DE102021115269A1

DE102021115269A1 - Verwendung eines Laminats zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung

Info

Publication number: DE102021115269A1
Application number: DE102021115269.0A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Schneider
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2021-06-14
Filing date: 2021-06-14
Publication date: 2022-12-15
Also published as: EP4355570A1; WO2022263063A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Laminats, umfassenda) wenigstens eine Metallfolie, wobei die Metallfolie eine Dicke von 3 bis 250 µm aufweist, undb) ein flächiges Substrat, umfassend einen Vliesstoff mit einem Quotienten der Höchstzugkraft, bestimmt nach ISO 9073-3:1989(E), längs zu quer von 1:2 bis 2:1,wobei das Laminat eine Höchstzugkraft, längs und/oder quer bestimmt nachISO 9073-3:1989(E) im Bereich von 50 bis 800 N/5cm und eine Dehnung, längs und/oder quer bestimmt nach ISO 9073-3:1989(E), von weniger als 30 % aufweist,zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Laminats zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung.
STAND DER TECHNIK
Elektromagnetische Wellen weisen eine elektrische und eine magnetische Feldkomponente auf. Die von elektronischen Bauteilen, sei es von stromführenden oder solchen, die zur Stromspeicherung eingesetzt werden, abgestrahlten Wellen können zu einer gegenseitigen elektromagnetischen Beeinflussung (electromagnetic interference, EMI) führen. Durch die enormen Fortschritte in der Halbleitertechnik sind die elektronischen Bauteile zunehmend kleiner geworden, und ihre Dichte innerhalb von elektronischen Vorrichtungen hat deutlich zugenommen. Die zunehmende Komplexität elektronischer Systeme, z. B. in Bereichen wie der Elektromobilität, der Luft- und Raumfahrttechnik, der Medizintechnik oder der Unterhaltungselektronik, stellt eine hohe Herausforderung an die elektromagnetische Verträglichkeit der einzelnen Komponenten dar. So werden z. B. in Elektrofahrzeugen elektrische Antriebe mit hohen Leistungen auf engstem Raum integriert und durch elektronische Bauteile gesteuert. Zur Speicherung und Bereitstellung der elektrischen Energie werden in vielen Bereichen Li-Ionen-Batterien mit der zugehörigen Steuerelektronik eingesetzt. Es muss sichergestellt werden, dass sich die einzelnen Bauteile keineswegs gegenseitig stören. Um eine elektromagnetische Verträglichkeit zu erreichen, ist es bekannt, elektromagnetische Beeinflussungen mit Hilfe von abschirmenden Gehäusen zu dämpfen. Der Begriff der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) wird beispielsweise nach DIN VDE 0870 definiert als die Fähigkeit einer elektrischen Einrichtung, in ihrer Umgebung zufriedenstellend zu funktionieren, ohne diese Umgebung, zu der auch andere Einrichtungen gehören können, unzulässig zu beeinflussen. Damit muss die EMV zwei Bedingungen erfüllen, die Abschirmung der ausgesendeten Strahlung und die Störfestigkeit gegenüber anderer elektromagnetischer Strahlung. In vielen Ländern müssen die entsprechenden Geräte dabei gesetzlichen Vorschriften genügen. Die elektromagnetische Beeinflussung (EMI) ist nach DIN VDE 0870 die Einwirkung elektromagnetischer Wellen auf Stromkreise, Geräte, Systeme oder Lebewesen. Eine solche Einwirkung kann bei den beeinflussten Objekten zu hinnehmbaren, aber auch nicht hinnehmbaren Beeinträchtigungen, z. B. der Funktionalität von Geräten oder der Gefährdung von Personen, führen. In solchen Fällen sind entsprechende Schutzvorkehrungen zu treffen. Der für EMI-Abschirmung relevante Frequenzbereich liegt im Allgemeinen zwischen 100 Hz und 100 GHz, speziell von etwa 10 MHz bis 10 GHz.
Elektromagnetische Verträglichkeit der Bauteile sowie Energieeinsparung und Thermomanagement sind die Herausforderungen für eine erfolgreiche Elektromobilitätstechnologie. Der Einsatz von modernen bürstenlosen Elektromotoren sowie diverse Steuerungseinheiten erfordern die Bereitstellung elektrischer Leistung in Form von Wechsel- und Drehstrom. Dabei senden die elektronischen Komponenten unerwünschte magnetische, elektrische und elektromagnetische Schwingungen unterschiedlicher Frequenz aus, die zum einen eine Störquelle für andere Steuerungseinheiten sein kann, oder die Steuerungseinheit selbst wird durch die ausgesendeten Schwingungen der anderen Bauteile in ihrer Funktion gestört.
Es ist bekannt, elektronische Komponenten mit Gehäusen aus Metall, z. B. Aluminium, elektromagnetisch abzuschirmen, damit sich diese in ihrer Funktionsausübung nicht gegenseitig negativ beeinflussen. Der Einsatz von rein metallischen Abschirmungen ist aber mit verschiedenen Nachteilen verbunden, wie das hohe Materialgewicht und die aufwendige Herstellung durch Stanzen, Biegen und Aufbringen eines Korrosionsschutzes, was sehr kostenintensiv ist. Auch die konstruktive Gestaltungsfreiheit ist bei metallischen Werkstoffen sehr beschränkt. Abschirmungen aus Kunststoff lassen sich vielfach leichter als Metalle in die gewünschte Form bringen. Da die meisten Kunststoffe Isolatoren sind, kann diesen durch den Auftrag einer Oberflächenbeschichtung, z. B. durch Galvanisieren oder Gasphasenabscheidung (physical vapor deposition, PVD), die erforderliche Leitfähigkeit verliehen werden. Alternativ ist es bekannt, Schichtmaterialien einzusetzen, die wenigstens eine kunststoff- und/oder faserhaltige Schicht und wenigstens eine Aluminiumschicht umfassen. Nachteilig an den bekannten Schichtmaterialien ist, dass ihre Befähigung zur dreidimensionalen Verformung ohne mechanische Beschädigung, speziell Rissbildung, sehr eingeschränkt ist.
Zur elektromagnetischen Abschirmung von Bildschirmen ist es auch bekannt, einen transparenten Träger einzusetzen, der ein aufgedrucktes Gitter aus einem elektromagnetisch abschirmenden Material mit dünnen, weit auseinanderliegenden Gitterlinien aufweist. So beschreibt die EP 0998182 A2 ( DE 69923142 T2 ) eine elektromagnetische Abschirmplatte, die als Frontplatte vor einem Bildschirm montiert werden kann, um elektromagnetische Strahlung abzuschirmen, die von der Vorderseite des Bildschirms austritt. Die elektromagnetische Abschirmung erfolgt durch ein leitfähiges Gitter, bei dem die einzelnen Linien ausreichend dünn ausgebildet sein und ausreichende Abstände aufweisen müssen, damit die Gitterlinien möglichst nicht sichtbar sind. Zur Erzeugung des Gittermusters wird beispielsweise eine Glasplatte mit einer leitfähigen Paste bedruckt.
Die DE 102005001063 A1 beschreibt ein Schichtmaterial zur Abschirmung von elektromagnetischen Wellen, speziell in Gebäuden. Das Schichtmaterial umfasst mindestens eine Faser-umfassende Schicht und mindestens eine Aluminiumschicht. Bei der Faser-umfassenden Schicht kann es sich um Gewebe, Gestricke, Gewirke, Gelege, Faserbündel und bevorzugt Faservliese handeln. Es ist beschrieben, dass sowohl die Aluminiumschicht als auch die Faser-umfassende Schicht mit einer Perforation versehen werden kann, damit Kleber und Bitumen besser in das Material eindringen und Gas entweichen kann. An anderer Stelle wird beschrieben, dass die Aluminiumschicht eine Dehnbarkeit in mindestens einer Richtung im Bereich von 2 bis 35 %, bezogen auf die Länge der Faser-umfassenden Schicht in dieser Richtung aufweisen kann.
Die WO 2008/130201 A2 lehrt, zur Abschirmung elektromagnetischer Wellen ein Laminat zu verwenden, das eine Polymerharzschicht und wenigstens eine Metallfolienschicht umfasst. Dieses Laminat soll sich gegenüber einer reinen Metallfolie durch eine gute Zugstabilität und Flexibilität auszeichnen. Ausführungsformen der Erfindung betreffen Laminate, bei denen eine Oberfläche oder beide Oberflächen geprägte Bereiche aufweisen oder Laminate, die perforierte Bereiche aufweisen. Der Durchmesser der perforierten Bereiche liegt bevorzugt in einem Bereich von 10 µm bis 5 mm. Hierbei handelt es sich somit um das Einbringen von Löchern mit einem bestimmten Durchmesser in das Laminat, d. h. um Stanzen, bei denen Material aus dem Laminat entfernt wird. Durch die geprägten und/oder perforierten Bereiche soll dem Laminat eine Flexibilität, vergleichbar einem Metall-Gewebe, verliehen werden.
Die WO 2008/127077 A1 beschreibt ein wärmeleitfähiges Schichtmaterial zur Abschirmung elektromagnetischer Wellen, das eine elastische Trägerschicht und wenigstens eine darauf laminierte leitfähige Schicht umfasst. Die elastische Trägerschicht weist ein Muster aus einer Vielzahl perforierter Bereiche auf, und die leitfähige Schicht weist leitfähige Ausbuchtungen auf, die durch Einschnitte in die leitfähige Schicht gebildet werden und die koaxial zu den perforierten Bereichen der elastischen Trägerschicht sind. Die leitfähigen Ausbuchtungen sind zur Rückseite der elastischen Trägerschicht hin umgefaltet, so dass sie die perforierten Bereiche der Trägerschicht durchqueren und ragen aus der Rückseite der elastischen Trägerschicht hervor, so dass sie in Kontakt mit der Rückseite der elastischen Trägerschicht kommen. Somit soll eine thermische Leitfähigkeit in Richtung der z-Achse erzielt werden.
Die im Stand der Technik beschriebenen Laminate weisen wenigstens einen der folgenden Nachteile auf:

