专利名称：抗静电涂料、以及使用该抗静电涂料的复合材料制结构体及其制造方法
技术领域：
本发明涉及抗静电涂料、以及使用该抗静电涂料的复合材料制结构体及其制造方法。
背景技术：
作为飞机的主翼或燃料箱等结构体的材料，使用由铝合金或纤维强化的树脂材料(复合材料)等。作为复合材料，常常使用将碳纤维用环氧树脂等固定而得到的碳纤维强化树脂(CFRP)。例如，在复合材料制的飞机燃料箱内安装铝合金制的L型卡箍的情况下，由于铝合金构件与复合材料构件彼此之间的标准电极电位差而在复合材料与铝合金的接触部分流过动电电流,可能会使铝合金产生电化学腐蚀(电蚀)。为了防止这样的电蚀，提出了在包括与由铝合金形成的内部结构体接触的部位在内的周边部分的箱结构体的内面表层形成例如将玻璃纤维用环氧树脂等固定而得到的玻璃纤维强化树脂(GFRP)这样的绝缘体的`层的技术。但是，当燃料箱结构体的内面表层由GFRP这样的绝缘体形成时，因GFRP和燃料的流动带电而产生的带电电荷聚集于GFRP上。由此，不能忽视成为燃料的着火源的静电放电产生的危险。另外，为了防止电蚀，在两构件的整个连接面涂布底漆后使用。底漆的主成分为树月旨，通常具有绝缘性。因此，对于燃料箱内涂布有底漆的构件而言，因摩擦等而带静电，产生火花，从而存在爆炸的危险性。为了解决上述问题，专利文献I中公开了在燃料箱内的构件上周期性地设置局部不涂布底漆的部位来放掉静电的方法。现有技术文献专利文献专利文献1:美国专利公开第2008/0308678号说明书(段落
及
、图1)
发明内容
发明所要解决的问题本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够防止电蚀并且即使不限制涂布区域也不易带电的涂料。用于解决问题的方法为了解决上述问题，本发明提供一种抗静电涂料，其中，底漆中含有含S1、Ti或Zr、C和O的无机纤维、或者Ag填料。根据本发明，通过使树脂含有含S1、Ti或Zr、C和O的无机纤维(S1-Ti (或Zr) -C-O系无机纤维)、或者Ag填料，能够制成兼具防蚀功能及抗静电功能的涂料。上述发明的一个方式中，在底漆中含有S1-Ti (或Zr)-C-O系无机纤维的情况下，优选使S1-Ti (或Zr)-C-O系无机纤维的含有率为0.1质量％以上且5质量％以下。通过使底漆中含有S1-Ti (或Zr) -C-O系无机纤维，能够减少由抗静电涂料形成的层的放电电荷量。另外，通过使底漆中含有5质量％以下的S1-Ti (或Zr)-C-0系无机纤维，能够进一步提闻防蚀功能。上述发明的一个方式中，在底漆中含有Ag填料的情况下，优选使Ag填料的含有率为0.005质量％以上且0.5质量％以下。通过使底漆中含有Ag填料，能够减少由抗静电涂料形成的层的放电电荷量。另外，通过使底漆中含有0.5质量％以下的Ag填料，能够进一步提闻防蚀功能。将上述记载的抗静电涂料涂布到复合材料制结构体的表面而形成层。由此，形成不易产生电蚀、静电的带电等的复合材料制结构体。发明效果通过使底漆中含有适当量的适当种类的导电性材料，能够制成兼具防蚀功能及抗静电功能的抗静电涂料。
