EP3994965A1 - Verfahren zur herstellung eines gegenüber elektromagnetischer strahlung abgeschirmten bauteils - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines gegenüber elektromagnetischer strahlung abgeschirmten bauteils

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EP3994965A1
EP3994965A1 EP20735363.2A EP20735363A EP3994965A1 EP 3994965 A1 EP3994965 A1 EP 3994965A1 EP 20735363 A EP20735363 A EP 20735363A EP 3994965 A1 EP3994965 A1 EP 3994965A1
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EP
European Patent Office
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polymer
component
polymer material
materials
mixtures
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20735363.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Volker Schroiff
Marco SUTTER
Matthias Hauer
Eduard GRUNE
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Carl Freudenberg KG
Original Assignee
Carl Freudenberg KG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C08L2203/30—Applications used for thermoforming

Definitions

  • the present invention relates to a method of making a
  • Electromagnetic waves have an electric and a magnetic field component.
  • the waves emitted by electronic components can cause mutual electromagnetic interference
  • Electric vehicles have high performance electric drives integrated in a very small space and controlled by electronic components, whereby the individual components must not interfere with one another.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • electromagnetic interference is the effect of electromagnetic waves on electrical circuits, devices, systems or
  • the frequency range relevant for EMI shielding is generally between 100 Hz and 100 GHz. The with by shielding a radiated
  • Electromagnetic wave attenuation is usually composed of a reflection and an absorption in all shielding principles. During absorption, the electromagnetic wave loses energy, which in
  • Frequency range independent of the material thickness can occur both on the front and on the back and within the material.
  • the electrical conductivity behavior of the materials can usually be assessed directly
  • the lower frequency range can be used to assess the Shielding the relative permeability and, in the upper frequency range, the reflection and also the vibration absorption.
  • Electromagnetic compatibility of the components as well as energy saving and thermal management are the challenges for a successful
  • Electric motors and various control units require the provision of electrical power in the form of alternating and three-phase current.
  • the electronic components send out unwanted magnetic, electrical and electromagnetic vibrations of different frequencies, which can be a source of interference for other control units, or the function of the control unit itself is disturbed by the vibrations emitted by the other components. So that the electronic
  • shielding material has two major disadvantages: its high weight and its high cost. So there is a great need for
  • plastic composites composite materials, compounds which have a matrix of at least one polymer component and at least one filler with shielding properties.
  • These can be in the form of coatings, insulating tapes, moldings, etc.
  • electrically conductive fillers can be dispersed in a matrix made of at least one non-conductive polymer.
  • composition that dispersed magnetic nanoparticles in a
  • the polymer matrix contains a highly branched nitrogen-containing polymer, specifically a polyurethane based on a hyperbranched melamine with polyol functionality being used.
  • US Pat. No. 5,696,196 describes a coating composition for shielding plastic against electromagnetic interference (EMI) and radio frequency interference (RFI).
  • the composition described comprises an aqueous dispersion of a thermoplastic emulsion, an aqueous urethane dispersion, a glycol-based coalescing solvent, silver-plated copper flake, conductive clay and defoamer.
  • US 2007/0056769 A1 describes a polymeric composite material for shielding electromagnetic radiation, which comprises a non-conductive polymer, an inherently conductive polymer and an electrically conductive filler. To produce the composite, the polymer components are brought into close contact. Suitable non-conductive polymers are elastomeric, thermoplastic and thermosetting polymers, which can be selected from a large number of different polymer classes. In the examples according to the invention, only a polystyrene / polyaniline blend filled with nickel-coated carbon fibers is used.
  • the unpublished DE 10 2018 115 503 describes a
  • Composition for shielding electromagnetic radiation comprising a) at least one conductive filler and b) a polymer matrix containing at least one urea group-containing polyurethane.
  • EMI-shielding substrate from this composition and at least one further polymer material by an injection molding process.
  • DE 10 2014 015 870 describes a chassis component for motor vehicles made from a short fiber-reinforced plastic, including a
  • the carbon-reinforced plastic can act with a fiber length between 0.1 to 1 mm.
  • the chassis component is manufactured by producing the core in a first injection molding process and in a second
  • JP FI07-186190 describes a seven-layer injection-molded article using four types of thermoplastic resins.
  • the first and seventh layers, i.e. H. the surface layers consist of polyolefin resins.
  • the second and sixth layers are a light-shielding layer made of polyolefin resins colored by carbon black or light-absorbing fillers.
  • the second layer is an oxygen barrier resin.
  • the third and fifth layers are maleic anhydride graft modified polyolefin resin.
  • JP 2005-229007 describes a flat case, the electromagnetic
  • Has shielding properties are produced by injection molding using a thin film web with at least one conductive layer and an adhesive layer or by thermoforming.
  • the conductive layer is either a layer of nickel, aluminum, silver, gold, steel or brass obtained by metal vapor deposition or a metal foil made of aluminum or copper.
  • WO 2014/175973 describes a method for setting up an EMI shield for an electronic circuit board, an electrically conductive thermoplastic film being used which contains a previously applied electrically conductive adhesive composition.
  • the adhesive composition includes a silicone adhesive, a compatible silane, and electrically conductive particles or fibers.
  • WO 2010/036563 describes an EMI shield with at least one compartment for enclosing the circuitry of an electronic device.
  • the shield includes a resilient layer of thermally deformable, electrically conductive foam, the layer having a first surface and a second surface defining a thickness dimension therebetween and the layer having an interior portion extending from a
  • Peripheral portion is surrounded.
  • the inner part of the layer is compressed through its thickness dimension to an upper one
  • the thickness dimension of the peripheral portion extending downwardly from the top wall portion to form a side wall portion of the shield which together with the top wall portion defines at least a portion of the chamber.
  • WO 1997/041572 describes a heat-shrinkable, electromagnetic interference (EMI) shielding jacket with which an elongated object with a given outer diameter can be jacketed.
  • EMI electromagnetic interference
  • Sheath consists of a tubular outer element of
  • Inner member that is coaxially received within the outer member and extends coextensively therewith, and a generally continuous, thermoplastic intermediate layer that is between the outer and the
  • Inner element is arranged and extends coextensively therewith.
  • Intermediate layer connects the inner element to the outer element over substantially the entire length thereof in order to consolidate the jacket into an integral structure.
  • the outer element in turn is
  • WO 2011/019888 describes a sealing arrangement with a
  • Life tracking device related to wear and tear, thermal degradation, physical damage, chemical incompatibility and structural
  • Electromagnetic shielding surfaces on plastic components usually see the application of the coating as an additional factor
  • the layer thicknesses of the coatings obtained by spray application are generally not uniform with respect to the component surface. It is also difficult to produce the conductive layers in the desired small thickness, e.g. B. of a maximum of 1 mm to apply.
  • the present invention is based on the object of providing a method for producing substrates (components) which are shielded from electromagnetic radiation and which overcomes the disadvantages described above.
  • the method according to the invention and the substrates and components obtained thereafter have the following advantages:
  • the method according to the invention enables the production of an EMI-shielded substrate without the component first being formed separately and only subsequently coated.
  • EMI coatings with a small thickness and / or small deviation (variance) from the desired layer thickness can be produced.
  • a polymer film at least partially enclosing the substrate e.g.
  • heat-resistant polymers can bring about improved heat resistance.
  • Polymer materials are used, one component giving the substrate the structural strength that is not adversely affected by the other component used for EMI shielding.
  • a first object of the invention is a method for producing a substrate shielded against electromagnetic radiation, in which: i) a first polymer material (a) or a precursor thereof is provided which contains at least one conductive filler, and at least one second polymer material (b) or provides a precursor thereof, ii) subjects the polymer materials (a) and (b) provided in step i) or their precursor (s) to a shaping with a material bond of the polymer materials (a) and (b), and the precursors, if present, brings to polymerization.