- Die bekannten einfachen Laminate aus wenigstens einer Trägerschicht, z. B. einer Polymerfolie oder einer faserhaltigen Schicht, und wenigstens einer Metallschicht eignen sich nur eingeschränkt zur Ummantelung von dreidimensionalen Gebilden zur Abschirmung von elektromagnetischen Wellen, insbesondere von Gebilden mit komplexer Struktur. Es mangelt diesen Laminaten an einer ausreichenden Verformbarkeit.
- Auch die bekannten perforierten oder gestanzten Laminate weisen häufig keine gute Verformbarkeit auf. Bei zu hoher Kraftanwendung bei der Ummantelung von dreidimensionalen Gebilden können die Laminate unkontrolliert Reißen. Im Bereich solcher Risse kann die elektromagnetische Abschirmung stark beeinträchtigt sein.

Die zuvor genannten Nachteile können vermindert oder vermieden werden mit einem Laminat, wie in WO2021099163A1 beschrieben, umfassend wenigstens eine Metallfolie, und b) ein flächiges Substrat, umfassend oder bestehend aus einem Faser-, Folien- oder Schaummaterial, wobei das Laminat eine Vielzahl von aus Einschnitten in die Grundfläche des Laminats gebildeten Objekten aufweist, wobei jedes Objekt aus zwei oder mehreren Einschnitten besteht, die einen gemeinsamen Anfangspunkt aufweisen, und wobei die zwei Einschnitte oder je zwei benachbarte Einschnitte einen Winkel von 45 bis 160° aufweisen. Das Laminat weist sehr gute mechanische und physikalische Eigenschaften aus. So verbindet es eine gute elektromagnetische Abschirmung mit einem guten Drapierverhalten. Nachteilig sind jedoch eine vergleichsweise aufwändige Herstellung und damit verbunden hohe Produktionskosten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Laminate zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung und ein Verfahren zur Herstellung von gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmten Bauteilen zur Verfügung zu stellen, die die zuvor beschriebenen Nachteile überwinden und einfach und kostengünstig herstellbar sind.
Die Laminate sollen sich weiterhin zur Herstellung von abgeschirmten Bauteilen eignen, ohne dass sie vorgeformt werden müssen. Vorzugsweise soll es möglich sein, die abzuschirmenden Bauteile in einem Vorgang zu formen und mit dem Laminat zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung zu verbinden. Dazu zählen spezielle Spritzgussverfahren, wie das Hinterspritzen und der Mehrkomponenten-Spritzguss, oder Umformverfahren, wie das Thermoformen. Insbesondere sollen sich die erfindungsgemäßen Laminate für den Einsatz in einem Verfahren zur Herstellung von Faser-Verbundwerkstoffen, speziell einem SMC-Verfahren (Fließpressen von Sheet Molding Compounds), eignen.
Überraschenderweise wurde erfindungsgemäß gefunden, dass die zuvor genannte Aufgabe durch die Verwendung eines Laminats zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung gelöst wird, das a) wenigstens eine Metallfolie, und b) ein einen Vliesstoff aufweisendes flächiges Substrat als Trägermaterial umfasst, wobei das Laminat und der Vliesstoff speziell eingestellte physikalische und mechanische Eigenschaften aufweisen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines Laminats, umfassend

a) wenigstens eine Metallfolie, wobei die Metallfolie eine Dicke von 3 bis 250 µm aufweist, und
b) ein flächiges Substrat, umfassend einen Vliestoff mit einem Quotienten der Höchstzugkraft, bestimmt nach ISO 9073-3:1989(E), längs zu quer von 1:2 bis 2:1,

