichen Rate zunehmen. Darüber hinaus wird angenommen, dass die sauren funktionellen Gruppen zur Grenzflächenbindung beitragen. Der Oberflächensauerstoffgehalt der Kohlenstofffaser gemäß der Ausführungsform beträgt nicht weniger als 0,097 und nicht mehr als 0,138. Die Kohlerstofffaser, die einen Oberflächensauerstoffgehalt im obigen Bereich aufweist, gewährleistet eine Verbesserung der Beschichtungsabscheideeigenschaften und der Haftung. Bei einem Oberflächensauerstoffgehalt von weniger als 0,097 neigt die Kohlenstofffaser zu einer um vieles niedrigeren Anhaftung an Kupfer als bei einem höheren Wert. Darüber hinaus neigt die Kohlenstofffaser mit einem Oberflächensauerstoffgehalt von mehr als 0,138 zu einer Verschlechterung der Beschichtungsabscheideeigenschaften, da der Oberflächensauerstoff auf der Kohlenstofffaser den Kontakt desselben mit einem Stromzuführungsteil zur Metallisierung beeinträchtigt, wodurch Strom nur schwer durch die Kohlenstofffaser fließen kann.

Im Nachfolgenden wird ein Verfahren zur Metallisierung der Kohlenstofffaser beschrieben. 3 zeigt eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Verfahrens zur Metallisierung der Kohlenstofffaser. Die Metallisierung der Kohlenstofffaser in dieser Ausführungsform beginnt mit dem Anordnen der Kohlenstofffaser im Inneren eines Behandlungsbehälters C (der erste Schritt). In der Ausführungsform wird angenommen, dass im ersten Schritt kein organometallischer Komplex im Inneren des Behandlungsbehälters C angeordnet wird. Dies liegt daran, da ein gewisses Maß an Beschichtungsabscheideeigenschaften und Haftung auch ohne Anordnen eines organometallischen Komplexes im Inneren des Behandlungsbehälters C erhalten werden kann.

Anschließend wird Kohlenstoffdioxid im überkritischen Zustand in den Behandlungsbehälter C eingebracht, in dem die Kohlenstofffaser angeordnet wurde (der zweite Schritt). Anschließend wird die Kohlenstofffaser nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer, die mit dem Zuführen des superkritischen Kohlenstoffdioxids beginnt, aus dem Behandlungsbehälter C entnommen (der dritte Schritt). Durch die obigen Schritte kann die zuvor erwähnte Kohlenstofffaser mit einem Oberflächensauerstoffgehalt von nicht weniger als 0,097 und nicht mehr als 0,138 erhalten werden.

Danach wird die sogenannte Metallisierung durchgeführt, so dass die Kohlenstofffaser metallisiert (kupferbeschichtet) wird (der vierte Schritt).

Indem die Kohlenstofffaser dem superkritischen Kohlenstoffdioxid ausgesetzt wird, kann dies somit zu einer Änderung des Oberflächensauerstoffgehalts der Kohlenstofffaser führen, und der Oberflächensauerstoffgehalt kann auf einen Wert von nicht weniger als 0,097 und nicht mehr als 0,138 eingestellt werden. Es sollte beachtet werden, dass im ersten Schritt ein metallorganischer Komplex im Inneren des Behandlungsbehälters C angeordnet werden kann.

