胶带，特别是用于在汽车中缠绕电缆的电缆缠绕带的制作方法

1.本发明涉及一种胶带，特别是一种用于在汽车中缠绕电缆的电缆缠绕带，该胶带具有载体并且在该载体的至少一侧上具有粘合剂层。
2.胶带，特别是用于在汽车中缠绕电缆的电缆缠绕带必须满足非常不同的要求。除了简单的加工和由此相关的手撕性外，通常要求针对化学品如油和汽油的抗性。此外，这种胶带必须能够承受一定会达到125℃或更高的升高的温度。此外，耐磨性和良好的降噪性能也很重要。
3.除了这些要求之外，如今对此类胶带特别是电缆缠绕带还要求其他特性。这些特别是在混合动力和电动汽车中表现出来，由于在这种情况下流动的大电流，有时在高达400v的电压范围内和直奔800v的强交变磁场范围内产生有多个100a。这些不仅会在车载电子设备中产生干扰电流，而且原则上它们也对人体是可能的干扰源。至今就此还没有相关的标准，也没有可靠的解决方案。更多的是尝试例如通过屏蔽板在机动车辆的内部提供至少部分的电磁屏蔽，然而这总体上是不够的。


背景技术：

4.例如，us 4 327 246涉及一种胶带，该胶带螺旋缠绕在电缆周围以提供电屏蔽。为此，该已知的胶带尤其具有由导电材料如铜、铝或银制成的嵌入的薄膜层。事实上就此实现了一个或多个薄膜条。然而，这种胶带的实际施用既麻烦又昂贵。
5.wo 03/054438 a1中提供了一种类似的胶带。然而，没有考虑可能屏蔽电磁辐射的问题。
6.现有技术已经总体上证明，当其涉及使用胶带时，特别是用于在汽车中缠绕电缆的电缆缠绕带，借助胶带，缠绕的电缆被特别的机械保护并得以大量生产。此外，us 4 327 256的方法已经可用于实现额外的电磁屏蔽。然而，该已知胶带的详细结构是复杂的。此外，制备成本高，因此这种实施形式迄今几乎没有或没有实际实施。就此本发明旨在从整体上解决问题。


技术实现要素：

7.本发明基于该技术问题，进一步开发这种胶带且特别是用于在汽车中缠绕电缆的电缆缠绕带，使得除了应用领域的一般要求之外，还提供电磁屏蔽，并且考虑相比现有技术降低的制造成本。
8.为了解决该技术问题，在本发明的上下文中，这种胶带，特别是用于在汽车中缠绕电缆的电缆缠绕带的特征在于，粘合剂涂层配备有内嵌的碳纳米小管。
9.根据一个有利的实施方案，其中粘合剂涂层中的碳纳米小管以至少0.01重量％的浓度存在。粘合剂涂层中碳纳米小管的浓度最大值高达30重量％。就此优选观察到粘合涂层中碳纳米小管的浓度为0.01重量％至10重量％。完全特别优选的是，粘合剂涂层中碳纳米小管的克重在0.01重量％至5重量％的范围内，其中上面给出的说明在每种情况下都基
于粘合剂涂层的质量。
10.在根据ep 2 079 816 b1的现有技术中，虽然已经给出了其中作为包装胶带使用的胶带具有载体的方案，该载体在其至少一个载体膜中具有碳纳米小管。因此在该已知的包装胶带的情况下应该在纵向上观察到高模量值，例如在10重量％伸长率下的比应力。这意味着针对包装胶带的已知教导仅限于借助碳纳米小管机械地加强载体或相应的载体膜。电磁耐受性的问题相反是无关的。