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bei den erfindungsgemäß verwendeten Laminaten handelt es sich um flächenförmige Gebilde, die über eine im Wesentlichen zweidimensionale, ebene Ausdehnung und eine demgegenüber geringere Dicke verfügen.
Überraschend wurde erfindungsgemäß gefunden, dass die erfindungsgemäß verwendeten Laminate, sofern das Laminat und der Vliesstoff speziell eingestellte physikalische und mechanische Eigenschaften aufweisen, eine ausreichende Verformbarkeit aufweisen auch ohne dass sie mit Einschnitten versehen werden und auch ohne dass sie eine hohe Dehnung aufweisen müssen. Dies ermöglicht eine einfachere und kostengünstigere Herstellung. Dabei scheint die Einstellung einer hohen Isotropie der Höchstzugkraft des Vliesstoffs für den Erhalt einer hohen Verformbarkeit besonders vorteilhaft zu sein. Darüber hinaus scheint überraschenderweise die Kombination der Metallfolie mit dem speziellen Vliesstoff dazu zu führen, dass die laminierte Metallfolie eine höhere Dehnbarkeit als die unlaminierte Metallfolie aufweist, was zu einer hohen Verformbarkeit des Laminats auch bei vergleichsweise geringer Dehnbarkeit führt.
Das erfindungsgemäße Laminat zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung umfasst als Komponente a) wenigstens eine Metallfolie.
Die Komponente a) kann eine oder mehr als eine, z. B. 2, 3, 4, 5 oder mehr als 5 Metallfolien umfassen oder daraus bestehen. In einer bevorzugten Ausführung umfasst die Komponente a) 1, 2 oder 3 Metallfolien. Wenn die Komponente a) mehr als eine Metallfolie umfasst, so kann sich jeweils zwischen zwei Metallfolien eine haftvermittelnde Schicht befinden. Bevorzugt umfasst die haftvermittelnde Schicht wenigstens ein Polymer, vorzugsweise ausgewählt unter Thermoplasten oder härtbaren Polymerzusammensetzungen. Geeignete härtbare Polymersysteme können auf den dafür bekannten Polyestern, Polyurethanen, Epoxiden und Silikonen beruhen. Bevorzugte Thermoplaste sind Polyester, Polyamide, Polyolefine und Mischungen davon. Bevorzugte Polyester sind Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat. Bevorzugte Polyolefine sind Polyethylen oder Polypropylen.
Das Metall der Metallfolie ist vorzugsweise ausgewählt unter Aluminium, Titan, Magnesium, Zinn, Nickel, Kupfer, Silber, Gold, etc. Geeignet sind auch Metalllegierungen, bevorzugt µ-Metall (Permalloy). Besonders bevorzugt umfasst die Metallfolie Aluminium oder besteht aus Aluminium.
Bevorzugt weist die Metallfolie eine Dicke von 3 bis 250 µm, besonders bevorzugt von 5 bis 225 µm, insbesondere von 7 bis 200 µm, auf.
Erfindungsgemäß weist das Laminat eine Höchstzugkraft, längs und/oder quer bestimmt nach ISO 9073-3:1989(E), im Bereich von 50 bis 800 N/5cm, vorzugsweise von 100 bis 700 N/5cm, noch bevorzugter von 150 bis 700 N/5cm und insbesondere von 150 bis 600 N/5cm auf. Vorteilhaft an der Einstellung einer Höchstzugkraft in den vorgenannten Bereichen ist, dass das Laminat eine gute Stabilität bei Verarbeitungsprozessen aufweist.
Ferner weist das Laminat eine Dehnung längs und/oder quer, bestimmt nach ISO 9073-3:1989(E), von weniger als 30 %, beispielsweise von 3 % bis 30 %, noch bevorzugter von 3 % bis 25 %, und insbesondere von 5 % bis 20 %, auf.
Vorzugsweise sind im Laminat die Metallfolie und das flächige Substrat flächig mit einem Binder, vorzugsweise einem Thermoplasten verbunden. Bevorzugte Thermoplaste sind Polyester, Polyamide, Polyolefine und Mischungen davon. Bevorzugte Polyester sind Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat. Bevorzugte Polyolefine sind Polyethylen oder Polypropylen. Der Thermoplast kann auch mehrlagig vorliegen. Zwischen Binder und Metallfolie und/oder zwischen Binder und flächigem Substrat kann eine Haftvermittlerschicht vorliegen.
Vorzugsweise ist das Laminat als Bahnenware ausgebildet.
Weiter bevorzugt weist das Laminat im Bereich seiner Grundfläche keine oder höchstens einen, vorzugsweise höchstens 0,5, noch bevorzugter höchstens 0,2 und insbesondere höchstens 0,1 Einschnitt (einer Länge von über 1 mm) pro 10 cm² in die Grundfläche des Laminats auf. Zur Bestimmung der Anzahl der Einschnitte werden aus einer Gesamtprobengröße von 2 m² zufällig mind. 10 Proben einer Fläche von 10 cm² ausgewählt, die gefundene Anzahl der Einschnitte pro Probe bestimmt und über die Gesamtanzahl der Proben gemittelt. Dabei bezeichnet ein Einschnitt ein teilweises oder vollständiges Durchtrennen der Metallfolie und gegebenenfalls des flächigen Substrats, ohne dass hierbei bewusst Material aus der Metallfolie oder dem Substrat entnommen wird. Die Einschnitte können geradlinig oder krummlinig, z.B. kreisförmig oder nicht kreisförmig, sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Laminat keine Einschnitte in die Grundfläche des Laminats auf oder lediglich so wenig Einschnitte, dass die Höchstzugkraft, längs und/oder quer bestimmt nach ISO 9073-3:1989(E), durch die Einschnitte, verglichen mit einem Vergleichslaminat gleichen Aufbaus aber ohne Einschnitte höchstens um 150%, noch bevorzugter höchstens um 100%, insbesondere um 50% veringert ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Laminat keine Einschnitte in die Grundfläche des Laminats auf oder lediglich so wenig Einschnitte, dass die Abschirmung, bestimmt als Schirmdämpfungswert, nach ASTM D-4935-2010 durch die Einschnitte, verglichen mit einem Vergleichslaminat gleichen Aufbaus aber ohne Einschnitte höchstens um 60 dB, noch bevorzugter höchstens um 50 dB um, insbesondere um 40 dB erniedrigt ist.
Das Laminat zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung umfasst als Komponente b) ein flächiges Substrat, umfassend einen Vliesstoff mit einem Quotienten der Höchstzugkraft, bestimmt nach ISO 9073-3:1989(E), längs zu quer von 1:2 bis 2:1, vorzugsweise von 1,25:2 bis 2:1,25, insbesondere von 1,5:2 bis 2:1,5.
Das Substrat b) kann ein- oder mehrlagig aufgebaut sein. In einer Ausführungsform besteht die Komponente b) aus dem Vliesstoff. Eine spezielle Ausführungsform ist ein mehrlagig aufgebautes Substrat b).
