DE102018207648A1

DE102018207648A1 - Hybrides Metall-Kunststoff-Abschirmungselement zur Einbettung von Leiterbahnen

Info

Publication number: DE102018207648A1
Application number: DE102018207648.0A
Authority: DE
Inventors: Lothar Patberg; Fabian Schongen; Vanessa Wieschalla
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG
Priority date: 2018-05-16
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2019-11-21
Also published as: WO2019219652A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Element, enthaltend mindestens zwei Bauteile, wobei wenigstens ein Bauteil ein Hybridbauteil im Metall/Kunststoffverbund ist, enthaltend mindestens ein elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmendes Metallblech, und mindestens eine auf dem Metallblech stoffschlüssig und/oder formschlüssig aufgebrachte thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den mindestens zwei Bauteilen wenigstens ein elektrischer Leiter befindet, ein Verfahren zur Herstellung dieses Elements, sowie die Verwendung dieses Elements in Automobilen, in einer Leistungselektronik, Motorsteuerung, bei Steuer- und Datenleitungen, in Schalt- und Schutzeinrichtungen, in Mess-, Melde- und Signaleinrichtungen, in der Nachrichtentechnik, Kommunikationstechnik, Übertragungstechnik, Regelungstechnik, als Mess-, Kontroll- und Steuerleitungen, beispielsweise im Maschinenbau oder in der Anlagentechnik, insbesondere als Anschluss- und Verbindungsleitung für Werkzeugmaschinen, Fertigungsstraßen, Steuergeräte, Steuerpulte, im Anlagenbau, in Kraftwerken, in der Heiz- und Klimatechnik, in Kühlanlagen, in Büromaschinen und Anlagen der Datenverarbeitung, jeweils zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, dynamischen oder statischen elektrischen und/oder dynamischen oder statischen magnetischen Feldern, bevorzugt erzeugt durch den mindestens einen elektrischen Leiter.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Element, enthaltend mindestens zwei Bauteile, wobei wenigstens ein Bauteil ein Hybridbauteil im Metall/Kunststoffverbund ist, enthaltend mindestens ein elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmendes Metallblech, und mindestens eine auf dem Metallblech stoffschlüssig und/oder formschlüssig aufgebrachte thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den mindestens zwei Bauteilen wenigstens ein elektrischer Leiter befindet, ein Verfahren zur Herstellung dieses Elements, sowie die Verwendung dieses Elements in Automobilen, in einer Leistungselektronik, Motorsteuerung, bei Steuer- und Datenleitungen, in Schalt- und Schutzeinrichtungen, in Mess-, Melde- und Signaleinrichtungen, in der Nachrichtentechnik, Kommunikationstechnik, Übertragungstechnik, Regelungstechnik, als Mess-, Kontroll- und Steuerleitungen, beispielsweise im Maschinenbau oder in der Anlagentechnik, insbesondere als Anschluss- und Verbindungsleitung für Werkzeugmaschinen, Fertigungsstraßen, Steuergeräte, Steuerpulte, im Anlagenbau, in Kraftwerken, in der Heiz- und Klimatechnik, in Kühlanlagen, in Büromaschinen und Anlagen der Datenverarbeitung, jeweils zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, dynamischen oder statischen elektrischen und/oder dynamischen oder statischen magnetischen Feldern, bevorzugt erzeugt durch den mindestens einen elektrischen Leiter.
Es besteht der Bedarf, elektrische Leiter, die während des Betriebs elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder erzeugen so abzuschirmen, dass die Umwelt, insbesondere die in der Nähe befindlichen Menschen oder Tiere, andere elektrische Leiter und/oder elektronische Einrichtungen nicht negativ beeinflusst werden. Des Weiteren ist es wichtig, dass entsprechende elektrische Leiter vor mechanischen Einwirkungen, flüssigen Betriebsmedien, Staub und/oder Verschmutzungen und störenden elektromagnetischen Feldern von außen geschützt sind, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten. Es ist auch wichtig, dass die elektrischen Leitungen bei ihrer Montage, Reparatur oder Unfall vor Brüchen geschützt sind, um Undichtigkeiten, welche zu Kurzschlüssen führen können, zu vermeiden. Dazu ist es notwendig, dass die elektrischen Leiter so ausgestattet sind, dass sie neben einer hohen abschirmenden Wirkung auch eine hohe Duktilität aufweisen.
Die oben genannten Aufgaben werden erfindungsgemäß erfüllt durch ein Element, enthaltend mindestens zwei Bauteile, wobei wenigstens ein Bauteil ein Hybridbauteil im Metall/Kunststoffverbund ist, enthaltend mindestens ein elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmendes Metallblech, und mindestens eine auf dem Metallblech stoffschlüssig und/oder formschlüssig aufgebrachte thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den mindestens zwei Bauteilen wenigstens ein elektrischer Leiter befindet.
Des Weiteren werden die Aufgaben erfüllt durch das Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Elements, wobei die mindestens zwei Bauteile so angeordnet werden, dass sich der mindestens eine elektrische Leiter zwischen ihnen befindet und die beiden Bauteile so aneinander gedrückt werden, dass der mindestens eine elektrische Leiter formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit den mindestens zwei Bauteilen in Verbindung gebracht wird, und durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Elements in Automobilen, in einer Leistungselektronik, Motorsteuerung, bei Steuer- und Datenleitungen, in Schalt- und Schutzeinrichtungen, in Mess-, Melde- und Signaleinrichtungen, in der Nachrichtentechnik, Kommunikationstechnik, Übertragungstechnik, Regelungstechnik, als Mess-, Kontroll- und Steuerleitungen, beispielsweise im Maschinenbau oder in der Anlagentechnik, insbesondere als Anschluss- und Verbindungsleitung für Werkzeugmaschinen, Fertigungsstraßen, Steuergeräte, Steuerpulte, im Anlagenbau, in Kraftwerken, in der Heiz- und Klimatechnik, in Kühlanlagen, in Büromaschinen und Anlagen der Datenverarbeitung, jeweils zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, dynamischen oder statischen elektrischen und/oder dynamischen oder statischen magnetischen Feldern, bevorzugt erzeugt durch den mindestens einen elektrischen Leiter.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden detailliert beschrieben:
Das erfindungsgemäße Element enthält mindestens zwei Bauteile, wobei wenigstens ein Bauteil ein Hybridbauteil im Metall/Kunststoffverbund ist, enthaltend mindestens ein elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmendes Metallblech, und mindestens eine auf dem Metallblech stoffschlüssig und/oder formschlüssig aufgebrachte thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht, und sich zwischen den mindestens zwei Bauteilen wenigstens ein elektrischer Leiter befindet.
Das erfindungsgemäße Element enthält mindestens zwei Bauteile, wobei wenigstens ein Bauteil ein Hybridbauteil im Metall/Kunststoffverbund ist. Erfindungsgemäß ist es möglich, dass das erfindungsgemäße Element beispielsweise zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr Bauteile enthält, wobei davon wenigstens ein Bauteil ein Hybridbauteil im Metall/Kunststoffverbund ist. Erfindungsgemäß können aber auch zwei, drei, vier, fünf oder mehr Bauteile Hybridbauteile im Metall/Kunststoffverbund sein. Die Bauteile in dem erfindungsgemäßen Element, die keine Hybridbauteile im Metall/Kunststoffverbund sind, können im Prinzip aus jedem dem Fachmann bekannten Material sein, beispielsweise Kunststoff, insbesondere aus einem im Folgenden genannten Kunststoff, Metall, beispielsweise aus einem im Folgenden genannten Metallblech, keramische bzw. anorganische Stoffe, beispielsweise Aerogele oder Hochtemperatur-Aerogele, oder organische Stoffe, beispielsweise Holz.
Bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße Element, wobei es aus zwei Bauteilen besteht und beide Bauteile Hybridbauteile im Metall/Kunststoffverbund sind, enthaltend jeweils ein elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmendes Metallblech, und jeweils mindestens eine auf dem Metallblech stoffschlüssig und/oder formschlüssig aufgebrachte thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht, und sich zwischen den beiden Hybridbauteilen wenigstens ein elektrischer Leiter befindet.
Erfindungsgemäß kann als elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmendes, platinen- oder bandförmiges Metallblech jedes dem Fachmann mit solchen Eigenschaften bekannte Metallblech eingesetzt werden. Erfindungsgemäß bevorzugt weist das elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmende, platinen- oder bandförmige Metallblech die folgende Zusammensetzung (jeweils in Gew.-%):