  • a substrate shielded from electromagnetic radiation also denotes a substrate that is capable of shielding electromagnetic radiation, i.e. an electromagnetic one
  • an electronic component is coated and / or encased with a substrate according to the invention in order to shield the electromagnetic waves emitted by the electronic component in order not to influence the environment in an inadmissible manner.
  • an electronic component is coated and / or encased with a substrate according to the invention in order to prevent electromagnetic waves from the environment from encasing the coated and / or encased
  • the substrate according to the invention can be an integral component of the electronic component.
  • an electronic component is coated and / or encased with the substrate obtained in step ii) and / or an electronic component is embedded in the substrate obtained in step ii).
  • step i) at least one of the components provided in step i), selected from the polymer material (a), the precursor for the
  • a first preferred embodiment of the method according to the invention is the flinter spraying of foils and composite materials. Another preferred embodiment of the method according to the invention is that
  • Multi-component injection molding also called composite injection molding or
  • the invention also provides a substrate which can be obtained by the method described above and below.
  • Another object of the invention is a device for shielding electromagnetic radiation, which comprises such a substrate or consists of such a substrate.
  • Another object of the invention is the use of a
  • Polymer materials (a), (b) and (c) in the context of the invention are materials which contain at least one polymer or consist of at least one polymer. In addition to at least one polymer, the
  • Polymer materials (a), (b) and (c) contain at least one further component, e.g. B. fillers, reinforcing materials or various thereof
  • the polymer materials (a), (b) and (c) are available in a special version as a composite (composite material).
  • the polymer materials (a), (b) and, if present, (c) are used as separate components in the process according to the invention and are connected to one another to produce the substrates according to the invention. It is an essential feature of the method according to the invention that the connection of the at least one conductive filler containing
  • Polymer material (a) (or the precursor thereof) with the polymer material (b) (or the precursor thereof) and the shaping of the composite of (a) and (b) takes place in one step.
  • Multi-component injection molding for the production of substrates in the form of injection molded parts that can consist of two or more than two plastic materials. It is a feature of the multicomponent injection molding processes that can be used according to the invention that they can have two or more than two injection units, but only one clamping unit is required. Thus, according to the invention, substrates can be produced with only one tool in one operation.
  • the polymer materials (a) and (b) or the formed composite of (a) and (b) can be connected to at least one further polymer material (c) or a precursor thereof. Connecting with the
  • At least one further polymer material (c) or the precursor thereof can take place in process step ii).
  • the shaped composite of (a) and (b) can be connected in at least one separate step iii) to the at least one further polymer material (c) or a precursor thereof.
  • the composite of (a), (b) and (c) can be subjected to at least one further shaping. This shaping can take place simultaneously with the joining in step ii) or step iii) or in a separate step.
  • a shaped composite of (a), (b) and (c) from step ii) can also be connected in at least one separate step iii) with a further polymer material (c) or a precursor thereof.
  • the polymer materials (a), (b) and (c) can all contain the same polymers or partially different polymers or completely different polymers.
  • thermoplastics in the context of the invention denotes polymers which can be reversibly deformed above a certain temperature, and this process can theoretically be repeated as often as desired.
  • Thermoplastics are made up of few or unbranched polymer chains that are only linked to one another by weak physical and not chemical bonds (i.e. uncrosslinked). This is what distinguishes thermoplastics from
  • Duroplasts and (classic, i.e. non-thermoplastic) elastomers which after their production can no longer be thermoformed.
  • Elastomers in the context of the invention denotes dimensionally stable, but elastically deformable plastics whose glass transition temperature is below the temperature at which the polymers are usually used. Elastomers can deform elastically under tensile and compressive load, but then find their way back to their original, undeformed shape.
  • Thermoplastic elastomers are a special form of elastomers, which have thermoplastic properties in certain temperature ranges.
  • thermoplastic elastomers behave at low levels
  • step ii) For shaping in step ii) at least one of the in step i)
  • thermoplastics thermoplastic elastomers, semi-crystalline thermoplastics, elastomers, thermosets
  • state ranges with the thermo-mechanical properties changing little or no change within a state range.
  • polymers are generally in a solid, glassy state.
  • Amorphous thermoplastics change to a thermoelastic state above TG and their shape can be changed. This change in shape is initially reversible; the polymer material can only be shaped by so-called 'thermoforming' at a higher temperature. Amorphous thermoplastics do not have a precisely defined melting point. Beyond the flow temperature, the material becomes soft and flowable (plasticized) and can then also be molded (such as injection molding) are processed. Thermoplastic elastomers are plastics which, above TG, behave in a comparable way to classic elastomers, ie they are
  • Elastomers can be brought into a flowable form in the form of their not yet crosslinked precursors and used for shaping in step ii). Under the influence of heat, the elastomers vulcanize so that, unlike thermoplastics, they cannot be melted again and reshaped.
  • thermosets can be brought into a flowable form and used for shaping in step ii).
  • the preliminary stage is equipped with a
  • a material bond is formed by atomic or molecular forces between the connection partners.
  • the material connections of plastics include adhesive connections and welded connections; Injection molding processes also lead to material connections.
  • a material bond is usually a non-detachable connection. Positive connections are created by the interlocking of at least two connection partners. This allows the
  • substrates can be produced which are advantageously suitable for shielding electromagnetic radiation in the entire frequency range in which such measures are required, in order to avoid undesired impairments by electromagnetic radiation
  • the frequency range relevant for EMI shielding is generally in a range from about 2 Flz to 100 GFIz, preferably from 100 Hz to 100 GHz.
  • the wave range that is particularly interesting for shielding for automotive applications is in a range from 100 kHz to 100 MHz.
  • the frequency range relevant for EMI shielding is generally in a range from about 2 Flz to 100 GFIz, preferably from 100 Hz to 100 GHz.
  • the wave range that is particularly interesting for shielding for automotive applications is in a range from 100 kHz to 100 MHz.
  • the wave range that is particularly interesting for shielding for automotive applications is in a range from 100 kHz to 100 MHz.
  • the compositions according to the invention are well suited for this.
  • the substrates produced by the method according to the invention are also particularly suitable for shielding low and medium frequencies. So you can use as a filler z. B. use a material for deflecting magnetic fields, such as a magnetic material. Furthermore, a material for reflecting electromagnetic waves with a high frequency, e.g. B. a high carbon conductive
  • Suitable combinations of fillers can be used for broadband application.
  • a back-molding method for producing a substrate that is shielded from electromagnetic radiation.
  • Multi-component injection molding is used to produce injection-molded parts that consist of two or more different plastics.
  • the plastics In the simplest case, the plastics only differ in color in order to achieve a certain design. However, different materials and thus different properties can also be combined in a targeted manner.
  • Composite injection molding requires an injection molding machine with two or more injection units, but only one clamping unit. The parts can thus be produced inexpensively with just one tool in one operation.
  • the injection units must work in harmony, but always be controllable independently of one another.
  • the components can be injected through a single special nozzle or introduced into the mold at different points.
  • IMD inmold decoration
  • FIM film insert molding
  • IML inmold labeling
  • IMC inmold coating
  • IMP inmold painting
  • Foil coating is created.
  • inmold decoration IMD
  • FIM film insert molding
  • IML inmold labeling
  • IMC inmold coating
  • IMP inmold painting
  • the inmold decoration process is a combination of hot stamping and back injection molding. It is used to impress a functionality from a carrier film, a special IMD film, onto a substrate. The functionalized and / or embossed carrier film is placed in the injection molding tool. In the second step, the plastic material is injected. In the last step, the molded body obtained is removed from the tool and the carrier film is separated. A molded plastic body is obtained with an impressed functionality.
  • the carrier film in the IMD process comprises a first polymer material (a) which contains at least one filler for shielding electromagnetic radiation.