Im Sinne der Erfindung bezeichnet „Vliesstoff“ ein Gebilde aus Fasern begrenzter Länge, Endlosfasern (Filamenten) oder geschnittenen Garnen jeglicher Art und jeglichen Ursprungs, die auf irgendeine Weise zu einer Faserschicht oder einem Faserflor zusammengefügt und auf irgendeine Weise miteinander verbunden worden sind; davon ausgeschlossen ist das Verkreuzen bzw. Verschlingen von Garnen, wie es beim Weben, Wirken, Stricken, der Spitzenherstellung, dem Flechten und Herstellung von getufteten Erzeugnissen geschieht. Nicht zu den Vliesstoffen gehören Folien und Papiere.
Die zur Herstellung des Vliesstoffs eingesetzten Fasern können Filamente, d.h. Fasern mit einer prinzipiell endlosen Länge und/oder Stapelfasern sein. Erfindungsgemäß bevorzugt sind die Fasern Filamente. Stapelfasern können durch die verschiedensten bekannten Herstellungsverfahren gefertigt und gelegt werden, beispielsweise Kardierverfahren, Airlaid- und Wetlaid-Verfahren.
In einer ersten geeigneten Ausführungsform umfasst das Substrat b) wenigstens einen mechanisch gebundenen Vliesstoff. Bei mechanisch gebundenen Vliesstoffen wird ein Faserflor z. B. durch eine Nadeltechnik oder mittels Wasserstrahlen verfestigt.
In einer weiteren geeigneten Ausführungsform umfasst das Substrat b) wenigstens einen thermisch gebundenen Vliesstoff. Thermisch gebundene Vliesstoffe können z. B. durch Pressen unter erhöhter Temperatur, beispielsweise mittels Kalander oder durch Heißluft, verfestigt werden. Der Faserflor thermisch gebundener Vliesstoffe umfasst in der Regel Fasern aus Polyolefinen, Polyester und/oder Polyamid.
In einer weiteren geeigneten Ausführungsform umfasst das Substrat b) wenigstens einen chemisch gebundenen Vliesstoff. Bei chemisch gebundenen Vliesstoffen wird der Faserflor durch Imprägnieren, Besprühen oder mittels sonst üblicher Auftragsmethoden mit einem Faserbinder (z. B. Acrylatbinder) versehen und anschließend gehärtet. Der Faserbinder bindet die Fasern untereinander zu einem Vliesstoff.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Substrat b) wenigstens ein Spinnvlies (Spunbond). Zur Herstellung von Spinnvlies werden Endlosfasern (Filamente) abgelegt und können dann z. B. durch Behandlung mit beheizten Walzen oder durch Dampfstrom/Heißluft verfestigt werden. Bei der Verfestigung durch Walzen ist meist eine der beiden Walzen mit einer Gravur versehen, die z. B. aus kreis-, rechteck- oder rautenförmigen Punkten bestehen. An den Kontaktpunkten verschmelzen die Fäden und bilden so den Vliesstoff. Eine spezielle Ausführung ist ein thermisch verfestigtes Spinnvlies.
Das Flächengewicht des Vliesstoffs kann in weiten Bereichen variieren. Bevorzugt ist ein Flächengewicht gemäß DIN EN 29073-1:1992-08 von 10 bis 400 g/m², vorzugsweise von 15 bis 300 g/m², insbesondere von 20 bis 250 g/m2.
Das Substrat b) kann zusätzlich wenigstens ein Additiv enthalten. Geeignete Additive sind zum einen Füllstoffe und Verstärkungsstoffe. Dazu zählen partikuläre Füllstoffe, Faserstoffe und beliebige Übergangsformen. Partikuläre Füllstoffe können eine weite Bandbreite von Teilchengrößen aufweisen, die von staubförmigen bis grobkörnigen Partikeln reichen. Als Füllmaterial kommen organische oder anorganische Füll- und Verstärkungsstoffe in Frage. Beispielsweise können anorganische Füllstoffe, wie Carbonfasern, Kaolin, Kreide, Wollastonit, Talkum, Calciumcarbonat, Silikate, Titandioxid, Zinkoxid, Glaspartikel, z. B. Glaskugeln, nanoskalige Schichtsilikate, nanoskaliges Aluminiumoxid (Al₂O₃), nanoskaliges Titandioxid (TiO₂), Schichtsilikate und nanoskaliges Siliciumdioxid (SiO₂), eingesetzt werden. Die Füllstoffe können auch oberflächenbehandelt sein. Geeignete Schichtsilikate sind Kaoline, Serpentine, Talkum, Glimmer, Vermiculite, Illite, Smectite, Montmorillonit, Hectorit, Doppelhydroxide und Gemische davon. Die Schichtsilikate können oberflächenbehandelt oder unbehandelt sein. Weiterhin können ein oder mehrere Faserstoffe zum Einsatz kommen. Diese sind vorzugsweise ausgewählt aus bekannten anorganischen Verstärkungsfasern, wie Borfasern, Glasfasern, Kieselsäurefasern, Keramikfasern und Basaltfasern; organischen Verstärkungsfasern, wie Aramidfasern, Polyesterfasern, Nylonfasern und Polyethylenfasern und Naturfasern, wie Holzfasern, Flachsfasern, Hanffasern und Sisalfasern.
Geeignete Additive sind weiterhin ausgewählt unter Antioxidantien, Wärmestabilisatoren, Flammschutzmitteln, Lichtschutzmitteln (UV-Stabilisatoren, UV-Absorber oder UV-Blocker), Katalysatoren für die Vernetzungsreaktion, Verdickern, thixotropen Agentien, oberflächenaktiven Agentien, Viskositätsmodifikatoren, Gleitmitteln, Farbstoffen, Nukleierungsmitteln, Antistatika, Entformungsmitteln, Entschäumern, Bakteriziden, etc..
Das Substrat b) kann wenigstens ein Bindemittel enthalten. Bindemittel dienen z. B. zur Verbesserung der Haftung von Fasermaterialien, speziell Vliesstoffen.
Sie dienen weiterhin zur Verbesserung der Haftung zwischen verschiedenen Lagen des Substrats b), z. B. zwischen zwei Vliesstofflagen. Bindemittel dienen weiterhin zur Verbesserung der Haftung von in der Komponente b) eingesetzten Füll- und Verstärkungsstoffen und weiteren Additiven. Geeignete Bindemittel umfassen wenigstens ein Polymermaterial, vorzugsweise ausgewählt unter Polyvinylalkohol, Polyacrylaten, Polyurethanen, Styrol-Butadien-Kautschuk, Nitril-Butadien-Kautschuk, Polyester-, Epoxid- und Polyurethanharzen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Substrat b) wenigstens zwei Schichten, wobei eine der Schichten als Verstärkungseinlage (scrim) ausgebildet ist. Durch den Einsatz von Verstärkungseinlagen kann beispielsweise die Haftung zwischen den beiden angrenzenden Lagen erhöht werden. Geeignete Materialen für die Verstärkungseinlage sind die zuvor als Fasermaterialien genannten. Speziell wird ein Polyester eingesetzt. Geeignet als Verstärkungseinlage sind allgemein die dafür beschriebenen Flächengebilde aus Fasern mit sich in zwei Richtungen kreuzenden Fäden. Diese weisen in der Regel ein deutlich geringeres Flächengewicht auf als die zuvor beschriebenen Vliesstoffe. Das Flächengewicht der Verstärkungseinlage liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 100 g/m², vorzugsweise von 1 bis 50 g/m², insbesondere von 2 bis 25 g/m².
Bevorzugt weist das Substrat b) eine Dicke, gemessen nach ISO 9073-2: 1995(E) von 50 bis 1500 µm, besonders bevorzugt von 100 bis 1000 µm, insbesondere von 150 bis 800 µm, auf.
