CN108779376A - 用于包护细长物品如特别地电缆线束的胶带以及包护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及特别地用于缠绕电缆的胶带,其由优选地织物载体和胶粘剂物质制成,所述胶粘剂物质为干燥的聚合物分散体的形式并且被施加至所述载体的至少一侧,其中所述聚合物由以下构成:(a)95.0至100.0重量%的丙烯酸正丁酯和/或丙烯酸2‑乙基己酯,(b)0.0至5.0重量%的具有酸或酸酐官能团的烯属不饱和单体。
Description
本发明涉及用于包护细长物品如更特别地机动车中的电缆线束的胶带以及包护方法。
胶带长久以来被用于制造电缆束的工业中。在该应用中,胶带用于在安装之前或在已安装的状态下捆绑多个电导线,以通过包扎减少导线束所占的空间,以及另外还获得防护功能。
用于电缆护套的胶带的测试和分类在机动车工业中根据广泛的标准组织实现,例如,LV 312-1“Protective systems for wire harnesses in motor vehicles,adhesivetapes;Test Guideline”(10/2009),作为Daimler、Audi、BMW和Volkswagen公司的联合标准,或Ford规范ES-XU5T-1A303-aa(修订版09/2009)“Harness Tape PerformanceSpecification”。下面,这些标准分别被简称为LV 312和Ford规范。
按照规定的测试构造和测试方法(如在LV 312中详细描述的那样)测定胶带的噪音阻尼、耐磨性以及温度稳定性。
具有膜载体和织物载体的电缆缠绕(包裹)带是普遍的,并且通常在一侧涂有多种压敏胶粘剂。
除了加诸于胶带的一系列要求例如化学相容性、高的剥离粘附性、与不同基底的相容性之外,还必须在机动车工业中通过电缆线束、波纹管和分支可靠地粘合不平坦的非均匀基底。其它因素是在机动车的制造、安装和随后在发动机舱内的使用的过程中或者在门打开期间受到连续的挠曲应力的车身中的挠曲应力和拉伸应力。
由于胶带的末端在理想地的情况下粘合至其自身的反面,因此必须对该基底有良好的瞬时剥离粘附性(粘性),使得在开始时不发生胶带的翘曲。为了持久地确保无翘曲的产品,对基底的锚定和胶粘剂的内部强度两者必须使得即使在张力(拉伸和挠曲应力)的作用下胶粘粘合也是坚固的。
在电缆束的缠绕中,胶带从完全没有重叠到围绕电缆完全重叠地粘合,其半径通常是小的,这意味着胶带是非常急剧地弯曲的。在缠绕部分的末端,该带典型地主要缠绕在其自身的反面上,使得重叠的程度是几乎完全的,类似于胶带卷的惯常呈现形式,其中胶粘剂同样粘合至其自身的反面。在翘曲的情况下,静力例如通过载体的挠曲刚度和缠绕张力起作用,并且可导致胶带的开放端不期望地竖立,类似于开始自动展开(解卷)。于是,抗翘曲性是胶粘剂抵抗该静力的能力。
在围绕物体缠绕的胶带的情况下,翘曲意味着胶带的一端竖起的趋势。原因在于通过胶粘剂的保持力、载体的刚度和电缆束的直径的组合。
经由TFT方法(阈值翘曲时间)来完成线束(WH)电缆缠绕带的抗翘曲性的测定。针对完全无翘曲的织造织物产品的目标变量被定义为远高于1000分钟TFT、优选地高于2000分钟TFT的限值。
替代的方法是SWAT方法,如下面所阐述的。
胶带用于保护导线免受由例如锋利边缘处的磨损引起的损坏。因此,使用的载体材料特别地具有适当的坚固性。因此,根据LV 312,胶带被分类成磨损等级A至E。
电缆绝缘体不能由于与长时间内升高的温度组合的胶带的作用而变脆。尤其根据LV 312,在此尤其是在四个温度等级T1至T4(对应于80℃(也称为温度等级A)、105℃(也称为温度等级B(105))、125℃(也称为温度等级C)和150℃(也称为温度等级D)之间进行区分,经缠绕的电缆需要经受其3000小时而不脆化。不言而喻的是,温度等级T3和T4对胶带施加的要求高于较低的等级T1和T2。对T1至T4的分配不仅取决于电缆绝缘材料,还取决于压敏胶粘剂和载体类型。
具有基于天然橡胶的压敏胶粘剂的电缆缠绕带通常呈现良好的抗翘曲性,但具有在储存时间内增加的展开力,并且在升高的温度的情况下特别是如此。此外,对于电缆相容性它们仅满足较低的温度等级。
基于合成橡胶(苯乙烯嵌段共聚物)如SBS/SIS的胶带显示类似的行为。甚至氢化产物在其温度等级方面也受限制。
此外,存在使用基于可UV交联的聚丙烯酸酯的压敏胶粘剂的电缆缠绕带。这些确实满足高温等级,但显示翘曲的倾向。
对于实现在保持良好的技术胶粘剂性质的同时可容易展开的胶带(用于电缆包扎)提出了重大挑战,因为这两种性质看来是相互排斥的(在单面粘合的电缆缠绕带的情况下的基本标准,即适合的展开力和足够高的剥离粘附性,在此形成鲜明的对立)。虽然良好的剥离粘附性值和相关的低翘曲可能性要求压敏胶粘剂的良好的流动和锚定行为,但这些标准趋向于成为无故障展开性能的障碍。
本发明的目的是提供这样的胶带,其尽管容易展开但具有良好的抗翘曲性并且同时在所有四种所述温度等级T1至T4内呈现电缆相容性,以及允许特别简单、便宜和快速地包护细长产品如机动车中的电缆束。
该目的借助于独立权利要求中记载的胶带来实现。从属权利要求提供胶带和使用该胶带的方法的有利发展。
因此,本发明涉及胶带,其特别地用于缠绕电缆,所述胶带由优选地织物载体和施加在所述载体的至少一侧上的干燥的聚合物分散体形式的压敏胶粘剂组成,所述聚合物由以下构成(构造):