  • the plastic material comprises at least one second polymer material (b).
  • the functionalized carrier film becomes part of the finished substrate.
  • the carrier material, the embossing foil, is functionalized (coated), pre-formed and punched out.
  • the cut film is placed in the injection molding tool and back-injected with a plastic material. The exact sequence of the process steps is flexible. Finally, the carrier film is removed.
  • the carrier film in the FIM process comprises the first polymer material (a) which contains at least one filler for shielding electromagnetic radiation.
  • the plastic material comprises at least one second polymer material (b).
  • a roll-to-roll process (R2R process, or roll-to-roll processing) can also be used to process carrier foils.
  • the process of inmold labeling is very similar to the classic back injection molding, only label films are used here. These foils are thinner. This film can be introduced into the injection molding tool either as rolled goods or as a finished cut.
  • the carrier film in the IML process comprises the first polymer material (a) which contains at least one filler for shielding electromagnetic radiation.
  • the plastic material comprises at least one second polymer material (b).
  • Inmold coating is a combination of spraying and injection molding. First, a coating is applied to the injection molding tool using a spray gun. After the material has dried on, the plastic material is back-injected.
  • the coating in the IMC method comprises the first polymer material (a) which contains at least one filler for shielding electromagnetic radiation.
  • the plastic material comprises at least one second polymer material (b).
  • the plastic material is injected in the first step, and the coating is sprayed on in the second step, i. the process steps take place in the reverse order of the process steps of the IMC procedure.
  • the coating includes the first
  • this contains electromagnetic radiation.
  • this includes
  • Plastic material at least one second polymer material (b).
  • one of the polymer materials (a) or (b) is provided in the form of a composite.
  • one of the polymer materials (a) or (b) is provided in the form of a layered composite. This is particularly advantageous when the method according to the invention is used for flinter spraying.
  • component b) is provided in the form of a composite.
  • a composite or composite material is a material made of two or more connected materials, which has different material properties than its individual components.
  • the connection is made by material connection,
  • phases can come from one and the same or from different main material groups.
  • the main groups of materials include metals, ceramics, glasses, polymers and composite materials.
  • composite includes both composite materials and material composites. Composites are at least two-phase (i.e. heterogeneous) but appear macroscopically homogeneous. When viewed with the naked eye, it often appears to be a single material. Material composites are usually already visible to the naked eye as composites of several
  • a layered composite (laminate) is a preferred embodiment of a material composite. Laminates consist of at least two superimposed layers. The special case of three layers, two of which are identical outer layers, is also called
  • the composite preferably comprises at least one of the polymer materials (a) or (b) and at least one further, different component (K).
  • the composite comprises a polymer material (b) and at least one further component (K) different therefrom.
  • the component (K) can itself be a composite material.
  • the further component (K) is preferably selected from polymers, polymeric materials, metals, metallic materials, ceramic materials, mineral materials, textile materials and combinations thereof.
  • the further component (K) is selected from polymer films, polymer moldings, metal foils,
  • Suitable polymers are selected from elastomers, thermoplastics and thermosets. With regard to suitable and preferred plastics, reference is made in full to the statements on polymer material (b).
  • Suitable metals are selected from aluminum, titanium, magnesium, copper, etc. and alloys thereof.
  • Ceramic materials are usually inorganic, non-metallic and polycrystalline. “Non-metallic” is understood here to mean that ceramic materials essentially contain no elemental metals.
  • Production of a ceramic material can, for. B. the ceramic-forming inorganic particulate raw materials, a liquid and optionally at least one organic binder are subjected to a thermal treatment (sintering).
  • a thermal treatment sining
  • materials made from oxide ceramics and non-oxide ceramics are suitable for use in the method according to the invention.
  • Suitable oxide ceramics are selected from single-component systems and Multi-substance systems.
  • Preferred oxide ceramics are selected from aluminum oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, titanium dioxide,
  • Aluminum titanates mullite (mixture of aluminum and silicon oxide),
  • Suitable non-oxide ceramics are selected from carbides, for example silicon carbide or boron carbide, nitrides, for example silicon nitride,
  • Aluminum nitride or boron nitride, borides and silicides are used in the following steps: Aluminum nitride or boron nitride, borides and silicides.
  • Suitable metallic materials include at least one metal and at least one different material.
  • the materials other than metal are preferably selected from ceramic materials, organic materials and mixtures thereof.
  • a preferred embodiment of the metallic materials are metal matrix composites (English metal matrix composites, MMC), which comprise a continuous metal matrix and a discontinuous ceramic and / or organic reinforcement.
  • the reinforcement is preferably in the form of fibers or whiskers.
  • the metal is e.g. B. selected from aluminum, titanium, magnesium and copper.
  • the matrix can be in the form of an elemental metal or in the form of an alloy.
  • Ceramic particles e.g. silicon carbide
  • short fibers e.g. silicon carbide
  • continuous fibers e.g. based on carbon
  • foams are suitable for the reinforcement phase.
  • metallic materials are the materials obtainable by metal powder injection molding (MIM process).
  • the composite comprises at least one reinforced and / or filled plastic material.
  • the reinforcing material is preferably selected from fibrous reinforcing materials and fibrous fabrics
  • the filler is preferably selected from particulate fillers, such as kaolin, chalk, wollastonite, Talc, calcium carbonate, silicates, aluminum oxide, titanium dioxide, zinc oxide, glass particles and mixtures thereof.
  • particulate fillers such as kaolin, chalk, wollastonite, Talc, calcium carbonate, silicates, aluminum oxide, titanium dioxide, zinc oxide, glass particles and mixtures thereof.
  • Plastic materials are fiber-plastic composites, such as
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • GFRP glass fiber reinforced plastic
  • AFK aramid fiber reinforced plastic
  • NFK natural fiber reinforced plastic
  • a composite is provided as the polymer material (a) in step i) which comprises the polymer component of the polymer material (a) as a coating on a polymer film and this composite in step ii) by injection molding with the polymer material (b) cohesively connected.
  • step i) which comprises the polymer component of the polymer material (a) as a coating on a polymer film and this composite in step ii) by injection molding with the polymer material (b) cohesively connected.
  • a composite is provided in step i) as polymer material (b), which the polymer component of the polymer material (b) as
  • step i) a composite is provided in step i), which the
  • Polymer component of the polymer material (a) comprises as a coating on a polymer film.
  • this composite is materially bonded to the at least one polymer material (b) by injection molding.
  • the polymer film serves as a carrier material or transfer material for the polymer component of the polymer material (a) or the polymer material located thereon
  • Polymer component of the polymer material (a) or (b) are coated.
  • the polymer film must in principle be coated with one of the
  • Polymer components (a) or (b) be suitable.
  • the polymer film must also be able to move after
  • the polymer film is exclusive
  • the polymer film is part of the substrate. It then acts z. B. as a carrier material, material for
  • Suitable polymer films that allow easy removal include e.g.
  • Suitable polymer films which remain in the substrate include e.g. B. Polypropylene, plasma-treated foils, foils with fluorinated surfaces, etc.
  • the polymer film is detached from the injection-molded part obtained after the injection molding step ii) has ended.
  • the polymer film remains connected to the obtained injection molded part and the obtained substrate.
  • a composite injection molding process is provided for producing a substrate that is shielded from electromagnetic radiation.
  • Plastic component molded on or overmolded. With this method it is possible to combine complex components with different material properties.
  • the various execution techniques are known to those skilled in the art, e.g. B. Core-back process, relocating or transfer technology, turntable technology or sliding technology.
  • Polymer materials (a) and (b) are both plasticizable and are firmly bonded in step ii) by multi-component injection molding.
  • At least one of the following techniques is used for multi-component injection molding: core retraction technique (core-back technique), transfer technique (transfer technique), turning technique, index plate technique,
  • a pre-molded part is transferred into a new mold cavity with space for the pre-molded part and the new component after the first injection process.