Bevorzugt weist das Substrat b) eine Höchstzugkraft, längs und/oder quer bestimmt nach ISO 9073-3:1989(E), im Bereich von 50 bis 800 N/5cm, vorzugsweise von 100 bis 700 N/5cm, noch bevorzugter von 100 bis 500 N/5cm und insbesondere von 100 bis 350 N/5cm auf. Vorteilhaft an der Einstellung einer Höchstzugkraft in den vorgenannten Bereichen ist, dass das Substrat b) eine gute Stabilität bei Verarbeitungsprozessen aufweist.
In einer konkreten Ausführungsform wird zur Herstellung des Substrats b) ein Spinnvlies, insbesondere ein Polyester-Spinnvlies, eingesetzt und in einem Laminierungsverfahren mit wenigstens einem Polymermaterial als Bindemittel zu einem mehrschichtigen Verbundmaterial verbunden. Diese Herstellung erfolgt nach üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren, z. B. Thermobonding oder Kaschierung. Beim Thermobonding werden mittels einer Prägewalze punktuell Polymermaterial und/oder Vliesstoff durch hohe Temperatur und Druck plastifiziert, wobei sich eine Verbindung der beiden Materialbahnen ergibt. Bevorzugt ist die Extrusion. So können z. B. zur Herstellung eines Vliesstoff-Folie-Substrats mit dem Aufbau Vliesstoff-Folie-Vliesstoff zwei Vliesstoffbahnen mittels eines Binders verbunden werden. Dabei kann zumindest auf eine Materialbahn der plastifizierte Binder extrudiert werden und anschließend mit einer weiteren Vliesstoffbahn zusammengeführt werden, woran sich ein Verpressen und Abkühlen anschließt. Möglich ist auch, dass durch zwei Materialbahnen ein Walzenspalt gebildet wird, in den der Binder extrudiert, mit den Materialbahnen verpresst und abgekühlt wird. Nach diesen Verfahren lassen sich durch Wiederholung der Extrusions- und Härtungsschritte viellagige Substrate b) herstellen, wobei die Schichtfolge der Vliesstoffschichten und Polymerschichten variieren kann. Werden mehrere Vliesstoffschichten und/oder mehrere Binderschichten vorgesehen, so können diese die gleiche Zusammensetzung oder verschiedene Zusammensetzungen, z. B. hinsichtlich der Art des Binders, der Art des Fasermaterials, der Materialmenge, etc., aufweisen. Durch Steuerung der Extrusionsbedingungen, z. B. der Auftragsmenge an Binder, der Art des Binders, der Temperatur, der Bahngeschwindigkeit und dem Liniendruck können die Materialeigenschaften beeinflusst werden. So lässt sich z. B. steuern, wie lange der Binder zwischen den Materialbahnen flüssig ist, d. h. wie gut er sich mit den beiden Materialbahnen verbinden kann. Somit lassen sich z. B. die Haftfestigkeit zwischen den Materialbahnen oder die Eindringtiefe in die Materialbahnen steuern. Die Anzahl der zu laminierenden Bahnen ist nicht begrenzt. Es muss nur für die erforderliche Erwärmung der Bahnen, z. B. über einen Heizzylinder, gesorgt werden. Prinzipiell können auch nicht nur Vliesstoffe mit Folien laminiert werden, sondern jede erdenkliche Kombination (z. B. Vliesstoff/Vliesstoff; Vliesstoff/Folie; Vliesstoff/Folie/Vliesstoff; Folie/Folie; etc.).
Die Laminate zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung können hergestellt werden, indem man wenigstens eine Metallfolie a) und wenigstens ein flächiges Substrat b) oder deren Vorstufen in einem Laminierverfahren miteinander verbindet. Diese Verbindung ist in der Regel eine stoffschlüssige Verbindung. Alternativ oder zusätzlich kann eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung erfolgen.
Ein Stoffschluss wird durch atomare oder molekulare Kräfte zwischen den Verbindungspartnern gebildet. Zu den stoffschlüssigen Verbindungen von Kunststoffen zählen die Klebeverbindungen und Schweißverbindungen; auch Spritzgussverfahren führen zu stoffschlüssigen Verbindungen. Ein Stoffschluss ist eine in der Regel nicht lösbare Verbindung. Formschlüssige Verbindungen entstehen durch das Ineinandergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern. Dadurch können sich die Verbindungspartner auch ohne oder bei unterbrochener Kraftübertragung nicht lösen. Kraftschlüssige Verbindungen setzen eine Normal-Kraft auf die miteinander zu verbindenden Flächen voraus. Ihre gegenseitige Verschiebung ist verhindert, solange die durch die Haftreibung bewirkte Gegen-Kraft nicht überschritten wird.
In dem Verfahren können einzelne Komponenten, z. B. mehrere mit einem Binder verbundene Metallfolien, mehrere mit einem Binder versehene Vliesstoffe, als Vorstufen (Zwischenprodukte) hergestellt und anschließend zu dem endgültigen Laminat verbunden werden. Als Binder können nicht härtbare oder härtbare Polymersysteme in Form von Ein- oder Mehrkomponentensystemen eingesetzt werden. Bevorzugte Binder sind Thermoplaste.
Die Laminierung, sei es in mehreren Einzelschritten oder in einem Schritt, erfolgt in der Regel bei erhöhter Temperatur und/oder unter erhöhtem Druck. Geeignet sind die bereits zuvor beschriebenen Verfahren. So kann man beispielsweise die zu laminierenden Komponenten schichtförmig als Bahnmaterial durch einen oder mehrere Walzenspalten führen. Des Weiteren kann man beispielsweise die zu laminierenden Komponenten in Form eines Stapels bei hoher Temperatur und hohem Druck für einen Zeitraum pressen, der ausreicht, um den Binder zu plastifizieren und gegebenenfalls zu härten und ein Laminat zu bilden.
Die erfindungsgemäßen Laminate weisen eine hohe Beständigkeit gegenüber einem Weiterreißen, sowohl ausgehend von den in den Laminaten befindlichen Einschnitten, als auch bei einer unerwünschten Beschädigung beim Ummanteln oder Verbinden mit wenigstens einem Bauteil auf. In Weiterreißversuchen wird der Widerstand eines Einschnitts gegen Weiterreißen bei einer Zugbeanspruchung bestimmt. Mit der DIN 53356 (1982-08-01, Form A) wird die Weiterreißkraft von Vliesstoffen bestimmt. Die Weiterreißkraft ist die Kraft, die bei der Zugbeanspruchung der Messprobe auftritt, bei der ein Einschnitt weiter reißt.
Bevorzugt weisen die erfindungsgemäßen Laminate eine Weiterreißkraft, bestimmt nach DIN 53356 (1982-08-01, Form A), im Bereich von 1 bis 100 N, bevorzugt 2 bis 80 N, insbesondere 3 bis 40 N, auf.
Das Laminat ermöglicht die Herstellung eines gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmten Bauteils, bei dem man:

i.1) ein Laminat, wie zuvor definiert, und wenigstens ein Polymermaterial (c) oder eine Vorstufe davon bereitstellt,
ii.1) das Laminat und das Polymermaterial (c) oder dessen Vorstufe einer Formgebung unter Verbindung der Materialen unterzieht, und dabei, falls vorhanden, die Vorstufe zur Polymerisation bringt,

i.2) ein Laminat, wie zuvor definiert, und wenigstens ein Bauteil bereitstellt,
ii.2) das Bauteil teilweise oder vollständig mit dem Laminat beschichtet oder ummantelt.

Variante 1:
Nach der ersten Verfahrensvariante wird aus wenigstens einem Polymermaterial (c) oder dessen Vorstufe ein Bauteil gefertigt, das der elektromagnetischen Abschirmung bedarf und mit einem wie hier beschriebenen Laminat verbunden. Diese Verbindung ist in der Regel stoffschlüssig. Dabei kann die Herstellung des Laminats und des Bauteils in separaten Schritten erfolgen. Alternativ können die das Laminat formenden Komponenten und die das abzuschirmende Bauteil formenden Komponenten in einem einzigen Schritt miteinander verbunden werden.
Polymermaterialien (c) im Sinne der Erfindung sind Materialien, die wenigstens ein Polymer enthalten oder aus wenigstens einem Polymer bestehen.
Zusätzlich zu wenigstens einem Polymer können die Polymermaterialien (c) wenigstens eine weitere Komponente enthalten, z. B. Füllstoffe, Verstärkungsstoffe oder davon verschiedene Additive. Die Polymermaterialien (c) liegen in einer speziellen Ausführung als Komposit (Verbundwerkstoff) vor.
Bevorzugt ist die Polymerkomponente des Polymermaterials (c) ausgewählt unter Polyurethanen, Silikonen, Fluorsilikonen, Polycarbonaten, Ethylen-Vinylacetaten, Acrylnitril-Butadien-Acrylaten, Acrylnitril-Butadien-Kautschuken, Acrylnitril-Butadien-Styrolen, Acrylnitril-Methylmethacrylaten, Acrylnitril-Styrol-Acrylaten, Celluloseacetaten, Celluloseacetatbutyraten, Polysulfonen, Poly(meth)acrylaten, Polyvinylchloriden, Polyphenylenethern, Polystyrolen, Polyamiden, Polyolefinen, Polyketonen, Polyetherketonen, Polyimiden, Polyetherimiden, Polyethylenterephthalaten, Polybutylenterephthalaten, Fluorpolymeren, Polyestern, Polyacetalen, Flüssigkristallpolymeren, Polyethersulfonen, Epoxidharzen, Phenolharzen, Chlorsulfonaten, Polybutadienen, Polybutylen, Polyneoprenen, Polynitrilen, Polyisoprenen, Naturkautschuken, Styrol-Isopren-Styrolen, Styrol-Butadien-Styrolen, Ethylen-Propylenen, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuken, Styrol-Butadien-Kautschuken sowie deren Copolymeren und Mischungen davon.
In einer bevorzugten Ausführung wird in Schritt i.1) das Polymermaterial (c) in Form eines Verbundwerkstoffs bereitgestellt, der die Polymerkomponente des Polymermaterials (c) und wenigstens eine weitere Komponente (K) umfasst, die vorzugsweise ausgewählt ist unter Polymeren, polymeren Werkstoffen, textilen Werkstoffen, keramischen Werkstoffen, mineralischen Werkstoffen und Kombinationen davon, besonders bevorzugt ausgewählt unter verstärkten und/oder gefüllten Kunststoffmaterialien, Polymerfolien, Polymerformkörpern und Kombinationen davon.
In einer speziellen Ausführung wird in Schritt i.1) das Polymermaterial (c) in Form eines Verbundwerkstoffs bereitgestellt, das wenigstens einen faserförmigen Verstärkungsstoff umfasst, wobei die Fasern vorzugsweise ausgewählt sind unter Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern, Polyesterfasern und Kombinationen davon.
In einer weiteren speziellen Ausführung wird in Schritt i.1) das Polymermaterial (c) in Form eines Verbundwerkstoffs bereitgestellt, der einen faserförmigen Verstärkungsstoff umfasst, der in eine thermoplastische Kunststoffmatrix eingebettet ist (Organoblech).
In Schritt ii.1) wird das Laminat und das Polymermaterial (c) oder dessen Vorstufe einer Formgebung unter Verbindung des Laminats und des Polymermaterials unterzogen.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird ein SMC-Verfahren (Fließpress-Verfahren, SMC = Sheet Molding Compound) zur Herstellung eines gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmten Bauteils eingesetzt. Bei der SMC-Verarbeitung kann man so vorgehen, dass man ein erfindungsgemäßes Laminat in der Kavität des Formwerkzeugs positioniert und gemeinsam mit wenigstens einem Polymermaterial einem Pressvorgang unterzieht. Dabei wird auch das Polymermaterial in Form eines flächigen Substrats eingesetzt, das durch Mischen und Konfektionieren wenigstens eines polymeren Binders, wenigstens eines Fasermaterials und gegebenenfalls wenigstes eines Additivs erhalten wird. So entsteht ein SMC-Halbzeug, das sich zusammen mit dem erfindungsgemäßen Laminat durch Fließpressen zu einem elektromagnetisch abgeschirmten Bauteil verarbeiten lässt.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Hinterspritz-Verfahren zur Herstellung eines gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmten Bauteils eingesetzt. Beim Hinterspritzen werden Bauteile hergestellt, die aus einem polymeren Substrat und einem weiteren plastifizierbaren Polymermaterial bestehen. Als polymeres Substrat kann erfindungsgemäßes Laminat eingesetzt werden. Beim Hinterspritzen gibt es verschiedene Ausführungstechniken, wie Inmold decoration (IMD), Film insert molding (FIM), Inmold labeling (IML), Inmold coating (IMC) oder Inmold painting (IMP). Allen gemeinsam ist, dass das Laminat in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt und mit einem weiteren Kunststoff hinterspritzt und geformt wird, so dass ein elektromagnetisch abgeschirmtes Bauteilteil entsteht.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Umform-Verfahren, speziell ein Thermoform-Verfahren, zur Herstellung eines gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmten Bauteils eingesetzt.
Variante 2:
Nach einer zweiten Variante des Verfahrens zur Herstellung eines gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmten Bauteils wird im Schritt i.2) ein Laminat, wie zuvor definiert, und wenigstens ein Bauteil bereitgestellt und nachfolgend im Schritt ii.2) das Bauteil teilweise oder vollständig mit dem Laminat beschichtet oder ummantelt.