(a)95.0至100.0重量%的丙烯酸正丁酯和/或丙烯酸2-乙基己酯
(b)0.0至5.0重量%的具有酸或酸酐官能团的烯属不饱和单体。
所述聚合物优选地由如下组成:95.0至99.5重量%的丙烯酸正丁酯和/或丙烯酸2-乙基己酯以及0.5至5.0重量%的具有酸或酸酐官能团的烯属不饱和单体、更优选地98.0至99.0重量%的丙烯酸正丁酯和/或丙烯酸2-乙基己酯以及1.0至2.0重量%的具有酸或酸酐官能团的烯属不饱和单体。
除了所述的丙烯酸酯聚合物之外,以及除了存在的任何残余单体之外,压敏胶粘剂可另外地与下面稍后提到的增粘剂和/或助剂如光稳定剂或老化抑制剂以同样在下面陈述的量掺混。
特别地,在压敏胶粘剂中不存在另外的聚合物如弹性体,这意味着压敏胶粘剂的聚合物仅由指定的量比的单体(a)和(b)组成。
单体(a)优选地由丙烯酸正丁酯形成。
考虑作为单体(b)的实例有利地包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸和/或马来酸酐。
优选的是式I的(甲基)丙烯酸,
其中R3=H或CH3;优选任选地使用丙烯酸或甲基丙烯酸的混合物。特别优选丙烯酸。
根据一个特别优选的变体,聚合物的组成如下:
(a)95.0至100.0重量%、优选地95.0至99.5重量%、更优选地98.0至99.0重量%的丙烯酸正丁酯,以及
(b)0.0至5.0重量%、优选地0.5至5.0重量%、更优选地1.0至2.0重量%的丙烯酸。
通过所述组分的乳液聚合方法制备聚合物分散体。该方法的描述可见于例如Peter A.Lovell和Mohamed S.El-Aasser的“Emulsion Polymerization and EmulsionPolymers”(Wiley-VCH 1997–ISBN 0-471-96746-7)中或EP 1 378 527 B1中。
在聚合期间,不能排除:不是所有的单体都反应成聚合物。在此显然的是,残余单体含量应尽可能小。
优选提供包括具有小于或等于1重量%、更特别地小于或等于0.5重量%的残余单体含量(基于干燥聚合物分散体的质量)的聚合物分散体的胶粘剂。
胶粘剂为压敏胶粘剂(PSA),换言之即使在相对弱的施加压力下也允许持久粘合至几乎所有基底并且在使用后可基本上无残留地再次从基底分离的胶粘剂。PSA在室温下具有永久压敏胶粘性效果,换言之具有足够低的粘度和高粘性,从而相应的粘合基底的表面即使在低的施加压力的情况下也被它润湿。胶粘剂的可粘合性得自其胶粘性性质,并且可再分离性得自其内聚性性质。
为了获得压敏胶粘性性质,胶粘剂必须在加工温度下高于其玻璃化转变温度,以具有粘弹性性质。由于电缆束缠绕在标准环境温度(约15℃至25℃)下进行,因此PSA配制物的玻璃化转变温度优选地低于+15℃(通过DSC(差示扫描量热法)根据DIN 53 765以10K/分钟的加热速率测定)。
丙烯酸酯共聚物的玻璃化转变温度可根据Fox方程由均聚物的玻璃化转变温度和它们的相对量比来估算。
为了获得具有所需玻璃化转变温度的聚合物,例如压敏胶粘剂或热密封配混物,有利地选择单体混合物的定量组成,使得按照Fox方程的方程(E1)(参见T.G.Fox,Bull.Am.Phys.Soc.1956,1,123)得到对于聚合物所需的TG。
可能的增粘剂的添加必将提高玻璃化转变温度约5-40K,取决于所添加的量、相容性和软化温度。
因此,优选具有至多0℃的玻璃化转变温度的丙烯酸酯共聚物。
本发明的聚合物根据ASTM D3330具有至少1.0N/cm的对钢的剥离粘附性(对于在23μm聚酯膜载体上的30g/m2的胶粘剂涂层重量)。
根据技术人员的一般理解,“增粘剂树脂”理解为是指低聚物或聚合物树脂,其与在其它方面相同但不含增粘剂树脂的PSA相比提高PSA的自粘附性(粘性,固有胶粘性)。
原则上已知使用增粘剂来提高PSA的剥离粘附性。如果胶粘剂与最高达15重量份(对应于<15重量份)或5至15重量份的增粘剂(基于干燥的聚合物分散体的质量)掺混,也产生这种效果。优选添加5至12、更优选地6至10重量份的增粘剂(基于干燥的聚合物分散体的质量)。
原则上所有已知类型的化合物均合适作为增粘剂(也称作增粘剂树脂)。增粘剂为例如烃树脂(例如基于不饱和C5或C9单体的聚合物)、萜烯酚醛树脂、基于原料例如α-或β-蒎烯的多萜烯树脂、芳族树脂例如香豆酮-茚树脂或基于苯乙烯或α-甲基苯乙烯的树脂例如松香及其衍生物(如歧化、二聚或酯化的松香,例如与二醇、甘油或季戊四醇的反应产物),仅举几个例子。优选的树脂为没有易于氧化的双键的树脂例如萜烯酚醛树脂、芳族树脂和非常优选地通过氢化产生的树脂例如氢化的芳族树脂、氢化的聚环戊二烯树脂、氢化的松香衍生物或氢化的多萜烯树脂。
优选的树脂为基于萜烯酚醛和松香酯的树脂。同样优选的为具有根据ASTM E28-99(2009)的大于80℃的软化点的增粘剂树脂。特别优选的为具有根据ASTM E28-99(2009)的大于90℃的软化点的基于萜烯酚醛和松香酯的树脂。该树脂有效地以分散体形式使用。以该方式,它们可容易地以细分散的形式与聚合物分散体混合。
特别优选的是其中根本不向PSA添加增粘剂树脂的本发明的变体。
对于技术人员而言令人惊讶且不可预见地,在本发明的胶带中不存在增粘剂树脂不(如技术人员原本预期的)导致不足的剥离粘附性。此外,令人惊讶地,翘曲行为也不是更差的。