  • index plate technology transfer technology
  • Pre-molded part and the new component implemented which can be applied to both sides of the pre-molded part.
  • the tool (usually only one half) is rotated or moved into a new position after the first injection process and the pre-molded part is overmolded in the new position with another nozzle.
  • a core in the tool is retracted to make room for the newly added component.
  • This technique is used in particular in the manufacture of device housings with different colored areas.
  • the sandwich process usually results in parts in which the component inside is not visible because it is completely enveloped by the outer material.
  • sandwich injection molding the swelling flow of the masses when flowing into the mold cavity (mold cavity) is used. The melts fill the cavity one after the other from the gate. The first flowing in
  • Molding compound is continuously placed on the wall, where it is last pushed by the second component flowing inside.
  • Two injection units work together on one injection head, which, depending on the control by valves or multiple shut-off nozzles, allows the masses from all injection units to flow in as required.
  • the source flow ensures that this complete enveloping each other of the components down to the smallest
  • the sprue can be sealed by the first component.
  • an additional function is integrated into the substrate by one or more of the following measures:
  • thermoelectric Use of at least one component as a heating element, Use of at least one component, the thermoelectric
  • NSH Noise, Vibration, Harshness
  • the polymer materials a), b) and c) contain at least one polymer or consist of at least one polymer which is preferably selected from amorphous thermoplastics, thermoplastic elastomers, partially crystalline thermoplastics, elastomers, thermosets and mixtures thereof.
  • the polymer materials a), b) and c) contain at least one polymer or consist of at least one polymer, which is particularly preferably selected is among polyurethanes, silicones, fluorosilicones, polycarbonates, ethylene vinyl acetates (EVA), acrylonitrile / butadiene / acrylates (ABA), acrylonitrile butadiene rubbers (ABN), acrylonitrile butadiene styrenes (ABS), acrylonitrile methyl methacrylates (AMMA) , Acrylonitrile-styrene-acrylates (ASA),
  • EVA ethylene vinyl acetates
  • ABA acrylonitrile / butadiene / acrylates
  • ABS acrylonitrile butadiene rubbers
  • ABS acrylonitrile butadiene styrenes
  • AMMA Acrylonitrile-styrene-acrylates
  • CA Cellulose acetates
  • CAB cellulose acetate butyrates
  • PSU polysulfones
  • PVC polyvinyl chlorides
  • PPE polyphenylene oxide (PPO)
  • PS polystyrenes
  • PA polyamides
  • PE polyolefins
  • B. polyethylene (PE) or polypropylene (PP)
  • PK polyketones
  • PEK polyether ketones
  • Polyether ketones Polyimides (PI), polyetherimides, polyethylene terephthalates (PET), polybutylene terephthalates (PBT), fluoropolymers, polyesters,
  • Polyacetals e.g. B. Polyoxymethylene (POM), liquid crystal polymers,
  • Polyether sulfones PES
  • epoxy resins EP
  • phenolic resins chlorosulfonates
  • polybutadienes polybutylene
  • polyneoprenes polynitriles
  • polyisoprenes natural rubbers
  • copolymer rubbers such as styrene-isoprene-styrenes (SIS), styrene-butadiene-styrenes (SBSylenes), EPR), ethylene-propylene-diene rubbers (EPDM), styrene-butadiene rubbers (SBR) and their copolymers and mixtures (blends) thereof.
  • SIS styrene-isoprene-styrenes
  • SBSylenes styrene-butadiene-styrenes
  • EPR ethylene-propylene-diene rubbers
  • SBR styrene-butadiene rubbers
  • Preferred aliphatic and aromatic polyether ketones are aliphatic polyether ether ketones or aromatic polyether ether ketones (PEEK).
  • a special version are aromatic polyetheretherketones.
  • polyurethanes also includes polyureas and urea group-containing polyurethanes.
  • thermosetting plastics are flarnea-formaldehyde resins, melamine resins, melamine-formaldehyde resins, melamine-flarnea-formaldehyde resins, melamine-flarnea-phenol-formaldehyde resins, phenol-formaldehyde resins, resorcinol Formaldehyde resins, crosslinkable isocyanate-polyol resins, epoxy resins, acrylates, methacrylates, polystyrenes and polyester resins.
  • thermoplastic elastomers are thermoplastic
  • Polyamide elastomers (TPA), thermoplastic copolyester elastomers (TPC), olefin-based thermoplastic elastomers (TPO) (especially PP / EPDM), thermoplastic styrene block copolymers (TPS) (especially styrene-butadiene-styrene (SBS), SEBS, SEPS, SEEPS and MBS ), thermoplastic elastomers based on polyurethane (TPU), thermoplastic vulcanizates (TPV) and cross-linked thermoplastic elastomers based on olefin (specially cross-linked PP / EPDM and cross-linked ethylene-propylene copolymers (EPM)) and polyether block amides (PEBA).
  • TPA Polyamide elastomers
  • TPC thermoplastic copolyester elastomers
  • TPO olefin-based thermoplastic elastomers
  • TPS thermoplastic styrene
  • Thermoplastic styrene block copolymers are selected in particular from SEBS, SEPS, SBS, SEEPS, SiBS, SIS, SIBS or mixtures thereof, in particular SBS, SEBS, SEPS, SEEPS, MBS and mixtures thereof.
  • Thermoplastic elastomers based on olefins are selected in particular from PP / EPDM and ethylene-propylene copolymers (EPM).
  • Thermoplastic elastomers based on polyurethane (TPU) are derived in particular from at least one polymeric polyol, specifically selected from at least one polyester diol, polyether diol, polycarbonate diol and
  • a special version is a TPU that contains at least one mixture of polymeric polyols incorporated, the at least one
  • Polyester diol at least one polyether diol and at least one
  • Thermoplastic vulcanizates are derived in particular from a styrene block copolymer with a reactive or crosslinkable hard block, the comprises aromatic vinyl repeat units, and a crosslinkable soft block comprising olefin or diene repeat units.
  • Suitable elastomers are acrylonitrile butadiene acrylates (ABA), acrylonitrile butadiene rubbers (ABN), acrylonitrile / chlorinated polyethylene / styrene (A / PE-C / S), acrylonitrile / methyl methacrylate (A / MMA), butadiene rubber (BR ), Butyl rubber (IIR), chloroprene rubber (CR), ethylene-ethyl acrylate copolymers (E / EA), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM),
  • ABA acrylonitrile butadiene acrylates
  • ABS acrylonitrile butadiene rubbers
  • a / PE-C / S acrylonitrile / chlorinated polyethylene / styrene
  • a / MMA acrylonitrile / methyl methacrylate
  • BR butadiene rubber
  • IIR chloroprene rubber
  • Ethylene vinyl acetate (EVA) fluororubber FPM or FKM
  • FPM or FKM fluorororubber
  • IR isoprene rubber
  • NR natural rubber
  • PIB polyisobutylene
  • elastomeric polyurethanes polyvinyl butyral
  • PVB polyvinyl butyral
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • VVC / E vinyl chloride / Ethylene
  • VC / E vinyl chloride-ethylene-methacrylate
  • the polymer materials a), b) and c) contain at least one polymer or consist of at least one polymer, which is selected in particular from thermoplastic elastomers
  • TPO Olefin-based
  • TPS thermoplastic styrene block copolymers
  • SBS styrene-butadiene-styrene
  • SEBS styrene-butadiene-styrene
  • SEEPS styrene-butadiene-styrene
  • MBS thermoplastic elastomers based on polyurethane
  • TPU thermoplastic vulcanizates
  • Shielding attenuation is made up of components for absorption SEA, reflection SER and multi-reflection SE M.