图1是表面电位测定装置的概略图。图2是放电电荷测定装置的概略图。图3是击穿电压测定装置的概略图。图4是表示涂布了 I次涂料的供试体和涂布了 2次涂料的供试体的放电电荷量的图。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的抗静电涂料的一个实施方式进行说明。对于本实施方式的抗静电涂料而言，在底漆中含有含S1、Ti或Zr、C和O的无机纤维(S1-Ti (或Zr) -C-O系无机纤维)、或者Ag填料。底漆使用可以适用于碳纤维强化复合材料(CFRP)、铝合金(Al)等的材料。例如，作为底漆，使用可以从ANAC (Akzo Nobel Aerospace Coatings,阿克苏诺贝尔航空涂料)获得的双液型环氧类树脂454-4-1。S1-Ti (或 Zr)-C-O 系无机纤维的电阻率为 IO6 Ω.cm ΙΟ—1 Ω.cm。S1-Ti (或Zr)-C-0系无机纤维中，构成无机纤维的最小单元的纤维(单纤维)的直径为5μπι 20 μ m。S1-Ti (或Zr) -C-O系无机纤维可以为单纤维的束。作为S1-Ti (或Zr)-C-O系无机纤维，使用 5 V纤维(注册商标，宇部兴产株式会社制造)等。上述无机纤维的形态优选为沿长度方向裁断而得到的碎块状。例如，使用将连续纤维切割成长度为0.5mm的碎块状纤维。就该碎块状纤维而言，单纤维的直径为约
8.5 μ m，纤维束的直径为约27 μ m,电阻率为KT1 Ω.cm(±10%)。Ag填料是长度为数μ m 200 μ m、直径为IOnm 500nm的Ag的纳米纤维或银(Ag)微粒(直径:0.1 μ m 5 μ m)等。对于Ag填料而言，在直径小的情况下，优选为细长的形状。详细而言，在长度一定的情况下，如果将Ag填料的直径设为1/4，则质量为1/16倍。即，如果Ag填料为细长的形状，则能够减少含量而发挥导电性(形成网络)。作为Ag填料，例如使用可以从NAN0GAP获得的NGAPNFAg-3101 (长度:20 μ m、直径:100nm)。作为Ag填料，例如使用可以从富士胶片株式会社获得的纳米银线(直径为20nm 30nm,长度为数μ m)。本实施方式的抗静电涂料通过在底漆中添加预定量的S1-Ti (或Zr)-C-O系无机纤维或者Ag填料并适当搅拌来制备。预定量以根据应用对形成由抗静电涂料构成的层时的放电电荷量设定阈值并且使形成层时的放电电荷量低于阈值的方式进行设定即可。添加S1-Ti (或Zr)-C-O系无机纤维时的预定量优选为0.1质量％以上且5质量％以下。添加Ag填料时的预定量优选为0.005质量％以上且0.5质量％以下。在底漆中添加S1-Ti (或Zr)-C-O系无机纤维并搅拌而得到的抗静电涂料中，将上述S1-Ti (或Zr) -C-O系无机纤维的束以单纤维的形式分离，并且进行机械搅拌使其不形成单纤维单元，由此，纤维的一部分分离，纤维的长度可能缩短。即，可能成为混合有尺寸为与底漆混合之前的无机纤维的单纤维直径至无机纤维束的直径之间且长度为与底漆混合之前的纤维长度以下的任意长度的纤维的状态。上述制备的抗静电涂料通过喷雾法等涂布在结构体表面。结构体的材质可以为CFRP等复合材料、铝合金等，特别优选为复合材料。可以考虑抗静电涂料的喷雾中使用的喷枪的喷射出口的大小等、底漆的特性、S1-Ti (或Zr) -C-O系无机纤维或Ag填料的添加量等来决定。由抗静电涂料构成的层的厚度过厚时，击穿电压增大。因此，由抗静电涂料构成的层的厚度可以根据涂料的种类来适当设定。在使用454-4-1作为底漆的情况下，可以在将454-4-1涂布I 2次、或3次后使其固化。该情况下，形成厚度为8 μ m 40 μ m、或约65 μ m的层。