Im Nachfolgenden werden Beispiele und ein Vergleichsbeispiel der metallisierten Kohlenstofffaserstränge beschrieben. 4 zeigt eine Tabelle, die die Beispiele und ein Vergleichsbeispiel der metallisierten Kohlenstofffaserstränge darstellt. Für die Kohlenstofffaserstränge werden Faserstränge auf Polyacrylnitril(PAN)-Basis mit jeweils einem Durchmesser von 7 μm verwendet. Für das in 4 dargestellte Beispiel 1 wurde als superkritische Bedingung für Kohlenstoffdioxid ein Druck von 15 MPa und eine Temperatur von 100°C verwendet; und die Behandlung mit dem superkritischen Kohlenstoffdioxid erfolgte für 60 Minuten. Darüber hinaus wurde für das Beispiel 2 als superkritische Bedingung für den Kohlenstoffdioxid ein Druck von 15 MPa und eine Temperatur von 130°C verwendet; und die Behandlung mit superkritischem Kohlenstoffdioxid erfolgte für 60 Minuten. Ferner wurde für Beispiel 3 als superkritische Bedingung für das Kohlenstoffdioxid ein Druck von 15 MPa und eine Temperatur von 150°C verwendet; und eine Behandlung mit superkritischem Kohlenstoffdioxid wurde für 60 Minuten durchgeführt. Für das Beispiel 4 wurde als superkritische Bedingung für das Kohlenstoffdioxid ein Druck von 15 MPa und eine Temperatur von 200°C verwendet; und die Behandlung mit superkritischem Kohlenstoffdioxid wurde für 60 Minuten durchgeführt.

Für die Beispiele 1 bis 4, die den zuvor beschriebenen superkritischen Behandlungen ausgesetzt wurden, und für das Vergleichsbeispiel 1, das keiner superkritischen Behandlung ausgesetzt wurde, wurden die Kohlenstofffaserstränge mit Kupfer beschichtet.

In der 4 bedeutet ein Kreis bei den Metallisierungsabscheideeigenschaften, dass ein gleichmäßiges und bevorzugtes Ergebnis erhalten wurde, und ein Kreuz bedeutet, dass ein ungleichmäßiges und nicht bevorzugtes Ergebnis erhalten wurde. Ein Kreis bei der Haftung gibt an, dass sich die Beschichtung während des Waschens mit Wasser nach der Beschichtung nicht ablöste, und ein Kreuz gibt an, dass sich die Beschichtung während des Waschens mit Wassere nach der Beschichtung ablöste.

Es zeigt sich, dass der Oberflächensauerstoffgehalt im 1. Beispiel 0,138, im 2. Beispiel 0,123, im 3. Beispiel 0,103 und im 4. Beispiel 0,097 betrug. Bei allen Beispielen 1 bis 4 wurden, wie zuvor beschrieben, die Beschichtungsabscheideeigenschaften durch Kreise und die Haftung ebenfalls durch Kreise angegeben. Im Gegensatz dazu betrug der Oberflächensauerstoffgehalt im 1. Vergleichsbeispiel 0,159. Im 1. Vergleichsbeispiel umfasste, wie zuvor beschrieben, die Beschichtungsabscheideeigenschaft ein Kreuz und die Haftung ebenfalls ein Kreuz. Es sollte beachtet werden, dass in den 1. Bis 4. Beispielen und in dem 1. Vergleichsbeispiel, wie in 4 dargestellt, die Spannungen bei der Metallisierung auf 2,0 V eingestellt wurden. Die Stromwerte betrugen im 1. Beispiel 0,57 A, im 2. Beispiel 0,65 A, im 3. Beispiel 0,60 A, im 4. Beispiel 0,52 A und im 1. Vergleichsbeispiel 0,40 A.

Auf der Grundlage der obigen Ergebnisse lieferten die Kohlenstofffaserstränge bei der Beschichtung mit Kupfer, die einen Oberflächensauerstoffgehalt von nicht weniger als 0,097 und nicht mehr als 0,138 aufweisen, die bevorzugten Ergebnisse und wiesen eine höhere Beschichtungsabscheideeigenschaft und eine höhere Haftung auf.