11.然而，在本发明的范围内，已经发现即使粘合剂涂层中碳纳米小管的相对低浓度也足以实现对电磁辐射的显著屏蔽。在这一点上，实际观察到在从大约100mhz到大约10ghz的相关频率范围内电磁辐射的衰减，其通常高于5db，大多甚至超过10db并优选地超过20db和更多。经常甚至实现30db和更多的电磁辐射衰减。所讨论的频率范围从大约100mhz到大约10ghz就此而言是相关的，例如标准din en 50147-1 96在此与屏蔽衰减相关，并且电磁兼容性测试(emv)以其为基础的。依据在de 10 2017 112 603 a1中仅有的示例性的所述说明，其致力于电气或电子功能元件的屏蔽元件。在此所讨论的屏蔽元件在车辆中根据上述标准用于释放电荷和/或衰减电磁场。
12.根据本发明使用的碳纳米小管是直径通常小于100nm的管。典型地，在这一点上观察到的所讨论的碳纳米小管的直径为数纳米。术语纳米管还表示管的长度超过了它们的直径。在这一点上，数微米的长度是典型的。因此，所讨论的碳纳米小管通常以粉末形式提供。经此以粉末形式存在的碳纳米小管可以容易地呈现为用于粘合剂涂层的加工物料的成分。其结果是，简化了加工过程，也可以显著降低制备成本。
13.碳纳米小管或cnt(碳纳米管)通常通过石墨的激光烧蚀、通过碳电极之间的电弧放电或与此相关地用化学气相沉积(cvd)来制备。在此单独的碳纳米小管可以构造成单壁或多壁的。它们的壁在此分别由碳组成，其中碳原子形成一个6角的蜂窝结构。
14.除了前面提到的电磁屏蔽性能外，这种碳纳米小管还具有出色的机械性能。这是因为它们的密度通常在1.3g/cm3至1.4g/cm3的范围内。此外，对于单壁碳纳米小管，它们通常具有30gpa的拉伸强度，对于多壁的实施形式，其可以增加到63gpa。相比之下，钢的密度约为7.85g/cm3，并具有最大抗拉强度为2gpa。
15.在任何情况下，在本发明的范围内，以这种方式提供胶带，其通过嵌入在粘合剂涂层中的碳纳米小管确保了对电磁辐射的显著屏蔽。因此，防止或至少减弱了控制仪器或其他电子部件，特别是机动车辆中的任何电磁感应，并且此外最小化地减少了对机动车辆内的操作者的任何健康危害。电磁辐射的屏蔽或衰减在此主要在从大约100mhz到大约10hz的相关频率范围内有效，因此所讨论的胶带特别适合与混合动力汽车或电动汽车相关的应用。这是可以看到主要优势的地方。
16.具有分散在其中的来自碳纳米小管的粉末的用于制备粘合剂涂层的加工物料可以设计为例如用于施涂热熔粘合剂作为粘合剂涂层的挤出物料。在这种情况下，热熔粘合剂例如可以是基于丙烯酸的粘合剂，其根据本发明由具有内嵌的粉末形式的碳纳米小管的所讨论的挤出物料制备并施涂到载体上。
17.在此为了制备粘合剂涂层，可以将加工物料以热熔粘合剂的形式施涂到载体上。就此，大多使用常规的喷嘴施涂，以便将热熔粘合剂或热熔粘合材料作为热熔体施涂到载体上。可选替代地或附加地，在这种情况下也可以考虑非接触的粘合剂涂层。在此例如，在
无压涂布工艺(例如所谓的“幕涂工艺”)的过程中，将粘合剂施涂到载体上。在此一层封闭的粘合材料膜落到基材上。经此，总体上实现了厚度均匀且因此克重一致的粘合剂涂层。可选替代地或附加地，粘合物料借助于转移涂层施涂到载体上，这同样适用。
18.然而所述加工物料也可以以施涂溶液或分散液的形式施加到载体上用于粘合剂涂层的制备。在这种情况下，碳纳米小管再次以粉末形式分散在施涂溶液或分散液中，并与施涂溶液或分散液一起施加到载体上。所述施涂溶液可以例如是已知的含有分散剂和溶剂的粘合剂，例如丙烯酸酯分散液等。
19.在这种情况下，所述施涂可以通过刮刀或类似的刷涂(strichauftrag)、轧辊施涂(walzenauftrag)或滚涂(rollenauftrag)或在喷涂(spr
