电缆保护套的制作方法

1.本发明涉及一种用于电缆的保护套，特别是一种在汽车中用于电缆束的电缆包扎带，其具有载体，该载体全部或部分具有至少一个纺织载体层。

背景技术：

2.例如，如us 2002/0098311 a1中所述，电缆的保护套长期以来一直用于机械保护电缆。为此目的通常使用具有多层的载体。所述保护套在此相应于前述美国文献中的图6所示可以作为类似于纵向封套或纵向护套围绕要保护的电缆。但此外，包扎也是可能的，使得保护套以螺旋线圈形式围绕待捆扎和待保护的电缆(参见us 2002/0098311 a1中的图5和6)。
3.为此目的，已知的载体由两个分别针缝合的(vernadelten)无纺布层组成，它们通过插入的粘合层彼此连接。
4.wo 2005/085379 a1描述了一种类似的载体构造。在该情况下，整体涉及一种用于电缆束特别是在汽车中的高耐磨和降噪绑带。为此，所述载体具有第一顶层a，该第一顶层a在顶层a的整个表面上与第二层c结合。该顶层a可以是丝绒(velours)、稀松布(gelege)、机织物(gewebe)或针织物(gewirke)。所述c层由多孔平面构成物组成，例如具有开放但稳定的三维结构的由泡沫材料或泡沫薄膜制成的纺织物。此外，所述层c在其开放侧上与第二顶层b就所述顶层b的整个面相接合。所述顶层b由丝绒、稀松布、机织物或针织物组成。
5.经此应该特别是针对在锋利棱角和锐利棱边上的擦洗、摩擦、消磨为以此配备的电缆(特别是在汽车中)提供保护功能。此外，追求高耐磨保护的目标。为此，载体的耐磨性通常至少为单层耐磨性总和的150重量％。
6.已知的保护套确保以这种方式组合和包裹的电缆受到保护免受机械影响，特别是在发动机舱中或一般性在正常运行期间的汽车中。近来，对于这种机械保护在汽车的使用中除了典型地对这种保护套所要求的耐温性和耐化学性(特别是对汽油和柴油)之外还添加了其它要求。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。这就是本发明的用武之地。