  • Polyurethanes in particular and polyurethanes containing urea groups in particular are highly compatible with a large number of different fillers suitable for EMI shielding. Due to the high flexibility of the substrates according to the invention with regard to the type and amount of the conductive fillers contained and the possibility of using further polymer components, especially conductive polymers, the respectively desired proportion of absorption and reflection can be achieved
  • the substrates according to the invention are distinguished by an overall good application profile. This includes that they can withstand mechanical, thermal or chemical loads and, for example, B. through good scratch resistance, flaking,
  • the polymer material (a) preferably contains 15 to 99.5% by weight, particularly preferably 20 to 99% by weight, of at least one polymer component, based on the sum of the polymer component and the at least one conductive filler.
  • the term polymer component also includes polymerized precursors of the polymer material (a).
  • the polymer material preferably comprises a) or consists of the polymer material a) of at least one polymer selected from thermoplastics,
  • thermoplastic elastomers thermoplastic elastomers, elastomers and mixtures thereof.
  • thermoplastics thermoplastic elastomers and mixtures thereof are preferred.
  • the polymer component of the polymer material (a) is preferably selected from polyolefin flomo or copolymers, liquid silicone rubbers,
  • the polymer component of the polymer material (a) contains at least one polyolefin homo- or copolymer or the polymer component of the polymer material (a) consists of at least one polyolefin homo- or copolymer.
  • the polyolefins preferably contain one or more Ci-C4-olefins in copolymerized form, preferably selected from ethylene, propylene, 1-butene or isobutene.
  • Suitable polyolefin homo- or copolymers are selected from polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP), polyisobutene (PIB), polybutene (PB),
  • Ethylene / propylene copolymers ethylene-propylene-diene copolymers (EPDM) and mixtures thereof.
  • the polymer component of the polymer material (a) contains a liquid silicone rubber (LSR, iquid silicone rubber) or the polymer component of the polymer material (a) consists of a liquid silicone rubber.
  • LSR liquid silicone rubber
  • EP0875536A2 describes a self-adhesive addition-crosslinking silicone rubber mixture which a) an SiH crosslinker containing at least 20 SiH groups and b) an epoxy-functional one
  • EP1854847A1 describes a curable two-component system which contains at least one diorganopolysiloxane and at least one SiH-containing crosslinker. Suitable
  • Liquid silicone rubbers are commercially available, e.g. B. the
  • the polymer component of the polymer material (a) contains a polyurethane or the polymer component of the polymer material (a) consists of a polyurethane.
  • Polyurethanes composed of polyisocyanates and thus complementary compounds with at least two groups reactive toward NCO groups.
  • the groups reactive with the NCO groups are preferably OH, NH2, NHR or SH groups.
  • the reaction of NCO groups with OH groups leads to the formation of urethane groups.
  • the reaction of NCO groups with amino groups leads to the formation of urea groups. in the
  • polyurethanes also includes polyureas and compounds containing urethane groups and
  • urea groups contain. The latter are also referred to below as "urea group-containing polyurethanes". Compounds that contain only one reactive group per molecule lead to a breakdown of the
  • Compounds that contain two reactive groups per molecule lead to the formation of linear polyurethanes.
  • Compounds with more than two reactive groups per molecule lead to the formation of branched polyurethanes.
  • Polyurethanes within the meaning of the invention can also be linked, for example, by urea, allophanate, biuret, carbodiimide, amide, uretonimine, uretdione, isocyanurate or oxazolidone structures.
  • the polymer component of the polymer material (a) contains at least one urea group-containing polyurethane or the polymer component of the polymer material (a) consists of at least one urea group-containing polyurethane.
  • the polymer material (a) preferably contains 15 to 99.5% by weight, particularly preferably 20 to 99% by weight, of at least one polyurethane containing urea groups, based on the sum of urea group containing
  • Polyurethane and the at least one conductive filler are Polyurethane and the at least one conductive filler.
  • the polymer component consists of the
  • Polymer material (a) made exclusively from at least one polyurethane, in particular from at least one urea group-containing polyurethane.
  • polyurethanes containing urea groups also apply analogously to polyurethanes which do not contain any urea groups, that is to say for the production of which no amine component is used which has at least two amino groups reactive toward NCO groups.
  • Polyurethanes containing urea groups contain at least one
  • Polymerized amine component which has at least two amine groups which are reactive toward NCO groups.
  • the proportion of the amine component is preferably 0.01 to 32 mol%, particularly preferably 0.1 to 10 mol%, based on the amount used to prepare the
  • the polyurethane (containing urea groups) is preferably low-branched or linear.
  • the one containing urea groups is particularly preferred
  • Polyurethane has a linear structure. I.e. the urea group-containing polyurethane is built up from diisocyanates and thus complementary divalent compounds.
  • Linear (urea group-containing) polyurethanes in the context of the invention are urea group-containing polyurethanes which have a degree of branching of 0%.
  • Low-branched (urea group-containing) polyurethanes preferably have a degree of branching from 0.01 to 20%, in particular from 0.01 to 15%.
  • the degree of branching of the polyurethane (containing urea groups) is preferably 0 to 20%.
  • the degree of branching denotes the proportion of Nodes in the polymer chain, ie the proportion of atoms that
  • a crosslinking is accordingly understood to mean that a branching polymer chain ends in a second branching polymer chain.
  • Groups reactive toward NCO groups preferably have at least one active hydrogen atom.
  • Suitable complementary compounds are low molecular weight di- and
  • Polyols polymeric polyols, low molecular weight di- and polyamines with primary and / or secondary amino groups, polymeric polyamines, amine-terminated polyoxyalkylene polyols, compounds with at least one hydroxyl group and at least one primary or secondary amino group in the molecule, in particular amino alcohols.
  • diols low molecular weight diols
  • polyols low molecular weight polyols
  • Suitable diols are, for example
  • Ethylene glycol propane-1, 2-diol, propane-1, 3-diol, butane-1, 2-diol, butane-1, 3-diol, butane-1, 4-diol, butane-2,3-diol, Pentane-1, 2-diol, pentane-1, 3-diol, pentane-1, 4-diol, pentane-1, 5-diol, pentane-2,3-diol, pentane-2,4-diol, hexane 1, 2-diol, hexane-1, 3-diol, hexane-1, 4-diol, hexane-1, 5-diol, hexane-1, 6-diol, hexane-2,5-diol, heptane-1, 2-diol 1,7-heptanediol, 1,8-octaned
  • Suitable polyols are compounds with at least three OH groups, e.g. B. glycerol, trimethylolmethane, trimethylolethane, trimethylolpropane, 1, 2,4-butanetriol, tris (hydroxy-methyl) amine, tris (hydroxyethyl) amine,
  • Di pentaerythritol
  • di di, tri- or oligoglycerols
  • sugars such as.
  • B glucose, tri- or higher-functional polyetheroie based on tri- or higher-functional alcohols and ethylene oxide, propylene oxide or butylene oxide, or polyesteroie.
  • glycerol trimethylolethane, trimethylolpropane, 1,2,4-butanetriol, pentaerythritol, and their polyetherols based on ethylene oxide or
  • Propylene oxide is particularly preferred. Since these compounds lead to branches, they are preferably used in an amount of at most 5% by weight, in particular at most 1% by weight, based on the total weight of the compounds which are complementary to the isocyanates. In particular, no polyols are used.
  • Suitable polymeric diols and polymeric polyols preferably have a molecular weight of 500 to 5000 g / mol.
  • the polymeric diols are preferably selected from polyether diols, polyester diols, polyether ester diols and polycarbonate diols.
  • the polymeric diols and polyols containing ester groups can be used instead of or in addition to carboxylic acid ester groups
  • Preferred polyether diols are polyethylene glycols H0 (CH2CH20) n-H,
  • Polytetramethylene glycols polytetrahydrofurans
  • poly-1, 3-propanediols or mixtures of two or more representatives of the above compounds.