ü
hauftrag)过程中进行。作为可能的溶剂，除了原则上的水，典型地考虑使用有机溶剂如醇且特别是乙醇、丙醇、乙二醇等。甲苯或例如乙酸乙酯是同样的。
20.原则上，本发明还独立地包括使用具有嵌入碳纳米小管的橡胶物料作为粘合剂涂层，该粘合剂涂层是额外交联的。橡胶物料可以作为分散液、热熔体或聚合物熔体施加到载体上。随即通常用电子束和/或紫外线使橡胶物料交联。粘合剂涂层作为聚合物物料的施涂及其随后的交联当然原则上在不基于橡胶物料的粘合剂的情况下也是可能的。
21.在此，碳纳米小管通常以基于加工物料的0.01重量％至30重量％的浓度存在于用于制备粘合剂涂层的加工物料中。经此也总体上提供了在粘合剂涂层中所希望的碳纳米小管浓度。此外，粘合涂层原则上可以是条状涂层。然而，可选替代地或附加地，本发明还使用全表面涂层作为粘合剂涂层。
22.在本文中，作为可考虑的载体，所有变体方案都是可能的，例如薄膜载体、纸载体、毛毡载体、多层载体等。特别优选的变体方案是其中载体全部或部分具有至少一个纺织载体层。这种纺织载体层特别适用于作为电缆缠绕带在汽车中缠绕电缆的所述使用领域，因为它们一方面可以廉价地制备，另一方面提供与显著降噪相关的所需柔韧性和耐磨性。
23.因此，载体有利地全部或部分地具有至少一个纺织载体层。该纺织载体层可以是由机织物(gewebe)、无纺布(vlies)、针织物(gewirk)、稀松布(gelege)、丝绒(velours)单独或组合制成的。作为进一步的选择，除了粘合剂涂层之外，本发明设计的载体还配备有内嵌的或施涂于其上的碳纳米小管。
24.这在实现纺织载体层方面特别有利。这是因为纺织载体层通常使用塑料纤维，由塑料纤维构造纺织载体层。在制备塑料纤维时，粉末形式的碳纳米小管又可以混入挤出物料中，用于制备这些纺织塑料纤维。例如，可以由塑料纤维制备无纺布载体。此外，有可能在机织物中加工塑料纤维或实现和实施其他变体方案，例如针织物、稀松布或甚至丝绒单独或组合用于纺织载体层。在这种情况下，碳纳米小管的插入也特别容易且成本低廉，因为它们以粉末形式或作为分散液混合到用于制备塑料纤维或塑料线的加工物料或挤出物料中，由其进一步制备所讨论的纺织载体层。
25.原则上，载体也可以由纺织载体层和附加的至少一个另外的层构成为多层载体。该另外的层可以是薄膜层和/或泡沫层。纺织载体层的可选替代方案，薄膜层或泡沫层也可以配备有碳纳米小管。在这种情况下，碳纳米小管再次以粉末形式混合到用于制备薄膜层或泡沫层的加工物料或挤出物料中。所述加工物料通常可以是聚合物颗粒。
26.结果，提供了一种胶带，该胶带首先特别用于机动车辆中或机动车辆上，和其中作
为用于缠绕电缆的电缆缠绕带。为此目的，已知的胶带不仅设计成耐久的且通常是可手撕的，而且还防止任何嘎嘎声。特别重要的是根据本发明的特性，即能够确保电磁辐射的显著衰减。这是由内嵌的碳纳米小管所确保的。
27.如果就此具有纺织载体层的载体以机织物形式或还作为多层载体设计，则还可以实现至少b级或c级的根据标准lv 312(标准10/2009)的典型耐磨性。这特别适用于将特定机织物用作纺织载体层或在此上下文中使用比相关经线更粗的纬线的情况。在所有这些中，制备是特别简单且便宜的，因为碳纳米小管以粉末形式添加到用于粘合剂涂层的加工物料中。这是可以看到主要优势的地方。
附图说明
28.下面参照仅代表示例性实施例的附图更详细地解释本发明；展示下：