技术实现要素：

7.本发明基于所述技术问题，进一步开发这样一种用于电缆的保护套，以提供对电磁辐射的有效屏蔽。
8.为了解决该技术问题，本发明提出，在通用保护套的情况下，纺织载体层全部或部分具有碳纳米小管。
9.通常，纺织载体层中的碳纳米小管一般以基于载体质量的0.01重量％的浓度最小值存在。相比基于载体的质量，通常观察到纺织载体层中碳纳米小管的最大克重高达30重量％。然而，在纺织载体层中明显较低浓度的碳纳米小管通常已经足以提供对电磁辐射的有效屏蔽。事实表明，基于载体质量的10重量％的克重最大值是有利的。原则上，基于载体的质量，甚至可以在纺织载体层中仅使用5重量％的克重。此外，下限可以是纺织载体层中碳纳米小管的约0.01重量％，同样基于载体的质量。
10.在任何情况下，已经发现在本发明的范围内，即使是纺织载体层中相对低浓度的碳纳米小管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的频率范围内电磁辐射的衰减，其通常高于5db，大多超过10db，优选地超过20db和特别是30db和更多。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。与此相关地在de 10 2017 112 603 a1中仅有的示例性说明，其致力于电气或电子功能元件的屏蔽元件，其中所述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。
11.在本文中嵌入纺织载体层中的碳纳米小管涉及直径通常《100nm的管或小管。典型地，就此观察到数纳米直径的值。术语纳米管已经表明管的长度超过了它们的直径。数微米的长度在此是典型的。
12.从技术上讲，这种碳纳米小管或cnt(碳纳米管)可以借助石墨的激光烧蚀、碳电极之间的电弧放电或通过化学气相沉积(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。它们的壁由碳组成，其中碳原子形成一个6角的蜂窝结构。
13.碳纳米小管的机械性能非常出。因为它们的密度为1.3至1.4g/cm3，并且单壁实施形式的拉伸强度为30gpa，多壁实施形式的拉伸强度高达63gpa。相比之下，钢的密度约为7.85g/cm3，且最大抗拉强度为2gpa。
14.出于这个原因，在根据ep 2 079 816 b1的现有技术中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。经此在这种包装胶带的情况下在纵向上观察到高的模量值(例如作为10％拉伸时的应力)和拉伸强度。这意味着已知的教导限于，借助碳纳米小管来机械地加强作为包装胶带的胶带。电磁耐受性的问题相反是无关的。
15.然而，本发明明确地针对用于显著电磁屏蔽的电缆保护套。这是依据先前已经说明的衰减值在大约100mhz至10ghz的相关频率范围内测量的。特别地，这种保护套用作为汽车电缆束的电缆包扎带，且优选用于具有混合动力或电驱动的汽车。
16.在此，本发明还从此类保护套通常配备有载体的认知出发，该载体全部或部分地具有至少一个纺织载体层。因为这种纺织载体层在所描述的应用领域提供了各种优势。以这种方式配备的保护套因此可以特别容易地安装到待包裹的电缆上。此外，借助纺织载体层已经可以实现一定程度的噪声衰减，因为以这种方式缠绕的电缆，尤其是汽车中的电缆束否则会产生嘎嘎的噪声。最后，所述纺织载体层已经提供了所需的机械稳定性和特别是耐磨性，如在已经承认的wo 2005/085379 a1的上下文中详细描述的。
17.根据本发明将碳纳米小管嵌入纺织载体层中，经此提升和增强了纺织载体层的前面提到的与实现保护套相关的积极性能，即以这种方式纺织载体层还获得了针对电磁辐射
的屏蔽作用。就此即使在纺织品载体层中碳纳米小管的低浓度仅为几个重量百分比，也足以实现对电磁辐射的显著衰减。总体而言，这意味着纺织载体层的积极特性以及由此构成的载体在作为电缆保护套的加工过程中实际上不会受到影响，或至多仅受到轻微影响。这意味着，以这种方式修改的保护套的载体的加工以及机械性能被设计成在机械强度、耐磨性、噪声衰减或弯曲性能方面几乎没有观察到妥协。这是可以看到主要优势的地方。
18.碳纳米小管可以以粉末形式存在。这可以毫无问题地实现，因为直径小于100mm且长度仅为几微米的碳纳米小管无论如何都具有粉末状结构。因此，作为粉末的碳纳米小管可以呈现为用于制备纺织载体层的加工物料的成分。在这种情况下，加工物料部分地由碳纳米小管和任选的至少一种添加剂组成。加工物料中的添加剂有利地是聚合物颗粒。
19.原则上，用于制备纺织载体层的加工物料也可以完全由碳纳米小管组成。在这种情况下，加工不需要额外的聚合物颗粒。无论哪种方式，加工物料中的碳纳米小管通常以0.01重量％的最小浓度存在，并优选至少1重量％，特别是至少5重量％。在大多数情况下，甚至在10重量％的加工物料中观察到最小浓度的碳纳米小管。加工物料中碳纳米小管的最大浓度通常为100重量％。