  • diols are substituted by SH groups.
  • Preferred polyester diols are those which are obtained by reacting dihydric alcohols with dihydric carboxylic acids. Instead of the free polycarboxylic acids, it is also possible to use the corresponding polycarboxylic acid anhydrides or corresponding polycarboxylic acid esters of lower alcohols or mixtures thereof for preparing the polyester diols.
  • Polycarboxylic acids can be aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic, aromatic or heterocyclic and optionally, e.g. B. by
  • Halogen atoms substituted and / or unsaturated. Examples include: suberic acid, azelaic acid, phthalic acid, isophthalic acid,
  • Phthalic anhydride tetrahydrophthalic anhydride
  • Dicarboxylic acids of the general formula HOOC- (CH2) y -COOH are preferred, where y is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20, e.g. B.
  • polyhydric alcohols such as polyhydric alcohols such.
  • B ethylene glycol, propane-1, 2- diol, propane-1, 3-diol, butane-1, 3-diol, butene-1, 4-diol, butyne-1, 4-diol, pentane-1, 5- diol, neopentyl glycol, bis (hydroxymethyl) cyclohexanes such as 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, 2-methylpropane-1,3-diol, methylpentanediols, also diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol,
  • reactive hydrogen atoms such as alcohols or amines, e.g. B. water, ethylene glycol, propane-1, 2-diol, propane-1, 3-diol, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane or aniline are available.
  • a particularly preferred polyether diol is polytetrahydrofuran.
  • Polytetrahydrofurans can by cationic polymerization of
  • Polycarbonate diols are preferred, as they are, for. B. by reacting phosgene with an excess of the as structural components for the
  • Polyester polyols called low molecular weight alcohols can be obtained.
  • lactone-based polyester diols can also be used, these being flomo or copolymers of lactones, preferably addition products of lactones with suitable difunctional starter molecules containing terminal flydroxyl groups.
  • Preferred lactones are those which are derived from compounds of the general formula FIO- (CFl2) z-COOFI, where z is a number from 1 to 20 and an F1 atom of a methylene unit is also a C 1 to C 4 alkyl radical can be substituted. Examples are e-caprolactone, ⁇ -propiolactone, g-butyrolactone and / or methyl- ⁇ -caprolactone and mixtures thereof.
  • Suitable starter components are, for. B.
  • polyester polyols the low molecular weight dihydric alcohols mentioned above as a structural component for the polyester polyols.
  • the Corresponding polymers of e-caprolactone are particularly preferred.
  • Lower polyester diols or polyether diols can also be used as starters
  • lactone polymers be used.
  • polymers of lactones it is also possible to use the corresponding, chemically equivalent
  • Suitable low molecular weight di- and polyamines with primary and / or secondary amino groups have a molecular weight of 32 to less than 500 g / mol. Preference is given to diamines which contain two amino groups selected from the group consisting of the primary and secondary amino groups.
  • Suitable aliphatic and cycloaliphatic diamines are, for example, ethylenediamine, N-alkyl-ethylenediamine, propylenediamine, 2,2-dimethyl-1,3-propylenediamine, N-alkylpropylenediamine, butylenediamine, N-alkylbutylenediamine, pentanediamine, hexamethylenediamine, N-alkylhexamethylenediamine,
  • Low molecular weight aromatic di- and polyamines can also be used to produce the compositions according to the invention.
  • Aromatic diamines are preferably selected from bis (4-aminophenyl) methane, 3-methylbenzidine, 2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 1,1-bis (4- aminophenyl) -cyclohexane, 1,2-diaminobenzene, 1,4-diaminobenzene, 1,4-diaminonaphthalene, 1,5-diaminonaphthalene, 1,3-diaminotoluene, m-xylylenediamine, N, N'-dimethyl-4,4 ' -biphenyl-diamine, bis- (4-methyl-aminophenyl) -methane, 2,2-bis- (4-methylaminophenyl) -propane or mixtures thereof.
  • the low molecular weight diamines and polyamines used in the compositions have a proportion of aromatic diamines and polyamines in all diamines and polyamines of at most 50 mol%, particularly preferably at most 30 mol%, especially at most 10 mol%.
  • the proportion of aromatic diamines and polyamines in all diamines and polyamines of at most 50 mol%, particularly preferably at most 30 mol%, especially at most 10 mol%.
  • the low molecular weight diamines and polyamines used do not contain any aromatic diamines and polyamines.
  • aromatic di- and polyamines are used. Then the proportion of aromatic diamines and polyamines in all diamines and polyamines is at most 50 mol%, particularly preferably at most 30 mol%, especially at most 10 mol%.
  • Suitable polymeric polyamines preferably have a molecular weight of 500 to 5000 g / mol.
  • These include polyethyleneimines and amine-terminated polyoxyalkylene polyols, such as a, w-diaminopolyethers, which can be prepared by amination of polyalkylene oxides with ammonia.
  • Special amine-terminated polyoxyalkylene polyols are so-called Jeffamines or amine-terminated polytetramethylene glycols.
  • Suitable compounds with at least one hydroxyl group and at least one primary or secondary amino group in the molecule are dialkanolamines, such as diethanolamine, dipropanolamine, diisopropanolamine, 2-amino-1,3-propanediol, 3-amino-1,2-propanediol, 2-amino -1, 3-propanediol, dibutanolamine, Diisobutanolamine, bis (2-hydroxy-1-butyl) amine, bis (2-hydroxy-1-propyl) amine and dicyclohexanolamine.
  • dialkanolamines such as diethanolamine, dipropanolamine, diisopropanolamine, 2-amino-1,3-propanediol, 3-amino-1,2-propanediol, 2-amino -1, 3-propanediol, dibutanolamine, Diisobutanolamine, bis (2-hydroxy-1-buty
  • the urea group-containing polyurethane contains at least one amine-group-containing amine component in copolymerized form which has at least two amine groups which are reactive towards NCO groups. During the polyaddition, this leads to the formation of urea groups.
  • the urea group-containing polyurethane contains at least one diamine component in copolymerized form.
  • the polymerized diamine component is preferably selected from ethylenediamine, 1,3-propylenediamine, 1,4-tetramethylenediamine, 1,5-pentamethylenediamine, 1,6-hexamethylenediamine, 2-methylpentamethylenediamine,
  • Polyfunctional isocyanates are compounds with two or more (e.g. 3, 4, 5, etc.) isocyanate groups in the molecule.
  • the polyisocyanate is generally selected from di- and polyfunctional isocyanates, the allophanates, isocyanurates, uretdiones or carbodiimides of difunctional isocyanates and mixtures thereof.
  • the polyisocyanate preferably contains at least one difunctional isocyanate. In particular, only difunctional isocyanates (diisocyanates) are used.
  • Suitable polyisocyanates are generally all aliphatic and
  • aromatic isocyanates provided they are at least two reactive
  • aliphatic diisocyanates also includes cycloaliphatic (alicyclic)
  • the polyurethane (containing urea groups) contains aliphatic polyisocyanates, it being possible for the aliphatic polyisocyanate to be replaced by at least one aromatic polyisocyanate up to 80% by weight, preferably up to 60% by weight, based on the total weight of the polyisocyanates .
  • the urea group-containing polyurethane contains exclusively aliphatic
  • the polyisocyanate component preferably has an average content of 2 to 4 NCO groups.
  • Diisocyanates are preferred;
  • Suitable polyisocyanates are selected from compounds with 2 to 5 isocyanate groups, isocyanate prepolymers with an average number of 2 to 5 isocyanate groups and mixtures thereof. These include, for example aliphatic, cycloaliphatic and aromatic di, tri- and higher
  • the polyurethane (containing urea groups) preferably contains at least one aliphatic polyisocyanate incorporated.