特别地,PSA不与如下物质掺混:
·烃树脂(例如基于不饱和C5或C9单体的聚合物)
·萜烯酚醛树脂
·基于原料例如α-或β-蒎烯的多萜烯树脂
·芳族树脂例如香豆酮-茚树脂或基于苯乙烯或α-甲基苯乙烯的树脂,例如松香及其衍生物(如歧化、二聚或酯化的松香,例如与二醇、甘油或季戊四醇的反应产物)。
为了在电缆相容性方面的进一步改善,胶粘剂配制物可任选地与光稳定剂或与主和/或辅老化抑制剂共混。
使用的老化抑制剂可为基于空间位阻酚、亚磷酸酯、硫代增效剂、空间位阻胺或UV吸收剂的产品。
优选使用主抗氧化剂,例如Irganox 1010或Irganox 254,单独地或与辅抗氧化剂例如Irgafos TNPP或Irgafos 168组合。
老化抑制剂在此可以彼此的任何所需的组合使用,其中与光稳定剂如Tinuvin213组合的主和辅抗氧化剂的混合物显示特别好的老化抑制作用。
已经证实其中主抗氧化剂与辅抗氧化剂结合在一个分子中的老化抑制剂是特别有利的。这些老化抑制剂包括甲酚衍生物,其芳族环在两个任意不同位置处、优选地在相对于OH基团的邻位和间位上被硫代烷基链取代,其中硫原子还可经由一个或多个烷基链连接至甲酚构建单元的芳族环。芳族部分和硫原子之间的碳原子数可在1和10之间、优选地在1和4之间。烷基侧链的碳原子数可在1和25之间、优选地在6和16之间。在本上下文中特别优选如下类型的化合物:4,6-双(十二烷基硫代甲基)-邻-甲酚、4,6-双(十一烷基硫代甲基)-邻-甲酚、4,6-双(癸基硫代甲基)-邻-甲酚、4,6-双(壬基硫代甲基)-邻-甲酚或4,6-双(辛基硫代甲基)-邻-甲酚。这些种类的老化抑制剂例如可以名称Irganox 1726或Irganox1520得自Ciba Geigy公司。
添加的老化抑制剂或老化抑制剂包的量应位于在0.1和10重量份之间的范围内,基于干燥的聚合物分散体的质量,优选地在0.2和5重量份之间的范围内,基于干燥的聚合物分散体的质量,非常优选地在0.5和3重量份之间的范围内,基于干燥的聚合物分散体的质量。
为了与胶粘剂分散体的特别简单的混溶性,优选分散体形式的呈现形式。替代地,也可将液体老化抑制剂直接引入分散体中,在该情况下,引入的步骤应继之以若干小时的静置时间,以允许老化抑制剂在分散体中的均匀分布或其被纳入(引入)分散体颗粒中。另一替代方式是向分散体添加老化抑制剂的有机溶液。
合适的浓度位于0.1直至8、优选地0 1至5重量份的范围内,基于干燥的聚合物分散体的质量。
为了改善加工性质,胶粘剂配制物可进一步与惯常的工艺助剂如流变添加剂(增稠剂)、消泡剂、脱气剂、润湿剂或流动控制剂共混。合适的浓度在0.1直至5重量份的范围内,基于干燥的聚合物分散体的质量。
原则上,在有机和无机流变添加剂之间作出区分。
有机增稠剂继而分为两种基本作用模式:(i)水相的增稠,即非缔合的,和(ii)增稠剂分子和颗粒之间的缔合,部分地在引入稳定剂(乳化剂)的情况下。第一(i)化合物组的代表是水溶性聚丙烯酸和聚共丙烯酸,其在碱性介质中形成具有高流体力学体积的聚电解质。技术人员也将这些简称为ASE(碱可溶胀性乳液)。它们的特征在于高的静态剪切粘度和强的剪切稀化。另一类化合物是改性多糖、尤其是纤维素醚如羧甲基纤维素、2-羟乙基纤维素、羧甲基-2-羟乙基纤维素、甲基纤维素、2-羟乙基甲基纤维素、2-羟乙基乙基纤维素、2-羟丙基纤维素、2-羟丙基甲基纤维素、2-羟丁基甲基纤维素。另外包括在这类化合物中的是不那么普遍的多糖如淀粉衍生物和特定的聚醚。
原则上,(ii)缔合性增稠剂的活性组(基团)是具有水溶性中间嵌段和疏水性端嵌段的嵌段共聚物,其中端嵌段与颗粒或与它们自身相互作用并且因此形成在颗粒的引入下的三维网络。典型的代表作为如下为技术人员熟知:HASE(疏水改性的碱可溶胀性乳液)、HEUR(疏水改性的环氧乙烷氨基甲酸酯)或HMHEC(疏水改性的羟乙基纤维素)。在HASE增稠剂的情况下,中间嵌段是ASE,并且端嵌段通常是经由聚环氧乙烷桥连接上的长的疏水烷基链。在HEUR的情况下,水溶性中间嵌段是聚氨酯,并且在HMHEC中它是2-羟乙基纤维素。特别地,非离子型HEUR和HMHEC对pH很不敏感。
取决于结构,缔合性增稠剂产生或多或少的牛顿(独立于剪切速率)或假塑性(剪切-液化)流动行为。偶尔它们也呈现触变特性,这意味着它们除了粘度的剪切力依赖性之外还显示时间依赖性。
无机增稠剂通常是天然或合成来源的层状硅酸盐,实例为锂蒙脱石和蒙脱石。与水接触时,单独的层彼此分开。在静止时,由于在小片的面和边缘上的不同电荷,它们形成空间填充的纸牌屋结构,由此导致高的静态剪切粘度直至屈服点。在剪切时,纸牌屋结构坍塌并且观察到剪切粘度的显著下降。取决于小片的电荷、浓度和几何尺寸,结构的形成可花费一些时间,从而以这种无机增稠剂也可获得触变性。
增稠剂在一些情况下可被直接搅拌到胶粘剂分散体中,或者在一些情况下有利地预先在水中预分散或预稀释。
增稠剂的供应商是例如OMG Borchers、Omya、Byk Chemie、Dow ChemicalCompany、Evonik、Rockwood、或Münzing Chemie。
填料(增强或非增强的)如二氧化硅(球形、针状、片状或不规则的,如气相二氧化硅)、实心或空心珠形式的玻璃、微球、碳酸钙、氧化锌、二氧化钛、氧化铝或氧化铝氢氧化物可用于微调加工性质以及技术胶粘剂性质。合适的浓度在0.1直至20重量份的范围内,基于干燥的聚合物分散体的质量。