0,001 bis 2,1 C,
0,001 bis 30,00 Mn,
0,001 bis 8,00 Si,
0,01 bis 4,00 AI,
0,001 bis 1,00 Cr,

Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, auf.
Kohlenstoff (C) liegt bevorzugt in einer Menge von 0,001 bis 2,1 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,001 bis 0,800 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,002 bis 0,700 Gew.-%, insbesondere 0,002 bis 0,650 Gew.-%, vor.
Mangan (Mn) liegt bevorzugt in einer Menge von 0,001 bis 30,00 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,01 bis 25,00 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 25,00 Gew.-%, vor.
Silizium (Si) liegt bevorzugt in einer Menge von 0,001 bis 8,00 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,001 bis 4,00 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,01 bis 3,5 Gew.-%, insbesondere 0,02 bis 3,4 Gew.-%, vor.
Aluminium (AI) liegt bevorzugt in einer Menge von 0,01 bis 4,00 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,01 bis 2,00 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,02 bis 1,8 Gew.-%, insbesondere 0,02 bis 1,6 Gew.-%, vor. Chrom (Cr) liegt bevorzugt in einer Menge von 0,001 bis 1,00 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,01 bis 0,4 Gew.-%, vor.
Neben den genannten Legierungselementen kann das erfindungsgemäß eingesetzte Metallblech ein oder mehrere Legierungselemente aus der folgenden Gruppe enthaltend As, B, Cu, Ni, Mo, Ti, V, S, P und Sn aufweisen. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Element, wobei das eingesetzte Metallblech wenigstens ein Legierungselement ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus As, B, Cu, Ni, Mo, Ti, V, S, P und Sn enthält.
Wenn die genannten zusätzlichen Legierungselemente vorliegen, so liegen sie weiter bevorzugt in den im Folgenden genannten Mengen vor:

0 bis 0,01, bevorzugt 0,001 bis 0,004 Gew.-% As und/oder
0,001 bis 0,005 Gew.-% B und/oder
0,01 bis 0,07 Gew.-% Cu und/oder
0 bis 0,5, bevorzugt 0 bis 0,01 Gew.-% Mo und/oder
0,001 bis 0,5, bevorzugt 0,001 bis 0,5 Gew.-% Ti und/oder
0 bis 0,5, bevorzugt 0,001 bis 0,2 Gew.-% V und/oder
0 bis 0,5, bevorzugt 0,001 bis 0,2 Gew.-% P und/oder
0,001 bis 0,05 Gew.-% S und/oder
0,001 bis 0,01 Gew.-% Sn.