  • Suitable aliphatic polyisocyanates are selected from ethylene diisocyanate, propylene diisocyanate,
  • HDI Hexamethylene diisocyanate
  • 1, 12-diisocyanatododecane 1, 12-diisocyanatododecane
  • the aromatic polyisocyanate is preferably selected from 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4- and 2,6-tolylene diisocyanate and their isomer mixtures, 1,5-naphthylene diisocyanate, 2,4'- and 4,4'- Diphenylmethane diisocyanate, hydrogenated 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (H12MDI), xylylene diisocyanate (XDI),
  • TXDI Tetramethylxylene diisocyanate
  • 4,4'-dibenzyl diisocyanate 4,4'-diphenyldimethylmethane diisocyanate, di- and
  • Tetraalkyldiphenylmethane diisocyanates ortho-tolydine diisocyanate (TODI) and mixtures thereof.
  • the polyurethane (containing urea groups) contains at least one polyisocyanate with a uretdione, isocyanurate, urethane, allophanate, biuret, iminooxadiazinedione and / or oxadiazinetrione structure incorporated.
  • the (urea group-containing) polyurethane contains at least one aliphatic polyisocyanate with uretdione,
  • Oxadiazintrione structure incorporated.
  • polyisocyanates or polyisocyanate mixtures with exclusively aliphatically and / or cycloaliphatically bonded ones
  • the polyurethane (containing urea groups) particularly preferably contains at least one aliphatic diisocyanate incorporated, which is selected from hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate and mixtures thereof.
  • Polyurethane composed of aliphatic polyisocyanates and thus complementary aliphatic compounds with at least two groups reactive toward NCO groups, the aliphatic polyisocyanate up to 50 wt .-%, based on the total weight of the polyisocyanates, through
  • At least one aromatic polyisocyanate can be replaced.
  • at least one aromatic polyisocyanate can be replaced.
  • Polyurethane (containing urea groups) composed of aliphatic polyisocyanates and thus complementary aliphatic compounds with at least two groups reactive toward NCO groups, the aliphatic polyisocyanate up to 30% by weight, based on the total weight of the
  • Polyisocyanates can be replaced by at least one aromatic polyisocyanate.
  • Polyurethane composed of aliphatic polyisocyanates and thus complementary aliphatic compounds with at least two groups reactive toward NCO groups.
  • Polyurethane a diamine-modified polycarbonate ester-polyether-polyurethane is used.
  • the polymer component of the polymer material (a) contains a thermoplastic elastomer (TPE) or the polymer component of the polymer material (a) consists of a TPE.
  • TPE thermoplastic elastomer
  • Suitable and preferred TPEs are those mentioned above, to which reference is made here.
  • TPEs are selected from thermoplastic polyamide elastomers (TPA), thermoplastic copolyester elastomers (TPC), thermoplastic elastomers based on olefin (TPO), thermoplastic styrene block copolymers (TPS), thermoplastic elastomers based on urethane (TPU) and thermoplastic vulcanizates or crosslinked thermoplastic elastomers based on olefin ( TPV).
  • TPA thermoplastic polyamide elastomers
  • TPC thermoplastic copolyester elastomers
  • TPO thermoplastic elastomers based on olefin
  • TPS thermoplastic styrene block copolymers
  • TPU thermoplastic elastomers based on urethane
  • TPU thermoplastic vulcanizates or crosslinked thermoplastic elastomers based on olefin
  • TPV thermoplastic vulcanizates or crosslinked thermoplastic elastomers
  • TPC is commercially available e.g. B. as Keyflex from LG Chem.
  • TPO is commercially available e.g. B. as Elastron TPO, Saxomer TPE-0 from PCW.
  • TPS is commercially available e.g. B. as Elastron G and Elastron D, Kraton from Kraton Polymers, as Septon from Kuraray, as Styroflex from BASF, as Thermolast from Kraiburg TPE, as ALLRUNA from ALLOD Material GmbH & Co.KG or as Saxomer TPE- S from PCW.
  • TPU is commercially available e.g. B. as Elastollan from BASF or as Desmopan, Texin, Utechllan from Covestro.
  • TPV is commercially available e.g. B. as Elastron V, Sariink from DSM.
  • the thermoplastic elastomer is preferably selected from diene-type rubbers such as polybutadiene, poly (styrene-butadiene) and poly (acrylonitrile-butadiene), saturated rubber obtained by hydrogenating these types of rubber of the diene type, isoprene rubber, chloroprene rubber, acrylic rubber Types such as a butyl polyacrylate, an ethylene / propylene, ethylene / propylene-diene, and an ethylene / octene copolymer resin.
  • diene-type rubbers such as polybutadiene, poly (styrene-butadiene) and poly (acrylonitrile-butadiene), saturated rubber obtained by hydrogenating these types of rubber of the diene type, isoprene rubber, chloroprene rubber, acrylic rubber Types such as a butyl polyacrylate, an ethylene / propylene, ethylene / propylene-diene, and an ethylene / o
  • the polymer component comprises
  • the polymer component of the polymer material b) is preferably selected from polyesters, polyketones (PK), polyether ketones (PEK),
  • PEEK Polyetheretherketones
  • PA polyamides
  • PAI polyamideimides
  • PPS polyphenylene sulfides
  • ABS copolymers and
  • polyesters are polyethylene terephthalates (PET), polybutylene terephthalates (PBT) and polycarbonates (PC).
  • PET polyethylene terephthalates
  • PBT polybutylene terephthalates
  • PC polycarbonates
  • High temperature polyamides These are partially crystalline or amorphous, thermoplastic, partially aromatic polyamides. These preferably contain at least one aromatic dicarboxylic acid polymerized,
  • terephthalic acid in particular selected from terephthalic acid, isophthalic acid and
  • Preferred HTPA are selected from PA 6.T, PA 10.T, PA 12.T, PA 6.I, PA 10.1, PA 12.1, PA 6.T / 6.1, PA 6.T / 6, PA 6.T / 10T, PA 10.T / 6.T, PA 6.T / 12.T, PA12.T / 6.T and mixtures thereof.
  • polyphthalamide Another special embodiment of the polyamides is polyphthalamide (PPA).
  • the polyketones are selected from polyether ketones, polyether ether ketones, polyaryl ether ketone and mixtures thereof.
  • polyarylsulfones are selected from polysulfones (PSU), polyethersulfones (PES),
  • Polymer component of the polymer material (b) is a polyamide-ABS blend or consists of it.
  • the polymer component of the polymer material (c) is selected from elastomers, thermoplastic elastomers and
  • the polymer material (a) contains at least one filler for shielding electromagnetic radiation.
  • composition according to the invention comprises as component a) at least one conductive filler.
  • Materials or fibers are present. These include powders, nanoparticulate materials, nanotubes, fibers, etc.
  • the fillers can be coated, uncoated or applied to a carrier material.
  • the geometry of the particulate materials or fibers is not critical.
  • the cross-section can be any shape, e.g. B. round, oval, triangular or rectangular.
  • Aspect ratio is in particular in the range from 1 to 10,000
  • Aspect ratio is the quotient of the length and thickness of the particulate
  • the at least one conductive filler is preferably selected from
  • Preferred metal-coated supports are metal-coated
  • Carbon fibers specially nickel-plated carbon fibers and silver-plated carbon fibers.
  • Preferred metal-coated supports are also silver-coated
  • the conductive filler is preferably not made of a homogeneous metal
  • the conductive filler is preferably not layers of metals obtained by metal vapor deposition or metal foils.
  • Suitable elemental metals are selected from cobalt, aluminum, nickel, silver, copper, strontium, iron and mixtures thereof.
  • Suitable alloys are selected from strontium ferrite, silver-copper alloy, silver-aluminum alloy, iron-nickel alloy, m-metals, amorphous metals (metallic glasses) and mixtures thereof.