在一个优选的实施方式中,本发明的胶粘剂配制物具有至少2.0N/cm的根据ASTMD3330的对钢的剥离粘附性(根据实施例,对于在织造聚酯载体上的约100g/m2的胶粘剂涂层重量)。
合适的载体原则上包括所有载体材料,优选地织物载体和更优选地织造织品、更特别地织造聚酯织品。
作为用于胶带的载体,可使用所有已知的织物载体例如针织织品、稀松布、带、编织物、簇绒织物、毛毡、织造织品(包含平纹织、斜纹织和缎纹织)、针织织品(包含经编针织物和其他针织物)或非织造幅材,术语“非织造幅材”理解为根据EN 29092(1988)的至少片状的织物结构体以及缝编幅材和类似的体系。
同样可使用采用层压的织造和针织的间隔织品。
这些种类的间隔织品公开于EP 0 071 212 B1中。间隔织品是毡状(垫状)层结构体,其包括纤维幅材或丝幅材的覆盖层、底层和在这些层之间的各固定纤维的束,这些纤维分布在层结构体的区域(面)中,其针缝通过颗粒层并将覆盖层和底层彼此连接。作为附加的但是非强制性的特征,根据EP 0 071 212 B1的固定纤维包含惰性矿物颗粒,例如沙、砾石等。
针缝通过颗粒层的固定纤维使覆盖层和底层相互保持一定距离,并且与该覆盖层和底层连接。
设想的非织造物包括特别地加固的短纤维幅材、以及丝幅材、熔喷(Meltblown)幅材和纺粘幅材(Spinnvliese),其通常需要另外的加固。已知用于幅材的可能的加固方法包括机械加固、热加固和化学加固。如果在机械加固的情况下通常通过将各纤维缠结、通过将纤维束相互成环或通过缝合另外的线而将纤维纯机械地保持在一起,则可通过热和通过化学方法获得胶粘性(用粘合剂)或内聚性(无粘合剂)的纤维-纤维结合。在合适的配制物和合适的加工方式下,这些结合可完全地或者至少主要地限制于纤维结点,使得形成稳定的三维网络,同时还在幅材中保留相对松散的开口结构。
已证实特别有利的幅材是特别地通过用单独的线包缝或通过相互交织来加固的那些。
该类的加固幅材例如在来自Karl Mayer(以前称为Malimo)公司的“Malimo”型缝编机上制造,且可从包括Techtex GmbH在内的公司获得。Malifleece的特征在于:交叉铺置的幅材(Querfaservlies)通过由幅材的纤维形成网眼(针脚)来加固。
所用的载体还可为Kunit或Multiknit型的幅材。Kunit幅材的特征在于其由将纵向取向的纤维幅材加工成片状结构体而得到,其在一面上具有网眼和在另一面上具有线圈底脚(Maschenstege)或束纤维褶皱(Polfaser-Falten),但是不具有线或预制的片状结构体。该类幅材也已被制造相对长的时间,例如在来自于Karl Mayer公司的“Malimo”型缝编机上。该幅材的另一特性特征是,作为纵纤维幅材,其能够在纵向方向上吸收高拉力。Multiknit幅材相对于Kunit幅材的特性特征是该幅材通过双面针刺在顶面和底面二者上加固。用于Multiknit的起始产品通常是一个或两个由Kunit方法制造的单面相互交织的束纤维非织造物。在最终产品中,非织造物的两个顶面通过相互交织的纤维成形以形成闭合的表面,并且通过几乎垂直竖立的纤维来彼此连接。另外的可能性是引入另外的可针缝的片状结构体和/或可分散的(可涂抹的)介质。
最后,作为中间体的缝编幅材也适合于形成本发明的衬垫和本发明的胶带。缝编幅材由具有大量彼此平行延伸的缝线的非织造材料形成。这些缝线通过连续的纺织线的缝合或缝编产生。对于该类型的幅材,已知得自Karl Mayer公司的“Malimo”型缝编机。
还特别合适的是针刺毡幅材。在针刺毡幅材中,通过设有倒钩的缝针将纤维簇制成片状结构体。通过缝针的交替的进入和退出,材料在针杆上被加固,其中各纤维相互成环以形成牢固的片状结构体。针缝点的数量和构型(缝针形状、穿透深度、双面针缝)决定纤维结构体的厚度和强度,该纤维结构体通常是轻重量的、透气的和弹性的。
还特别有利的是在第一步骤中机械预加固的短纤维幅材或是水动力铺设的湿法幅材(Nassvlies),其中在2重量%和50重量%之间的幅材纤维是可熔纤维,更特别地在5重量%和40重量%之间的幅材纤维是可熔纤维。
该类幅材的特征在于,纤维是湿法铺设的或者,例如,短纤维幅材通过由幅材的纤维经由针缝、缝线或空气喷射和/或水喷射处理形成网眼而被预加固。
在第二步骤中,进行热固定,其中该幅材的强度通过该可熔纤维的熔融或部分熔融而被再次提高。
对于根据本发明的非织造物的使用,机械预加固的幅材或湿法幅材的胶粘性加固是特别感兴趣的,所述加固可通过添加固体、液体、泡沫或糊状形式的粘合剂进行。多种多样的理论存在形式是可能的:例如,将固体粘合剂作为粉末滴流;作为片或作为网;或以粘合纤维的形式。液体粘合剂可作为在水中或有机溶剂中的溶液或作为分散体来施加。对于胶粘性加固,粘合分散体主要地选择:酚醛树脂或三聚氰胺树脂分散体形式的热固性材料,作为天然或合成橡胶的分散体的弹性体,或通常地热塑性塑料(例如丙烯酸酯、乙酸乙烯酯、聚氨酯、苯乙烯-丁二烯体系、PVC等以及其共聚物)的分散体。通常分散体是阴离子或非离子稳定化的,尽管在某些情况下阳离子分散体也可为有利的。