20.加工物料有利地是用于由碳纳米小管制备纺织碳纤维或碳线和/或由碳纳米小管和添加剂制备纺织复合纤维或复合线的挤出物料。也就是说，如果加工物料完全由碳纳米小管(100重量％)组成，则在实现挤出物料时，纺织碳纤维或碳线由碳纳米小管制备和挤出。原则上这是可能的。此外，加工物料还可以具有碳纳米小管和例如聚合物颗粒作为添加剂。在这种情况下，用于制备纺织纤维的相应挤出物料用于由碳纳米小管和添加剂制备纺织复合纤维或复合线。碳纤维和复合纤维都可以制备为有限长度或连续长丝。
21.借助这种碳纤维或碳线或复合纤维或复合线，所有纺织载体层因此可以例如由机织物、无纺布、针织物、稀松布、丝绒单独或组合地制备或所述纺织载体层由这些组成。也就是说，在该变体的范围内，所述纺织碳纤维或碳线和/或复合纤维或复合线全部或部分地形成这种纺织载体层。
22.与之相关地可以如此具体进行，即纺织载体层由缝合的无纺布组成。在此，无纺布载体可以由没有嵌入碳纳米小管的塑料纤维，特别是pet纤维制成，从而可以使用传统的制备工艺。与此相反，用于缝合所述缝合的无纺布的无纺布载体的缝纫线由纺织碳纤维或碳线或复合线的复合纤维或复合线制成。以此方式可以实现和实施一种特别简单且具有常规功能的制备方法。
23.作为对此的替代，所述纺织载体层也可以由机织物组成，其中纬线全部或部分地由碳纤维或碳线和/或复合纤维或复合线制成。这意味着在这种情况下，经线由传统的没有嵌入碳纳米小管的塑料纤维制成，而纬线全部或部分地使用碳纤维或碳线和/或复合纤维或复合线。在这种情况下，可以进一步如此进行，即使得纬线比经线更粗。
24.以这种方式，使保护套可以特别耐磨地构造，因为保护套的耐磨性主要由纬线给出和确定。此外，比经线更粗的纬线很容易在其中包含电磁屏蔽效果所需的塑料纳米小管。事实上，织机物可以例如如此设计，使经线的线强度在20dtex和100dtex之间。相比之下，纬线的线强度可以在150dtex到400dtex之间或甚至更大。此外，经线的数量可以指定为每厘米20根到每厘米50根。纬线的数量可以类似地设计。以这种方式，人们观察到大约在50g/m2和300g/m2之间的机织物基重。
25.此外，可以达到至少b级或c级的根据标准lv 312(标准2009/10)的耐磨性(如果这种织物额外配备了粘合剂涂层)。根据本发明，使纬线比经线更粗的可能性因此不仅增加了耐磨性，而且总体上使制备更容易，因为主要是纬线配备有内嵌的碳纳米小管，而其他机织物成分可以传统地制造和加工。当然，原则上所述纺织载体层也有可能由机织物构成，其中经线全部或部分地由碳纤维或碳线和/或复合纤维或复合线制成。在这种情况下，纬线可以是由传统塑料纤维或线制成的那些。此外，当然也可以实现和实施混合形式，其中经线和纬线全部或部分地由纺织碳纤维或碳线和/或复合纤维或复合线制成。
26.除了前面提到的将加工物料设计为用于由碳纳米小管制备纺织碳纤维或碳线和/或由碳纳米小管和添加剂制备纺织复合纤维或复合线的挤出物料的可能性之外，补充性地或可替代地，本发明提出了另一种选择，即其中分散有碳纳米小管的施涂溶液和/或施涂分散液，例如用于刷涂(strichauftrag)到所述纺织载体层上。在这种情况下，碳纳米小管有利地以0.01重量％至30重量％的浓度分散在这种施涂溶液中。该溶液然后可以作为施涂溶液和/或施涂分散液与例如已经提到的刷涂相关地施涂到纺织载体层上。在这种情况下，甚至可以考虑，将纺织载体层以传统方式制造，即碳纳米小管仅通过施涂溶液和/或施涂分散液被施涂到纺织载体层上才具有。
27.上述刷涂可以例如在刮刀施涂的意义上施涂并且呈现了将根据本发明的保护套的载体设计为电磁屏蔽的特别简单且易于实施的可能性。当然，施涂溶液或施涂分散液也可以不是通过刷涂而是通过其他方式例如通过喷涂(aufspr
ü
hen)、滚涂(aufrollen)、通过轧辊施涂(walzenauftrag)等施涂到织物载体上。原则上，施涂溶液也可以完全一般性地施涂到载体上而不是施涂到纺织载体层上，并且例如对于这种情况，载体除了纺织载体层之外还具有一个或多个其它层的情况下，例如泡沫层或薄膜涂层。
28.在此大多如此进行，即碳纳米小管以0.1重量％至最大30重量％的浓度分散在施涂溶液或施涂分散液中。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。
29.另一种可选或附加的可能性在于粉末形式的碳纳米小管与聚合物颗粒一起形成加工物料，该加工物料作为用于制备载体的至少一个附加薄膜层和/或泡沫层的挤出物料。这意味着除了必需的纺织载体层之外，还补充性使用这种薄膜层或泡沫层。在这种特定情况下，这意味着不仅纺织载体层配备有内嵌的碳纳米小管，而且额外地薄膜层或泡沫层也配备。经此可以实现特别有效的电磁屏蔽。此外，就此存在可能性，即原则上将一方面在纺织载体层中和另一方面在薄膜层或泡沫层中的碳纳米小管的浓度设置得特别低，因为这两个层在该变体方案中累积地提供了所希望的电磁屏蔽。
30.聚合物颗粒可以是聚乙烯颗粒、聚丙烯颗粒、pet颗粒、聚酰胺颗粒、pur颗粒，或者通常是热塑性塑料的颗粒，其在引入碳纳米小管之后作为化合物在挤出机中熔融并且在例如被挤出形成薄膜层。原则上，所讨论的化合物也可以发泡形成泡沫层。所讨论的薄膜层或泡沫层还可以部分地以熔融的状态与纺织载体层连接以形成载体。原则上，也可以通过之间插入的粘合层进行连接。在此所讨论的聚合物颗粒中的碳纳米小管以约为0.01重量％至30重量％的浓度存在。