Unvermeidbare Verunreinigungen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise O, N, Nb oder Sb.
Die Herstellung des erfindungsgemäß eingesetzten Metallblechs kann nach dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Insbesondere kann als Metallblech ein Warmband oder ein Kaltband, weiter bevorzugt als Coil oder als Platine, eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Metallblech weist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Gefüge auf enthaltend 0 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 95 Gew.-%, Ferrit, 0 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 60 Gew.-%, Bainit, 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 20 Gew.-% Perlit, 0 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 35 Gew.-%, Martensit oder bis zu 100 Gew.-% Martensit, 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 15 Gew.- %, Restaustenit und ggf. Karbide, wobei die Summe jeweils 100 Gew.-% ergibt. Diese bevorzugten Gefüge tragen dazu bei, dass das das erfindungsgemäß eingesetzte Metallblech besonders gute mechanische Eigenschaften, insbesondere bezüglich Streckgrenze, Duktilität, Zugfestigkeit und/oder Bruchdehnung aufweist. Die vorteilhaften Eigenschaften des Metallblechs zeigen sich auch an dem erfindungsgemäßen Element.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäß eingesetzte Metallblech kein austenitisches Gefüge. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet dies, dass das erfindungsgemäß eingesetzte Metallblech ein Gefüge aufweist, dass bevorzugt weniger als 8 Gew.-% Austenit, besonders bevorzugt weniger als 5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt weniger als 2 Gew.-%, enthält. Die Abwesenheit von Austenit ermöglicht die erfindungsgemäß guten Abschirmeigenschaften. Es wurde überraschenderweise gefunden, dass das Vorhandensein von Austenit die Abschirmeigenschaften verschlechtert, so dass bevorzugt möglichst kein Austenit in dem erfindungsgemäß eingesetzten Metallblech vorliegt.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Metallblech weist beispielsweise eine Streckgrenze von 100 bis 1900 MPa auf.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Metallblech weist beispielsweise eine Zugfestigkeit von mindestens 200 MPa, bevorzugt wenigstens 400 MPa, besonders bevorzugt mindestens 750 MPa, auf.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Metallblech weist beispielsweise eine Bruchdehnung A80 von 2 bis 45 % auf.
Weiter bevorzugt weist das erfindungsgemäß eingesetzte Metallblech eine Korngröße von 2 bis 200 µm, bevorzugt 2 bis 100 µm, insbesondere bevorzugt 5 bis 30 µm, auf. Diese erfindungsgemäß bevorzugte Korngröße trägt beispielsweise dazu bei, die magnetischen Eigenschaften zu verbessern.
In dem erfindungsgemäßen Element kann das vorhandene Metallblech unbeschichtet oder beschichtet eingesetzt werden. Entsprechende, insbesondere vor Korrosion schützende, Beschichtungen, sind dem Fachmann an sich bekannt und sind zum Beispiel anorganische Beschichtungen wie Metalle oder Keramiken oder organische Beschichtungen auf Polymerbasis.
Bevorzugt werden metallische Beschichtungen basierend auf Zink oder Aluminium oder Zinklegierungen oder Aluminiumlegierungen in Kombination mit Silizium und/oder Magnesium eingesetzt. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Element, welches ein Metallblech enthält, welches eine Oberflächenbeschichtung aufweist. Die Beschichtung kann auf das erfindungsgemäß eingesetzte Metallblech im Allgemeinen nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren aufgebracht werden, beispielsweise elektrolytische Beschichtung, Schmelztauchverfahren oder Aufdampfen. Die Beschichtung kann ein- oder beidseitig vorliegen. Wird das in dem erfindungsgemäßen abschirmenden Element vorliegende Metallblech mit einer entsprechenden Oberflächenbeschichtung versehen und verwendet, ist es vorteilhafterweise besser gegen Korrosion geschützt.
Anstelle eines Metallblechs aus Stahlwerkstoff kann das erfindungsgemäße Element auch ein Metallblech aus einem anderen Metall, beispielsweise aus Magnesium oder Aluminium, aufweisen.
Das mindestens eine Metallblech des erfindungsgemäßen Elements hat beispielsweise eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 2,5 mm, vorzugsweise 0,1 bis 1,0 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm.
Die auf dem Metallblech stoffschlüssig aufgebrachte thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht kann dagegen eher etwas dünner ausgebildet sein. Sie besitzt beispielsweise eine Dicke im Bereich von 0,01 bis 1,2 mm, vorzugsweise 0,05 bis 1,0 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 0,4 mm, jeweils vor dem Zusammenfügen der Bauteile. In seitens der Anmelderin durchgeführten Versuchen hat sich gezeigt, dass ein in einem erfindungsgemäßen Element vorhandenes Hybridbauteil, dessen Metallblech und Kunststoffschicht Dicken in den genannten Bereichen aufweisen, im Tiefungsversuch nach Erichsen bei Raumtemperatur gut tiefziehfähig ist. Die als Koppelschicht dienende thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht fließt beim Tiefziehen zur Herstellung des erfindungsgemäß eingesetzten Hybridbauteils mit dem Metallblech mit und verliert dabei seine Haftung nicht.
Das in dem erfindungsgemäßen Element vorliegende wenigstens eine Hybridbauteil im Metall/Kunststoffverbund weist neben dem einen elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmenden Metallblech mindestens eine auf dem Metallblech stoffschlüssig aufgebrachte thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht auf.
Erfindungsgemäß kann in der vorhandenen Kunststoffschicht jeder dem Fachmann bekannte thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoff vorliegen.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist der mindestens eine thermoplastische Kunststoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Polyamiden (PA), Polycarbonaten (PC), thermoplastischen Polyestern, thermoplastischen Polyurethanen (PU), Polysulfiden (PS), Polyetheretherketonen (PEEK), Polyarylen, aromatischen Polyestern, Polyaramiden, Polyaramid-Fasern, heterocyclischen Polymeren, Flüssigkristallpolymeren (LCP Liquid Crystalline Polymers), Fluorpolymeren, Perfluoroxyalkanen, Polyphenylenen, funktionalisierten Varianten der genannten Polymere und Mischungen davon.
Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare Polyolefine sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylnitril-Butadien-Styrolen (ABS), Polymethyl(meth)acrylaten (PM(M)A), Polyethylenen (PE), Polypropylenen (PP), Polystyrolen (PS), Polyvinylchloriden (PVC) und Mischungen davon.
Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare Polyester sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenterephthalat (PET), Polylactaten (PLA) und Mischungen davon.
Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare Polyaramide sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly-m-phenylenisophthalamid (PMI), Polyaramid-Fasern und Mischungen davon.
Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare heterocyclische Polymere sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyimiden, Polybenzimidazolen, Polyetherimiden und Mischungen davon.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Element, wobei der mindestens eine thermoplastische Kunststoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Polyamiden (PA), Polycarbonaten (PC), thermoplastischen Polyestern, thermoplastischen Polyurethanen (PU), Polysulfiden (PS), Polyetheretherketonen (PEEK), Polyarylen, aromatischen Polyestern, Polyaramiden, Polyaramid-Fasern, heterocyclischen Polymeren, Flüssigkristallpolymeren (LCP Liquid Crystalline Polymers), Fluorpolymeren, Perfluoroxyalkanen, Polyphenylenen, funktionalisierten Varianten der genannten Polymere und Mischungen davon.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist der mindestens eine duroplastische Kunststoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Epoxidharzen (EP), Harnstoff-Formaldehydharzen (UF), Phenol-Formaldehydharzen (PF), Melamin-Formaldehydharzen (MF), Melamin/Phenol-Formaldehyden (MPF), duroplastischen Polyestern (PES), Polyurethanen (PUR), ungesättigten Polyestern (UP), teilvernetzten (bi-stage) duroplastische Polymere, funktionalisierten Varianten der genannten Polymere und Mischungen davon.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Element, wobei der mindestens eine duroplastische Kunststoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Epoxidharzen (EP), Harnstoff-Formaldehydharzen (UF), Phenol-Formaldehydharzen (PF), Melamin-Formaldehydharzen (MF), Melamin/Phenol-Formaldehyden (MPF), duroplastischen Polyestern (PES), Polyurethanen (PUR), ungesättigten Polyestern (UP), teilvernetzten (bi-stage) duroplastische Polymere, funktionalisierten Varianten der genannten Polymere und Mischungen davon.
Die teilvernetzten (bi-stage) Polymere erhalten ihre finalen Eigenschaften abschließend durch chemisch, thermisch und/oder photolytisch initiierte Polymerisation.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist der mindestens eine elastomere Kunststoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Naturkautschuken (NR), Silicon-Kautschuken (SIR), Silicon-Butadien-Kautschuken (SBR), Polyvinylbutyralen (PVB), Polyisobutylenen (PIB), Isopren-Kautschuken (IR), Ethylenvinylacetaten (EVA), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuken (EPDM), Ethylen-Propylen-Copolymeren (EPM), Ethylen-Ethylacrylat-Copolymeren (E/EA), Chloropren-Kautschuken (CR), Butadien-Kautschuken (BR), Acrylnitril/Methylmethacrylaten (A/MMA), Butylkautschuken (IIR), Styrol-Butadien-Styrolen (SBS), Polyether-Block-Amiden (PEBA), funktionalisierten Varianten und Mischungen davon.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Element, wobei der mindestens eine elastomere Kunststoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Naturkautschuken (NR), Silicon-Kautschuken (SIR), Silicon-Butadien-Kautschuken (SBR), Polyvinylbutyralen (PVB), Polyisobutylenen (PIB), Isopren-Kautschuken (IR), Ethylenvinylacetaten (EVA), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuken (EPDM), Ethylen-Propylen-Copolymeren (EPM), Ethylen-Ethylacrylat- Copolymeren (E/EA), Chloropren-Kautschuken (CR), Butadien-Kautschuken (BR), Acrylnitril/ Methylmethacrylaten (A/MMA), Butylkautschuken (IIR), Styrol-Butadien-Styrolen (SBS), Polyether-Block-Amiden (PEBA), funktionalisierten Varianten und Mischungen davon.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße Element, wobei der mindestens eine thermoplastische Kunststoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Polyamiden (PA), Polycarbonaten (PC), thermoplastischen Polyestern, thermoplastischen Polyurethanen (PU), Polysulfiden (PS), Polyetheretherketonen (PEEK), Polyarylen, aromatischen Polyestern, Polyaramiden, Polyaramid-Fasern, heterocyclischen Polymeren, Flüssigkristallpolymeren (LCP Liquid Crystalline Polymers), Fluorpolymeren, Perfluoroxyalkanen, Polyphenylenen, funktionalisierten Varianten der genannten Polymere und Mischungen davon,
der mindestens eine duroplastische Kunststoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Epoxidharzen (EP), Harnstoff-Formaldehydharzen (UF), Phenol-Formaldehydharzen (PF), Melamin-Formaldehydharzen (MF), Melamin/Phenol-Formaldehyden (MPF), duroplastischen Polyestern (PES), Polyurethanen (PUR), ungesättigten Polyestern (UP), teilvernetzten (bi-stage) duroplastische Polymere, funktionalisierten Varianten der genannten Polymere und Mischungen davon
und/oder der mindestens eine elastomere Kunststoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Naturkautschuken (NR), Silicon-Kautschuken (SIR), Silicon-Butadien-Kautschuken (SBR), Polyvinylbutyralen (PVB), Polyisobutylenen (PIB), Isopren-Kautschuken (IR), Ethylenvinylacetaten (EVA), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuken (EPDM), Ethylen-Propylen-Copolymeren (EPM), Ethylen-Ethylacrylat- Copolymeren (E/EA), Chloropren-Kautschuken (CR), Butadien-Kautschuken (BR), Acrylnitril/Methylmethacrylaten (A/MMA), Butylkautschuken (IIR), Styrol-Butadien-Styrolen (SBS), Polyether-Block-Amiden (PEBA), funktionalisierten Varianten und Mischungen davon.
Für alle genannten, erfindungsgemäß einsetzbaren Polymere gilt, dass diese ebenfalls als Mischungen, Compounds sowie Polymere, die durch Zuschlagstoffe funktionalisiert sind, eingesetzt werden können. Als Zuschlagstoffe können im Prinzip alle dem Fachmann bekannten Füllstoffe eingesetzt werden, die bevorzugt dazu geeignet sind, die Wärmeleitfähigkeit der Kunststoffschicht zu erhöhen.
Bevorzugt ist der Füllstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallpartikeln, beispielsweise Cu, Ag, Au, Ti, Zr, Ni oder Mischungen davon, Ruß, Kohlenstoff, Graphiten, Kohlefasern, Nanotubes, Fullerenen, leitfähigen Keramiken, beispielsweise Supraleiter, Naturstoffen, künstlich erzeugten, beispielsweise dotierten, leitfähigen Komponenten und Mischungen davon. Weiter bevorzugt liegt der mindestens eine in der Kunststoffschicht vorhandene Zuschlagstoff in Form von Fasern, kugelförmigen Partikeln, unregelmäßig geformten Partikeln und Mischungen davon, vor. Erfindungsgemäß liegt der Zuschlagstoff im Prinzip in einer Menge vor, die ausreicht, um der erfindungsgemäß vorliegenden Kunststoffschicht eine ausreichend hohe Funktionalisierung, insbesondere Wärmeleitfähigkeit, zu verleihen. Beispielsweise enthält die Kunststoffschicht 0,1 bis 99 Gew.-% des mindestens einen Zuschlagstoffs. Erfindungsgemäß kann der Zuschlagstoff entweder über die gesamte Kunststoffschicht oder in definierten Teilbereichen der Kunststoffschicht in isotroper oder anisotroper Verteilung vorliegen.
Das in dem erfindungsgemäßen Element vorliegende wenigstens eine Hybridbauteil im Metall/Kunststoffverbund weist mindestens eine auf dem Metallblech stoffschlüssig aufgebrachte thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht auf. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist wenigstens ein vorliegendes Hybridbauteil mehr als eine Kunststoffschicht auf. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das wenigstens eine Hybridbauteil zwei Kunststoffschichten auf, die auf das mindestens eine Metallblech stoffschlüssig aufgebracht sind. Dabei ist bevorzugt eine erste Kunststoffschicht auf das Metallblech stoffschlüssig aufgebracht, und eine zweite Kunststoffschicht ist stoffschlüssig auf die erste Kunststoffschicht aufgebracht. In einer weiteren Ausführungsform ist eine erste Kunststoffschicht auf das Metallblech stoffschlüssig aufgebracht, und eine zweite Kunststoffschicht ist stoffschlüssig auf die andere Seite des Metallblechs aufgebracht.
Das stoffschlüssige und/oder formschlüssige Aufbringen der mindestens einen thermoplastischen, duroplastischen oder elastomeren Kunststoffschicht auf dem Metallblech kann im Prinzip nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Bevorzugt erfolgt das Aufbringen durch kontinuierliche oder diskontinuierliche Verfahren, wobei Stahlbänder und/oder -tafeln verarbeitet werden können. Beispielhaft seinen Verfahren genannt unter Verwendung einer Plattenpresse, einer Laminieranlage, eines Kalanders, einer Doppelbandpresse oder einer Bandbeschichtungsanlage. Solche Verfahren sind dem Fachmann an sich bekannt und beispielsweise in WO 2015/032623 A1 beschrieben.
In dem erfindungsgemäßen Element ist die thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht bevorzugt jeweils auf dem gesamten Metallblech oder nur auf einem Teil des Metallblechs stoffschlüssig und/oder formschlüssig, insbesondere stoffschlüssig, aufgebracht.
In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße Element, enthaltend ein Hybridbauteil, wobei die Seite des Metallblechs, auf welcher die thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht aufgebracht ist, eine die Haftung der Kunststoffschicht verbessernde Oberfläche aufweist. Um eine solche Oberfläche zu erhalten, kann das Metallblech einer entsprechenden Oberflächenbehandlung unterworfen werden. Bei der Oberflächenbehandlung kann es sich insbesondere um eine Plasmabehandlung, Plasmabeschichtung, Coronabehandlung oder das Auftragen einer Schicht, insbesondere einer Haftvermittlerschicht, in einem Coil-Coating-, Dip- oder Dropcoating-Verfahren handeln.
Das erfindungsgemäße Element enthält mindestens ein elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmendes Metallblech. Dem Fachmann ist an sich bekannt, wie die elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmende Wirkung des in dem erfindungsgemäßen Element vorhandenen Metallblechs bzw. die elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmende Wirkung des gesamten erfindungsgemäßen Elements gemessen bzw. beschrieben werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße Element, wobei es einen Schirmfaktor S(v) von 1,00 bis 120,00 dB, bevorzugt 10,00 bis 120,00 dB bei einem dynamischen, magnetischen Feld oder einem dynamischen, elektromagnetischen Feld mit bei einer Frequenz v von 0,001 bis 1000 kHz, bevorzugt 0,1 bis 400 kHz, insbesondere bevorzugt 0,1 bis 200 kHz, auf.
Weiter bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße Element, wobei der Schirmfaktor S(v) nach der Gleichung der Formel (I) $S (v) = 20 \cdot l o g_{10} (\frac{I_{1} (v) U_{20} (v)}{U_{2} (v) I_{10} (v)}) d B$
bestimmt wird, wobei U₂(v) die in der zweiten Spule induzierte Spannung, I₁(v) der in der ersten Spule fließende Strom und I₁₀(v) der Strom in der ersten Spule und U₂₀(v) die Spannung in der zweiten Spule, jeweils ohne eingebrachte Probe, sind.
Der Schirmfaktor S(v) wird weiter bevorzugt ermittelt, indem die Spannung U₂(v) in einer zweiten Spule, die durch einen Strom I₁(v) in einer ersten Spule induziert wird, gemessen wird, während sich eine Probe des abschirmenden Materials zwischen der ersten und der zweiten Spule befindet und sich die Spulen in einem Abstand von höchstens 40 mm befinden.
Weiter bevorzugt wird die Schirmdämpfung S(v) des erfindungsgemäßen Elements durch ein Verfahren bestimmt, mindestens umfassend die folgenden Schritte:

(A) Bereitstellen einer ersten Spule S1 mit einer ersten Induktivität L1, die mit einem ersten Signalgenerator SG1 und einer Einrichtung zur Strommessung I₁(v) zu einem ersten Stromkreis verbunden ist,
(B) Bereitstellen einer zweiten Spule S2 mit einer zweiten Induktivität L2, die mit einer Einrichtung zur Spannungsmessung U₂(v) zu einem zweiten Stromkreis verbunden ist, wobei die Spulen S1 und S2 räumlich so zueinander angeordnet sind, dass sie auf der gleichen Rotationsachse liegen und zwischen ihnen ein Freiraum ausgebildet wird,
(C) Einbringen einer Probe des abschirmenden Materials in den Freiraum,
(D) Generierung einer sinusförmigen Spannung mit einer Frequenz v von 0,001 bis 1000 kHz durch den ersten Signalgenerator SG 1 in der ersten Spule S1,
(E) Messen der Stromstärke I₁(v) im ersten Stromkreis,
(F) Messen der Spannung U₂(v) im zweiten Stromkreis,
(G) Bestimmen des Schirmfaktors S(v) über die Gleichung der Formel (I) $S (v) = 20 \cdot {log}_{10} (\frac{I_{1} (v) U_{20} (v)}{U_{2} (v) I_{10} (v)}) dB$
wobei I₁₀(v) der Strom im ersten Stromkreis und U₂₀(v) die Spannung im zweiten Stromkreis, jeweils ohne eingebrachte Probe, sind.