粘合剂可以如下方式施加:其是根据现有技术的并且对于其可参照例如涂覆或非织造物技术的标准操作如“Vliesstoffe”(Georg Thieme Verlag,Stuttgart,1982)或"Textiltechnik-Vliesstofferzeugung"(Arbeitgeberkreis Gesamttextil,Eschborn,1996)。
对于已经具有足够的复合强度的机械预加固的幅材,粘合剂的单面喷涂施加适合于产生表面性质方面的特定变化。
除了经济地使用粘合剂之外,这样的程序还大大降低了干燥所需的能量。由于不需要挤压辊并且分散体主要保留在非织造物的上部区域中,因此可在很大程度上防止不希望的幅材的硬化和变硬。
为了足够地胶粘性加固幅材载体,通常需要添加1%-50%、更特别地3%-20%的数量级的粘合剂,基于纤维幅材的重量。
粘合剂可早在幅材的制造期间、机械预加固过程中或在单独的工艺步骤中添加,其可在线或脱机地进行。添加粘合剂之后,必需临时产生用于粘合剂的条件,其中粘合剂变得胶粘并且粘接纤维,这可在例如分散体的干燥期间实现,或通过加热实现,其中通过区域性或部分地施压而存在变体的其它可能性。在合适的粘合剂选择下,粘合剂可在已知的烘道中活化,或通过红外辐射、UV辐射、超声、高频辐射等活化。对于随后的最终用途而言,尽管并非绝对必要,但是在幅材制造过程结束后使粘合剂丧失其粘性是明智的。如下是有利的:作为热处理的结果,挥发性组分(如纤维助剂)被除去,由此得到具有有利的雾化值的幅材,使得在使用低雾化胶粘剂时,可制造具有特别有利的雾化值的胶带;因此,衬垫也具有非常低的雾化值。
雾化(参见DIN 75201 A)意指其中在不利条件下低分子量的化合物可从胶带脱气并在冷的部件上凝结的效果。由此,例如可不利地影响通过挡风玻璃的视野。
胶粘性加固的另一特殊形式涉及通过溶解(部分溶解)或溶胀(部分溶胀)来活化粘合剂。在这种情况下,原则上也可使纤维本身或掺混的特种纤维承担粘合剂的功能。然而,由于这样的溶剂出于环境的原因是令人讨厌的,和/或在其处理方面是成问题的,因此对于大多数聚合物纤维而言,这种方法并不经常使用。
有利地和至少区域性地,载体可具有单面或双面抛光的表面、优选地在各情况下在全部区域上抛光的表面。抛光表面可为摩擦轧光的(gechintzt),如在例如EP 1 448 744A1中详细阐明的。
此外,可通过在辊磨机中压延而压实载体。两个辊优选地以相反的方向和以相同的圆周速度运行,使得载体被压制和压实。
如果在辊的圆周速度方面存在差异,则另外抛光载体。
载体优选地为织造织品、更优选地织造聚酯织品。特别优选具有如下构造的织品:
·经纱中的线数为10至60/cm
·纬纱中的线数为10至40/cm
·经纱线具有在40和400分特克斯之间、更特别地在44和330分特克斯之间、非常优选地167分特克斯的纱线重量
·纬纱线具有在40和660分特克斯之间、更特别地在44和400分特克斯之间、非常优选地167分特克斯的纱线重量。
根据本发明的另一有利实施方式,经纱中的线数为40至50/cm、优选地44/cm。
根据本发明的另一有利实施方式,纬纱中的线数为18至22/cm、优选地20/cm。
根据本发明的另一有利实施方式,织造织品为织造聚酯织品。另外的可能性是织造聚酰胺织品、织造粘胶织品和/或包含所述材料的织造混纺织品。
进一步优选地,织造织品的厚度为至多300μm、更优选地170至230μm、非常优选地190至210μm。
根据本发明的另一有利实施方式,载体具有最高达200g/m2、优选地100至150g/m2的基重(单位面积的重量)。
用于胶带的载体材料的起始材料更特别地为由合成聚合物制成的(人造)纤维(短纤维或连续的丝),也称作合成纤维,其由聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、芳纶、聚烯烃、聚丙烯腈或者玻璃制得;由天然聚合物制得的(人造)纤维如纤维素纤维(粘胶纤维、Modal、Lyocell、Cupro、醋酸酯(醋酸纤维素)、三醋酸酯(三醋酸纤维素)、Cellulon),如橡胶纤维,如植物蛋白纤维和/或如动物蛋白纤维;和/或由棉、西沙尔麻(Sisal)、亚麻(Flachs)、丝、大麻、亚麻线(Leinen)、椰子或羊毛制成的天然纤维。然而,本发明不限于所述的材料,而是可使用多种其它纤维来制造载体,如对于技术人员在无需付出创造性的情况下所明晰的。
此外,同样合适的是由所述纤维制造的纱。
在织造织品或稀松布的情况下,单独的线可由混纺纱制造,并因此可具有合成和天然的成分。然而,一般来说,经纱线和纬纱线各自由单一的种类形成。
经纱线和/或纬纱线在此可在各情况下仅由合成线构成或仅由从天然原料制造的线构成(换言之,由单一种类构成)。
织造织品的纱或线可为丝的形式。出于本发明的目的,丝是指平行的单根线性纤维/丝的束,其也常常在文献中被称为复丝。任选地,该纤维束可通过扭转而被固有地(内在地)加强,并且于是被称为纺织的或折叠的丝。替代地,纤维束可通过使用压缩空气或水射流的缠结而被内在地加强。在下面的文本中,对于所有这些实施方式,将以一般化的方式仅使用术语“丝”。
丝可为有纹理的或光滑的并且可具有点加强或没有加强。
还适合用于胶带的是由纸、层压体、膜(例如PP、PE、PET、PA、PU)、泡沫体或发泡膜组成的载体材料。