Ferner wurde, wie in 4 gezeigt, die Festigkeit (N/Strang) der Kohlenstofffaserstränge gemäß den 1. bis 4. Beispiel und dem 1. Vergleichsbeispiel gemessen und eine Strukturanalyse auf der Grundlage einer Raman-Spektroskopie an diesen Kohlenstofffasersträngen durchgeführt. Die Festigkeitsergebnisse wurden erhalten, indem Zugversuche für einen einzelnen Faserstrang, die dem Japanischen Industriestandard (JIS) R 7606 entsprechen, durchgeführt wurden und die Zugfestigkeit beim Brechen des Strangs gemessen wurde. Darüber hinaus wurden für die Raman-Spektroskopie die Kohlenstofffaserstränge mit einem Laser mit einer Wellenlänge von 532 nm bestrahlt, um die Beobachtung von Raman-Spektren derselben zu ermöglichen, wobei die durch Messen der G/D-Verhältnisse, der Halbbandbreiten und der Peak-Verschiebung der Raman-Spektren erhaltenen Ergebnisse in der Tabelle dargestellt sind. Ein höheres G/D-Verhältnis ist gleichbedeutend mit einer höheren Kristallinität. Die Halbbandbreite stellt einen Wert dar, der die Kristallperfektion angibt, und die Peak-Verschiebung gibt eine Verformung in der Atomanordnung an.

Wie in 4 gezeigt, betrug die Festigkeit der Kohlenstofffaserstränge 0,2 N/Strang für die Beispiele 1 bis 4 und für das Vergleichsbeispiel 1. Somit wurde für alle Beispiele derselbe Wert erhalten, d. h., es wurde in den Beispielen kein Unterschied in der mechanischen Festigkeit festgestellt.

Ferner betrugen für die Beispiele 1 bis 4 und für das Vergleichsbeispiel 1 die G/D-Verhältnisse 0,90 bis 0,93, die Halbbandbreiten 110,3 bis 111,5 und die Peak-Verschiebungen 1580 bis 1584,7. Das heißt, es wurden auch keine Unterschiede in den Werten für die G/D-Verhältnisse, für die Halbbandbreiten und für die Peak-Verschiebungen festgestellt.

Wie zuvor beschrieben wurde weder eine strukturelle Veränderung noch eine Verringerung der mechanischen Festigkeit in den Kohlenstofffasersträngen mit und ohne superkritischer Behandlung beobachtet (d. h. ob der Oberflächensauerstoffgehalt der Kohlenstofffaserstränge nicht weniger als 0,097 und nicht mehr als 0,138 ist oder nicht).

Somit wurde herausgefunden, dass die Kohlenstofffaserstränge der Beispiele 1 bis 4 eine verbesserte Beschichtungsabscheideeigenschaft und eine bessere Haftung aufweisen, ohne die mechanische Festigkeit desselben zu verringern.

In der zuvor beschriebenen Art und Weise wurde der elektrisch leitende Harzkörper 10 gemäß der Ausführungsform aus faserverstärktem Harz gebildet, das Harz und eine Vielzahl von Fasersträngen, die aus wenigstens einem Element ausgewählt aus Kohlenstofffaser, hochfester Faser und Glasfaser gebildet sind umfasst, wobei die Zwischenräume zwischen den Fasersträngen mit Harz imprägniert sind, und wobei die Faserstränge metallbeschichtet sind. Somit kann durch gleichzeitiges Aufbringen einer elektrischen Leitfähigkeit durch die Metallbeschichtung der elektrisch leitende Harzkörper 10 eine höhere Festigkeit aufgrund des faserverstärkten Harzes aufweisen. Folglich kann der elektrisch leitende Harzkörper 10 mit einer höheren Festigkeit und elektrischer Leitfähigkeit gebildet werden.

In dem Fall, in dem die Faserstränge in einigen der Schichten der Vielzahl von Schichten metallbeschichtet werden, kann der Metallisierungsanteil gemäß einem erforderlichen elektrischen Leitfähigkeitswert verringert werden (gemäß einem geforderten Widerstandsniveau), wodurch sich die Kosten verringern.

Ferner kann in dem Fall, in dem einige der Faserstränge F, die entlang einer vorbestimmten Richtung angeordnet sind, metallbeschichtet werden, der Metallisierungsanteil gemäß einem erforderlichen elektrischen Leitfähigkeitswert (einem geforderten Widerstandsniveau) verringert werden, wodurch die Kosten gesenkt werden können.