29.图1以示意性纵剖面示出了根据本发明使用的胶带，
30.图2a和2b显示了与电缆的包裹和捆扎相关的胶带以及
31.图3涉及100mhz至10ghz之间的频率范围内的电磁辐射的所实现的衰减。
32.在图中显示了用于电缆1的胶带。在示例性实施例中，并且非限制性地，电缆1是作为汽车中电缆束的部件的电缆1。如图2b原则上所示，在此所讨论的胶带可以作为纵向护套围绕电缆1。然而，通常胶带螺旋形地缠绕在所讨论的电缆1，如依据图2a所能获知的。
33.如图1的剖视图所示，胶带具有载体2、3，其根据示例性实施例构造为多层。事实上，载体2、3全部或部分具有至少一个纺织载体层2。纺织载体层2是由沿纵向延伸的经线2a和横向延伸的纬线2b组成的机织物。
34.除了纺织载体层2之外，已知的载体2、3还配备有根据示例性实施例的薄膜层3。薄膜层3在其朝外的表面上另外配备有粘合剂涂层4。所述粘合剂层4整个区域或部分区域地施加到膜层3上。然而原则上，粘合剂层4也可以直接施加到纺织载体层2上。
35.代替作为纺织载体层2所示的机织物，当然在此也可以单独或组合使用无纺布、针织物、稀松布或丝绒。此外，本发明还包括变体方案，即纺织载体层2由彼此连接的两个机织物、一个机织物和一个无纺布、一个机织物和一个丝绒等构成。然而，这没有详细显示。
36.在本发明的范围内，粘合剂涂层4配备有内嵌的碳纳米小管。碳纳米小管以通常大于0.01重量％的浓度存在于粘合剂涂层4中。粘合剂涂层4中碳纳米小管的浓度最大值为30重量％，在每种情况下基于粘合剂涂层4的质量。根据示例性实施例，具有150g/m2的基重的粘合剂涂层4被施加到薄膜层3上。
37.在示例性实施例中，碳纳米小管以粉末形式存在并且呈现为用于粘合剂涂层4的加工物料的成分。加工物料具体地是挤出物料，借助其将粘合剂涂层4施加到载体2、3上，根据示例性实施例，就此使用挤出物料来施涂热熔粘合剂作为粘合剂涂层4，这当然仅作为示例而不应被理解为限制性的。
38.依据图1中的剖视图显示了纺织载体层2的经纱2a和纬线2b具有相同的纱线细度。然而，原则上，也可以使用设计成明显比经线2a粗的纬线2b。经此可以根据需要提高胶带的耐磨性。除了粘合剂层4外，载体2、3同样可以在此配备有嵌入碳纳米小管来实现电磁屏蔽。但是，这只能理解为一种选择。通常，只要所示的胶带的粘合剂涂层4配备有内嵌的碳纳米小管就足够了。
39.依据图3，人们现在可以理解借助根据本发明的胶带在屏蔽电磁辐射方面实现的效果。事实上，图3仅显示了粘合剂涂层4的屏蔽效果。如前所述，胶层4的基重为150g/m2，经此设置了碳纳米小管的不同克重或浓度，这反映在图3所示的三个曲线中。
40.事实上，实线显示的曲线对应于粘合剂涂层4中碳纳米小管的4.1重量％的浓度，而进一步的虚线变体方案配备了基于粘合剂涂层4质量的7.5重量％的克重。最后还有线点所示的曲线涉及10.5重量％的碳纳米小管的克重或浓度。
41.可以看出，即使在粘合剂涂层4中碳纳米小管的最低浓度为4.1重量％，在从大约100mhz到大约10ghz的相关频率范围内的电磁辐射的衰减也始终达到超过30db。这种衰减可以随着升高的碳纳米小管的浓度在考虑到10.5重量％的第三个实施例情况下增加到几乎50db甚至更高的值。因此清楚的是，随着粘合剂涂层4中碳纳米小管浓度的增加，在所考虑的从100hz到10ghz的频率范围内对电磁辐射的衰减效应增加。