当特定要求需要本发明的这样的改变时,这些非织物片状材料是特别合适的。例如,膜与织物相比通常更薄,并且作为无孔层的结果,提供另外的保护免于化学品和工作流体如油、汽油、防冻剂等渗透到实际的电缆区域中,并且可通过适当选择构成它们的材料而基本上适应要求:例如,使用聚氨酯或聚烯烃共聚物可制造柔性和弹性护套;使用聚酯和聚酰胺实现良好的耐磨性和温度稳定性。
另一方面,泡沫体或发泡膜具有更大的空间填充和良好隔音的品质(例如,在车辆中的管状或隧道状区域中铺设电缆束的情况下,适当厚度和隔音的包护带可从一开始就防止破坏性的拍打和振动)。
优选织物载体和至少施加到织物载体的一侧的聚合物层或膜的层压体。另外可将膜和/或聚合物层施加在织物载体的顶侧和底侧上。
施加可通过层压或挤出进行。
在优选的变体中,非织造幅材在其底侧上设有膜,其在另一侧上配有压敏胶粘剂。
作为膜或聚合物材料,合适的是诸如PP、PE、聚酯、PA、PU或PVC的膜。膜本身继而可由如下组成:多个单独的层,如例如共挤出以形成膜的层。
优选聚烯烃,但也包括乙烯和极性单体如苯乙烯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸的共聚物。它可为均聚物如HDPE、LDPE、MDPE或者乙烯与另外的烯烃如丙烯、丁烯、己烯或辛烯的共聚物(例如LLDPE、VLLDE)。还合适的是聚丙烯(例如聚丙烯均聚物、无规聚丙烯共聚物或聚丙烯嵌段共聚物)。
膜优选地具有12μm至100μm、更优选地28至50μm、更特别地35μm的厚度。
膜可为有色的和/或透明的。
胶带可最终具有衬垫材料,在使用之前一个或两个胶粘剂层衬有所述衬垫材料。合适的衬垫材料还包括以上全面列出的所有材料。
优选使用非绒(nicht-fusselndes)材料如聚合物膜或尺寸合适的长纤维纸。
如果所述胶带要具有低的可燃性,则可通过向载体和/或向胶粘剂添加阻燃剂而实现该品质。这些阻燃剂可为有机溴化合物(如果需要的话与增效剂如三氧化锑一起),然而鉴于胶带中不存在卤素,优选单独地或与增效剂结合地使用红磷、有机磷化合物、矿物化合物或膨胀化合物如多磷酸铵。
基于胶带面积,胶粘剂涂层重量优选地在40和160g/m2之间、更优选地在60和130g/m2之间、进一步优选地在80和100g/m2之间。
在本发明的上下文中,通用表述“胶带”包括所有片状结构体如二维延伸的膜或膜部分、具有延伸长度和有限宽度的带、带部分等以及最后还有模切件或标签。
因此,胶带具有纵向范围(尺寸)和横向范围(尺寸)。胶带也具有与两个尺寸垂直地延伸的厚度,其中横向尺寸和纵向尺寸比厚度大多倍。厚度在由长度和宽度限定的胶带的整个表面的尺寸上尽可能地相同、优选地完全相同。
胶带特别地以片幅材的形式存在。片幅材为其长度比宽度大多倍且其中宽度沿着整个长度大致地且优选地完全相同的物体。
胶带可以卷的形式制造,换言之,以阿基米德螺旋的形式卷绕在自身上。
施加至胶带背面的可为背面漆,以对卷绕成阿基米德螺旋的胶带的展开性质施加有利的影响。为此目的,该背面漆可配备有硅酮化合物或氟硅酮化合物以及聚乙烯基硬脂基氨基甲酸酯、聚乙烯亚胺硬脂基碳酰二胺或有机氟化合物作为防粘物质。
可以条的形式在胶带的纵向上施加胶粘剂,所述条的宽度低于胶带的载体的宽度。
取决于特定的用途,还可存在涂覆在载体材料上的多个平行的胶粘剂条。
所述条在载体上的位置是可自由选择的,优选直接在载体的边缘之一处的布置。
胶粘剂优选地在整个区域上被施加至载体。
设置在载体的胶粘剂涂层上的可为至少一个覆盖物的条,其在胶带的纵向上延伸并覆盖胶粘剂涂层的20%至90%。
所述条优选地总共覆盖胶粘剂涂层的50%至80%。根据应用和电缆束的直径选择覆盖程度。
指示的百分比数字涉及相对于载体宽度的覆盖物的条的宽度。
根据本发明的一个优选实施方式,在胶粘剂涂层上存在恰好一个覆盖物的条。
所述条在胶粘剂涂层上的位置是可自由选择的,优选直接在载体的纵向边缘之一处的布置。以此方式制造在胶带的纵向上延伸并且在载体的另一纵向边缘处终止的胶粘条。
在使用胶带来包护电缆线束的情况下(其中围绕电缆线束以螺旋运动通过的方式引导胶带),电缆线束的缠绕可通过如下完成:仅将胶带的胶粘剂粘合到胶带本身,而物品不与任何胶粘剂形成接触。
作为不存在通过任何胶粘剂固定电缆的结果,以此方式包护的电缆线束具有非常高的灵活性。因此,所述电缆线束在安装时(特别在窄的通道或急弯中)的灵活性显著提高。
如果需要在物品上一定程度地固定胶带,则可通过如下完成包护:将胶粘条的一部分粘合到胶带本身并且将另一部分粘合到物品。
根据另一有利实施方式,在胶粘剂涂层上居中地施加所述条,由此产生在载体的纵向边缘上和在胶带的纵向上延伸的两个胶粘条。
为了围绕电缆线束以所述螺旋运动可靠且经济地施用胶带,并且为了抵消所得的保护性缠绕的滑动,各自存在于胶带的纵向边缘上的两个胶粘条是有利的,尤其是如果一个条(其通常比第二个条窄)用作固定辅助件且第二个较宽的条用作紧固件。以此方式,胶带以这样的方式被粘合至电缆,使得电缆束被固定免于滑动,但仍然具有柔性设计。
此外,存在如下的实施方式:其中超过一个覆盖物的条被施加至胶粘剂涂层。在仅提及一个条的情况下,技术人员在概念上将此理解为适应能存在同时覆盖胶粘剂涂层的两个或更多个条的可能性。
用于制造本发明的胶带的程序仅包括在一个或多个连续进行的操作中直接用分散体涂覆载体。在织物载体的情况下,未处理的织物可直接或通过转移工艺涂覆。替代地,可用涂料(使用来自溶液、分散体、熔体和/或辐射固化的任何所需的成膜物质)预处理织物,然后在下游工作步骤中直接或通过转移工艺被提供PSA。