Um das Bauteil mit dem Laminat zu drapieren kann das Laminat zunächst an die Geometrie des elektromagnetisch abzuschirmenden Bauteils angepasst werden. So kann das Laminat durch Schneiden und/oder Stanzen in die gewünschte Form gebracht werden. Dabei sind alle erdenklichen Konturen möglich. Auch ist es möglich, Falzungen vorzunehmen, z. B. um ein Gehäuse zu schaffen, in welches das Bauteil eingelegt werden kann.
Bevorzugt werden die beschriebenen Laminate, wie zuvor definiert, zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen, bevorzugt von stromführenden Systemen und Stromspeichern, besonders bevorzugt in elektronischen Gehäusen verwendet.
Die beschriebenen Laminate und daraus hergestellten gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmten Bauteile eignen sich vorteilhaft für den Einsatz in Elektrofahrzeugen, Luftfahrzeugen und Raumfahrzeugen. Ein bevorzugter Einsatzbereich ist die Verwendung der erfindungsgemäßen und der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Laminate in Elektrofahrzeugen und Drohnen. Ein Elektrofahrzeug ist ganz allgemein ein Verkehrsmittel, das zumindest zeitweise oder teilweise mit elektrischer Energie angetrieben wird. Dabei kann die Energie im Fahrzeug erzeugt, in Batterien gespeichert oder zeitweise oder permanent von außen zugeführt werden (z. B. durch Stromschienen, Oberleitung, Induktion, etc.), wobei Kombinationen von verschiedenen Formen der Energiezufuhr möglich sind. Batteriebetriebene Fahrzeuge werden international auch als Battery Electric Vehicle (BEV) bezeichnet. Beispiele für Elektrofahrzeuge sind Straßenfahrzeuge, Schienenfahrzeuge, Wasserfahrzeuge oder Luftfahrzeuge, wie Elektroautos, Elektromotorroller, Elektromotorräder, Elektrodreiräder, Batterie- und Oberleitungsbusse, Elektrolastkraftwagen, elektrische Bahnen (Eisen- und Straßenbahnen), Elektrofahrräder und Elektroroller. Elektrofahrzeuge im Sinne der Erfindung sind auch Hybridelektrofahrzeuge (Hybrid Electric Vehicle, HEV) und Brennstoffzellenfahrzeuge (Fuel Cell (Electric) Vehicle, FC(E)V). In Brennstoffzellenfahrzeugen wird elektrische Energie aus Wasserstoff oder Methanol durch eine Brennstoffzelle erzeugt und direkt mit dem Elektroantrieb in Bewegung umgewandelt oder zeitweise in einer Batterie gespeichert.
Bei der Elektromobilität unterscheidet man vier Kernbereiche, in denen die Abschirmung elektromagnetischer Strahlen von kritischer Bedeutung ist: die Leistungselektronik, die Batterie, der E-Motor und die Navigations- und Kommunikationseinrichtungen. Die erfindungsgemäß verwendeten Laminate eignen sich in vorteilhafter Weise für die Herstellung elektronischer Gehäuse für E-Mobility-Fahrzeuge in diesen vier Bereichen.
Moderne Elektrofahrzeuge basieren auf bürstenlosen Elektromotoren, wie zum Beispiel Asynchronmaschinen oder permanenterregte Synchronmaschinen (Brushless DC-Maschine). Die Kommutierung der Versorgungsspannung in den Phasen des Motors, und damit die Erzeugung des zum Betrieb nötigen Drehfeldes, erfolgt auf elektronischem Wege durch sogenannte Wechselrichter (Inverter). Beim Bremsen fungiert der Elektromotor als Generator und liefert eine Wechselspannung, die vom Inverter gleichgerichtet und der Traktionsbatterie zugeführt werden kann (Rekuperation). Sowohl Brennstoffzellen als auch die Batterien in Elektroautos liefern höhere Spannungen als die bisher im Automotive-Sektor bekannten 12 V Gleichstrom bzw. 24 V Gleichstrom. Für viele Bauteile der Bordelektronik ist auch weiterhin ein Niedervolt-Bordnetz notwendig. Dazu werden DC/DC-Wandler eingesetzt, die hohe Spannung der Batterie in eine entsprechend niedrigere Spannung umwandeln und Verbraucher wie Klimaanlage, Servolenkung, Beleuchtung, usw. speisen. Eine weitere wichtige Leistungselektronik-Komponente im Elektroauto ist das Onboard-Ladegerät. Stromtankstellen zur Versorgung von Elektrofahrzeugen stellen entweder einphasigen oder dreiphasigen Wechselstrom oder Gleichstrom zur Verfügung. Zur Ladung der Traktionsbatterien ist zwingend Gleichstrom notwendig, welcher mit Hilfe eines Onboard-Ladegerätes durch Gleichrichtung und Wandlung des Wechselstromes erzeugt wird. Die erfindungsgemäß verwendeten Substrate eignen sich speziell für die Abschirmung elektromagnetischer Strahlen von Invertern, DC/DC-Wandlern und Onboard-Ladegeräten. Die erfindungsgemäßen Laminate eignen sich speziell auch für die Abschirmung von Navigations- und Kommunikationseinrichtungen, wie speziell GPS-Systemen, vor elektromagnetischen Strahlen.
Die Erfindung wird anhand der folgenden, nicht einschränkenden Beispiele näher erläutert.
BEISPIELE
Beispiel 1:
Zur Herstellung eines erfindungsgemäß verwendbaren Laminats wird ein thermisch verfestigtes Polyester-Spinnvlies (Komponente b) mit einem Flächengewicht von 100 g/m² und eine Aluminiumfolie (Komponente a) mit einer Dicke von 50 µm mit Polypropylen als Binder laminiert. Das Polyester-Spinnvlies weist einen Quotienten der Höchstzugkraft, bestimmt nach ISO 9073-3:1989(E), längs zu quer von 1,2 auf.
Hierzu wird auf die Aluminiumfolie mittels Dreifachextrusion unter Verwendung einer Breitschlitzdüse eine Polymerbeschichtung als Binder aufgebracht, die aus einer Schicht eines Haftvermittlerpolymers, gefolgt von einer Polypropylenschicht (PP) und einer zweiten Schicht eines Haftvermittlerpolymers, bestand. Die Temperatur am Austritt der Extruder beträgt 240 °C. Das Polyester-Spinnvlies wird der heißen Polymerschicht zugeführt und anschließend in einem Kalander aus zwei Walzen bei erhöhter Temperatur und einem Liniendruck von etwa 30 N/mm verpresst.
Das erhaltene Laminat weist eine Höchstzugkraft, bestimmt nach ISO 9073-3:1989(E), längs von 450 N/5cm und quer von 395 N/5cm und eine Dehnung, bestimmt nach ISO 9073-3:1989(E), von 11 % (längs) und 13,5 (quer) auf.
An dem erhaltenen Laminat werden die Schirmdämpfungswerte nach ASTM D-4935-2010 bestimmt. Das Laminat weist, wie in der nachfolgenden Tabelle gezeigt, sehr gute Abschirmungswerte auf, die höher als die eines analog aufgebauten aber mit Einschnitten versehenen Laminats sind.