[实施例](涂料的制备)使用454-4-1作为树脂(底漆)，制备含有各种导电性材料的涂料。(I)涂料 A就涂料A而言，在454-4-1中以3:1(体积比)添加固化液CA-109后，充分进行机械搅拌来进行制备。在底漆中未添加导电性材料。(2)涂料 B导电性材料使用掺杂有Al的ZnO微粒(例如"Am制造的Pazet CK)。就涂料B而言，在涂料A中添加预定量的上述导电性材料并进行机械搅拌。将相对于涂料A(100质量％)添加I质量％、3质量％的导电性材料而得到的涂料分别作为涂料B1、涂料B3。(3)涂料 C导电性材料使用掺杂有Ga的ZnO微粒(例如^^ 4亏'y ^制造的PazetGK-40)。就涂料C而言，在涂料A中添加预定量的上述导电性材料并进行机械搅拌。将相对于涂料A(100质量％)添加I质量％、3质量％的导电性材料而得到的涂料分别作为涂料C1、涂料C3。(4)涂料 D导电性材料使用碎块状的午W纤维(H等级:单纤维直径0.5mmX长度5mm、电阻率 KT1 Ω.cm)。就涂料D而言，在涂料A中添加预定量的上述导电性材料并进行机械搅拌。将相对于涂料A (100质量％)添加0.1质量％、0.5质量％、I质量％、2质量％、3质量％、5质量％的导电性材料而得到的涂料分别作为涂料Da1、涂料Da5、涂料D1、涂料D2、涂料D3、涂料D50(5)涂料 E导电性材料使用Ag填料I (直径为IOOnm 300nm，长度为数μ m 数10 μ m，Nanogap 制造)。就涂料E而言，在涂料A中添加预定量的上述导电性材料并进行机械搅拌。将相对于涂料A (100质量％)添加0.05质量％、0.01质量％、0.1质量％的导电性材料而得到的涂料分别作为涂料Etl.%、涂料Eatll、涂料Εαι。(6)涂料 F导电性材料使用Ag填料2 (直径20nm 30nm,长度为数μ m,富士胶片制造)。就涂料F而言，在涂料A中添 加预定量的上述导电性材料并进行机械搅拌。将相对于涂料A (100质量％)添加0.005质量％、0.01质量％的导电性材料而得到的涂料分别作为涂料匕.、涂料FQ.Q1。(7)涂料 G导电性材料使用Ag微粒(平均粒径0.46 μ m,福田金属箔粉工业制造)。就涂料G而言，在涂料A中添加预定量的上述导电性材料并进行机械搅拌。将相对于涂料A (100质量％)添加0.1质量％的导电性材料而得到的涂料作为涂料Ga lt)(供试体的制作)作为基材，使用铝合金(Al)或碳纤维强化复合材料(CFRP)。(I)涂布2次涂料在基材上分别涂布2次涂料A 涂料E,使其适当固化而制成供试体A 供试体E，分别各制作三个。需要说明的是，在将CFRP用于燃料箱的情况下，通常将CFRP的bag面配置于燃料箱内部。考虑该情况，在将CFPR作为基材的情况下，在CFRP的bag面上分别涂布涂料A 涂料E。(2)涂布I次涂料在基材上分别涂布I次涂料A及涂料D 涂料G,使其适当固化而制成供试体a及供试体d 供试体g。供试体a及供试体d 供试体g各制作三个。需要说明的是,在以CFPR作为基材的情况下，在CFRP的bag面上分别涂布涂料a及涂料d 涂料g。(表面粗糙度及膜厚)在制作上述供试体时，同时在载片上涂布各涂料，制作确认用供试体A 确认用供试体E、确认用供试体a及确认用供试体d 确认用供试体g。使用各确认用供试体，利用接触式表面粗糙度计测定使用CFRP作为基材时的各供试体的表面粗糙度(Ra)。使用确认用供试体A 确认用供试体E、确认用供试体a及确认用供试体d 确认用供试体g，通过截面观察来测定使用CFRP作为基材时的各供试体的由各涂料构成的层的厚度。(体积电阻率)使用数字超高阻计测定使用CFRP作为基材时的各供试体的体积电阻率。