使用的施加组件是惯常的组件:线材刮刀(Drahtrakel)、涂覆棒、辊施加、喷嘴涂覆、双室刮刀、多级联模头(Mehrfachkaskadendüse)。
基于所概述的正面性质,胶带可出色地用于绝缘化和缠绕电线或电缆。
此外,它有利地适合于细长材料(例如,更特别地机动车中的电缆束)的包护,其中胶带围绕细长材料以螺旋线引导,或者细长材料在轴向方向上被该带缠绕。
最后,本发明的构思还涵盖用本发明的胶带包护的细长材料。该细长材料优选地为电缆束。
考虑到胶带的突出适合性,它可用于由覆盖物组成的护套中,其中,至少在覆盖物的一个边缘区域中存在自胶粘带,并且以这样的方式粘合在覆盖物上,使得胶带在覆盖物的纵向边缘之一上、并且优选地在比覆盖物的宽度窄的边缘区域中延伸。
在EP 1 312 097 A1中公开了一种这样的产品及其优化的实施方式。EP 1 300452 A2、DE 102 29 527 A1和WO 2006 108 871 A1显示了进一步的扩展,本发明的胶带对于其同样是非常合适的。本发明的胶带也可在EP 1 367 608 A2公开的那种方法中的使用。
最后,EP 1 315 781 A1和DE 103 29 994 A1描述了对于本发明的胶带也可能的那种胶带的实施方式。
进一步优选地,在粘合至具有PVC护套的电缆和粘合至具有聚烯烃护套的电缆的情况下,当根据LV 312,由电缆和胶带组成的组件在高于100℃的温度下储存最高达3000小时并且之后将电缆围绕心轴弯曲时,胶带不破坏这些体系。
本发明的胶带非常适合于电缆的缠绕,可容易地展开以供简单的加工,呈现很少翘曲或没有翘曲,并且即使在高温等级T3和T4下3000小时也没有呈现电缆脆化。
下文的目的是使用多幅图更详细地说明胶带,而不希望由此产生任何种类的限制。
图1显示横截面形式的胶带,
图2显示由单独电缆的束组成并且用本发明的胶带包护的电缆线束的细节,并且
图3显示胶带的有利应用。
图1中以横向的截面(横截面)示出了由在其一侧上施加基于丙烯酸类分散体的自胶粘涂层2的层的织造织品载体1组成的胶带。
胶粘剂已被吸收到载体中达到20%的程度,因而产生最佳锚定并同时改善载体的手动可撕裂性。
图2中示出了电缆线束的细节,该电缆线束由单独的电缆7的束组成并且用本发明的胶带11包护。胶带围绕电缆线束以螺旋运动的方式被引导。
所示的电缆线束的细节具有两个胶带的匝I和II。另外的匝将朝左延伸,但此处未显示。
在对于包护的另一实施方式中,配有胶粘剂的本发明的两个带60,70以它们的胶粘剂相互偏移地(优选在各情况下偏移50%)层压,产生如图3中所示的产品。
实施例
实施例的概述
下面以优选实施方式借助于实施例描述本发明的胶带,而不希望由此使本发明受到任何限制。
另外,给出对比例,其显示不合适的胶带。
为了说明本发明,根据以下方案制造实施例胶带:
随后,通过搅拌引入聚氨酯缔合性增稠剂(Borchigel 0625,OMG Borchers),在0.01s-1的剪切速率下将PSA分散体调节至约1000Pa*s的粘度(采用来自RheometricScientific的DSR 200N流变仪以旋转模式使用锥/板几何体测量)。
使用膜拉伸设备,用增稠的实施例PSA分散体以这样的方式涂覆织造聚酯织品(线性纤维密度(纤度)167分特克斯,线数经纱43 1/cm,线数纬纱25 1/cm),使得在85℃的强制通风烘箱中干燥5分钟后得到90g/m2的胶粘剂涂层重量。
评价标准
用于缠绕电缆的应用相容的胶带的标准是
·在40℃下储存4周后的卷的展开力
·根据SWAT测试的抗翘曲性
·在脆化和变色方面的根据LV 312的电缆相容性。
测试的步骤
除非另外明确说明,否则测量在23±1℃和50±5%相对湿度的测试条件下进行。
根据LV312的展开力的测量
在此,在30m/分钟的牵引速率下3至9N/cm范围内的值被认为是与应用相容的。3至6N/cm的值以“2”计分。6至9N/cm的值得“1”分;在这些范围之外的值得0分。
通过SWAT方法测量抗翘曲性
使用SWAT测试以研究胶带在其已围绕电缆螺旋地缠绕之后的翘曲行为。
测试在标准条件(23±1℃和50±5%相对湿度)下和在40℃下进行。升高的温度模拟了运输期间更困难的要求。
该测试使用19mm宽的胶带。将它在没有另外的压力的情况下围绕用ETFE(乙烯-四氟乙烯)包覆并且具有1mm直径的电缆手动缠绕四次(1440°)。使用剪刀切割胶带。
假定当胶带的末端没有压下时保留平均5mm长的翘曲。
在电缆周围制造总共七个匝。
在标准条件下3天、10天和30天后用标尺测量翘曲。这由图4显示。绝对翘曲值通过从实际测量的翘曲长度减去5mm来计算。
因此,在图4中,翘曲值为23mm(28mm–5mm)。
作为结果报告的翘曲值是七个匝的平均翘曲值的结果。在40℃下的测试类似地在惯常的干燥箱中进行。
下面通过指定的SWAT方法在干燥箱中在40℃下评价本发明的胶带。
在此,≤10mm的值被视为抗翘曲性的下限。
平均值<5得2分,5至10的平均值得1分,以及平均值>10得0分。
根据LV 312测量电缆相容性
脆化
如果在围绕具有2mm直径的心轴弯曲下在150℃下3000小时后没有脆化,则认为存在电缆相容性,并且得到“2”分。如果样品经历脆化,则试样得“0”分。
变色