Frequenz 450 MHz TETRA 900 MHz GSM900 1800 MHz GSM1800 2450 MHz W-LAN 3,2 -3,8 GHz 5G

Schirmdämpfungswert (dB) 106 109 108 108 107
Beispiel 2:
Das in Beispiel 1 hergestellte Laminat wird einer Verformungsprüfung nach folgendem Schema unterzogen:

Es wird ein kreisrundes Muster mit einem Durchmesser von 24 cm in einen kreisrunden metallischen Haltering eingespannt, so dass die zu prüfende Fläche einen Durchmesser von 22 cm hat. Dieser Haltering wird in einer Vorrichtung eingespannt, wobei ein Verformungsraum ausreichender Größe vorgehalten wird. Das Muster wird mittels IR Heizung auf 180°C vorgeheizt und im Anschluss mit einer auf einem Stempel montierten Metallkugel verformt. Die Metallkugel ist ungeheizt, hat einer Durchmesser von 7cm und setzt mittig mit einer Geschwindigkeit von 40mm/sec auf. Die Eindringtiefe bis zum Reißen der Aluminiumfolie definiert die maximale Verformbarkeit unter diesen Bedingungen.

Die Eindringtiefe der Kugel an Beispiel 1 beträgt 3 cm, die Eindringtiefe an der unlaminierten Alufolie aus Beispiel 1 beträgt 1,5 cm.
Trotz seiner geringen Dehnung weist das Laminat folglich eine ausreichende Verformbarkeit auf. So können mit dem Laminat abgeschirmte Bauteile hergestellt werden, ohne dass die Laminate vorgeformt werden müssen. Ferner ist es möglich, die abzuschirmenden Bauteile in einem Vorgang zu formen und mit dem Laminat zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung zu verbinden. Hierzu können verschiedene Spritzgussverfahren, wie das Hinterspritzen und der Mehrkomponenten-Spritzguss, oder Umformverfahren, wie das Thermoformen verwendet werden. Insbesondere eignen sich die erfindungsgemäßen Laminate für den Einsatz in einem Verfahren zur Herstellung von Faser-Verbundwerkstoffen, speziell einem SMC-Verfahren (Fließpressen von Sheet Molding Compounds).
Ohne sich auf einen Mechanismus festzulegen, wird vermutet, dass die gute Verformbarkeit des Laminats zumindest anteillig durch die Erhöhung der Dehnung der Aluminiumfolie durch die Laminierung mit dem Vliesstoff (Dehnung Aluminiumfolie unlaminiert: längs 3,02%, quer 3,27% auf längs 11 % und quer 13,5 (Laminat)) bewirkt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0998182 A2 [0005]
DE 69923142 T2 [0005]
DE 102005001063 A1 [0006]
WO 2008130201 A2 [0007]
WO 2008127077 A1 [0008]
WO 2021099163 A1 [0010]

Claims

Verwendung eines Laminats, umfassend a) wenigstens eine Metallfolie, wobei die Metallfolie eine Dicke von 3 bis 250 µm aufweist, und b) ein flächiges Substrat, umfassend einen Vliesstoff mit einem Quotienten der Höchstzugkraft, bestimmt nach ISO 9073-3:1989(E), längs zu quer von 1:2 bis 2:1, wobei das Laminat eine Höchstzugkraft, längs und/oder quer bestimmt nach ISO 9073-3:1989(E) im Bereich von 50 bis 800 N/5cm und eine Dehnung, längs und/oder quer bestimmt nach ISO 9073-3:1989(E), von weniger als 30 % aufweist, zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei das Laminat im Bereich seiner Grundfläche keinen oder höchstens einen Einschnitt (einer Länge von über 1 mm) pro 10 cm² in die Grundfläche des Laminats aufweist.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Laminat als Bahnenware ausgebildet ist.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Metallfolie Aluminium umfasst oder aus Aluminium besteht.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Metallfolie eine Dicke von 5 bis 225 µm, insbesondere von 7 bis 200 µm, aufweist.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat b) eine Dicke, gemessen nach ISO 9073-2: 1995(E), von 50 bis 1500 µm, bevorzugt von 100 bis 1000 µm, besonders bevorzugt von 150 bis 800 µm, aufweist.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei das Laminat eine Weiterreißkraft, bestimmt nach DIN 53356 (1982-08-01, Form A), im Bereich von 1 bis 100 N, bevorzugt 2 bis 80 N, insbesondere 3 bis 40 N, aufweist.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Laminat eine Höchstzugkraft, längs und/oder quer bestimmt nach ISO 9073-3:1989(E), im Bereich 100 bis 700 N/5cm, insbesondere 150 bis 600 N/5cm, aufweist.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Laminat eine Dehnung, längs und/oder quer bestimmt nach ISO 9073-3:1989(E), von 3 % bis 30 %, noch bevorzugter von 3 % bis 25 % und insbesondere von 5 % bis 20 %, aufweist.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen von stromführenden Systemen und Stromspeichern, besonders bevorzugt in elektronischen Gehäusen, insbesondere in Elektrofahrzeugen, Luftfahrzeugen, Raumfahrzeugen und Drohnen.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen im Frequenzbereich von 1 kHz bis 10 GHz.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen im Bereich der Leistungselektronik, der Batterie, des E-Motors und zur Abschirmung von Navigations- und Kommunikationseinrichtungen, besonders bevorzugt zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen von Invertern, DC/DC-Wandlern, Onboard-Ladegeräten und zur Abschirmung von GPS-Systemen.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend die Herstellung eines gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmten Bauteils, bei dem man: i.1) das Laminat und wenigstens ein Polymermaterial (c) oder eine Vorstufe davon bereitstellt, ii.1) das Laminat und das Polymermaterial (c) oder dessen Vorstufe einer Formgebung unter Verbindung der Materialen unterzieht, und dabei, falls vorhanden, die Vorstufe zur Polymerisation bringt, oder i.2) das Laminat und wenigstens ein Bauteil bereitstellt, ii.2) das Bauteil teilweise oder vollständig mit dem Laminat beschichtet oder ummantelt.