31.如果载体整体被构造成多层载体，则证明是有用的。事实上，除了至少一层纺织载体层外，多层载体还具有至少一层薄膜层和/或泡沫层。此外，载体还可以为其配备至少部
分区域的粘合剂涂层，以改善在待包裹的电缆上的施用。当然，也可以考虑保护套的其他施用措施，例如，借助附加的固定措施将保护套以包裹状态保持在电缆上。
32.本发明还明确包括与wo 2005/085379 a1相当的方式构建的变体方案。这意味着载体可以例如由通过粘合层彼此耦合的两个机织物构成。如果载体的这些机织物中只有一个配备有内嵌的碳纳米小管，就足以实现所希望的电磁屏蔽。因此，可以实现和实施与在lv 312或在wo2005/085379a1中规定的iso 6722中所要求的那些相当的耐磨性。
33.此外，本发明自然包括载体的构造，其中纺织载体层由与无纺布连接的机织物、两个无纺布载体、机织物加泡沫层等构成，具有或不具有附加的薄膜层。在所有这些情况下，都可以使用传统的制造方法，从而一方面实现所希望的机械性能，另一方面以这种方式实现的保护套在其电磁屏蔽方面提供了特殊的效果。这是可以看到主要优势的地方。
34.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：
35.图1以示意性纵剖面示出了根据本发明使用的保护套，
36.图2a和2b显示了与电缆的包裹和捆扎相关的保护套以及
37.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。
38.图中示出了电缆1的保护套。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所示，保护套可以作为纵向护套围绕电缆1沿纵向缠绕在所讨论的电缆1上。作为对此的可选替代，保护套也可以以电缆包扎带的形式螺旋地缠绕在所讨论的电缆1周围，如图2a所示。
39.为此，如图1的剖视图所示，保护套具有载体2、3，其根据示例性实施例构造为多层载体。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。
40.除了纺织载体层2之外，根据示例性实施例还实施了薄膜层3。此外，根据图1的剖视图还示出了粘合剂涂层4，该粘合剂涂层4在整个表面上或在部分表面上施涂到薄膜层3上。
41.纺织载体层2原则上也可以是由无纺布、针织物、稀松布或者还有丝绒单独或组合制成的未示出的层。两个彼此结合的机织物的组合作为纺织载体层2也是可以考虑的，例如机织物/无纺布、无纺布/无纺布等的组合。在这一点上当然也可以是缝合的无纺布。
42.在本发明的上下文中，纺织载体层2配备有内嵌的碳纳米小管，其浓度通常大于0.01重量％。纺织载体层2中碳纳米小管的浓度最大值为30重量％。显著较低的浓度通常足以提供根据本发明特别可实现和期望的保护套的电磁屏蔽效果。
43.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加工物料的成分。在示例性实施例中，加工物料是挤出物料，在其帮助下制备纺织塑料纤维，进而加工成塑料线并由此加工成经纱2a和纬线2b。根据本发明，碳纳米小管可以全部或部分存在于经线2a中。同样可能的是，纬线2b也具有位于其中的碳纳米小管。
44.根据示例性实施例，经线2a和纬线2b具有相同的纱线细度。然而，在优选变体方案的范围内，纬线2b明显比经线2a更粗，通常可以具有经线2a的至少两倍的细度。此外，该设计使得只有纬线2b全部或部分地配备有内嵌的碳纳米小管。
45.然而，原则上碳纳米小管也可以分散在施涂溶液中。这种施涂溶液可以例如以刷涂施加到纺织载体层2上，在此处未示出。除了纺织载体层2，薄膜层3原则上也可以配备内
嵌的碳纳米小管。在这种情况下，薄膜层3中碳纳米小管的克重也在0.01重量％至30重量％之间。
46.依据图3，人们现在可以理解在根据本发明的保护套的帮助下在屏蔽电磁辐射方面实现的效果。事实上，在图3中仅显示了纺织载体层2的屏蔽效果。纺织载体层2涉及的是基重为150g/m2的机织物。在所研究的实施例的情况下，上述基重的机织物具有分别相同细度的经线2a合纬线2b。上述线2a、2b在此各自配备有内嵌的碳纳米小管。在所研究的纺织载体层2中碳纳米小管的浓度在此是变化的。事实上，对于不同的和研究的实施例情况的各个重量说明分别基于载体层2的质量。
47.三个不同的再现曲线涉及实线的是基重为150g/m2的机织物，其中碳纳米小管的克重或浓度为4.1重量％。进一步的且虚线的变体方案再度是配备有150g/m2的基重并且具有7.5重量％的碳纳米小管克重。同样地且最终再现的第三条线点曲线再度涉及基重为150g/m2的纺织载体层2，并且在这种情况下是具有10.5重量％的碳纳米小管克重或浓度的机织物。
48.可以看出，即使在纺织品载体层2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具有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，随着纺织载体层2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。