在150℃下3000小时后不存在变色或发生边缘变色被认为表示高的电缆相容性并且得到2分。明显可见但不太深的变色可被任选地归类为足够相容的并得“1”分。黑色或深褐色变色被认为不是电缆相容的,并且得“0”分。
剥离粘附力的测量
为了测量纯分散体的剥离粘附力,首先制备经涂覆的胶粘剂样品。为此,将分散体施加至具有23μm厚度的PET膜(聚对苯二甲酸乙二醇酯),并使用膜拉伸设备以这样的方式拉伸,使的在105℃下在强制通风干燥箱中干燥5分钟后得到30g/m2的胶粘剂涂层重量。
使用绞刀,从该片材切割20mm宽和25cm长的条。
为了测量具有树脂的配制物的剥离粘附力,将经涂覆的样品如上所述地拉伸到织造聚酯织品上,并且同样使用绞刀切割成20mm宽和25cm长的条。
根据ASTM D3330测量对钢的剥离粘附力。
玻璃化转变温度的测量
在来自Netzsch,Germany的DSC 204F1动态差示扫描量热仪上在具有穿孔盖的25μl铝坩埚中在氮气气氛下(20ml/分钟气体流速)测定玻璃化转变温度。初始样品质量为8±1mg。使样品从-140℃至200℃以10K/分钟的加热速率经受测量两次。评估第二次加热曲线。
该方法基于DIN 53 765。
动态粘度测量
采用来自Rheometric Scientific的DSR 200N流变仪在室温下并且以旋转模式在0.01s-1的剪切速率下使用50mm直径的锥-板系统进行粘度测量。
实施例聚合物分散体的组成
为了说明本发明的构思,试验具有以下共聚单体组成的聚合物分散体:
下面列出实施例B1-B4的测试结果:
所有四个测试标准对于应用相容的用于电缆包护的胶带是至关重要的。实施例3显示符合本发明构思的胶带;相反,对比例是不合适的。
实施例3的特定特征是没有使用增粘剂树脂。
相对于实施例1和2,本发明的胶带因如下事实而值得注意:单体组成不同。
Claims (16)
1.胶带,其特别地用于缠绕电缆,所述胶带由优选地织物载体和施加在所述载体的至少一侧上的干燥的聚合物分散体形式的压敏胶粘剂组成,其中所述聚合物由以下构造:
(a)95.0至100.0重量%的丙烯酸正丁酯和/或丙烯酸2-乙基己酯
(b)0.0至5.0重量%的具有酸或酸酐官能团的烯属不饱和单体。
2.根据权利要求1的胶带,其特征在于所述聚合物由如下构造:
(a)95.0至99.5重量%的丙烯酸正丁酯和/或丙烯酸2-乙基己酯
(b)0.5至5.0重量%的具有酸或酸酐官能团的烯属不饱和单体。
3.根据权利要求1的胶带,其特征在于所述聚合物由如下构造:
(a)98.0至99.0重量%的丙烯酸正丁酯和/或丙烯酸2-乙基己酯
(b)1.0至2.0重量%的具有酸或酸酐官能团的烯属不饱和单体。
4.根据权利要求1-3至少一项的胶带,其特征在于丙烯酸正丁酯形成单体(a)。
5.根据前述权利要求至少一项的胶带,其特征在于丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸和/或马来酸酐,优选地丙烯酸或甲基丙烯酸或两者的混合物形成单体(b)。
6.根据前述权利要求至少一项的胶带,其特征在于所述聚合物具有以下组成:
(a)95.0至100.0重量%、优选地95.0至99.5重量%、更优选地98.0至99.0重量%的丙烯酸正丁酯
(b)0.0至5.0重量%、优选地0.5至5.0重量%、更优选地1.0至2.0重量%的丙烯酸。
7.根据前述权利要求至少一项的胶带,其特征在于所述胶粘剂与最高达15重量份或5至15重量份的增粘剂(基于干燥的聚合物分散体的质量)、优选地5至12、更优选地6至10重量份的增粘剂(基于干燥的聚合物分散体的质量)掺混。
8.根据权利要求1-6至少一项的胶带,其特征在于根本不向所述压敏胶粘剂添加增粘树脂。
9.根据前述权利要求至少一项的胶带,其特征在于所述压敏胶粘剂的玻璃化转变温度低于+15℃(通过DSC(差示扫描量热法)根据DIN 53 765以10K/分钟的加热速率测定)。
10.根据前述权利要求至少一项的胶带,其特征在于所述压敏胶粘剂根据ASTM D3330具有至少2.0N/cm的对钢的剥离粘附性(对于作为载体的织造聚酯织品上的100g/m2的胶粘剂的每单位面积的重量)。
11.根据前述权利要求至少一项的胶带,其特征在于所述载体为织物载体、优选地非织造材料或织造织品、更特别地织造聚酯织品。
12.根据前述权利要求至少一项的胶带,其特征在于所述载体为织造织品、优选地织造聚酯织品,且更优选地如下构造:
·经纱中的线数为10至60/cm
·纬纱中的线数为10至40/cm
·经纱线具有在40和400分特克斯之间、更特别地在44和330分特克斯之间、非常优选地167分特克斯的纱线重量
·纬纱线具有在40和660分特克斯之间、更特别地在44和400分特克斯之间、非常优选地167分特克斯的纱线重量。
13.根据前述权利要求至少一项的胶带,其特征在于所述织物载体、优选地织造物在下侧上设有施加的膜(在非织造物和胶粘剂之间的膜)。
14.根据前述权利要求至少一项的胶带用于包护细长物品的用途,所述胶带以螺旋线围绕所述细长物品引导。
15.根据前述权利要求至少一项的胶带用于包护细长物品的用途,所述细长物品在轴向上被带包封。
16.细长物品,如特别地电缆束,其被根据前述权利要求至少一项的胶带包护。
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