电阻值的检测限的上限为10Χ1015Ω.Cm。(表面电位)对使用各供试体的表面电位的测定进行说明。图1中示出了表面电位测定装置的概略图。作为表面电位计，使用々一二 > ^公司制造的SK-200。由电晕电极对供试体照射负电荷而使其带电后，利用表面电位计获得供试体的初始表面电位。此时,表面电位测定各实施3次以上。电晕电极与供试体的距离为3cm，电源电压为20kV，照射时间为20秒。在气温为19.5°C、湿度为33%RH的环境下对涂布了 I次涂料的供试体实施表面电位的测定，在气温为22°C 26°C、湿度为33%RH 45%RH的环境下对涂布了 2次涂料的供试体实施表面电位的测定。(放电电荷量)对使用各供试体的放电电荷量的测定进行说明。图2中示出了放电电荷测定装置的概略图。作为电压计(静电计)，使用7 K卜公司制造的R8240或R8252。由电晕电极对供试体照射负电荷而使其带电后,使接地的球电极接近供试体直至产生放电，测定蓄积于电容器的 电荷量。此时，放电电荷量获取各10次数据。电晕电极与供试体的距离为3cm，电源电压为30kV，照射时间为20秒时，带电电荷充分饱和，因此设定为20秒。但是，对于供试体a及供试体d 供试体g而言，由于电流值增大而不能将电源电压设定为30kV，因此，容许将电源电压设定为25kV 30kV。需要说明的是，在气温为
20.(TC、湿度为35%RH的环境下对涂布了 I次涂料的供试体实施放电电荷量的测定，在气温为23.5°C、湿度为29%RH的环境下对涂布了 2次涂料的供试体实施放电电荷量的测定。(击穿电压测定)对使用各供试体的击穿电压的测定进行说明。图3中示出了击穿电压测定装置的概略图。作为绝缘击穿试验机，使用菊水电子工业公司制造的T0S8700，作为数字万用表，使用菊水电子工业公司制造的7555。利用绝缘击穿试验机对供试体施加高电压，测量击穿电压。击穿的判断基准为电流的上升(绝缘击穿试验机在5mA时断路)。需要说明的是，击穿电压的测定在气温为
21.5°C、湿度为37%RH的环境下实施。将在基材上涂布了 I次涂料的供试体的试验结果示于表I中。放电电荷量表示获得的10次数据中的最大值及平均值。
权利要求
1.一种抗静电涂料，其中，底漆中含有: 含S1、Ti或Zr、C和O的无机纤维；或者Ag填料。
2.如权利要求1所述的抗静电涂料，其中，所述含S1、Ti或Zr、C和O的无机纤维以0.1质量％以上且5质量％以下含有。
3.如权利要求1所述的抗静电涂料,其中,所述Ag填料以0.005质量％以上且0.5质量％以下含有。
4.一种复合材料制结构体，其表面具有由权利要求1 3中任一项所述的抗静电涂料构成的层。
5.一种复合材料制结构体的制造方法，其具备在表面涂布权利要求1 3中任一项所述的抗静电涂料而 形成层的工序。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种能够防止电蚀且不易带电的涂料。提供底漆中含有含Si、Ti或Zr、C和O的无机纤维、或者Ag填料的抗静电涂料。另外，通过将含有含Si、Ti或Zr、C和O的无机纤维、或者Ag填料的抗静电涂料涂布到复合材料制结构体的表面而形成层，形成不易产生电蚀或静电的带电等的复合材料制结构体。
文档编号C09D5/00GK103080255SQ20118004135
公开日2013年5月1日 申请日期2011年6月30日 优先权日2010年8月31日
发明者神纳祐一郎, 小栗和幸, 山口弘晃 申请人:三菱重工业株式会社