技术特征：

1.电缆保护套(1)，特别是在汽车中用于电缆束的电缆包扎带，其具有载体(2,3)，该载体(2,3)全部或部分具有至少一个纺织载体层(2)，其特征在于，所述纺织载体层(2)全部或部分具有碳纳米小管。2.根据权利要求1所述的保护套，其特征在于，分别基于载体(2,3)的质量，所述碳纳米小管以0.01重量％至30重量％，优选0.01重量％至10重量％，特别优选0.01重量％至5重量％的浓度存在。3.根据权利要求1或2所述的保护套，其特征在于，提供用于制备所述纺织载体层(2)的加工物料，其中所述加工物料全部或部分地由碳纳米小管和任选地至少一种添加剂组成。4.根据权利要求3所述的保护套，其特征在于，所述加工物料中的碳纳米小管以0.01重量％的最小浓度，优选至少1重量％，至少5重量％和特别是10重量％以及100重量％的最大浓度存在。5.根据权利要求3或4所述的保护套，其特征在于，所述加工物料中的添加剂是聚合物颗粒。6.根据权利要求3至5中任一项所述的保护套，其特征在于，所述加工物料作为挤出物料用于由所述碳纳米小管制备纺织碳纤维或碳线和/或由所述碳纳米小管和可能的添加剂制备纺织复合纤维或复合线。7.根据权利要求1至6中任一项所述的保护套，其特征在于，纺织碳纤维或碳线和/或复合纤维或复合线全部或部分地形成纺织载体层(2)。8.根据权利要求1至7中任一项所述的保护套，其特征在于，所述纺织载体层(2)由机织物、无纺布、针织物、稀松布、丝绒单独或组合地组成。9.根据权利要求8所述的保护套，其特征在于，所述纺织载体层(2)由缝合的无纺布组成，其中无纺布载体由塑料纤维，特别是pet纤维制成，而缝纫线由纺织碳纤维或碳线和/或复合纤维或复合线制成。10.根据权利要求1至9中任一项所述的保护套，其特征在于，所述纺织载体层(2)由机织物组成，其中纬线(2b)是全部或部分地由纺织碳纤维或碳线和/或复合纤维或复合线制备的。11.根据权利要求10所述的保护套，其特征在于，纬线(2b)比经线(2a)粗。12.根据权利要求1至11中任一项所述的保护套，其特征在于，所述纺织载体层(2)由机织物组成，其中经线(2a)是全部或部分地由纺织碳纤维或碳线和/或复合纤维或复合线制备的。13.根据权利要求1至12中任一项所述的保护套，其特征在于，在纺织载体层(2)上提供具有其中以0.01重量％至30重量％的浓度分散的碳纳米小管的施涂溶液和/或施涂分散液作为刷涂物料。14.根据权利要求3至13中任一项所述的保护套，其特征在于，所述加工物料作为挤出物料用于构成载体(2,3)的附加薄膜层(3)和/或泡沫层。15.根据权利要求1至14中任一项所述的保护套，其特征在于，所述载体(2,3)被构造成多层载体，其除了所述至少一个纺织载体层(2)之外，还具有至少一个薄膜层(3)和/或泡沫层，以及补充性地任选配备有至少部分区域的粘合剂涂层(4)。

技术总结

用于电缆(1)的保护套，特别是在汽车中用于电缆束的电缆包扎带，其具有载体(2,3)，该载体(2,3)全部或部分具有至少一个纺织载体层(2)，其特征在于，所述纺织载体层(2)全部或部分具有碳纳米小管。分具有碳纳米小管。分具有碳纳米小管。

技术研发人员：

T

受保护的技术使用者：

塞托普拉特胶带技术有限公司

技术研发日：

2021.03.09

技术公布日：

2022/11/22