Das erfindungsgemäß bevorzugte Verfahren zur Bestimmung des Schirmfaktors S(v) umfassend die Schritte (A) bis (G) wird im Detail in der Deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 216 985.0 vom 25. September 2017 beschrieben.
Das erfindungsgemäße Element enthält mindestens zwei Bauteile, wobei wenigstens ein Bauteil ein Hybridbauteil im Metall/Kunststoffverbund ist, enthaltend mindestens ein elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmendes Metallblech, und mindestens eine auf dem Metallblech stoffschlüssig und/oder formschlüssig aufgebrachte thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht.
Die Funktion der thermoplastischen, duroplastischen oder elastomeren Kunststoffschicht (Koppelschicht), die auf dem Metallblech stoffschlüssig und/oder formschlüssig aufgebracht ist, besteht darin, dass in diese der mindestens eine vorhandene elektrische Leiter einbetten lässt und somit wirksam vor Beschädigungen, Beeinträchtigungen und/oder Verschmutzungen, insbesondere vor mechanischen Einwirkungen, flüssigen Betriebsmedien, Staub und/oder Verschmutzungen und störenden elektromagnetischen Feldern von außen, sowie bei ihrer Montage, Reparatur oder Unfall gegebenenfalls auftauchenden Brüchen geschützt ist.
Erfindungsgemäß ist es des Weiteren möglich, dass sich, wenn das erfindungsgemäße Element mehrere Hybridbauteile im Metall/Kunststoffverbund, enthaltend jeweils ein elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmendes Metallblech, und jeweils mindestens eine auf dem Metallblech stoffschlüssig und/oder formschlüssig aufgebrachte thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht aufweist, eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den wenigstens zwei Kunststoffschichten durch thermisches Pressen, Laminieren, Kalandrieren und/oder Kleben erzielen lässt. Da der wenigstens eine elektrische Leiter sich erfindungsgemäß zwischen den beiden Bauteilen befindet, liegt dieser in dem erfindungsgemäßen Element in den wenigstens zwei Kunststoffschichten eingebettet vor.
Die wenigstens zwei Bauteile, die in dem erfindungsgemäßen Element vorliegen, können erfindungsgemäß vor und/oder nach Ihrem Zusammenfügen durch dem Fachmann bekannte Verfahren, beispielsweise Tiefziehen, Streckziehen, Rollprofilieren, Biegen und/oder Prägen, umgeformt werden.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, durch Plasma- oder Coronavorbehandlung vor dem Zusammenführen von wenigstens zwei Hybridbauteilen die Kunststoffoberfläche zusätzlich zu aktivieren, um das Spektrum der einsetzbaren Kunststoffe zu erweitern. Ein dreidimensional geformtes Hybridbauteil, welches in dem erfindungsgemäßen Element eingesetzt wird, kann beispielsweise durch folgende Prozessschritte hergestellt werden:

1. Platinen- oder bandförmiges Halbzeug konfektionieren (Zuschneiden);
2. Zugeschnittenes Halbzeug zu einem Umformwerkzeug mit integriertem Spritzgießaggregat transportieren und einlegen;
3. Umformen und Hinterspritzen des Halbzeugzuschnitts in einem Schritt, um ein entsprechendes Hybridbauteil zu erhalten.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Elements ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (Koppelschicht) die Seite des Metallblechs, auf welcher sie aufgebracht ist, nicht vollflächig, sondern partiell bedeckt. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn mehrere Leiterbahnen aus elektrischen Leitern vorliegen, wobei die einzelnen Leiterbahnen einen gewissen Abstand aufweisen und die erfindungsgemäße Kunststoffschicht zwischen den einzelnen elektrischen Leitern einer Leiterbahn vorliegen.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das Metallblech auf seiner der Kunststoffschicht abgewandten Seite mit einer zweiten thermoplastischen, duroplastischen oder elastomeren Kunststoffschicht beschichtet ist, die beispielsweise als Koppelschicht zur stoffschlüssigen, klebstofflosen Anbindung mindestens eines aus Kunststoff hergestellten oder herzustellenden Strukturkörpers ausgebildet ist. Entsprechende Hybridbauteile können beispielsweise auf der einen Seite zur Aufnahme des wenigstens einen Leiters und auf der anderen Seite zum Anbringen von Strukturkörpern aus Kunststoff, insbesondere Rippenkörper, beispielsweise zur Erhöhung der Struktursteifigkeit eines Bauteils, ausgebildet sein. Dabei kann die zweite Kunststoffschicht (Koppelschicht) die Seite des Metallblechs, auf welcher sie aufgebracht ist, vollflächig oder partiell bedecken. Die partielle Beschichtung des Metallblechs durch die zweite Kunststoffschicht ist zum Beispiel zweckmäßig, wenn das herzustellende Hybridbauteil auf der entsprechenden Seite des Metallblechs nur partiell eine Rippenstruktur aus Kunststoff aufweist, die ohne Klebstoff über die partielle Koppelschicht an das Metallblech stoffschlüssig angebunden ist.
Das erfindungsgemäße Element kann im Prinzip in jeder erdenklichen Form vorliegen, beispielsweise als flächiges Blech, Schale oder Gehäuse. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Element schalenförmig ausgebildet.
In dem erfindungsgemäßen Element liegt wenigstens ein elektrischer Leiter vor. Bevorzugt ist der wenigstens eine elektrische Leiter ein Kabel aus Kupfer, Aluminium, Silber, Gold, Blei und/oder Messing, ein Supraleiter, ein Graphitleiter oder eine Kombination daraus. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Element, wobei der wenigstens eine elektrische Leiter ein Kabel aus Kupfer, Aluminium, Silber, Gold, Blei und/oder Messing, ein Supraleiter, ein Graphitleiter oder eine Kombination daraus ist.
Entsprechende Kabel sind dem Fachmann an sich bekannt. Kabel aus Kupfer, Aluminium, Silber, Gold, Blei und/oder Messing weisen dabei Querschnitte von beispielsweise 1,0 bis 35,0 mm², auf. Supraleiter sind dem Fachmann an sich bekannt und sind beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus keramischen Hochtemperatursupraleitern, beispielsweise YBa₂Cu₃O₇, Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O₁₀, HgBa₂Ca₂Cu₃O₈ oder Hg_0,8TI_0,2Ba₂Ca₂Cu₃O_8,33, eisenhaltigen Hochtemperatursupraleitern, beispielsweise LaO_0,89F_0,11FeAs, La_0,9F_0,2FeAs, CeFeAsO_0,84F_0,16, SmFeAsO_0,9F_0,1, NdFeAsO_0,89F_0,11, GdFeAsO_0,85 oder SmFeAsO_≈0,85, metallischen Supraleitern, beispielsweise Wolfram, Gallium, Aluminium, Quecksilber, Tantal, Blei, Niob, AuPb, Technetium, MoN, PbMo₆S₈, K₃C₆₀, Nb₃Ge, MgB₂, metallisches H₂S, und Mischungen davon. Graphitleiter sind dem Fachmann an sich bekannt und weisen übliche Querschnitte auf. Die eingesetzten Kabel können erfindungsgemäß eine Isolierung aus dem Fachmann bekannten Materialien, beispielsweise Polyvinylchlorid (PVC), aufweisen. Werden erfindungsgemäß isolierende thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffe eingesetzt, kann der wenigstens eine elektrische Leiter auch ohne zusätzliche Isolierung eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren auch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Elements, wobei die mindestens zwei Bauteile so angeordnet werden, dass sich der mindestens eine elektrische Leiter zwischen ihnen befindet und die beiden Bauteile so aneinander gedrückt werden, dass der mindestens eine elektrische Leiter formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit den mindestens zwei Bauteilen in Verbindung gebracht wird. Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann an sich bekannt, beispielsweise Verpressen in Plattenpressen, bevorzugt bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffs, insbesondere des thermoplastischen Kunststoffs.
Die Dicke der wenigstens einen thermoplastischen, duroplastischen oder elastomeren Kunststoffschicht vor dem Aufeinanderpressen der wenigstens zwei Bauteilen kann dabei 0,01 bis 1,2 mm, vorzugsweise 0,05 bis 1,0 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 0,4 mm, . Die Dicke der Kunststoffschicht kann bei den in das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzten Hybridbauteilen an allen Stellen des Bauteils gleich sein. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass die Dicke der Kunststoffschicht bei den in das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzten Hybridbauteilen an verschiedenen Stellen des Bauteils unterschiedlich ist, beispielsweise kann die Dicke der Kunststoffschicht dort, wo sich die elektrischen Leiter befinden, größer sein.
Die Dicke der wenigstens einen thermoplastischen, duroplastischen oder elastomeren Kunststoffschicht nach dem Aufeinanderpressen der wenigstens zwei Bauteilen kann dabei 0,005 bis 1,0 mm betragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Aufeinanderdrücken zur Herstellung des erfindungsgemäßen Elements unter erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur erfolgt. Die Temperatur beträgt dabei beispielsweise Umgebungstemperatur, beispielsweise 20 °C, bis Schmelzpunkt des eingesetzten Kunststoffs, bevorzugt 80 bis 250 °C.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei dem Aufeinanderdrücken das Element gleichzeitig in eine bestimmte Form gebracht. Entsprechende Formgebungsverfahren sind dem Fachmann an sich bekannt, beispielsweise Tiefziehen, Streckziehen, Rollprofilieren, Biegen und/oder Prägen.
Das erfindungsgemäße Element weist den Vorteil auf, dass es zum einen in nahezu jedwede Form gebracht werden kann. Des Weiteren ist der im Inneren des Elements vorhandene wenigstens eine elektrische Leiter dadurch, dass er in der wenigstens einen Kunststoffschicht eingebettet ist, gegen Beschädigungen und/oder Beeinträchtigungen von außen geschützt. Gleichzeitig ist durch die abschirmende Wirkung des Metallblechs zum einen die Umgebung des erfindungsgemäßen Elements als auch das elektrische Leiter in dem Element vor störender und/oder schädigender elektromagnetischer Strahlung geschützt.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Elements in Automobilen, in einer Leistungselektronik, Motorsteuerung, bei Steuer- und Datenleitungen, in Schalt- und Schutzeinrichtungen, in Mess-, Melde- und Signaleinrichtungen, in der Nachrichtentechnik, Kommunikationstechnik, Übertragungstechnik, Regelungstechnik, als Mess-, Kontroll- und Steuerleitungen, beispielsweise im Maschinenbau oder in der Anlagentechnik, insbesondere als Anschluss- und Verbindungsleitung für Werkzeugmaschinen, Fertigungsstraßen, Steuergeräte, Steuerpulte, im Anlagenbau, in Kraftwerken, in der Heiz- und Klimatechnik, in Kühlanlagen, in Büromaschinen und Anlagen der Datenverarbeitung, jeweils zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, dynamischen oder statischen elektrischen und/oder dynamischen oder statischen magnetischen Feldern, bevorzugt erzeugt durch den mindestens einen elektrischen Leiter.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert:
Figurenliste
In den 1 bis 6 ist das Folgende dargestellt:

1 zeigt zwei erfindungsgemäße Bauteile, aus denen das erfindungsgemäße Bauteil aufgebaut sein kann,
2 zeigt zwei erfindungsgemäße Bauteile, in deren Mitte elektrische Leiter eingefügt sind, um durch Anwendung von Kraft (F) und Wärme das erfindungsgemäße Element zu erhalten,
3 zeigt ein erfindungsgemäßes Element, in dem elektrische Leiter von Bauteilen mit jeweils einem Metallblech und einer Kunststoffschicht umgeben sind. Eine Ausformung des erfindungsgemäßen Elements erfolgt dann durch ein Präge- bzw. Stanzwerkzeug,
4 zeigt ein erfindungsgemäßes Element, in dem die elektrischen Leiter von Kunststoff umhüllt sind und das Ganze von dem abschirmenden metallblech umgeben sind,
5 zeigt zwei erfindungsgemäße Bauteile mit jeweils zwei Kunststoffschichten, aus denen das erfindungsgemäße Bauteil aufgebaut sein kann. Die Schichtenabfolge ist hierbei Metallblech, erste Kunststoffschicht, zweite Kunststoffschicht und
6 zeigt zwei erfindungsgemäße Bauteile mit jeweils zwei Kunststoffschichten, aus denen das erfindungsgemäße Bauteil aufgebaut sein kann. Die Schichtenabfolge ist hierbei erste Kunststoffschicht, Metallblech, zweite Kunststoffschicht.

Gewerbliche Anwendbarkeit
Die erfindungsgemäße Element weist eine vorteilhafte Kombination einer guten Verarbeitbarkeit, guter mechanischer Kennwerte und einer guten Abschirmung elektromagnetischer Strahlung auf und kann daher vorteilhaft in Automobilen, in einer Leistungselektronik, Motorsteuerung, bei Steuer- und Datenleitungen, in Schalt- und Schutzeinrichtungen, in Mess-, Melde- und Signaleinrichtungen, in der Nachrichtentechnik, Kommunikationstechnik, Übertragungstechnik, Regelungstechnik, als Mess-, Kontroll- und Steuerleitungen, beispielsweise im Maschinenbau oder in der Anlagentechnik, insbesondere als Anschluss- und Verbindungsleitung für Werkzeugmaschinen, Fertigungsstraßen, Steuergeräte, Steuerpulte, im Anlagenbau, in Kraftwerken, in der Heiz- und Klimatechnik, in Kühlanlagen, in Büromaschinen und Anlagen der Datenverarbeitung, eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste
In den genannten Figuren haben die Bezugszeichen die folgenden Bedeutungen:

1: elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmendes Metallblech
2: (erste) thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht
3: elektrischer Leiter
4: Wärme
5: Kraft
6: Präge-/Stanzwerkzeug
7: Stoffschluss
8: zweite thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht

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

WO 2015/032623 A1 [0049]
DE 102017216985 [0057]

Claims

Element, enthaltend mindestens zwei Bauteile, wobei wenigstens ein Bauteil ein Hybridbauteil im Metall/Kunststoffverbund ist, enthaltend mindestens ein elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmendes Metallblech, und mindestens eine auf dem Metallblech stoffschlüssig und/oder formschlüssig aufgebrachte thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den mindestens zwei Bauteilen wenigstens ein elektrischer Leiter befindet.
Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus zwei Bauteilen besteht und beide Bauteile Hybridbauteile im Metall/Kunststoffverbund sind, enthaltend jeweils ein elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmendes Metallblech, und jeweils mindestens eine auf dem Metallblech stoffschlüssig und/oder formschlüssig aufgebrachte thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht, und sich zwischen den beiden Hybridbauteilen wenigstens ein elektrischer Leiter befindet.
Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmende Metallblech einen Schirmfaktor S(v) von 1,00 bis 120,00 dB bei einem dynamischen, magnetischen Feld oder einem dynamischen, elektromagnetischen Feld mit einer Frequenz v von 0,001 bis zu 1000 kHz aufweist, wobei der Schirmfaktor S(v) aus dem Quotient der Feldstärke gemessen am Ort der Senke mit bzw. ohne zwischen Senke und Quelle befindlichem Hybridbauteil bestimmt wird.
Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht jeweils auf dem gesamten Metallblech oder nur auf einem Teil des Metallblechs stoffschlüssig und/oder formschlüssig, insbesondere stoffschlüssig, aufgebracht ist.
Element nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schirmfaktor S(v) des Hybridbauteils durch Detektion der Spannung U2(v) in einer zweiten Spule, die durch einen Strom I1(v) in einer ersten Spule induziert wird, während sich eine Probe des Hybridbauteils zwischen der ersten und der zweiten Spule befindet und sich die Spulen in einem Abstand von höchstens 40 mm befinden, ermittelt wird.
Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mindestens eine thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht auf der Seite befindet, die dem elektrischen Leiter zugewandt ist.
Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter in der mindestens einen thermoplastischen, duroplastischen oder elastomeren Kunststoffschicht stoffschlüssig und/oder formschlüssig eingebettet ist.
Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Seite des Metallblechs, auf welcher die Kunststoffschicht aufgebracht ist, bevorzugt an den Stellen, an denen die Kunststoffschicht vorliegt, eine die Haftung der Kunststoffschicht verbessernde Oberfläche aufweist.
Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite mindestens eines Bauteils einen weitere stoffschlüssig und/oder formschlüssig aufgebrachte thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht vorliegt.
Element nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine thermoplastische Kunststoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Polyamiden (PA), Polycarbonaten (PC), thermoplastischen Polyestern, thermoplastischen Polyurethanen (PU), Polysulfiden (PS), Polyetheretherketonen (PEEK), Polyarylen, aromatischen Polyestern, Polyaramiden, Polyaramid-Fasern, heterocyclischen Polymeren, Flüssigkristallpolymeren (LCP Liquid Crystalline Polymers), Fluorpolymeren, Perfluoroxyalkanen, Polyphenylenen, funktionalisierten Varianten der genannten Polymere und Mischungen davon, der mindestens eine duroplastische Kunststoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Epoxidharzen (EP), Harnstoff-Formaldehydharzen (UF), Phenol-Formaldehydharzen (PF), Melamin-Formaldehydharzen (MF), Melamin/Phenol-Formaldehyden (MPF), duroplastischen Polyestern (PES), Polyurethanen (PUR), ungesättigten Polyestern (UP), teilvernetzten (bi-stage) duroplastische Polymere, funktionalisierten Varianten der genannten Polymere und Mischungen davon und/oder der mindestens eine elastomere Kunststoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Naturkautschuken (NR), Silicon-Kautschuken (SIR), Silicon-Butadien-Kautschuken (SBR), Polyvinylbutyralen (PVB), Polyisobutylenen (PIB), Isopren-Kautschuken (IR), Ethylenvinylacetaten (EVA), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuken (EPDM), Ethylen-Propylen-Copolymeren (EPM), Ethylen-Ethylacrylat- Copolymeren (E/EA), Chloropren-Kautschuken (CR), Butadien-Kautschuken (BR), Acrylnitril/ Methylmethacrylaten (A/MMA), Butylkautschuken (IIR), Styrol-Butadien-Styrolen (SBS), Polyether-Block-Amiden (PEBA), funktionalisierten Varianten und Mischungen davon.
Element nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine elektrische Leiter ein Kabel aus Kupfer, Aluminium, Silber, Gold, Blei und/oder Messing, ein Supraleiter, ein Graphitleiter oder eine Kombination daraus ist.
Verfahren zur Herstellung eines Elements nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Bauteile so angeordnet werden, dass sich der mindestens eine elektrische Leiter zwischen ihnen befindet und die beiden Bauteile so aneinander gedrückt werden, dass der mindestens eine elektrische Leiter formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit den mindestens zwei Bauteilen in Verbindung gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufeinanderdrücken unter erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Aufeinanderdrücken das Element gleichzeitig in eine bestimmte Form gebracht wird.
Verwendung des Elements nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in Automobilen, in einer Leistungselektronik, Motorsteuerung, bei Steuer- und Datenleitungen, in Schalt- und Schutzeinrichtungen, in Mess-, Melde- und Signaleinrichtungen, in der Nachrichtentechnik, Kommunikationstechnik, Übertragungstechnik, Regelungstechnik, als Mess-, Kontroll- und Steuerleitungen, beispielsweise im Maschinenbau oder in der Anlagentechnik, insbesondere als Anschluss- und Verbindungsleitung für Werkzeugmaschinen, Fertigungsstraßen, Steuergeräte, Steuerpulte, im Anlagenbau, in Kraftwerken, in der Heiz- und Klimatechnik, in Kühlanlagen, in Büromaschinen und Anlagen der Datenverarbeitung, jeweils zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, dynamischen oder statischen elektrischen und/oder dynamischen oder statischen magnetischen Feldern, bevorzugt erzeugt durch den mindestens einen elektrischen Leiter.