Darüber hinaus haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass die Abscheideeigenschaften bei der Metallisierung und die Haftung mit einem Oberflächensauerstoffgehalt von nicht weniger als 0,097 und nicht mehr als 0,138 verbessert werden können, da ein derartiger Oberflächensauerstoffgehalt die Benetzbarkeit in Abhängigkeit von der Metallbeschichtung verbessert. Somit können die Abscheideeigenschaften der Metallisierungsbeschichtung und die Haftung durch das Verwenden von Kohlenstofffasersträngen mit einem Oberflächensauerstoffgehalt im obigen Bereich verbessert werden. Da es darüber hinaus lediglich notwendig ist, den Oberflächensauerstoffgehalt auf den obigen Bereich einzustellen, besteht keine Notwendigkeit, Alkali zu verwenden, wodurch eine Verringerung der mechanischen Festigkeit verhindert werden kann.

Darüber hinaus werden in der Fahrzeugerdungsstruktur 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die den elektrisch leitenden Harzkörper 10 als Fahrzeugkörper verwendet, die Minuspole der fahrzeugmontierten Vorrichtungen VD und der Fahrzeugbatterie B elektrisch mit Positionen in dem elektrisch leitenden Harzkörper 10 verbunden, an denen die metallisierten Faserstränge F angeordnet sind. Diese Struktur ermöglicht die Verwendung des faserverstärkten Harzes in einem Fahrzeugkörper der eine Festigkeit aufweisen muss, und das Ausbilden eines bestimmten elektrischen Leitfähigkeitswerts, der durch die metallbeschichteten Faserstrange gebildet wird. Folglich kann eine Erdungsstruktur gebildet werden, bei der die Minuspole der fahrzeugmontierten Vorrichtungen VD und der Fahrzeugbatterie elektrisch mit den metallbeschichteten Fasersträngen verbunden sind.

Darüber hinaus werden bei dem Kohlenstofffaserbeschichtungsverfahren gemäß der Ausführungsform die Kohlenstofffaserstränge, die den zuvor beschriebenen Oberflächensauerstoffgehalt aufweisen, durch den ersten bis dritten Schritt hergestellt, und anschließend werden die Kohlenstofffaserstränge im vierten Schritt beschichtet. Auf diese Weise können die Kohlenstofffaserstränge in geeigneter Weise metallbeschichtet werden. Somit kann ein Metallisierungsverfahren bereitgestellt werden, das eine Verbesserung der Beschichtungsabscheideeigenschaften und der Haftung ermöglicht und eine geeignete Metallisierung gewährleistet, ohne die mechanische Festigkeit zu verringern.

Obwohl die vorliegende Erfindung auf der Grundlage der Ausführungsform beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht durch die Ausführungsform beschränkt. Es können verschiedene Modifikationen durchgeführt werden, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es können öffentlich bekannte oder gut bekannte Verfahren mit der Ausführungsform innerhalb des möglichen Rahmens kombiniert werden.

Obwohl beispielsweise der elektrisch leitende Harzkörper 10 als Fahrzeugerdungsstruktur 1 in der obigen Ausführungsform verwendet wird, soll dies kein einschränkendes Beispiel darstellen. Der elektrisch leitende Harzkörper 10 kann auch für einen anderen Zweck, wie beispielsweise als Abschirmung oder als elektrisch leitende Schaltung, verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Bereitstellung eines elektrisch leitenden Harzkörpers, der eine höhere Festigkeit und eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, und einer Fahrzeugerdungsstruktur.

Obwohl die vorliegende Erfindung zur vollständigen und klaren Offenbarung mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, sollen die beigefügten Ansprüche nicht als Beschränkung verstanden werden, sondern alle Modifikationen und alternativen Konstruktionen umfassen, die unter die hierin beschriebene, grundlegende Lehre fallen, die ein Fachmann in Erwägung ziehen könnte.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • JP 2015-165481 [0001]
  • JP 2002-19544 [0003, 0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

  • Japanischen Industriestandard (JIS) R 7606 [0048]