  • Suitable metal fibers are man-made fibers made of metal, metal alloys, plastic-coated metal, metal-coated
  • Plastic or a core completely encased in metal.
  • Metal fibers are preferably comprised or consist of at least one metal selected from iron, copper, aluminum and alloys thereof.
  • the metal fibers comprise or consist of a steel, especially stainless steel.
  • the conductive filler comprises at least one ferromagnetic material, preferably selected from iron, cobalt, nickel, oxides and mixed oxides thereof, alloys and mixtures thereof. These fillers are especially suitable for deflecting electromagnetic waves with a low frequency.
  • the conductive filler comprises at least one carbon-rich, conductive material, preferably selected from carbon nanotubes, carbon fibers, graphite, graphene, conductive carbon black and mixtures thereof. These fillers are especially suitable for reflecting and absorbing electromagnetic waves with a high frequency.
  • the at least one conductive filler is selected from conductive carbon black, metal-containing material and mixtures thereof.
  • the conductive filler comprises at least one conductive carbon black and at least one metal-containing material.
  • the quantitative ratio of carbon black to the metal-containing material is in the range from 5% by weight: 95% by weight to 95% by weight: 5% by weight.
  • the first polymer material a) can contain carbon black as the sole conductive filler. In this case, the amount of carbon black used is higher than in
  • compositions containing carbon black for coloring and / or UV protection are Compositions containing carbon black for coloring and / or UV protection.
  • the carbon black content based on the total weight of the polymer material a), is 5 to 95% by weight, particularly preferably 10 to 90% by weight, in particular 20 to 85% by weight .-%, based on the total weight of the polymer material a).
  • the first polymer material a) contains a mixture of carbon black and at least one component different from carbon black as a conductive filler.
  • the component different from carbon black is selected from metal-coated substrates, elemental metals,
  • the first polymer material a) contains, as a conductive filler, a mixture of at least one conductive carbon black and at least one metal-containing carbon black
  • the filler is usually in a sufficient proportion in the
  • Contain polymer matrix in order to achieve the desired electrical conductivity for the intended application.
  • Usual amounts of the conductive filler are z. B. in a range from 0.1 to 95 wt .-%, based on the total weight of components a) and b).
  • the proportion of filler a) is preferably 0.5 to 95% by weight, particularly preferably 1 to 90% by weight, based on the total weight of components a) and b).
  • the polymer material (a) additionally contains at least one conductive polymer from the
  • urea group-containing polyurethane is different.
  • Suitable conductive polymers generally have a conductivity of at least 1 ⁇ 10 3 S rrr 1 at 25 ° C., preferably at least 2 ⁇ 10 3 S rrr 1 at 25 ° C.
  • Suitable conductive polymers are selected from polyanilines,
  • Polypyrroles polythiophenes, polyethylene dioxythiophenes (PEDOT), poly (p-phenylene-vinylenes), polyacetylenes, polydiacetylenes, polyphenylenesulfides (PSP), polyperinaphthalenes (PPN), polyphthalocyanines (PPhc), sulfonated Polystyrene polymers, carbon fiber-filled polymers and blends,
  • the proportion by weight of the at least conductive polymer is preferably 0 to 10% by weight, for example 0.1 to 5% by weight, based on the total weight of component b).
  • the polymer material (a) additionally contains at least one non-conductive polymer different from the urea group-containing polyurethane.
  • Suitable non-conductive polymers which are different from the urea group-containing polyurethane, are preferably selected from polyurethanes, silicones, fluorosilicones, polycarbonates, ethylene-vinyl acetates (EVA), acrylonitrile-butadiene-styrenes (ABS), polysulfones, poly (meth) acrylates,
  • Polyvinyl chlorides PVC
  • polyphenylene ethers polystyrenes
  • polyamides polyamides
  • polyolefins e.g. B. polyethylene or polypropylene, polyether ketones
  • Polyesters polyacetals, e.g. B. Polyoxymethylene (POM),
  • Liquid crystal polymers polyphenylene oxides, polysulphones, polyethersulphones, polystyrenes, epoxides, phenols, chlorosulphonates, polybutadienes, acrylonitrile butadiene rubbers (ABN), butylene, neoprene, nitriles, polyisoprenes, natural rubbers, styrene-isoprene, and styrene-isoprene (styrene-IS) Butadiene-styrenes (SBS), ethylene-propylenes (EPR), ethylene-propylene-diene monomers (EPDM), nitrile-butadienes (NBR), styrene-butadienes (SBR) and their copolymers and mixtures thereof.
  • ABS acrylonitrile butadiene rubbers
  • butylene butylene, neoprene, nitriles, polyiso
  • the proportion by weight of the at least one non-conductive polymer different from the urea group-containing polyurethane is preferably 0 to 20% by weight, preferably 0 to 15% by weight, based on the total weight of component a). If such a non-conductive matrix polymer is present, then it is in an amount of at least 0.1, preferably at least 0.5% by weight, based on the total weight of component a).
  • the conductive polymer and the non-conductive polymer can with
  • Filler particles are mixed into a mixture of the components during the polymerization of the matrix polymer (sol-gel process). Homogeneous and heterogeneous blends are possible. There are no macrophases in a homogeneous blend, whereas there are macrophases in a heterogeneous blend.
  • the first polymer material (a) contains a1) 0.5 to 95% by weight of at least one conductive filler, a2) 15 to 99.5% by weight of at least one polymer component, a3) 0 to 20% by weight % at least one of a2) not different
  • conductive polymer a4) 0 to 10% by weight of at least one conductive polymer, a5) optionally at least one additive, each additive being present in an amount of up to 3% by weight, optionally at least one solvent.
  • Suitable additives a5) are selected from antioxidants, heat stabilizers, flame retardants, light stabilizers (UV stabilizers, UV absorbers or UV blockers), catalysts for the
  • composition can contain as component a6) at least one filler and reinforcing material different from components a) to c).
  • the fillers and reinforcing materials mentioned below are also suitable for providing composites for back injection molding, as described above.
  • Particulate fillers can have a wide range of particle sizes, ranging from powdery to coarse-grained particles.
  • Organic or inorganic fillers and reinforcing materials can be used as fillers.
  • inorganic fillers such as carbon fibers, kaolin, chalk, wollastonite, talc, calcium carbonate, silicates, titanium dioxide, zinc oxide, glass particles, e.g. B. glass spheres, nanoscale layered silicates, nanoscale aluminum oxide (AI2O3), nanoscale titanium dioxide (T1O2), layered silicates and nanoscale silicon dioxide (S1O2) can be used.
  • the fillers can also be surface-treated.
  • Suitable sheet silicates are kaolins, serpentines, talc, mica,
  • the sheet silicates can be surface-treated or untreated.
  • one or more fibrous materials can be used. These are preferably selected from known inorganic ones
  • Reinforcement fibers such as boron fibers, glass fibers, silica fibers,
  • Ceramic fibers and basalt fibers such as
  • Aramid fibers polyester fibers, nylon fibers and polyethylene fibers and
  • Natural fibers such as wood fibers, flax fibers, hemp fibers and sisal fibers.
  • Component a6) if present, is preferably used in an amount of from 1 to 80% by weight, based on the total amount of components a1) to a6).
  • composition according to the invention can be in the form of a foam.
  • a foam in the sense of the invention is a porous, at least partially open-cell structure with cells communicating with one another.
  • foaming can take place through the carbon dioxide formed during the reaction of the isocyanate groups with water; the
  • propellants from the class of hydrocarbons such as C3-C6 alkanes, e.g. B. n-butane, sec-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, cyclopentane, hexanes, etc.
  • halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, dichloromonofluoromethane, chlorodifluoroethane, 1,1-dichloro-2,2,2-trifluoroethane, 2,2-dichloro-2-fluoroethane, in particular chlorine-free fluorocarbons, such as difluoromethane, trifluoromethane, difluoroethane, 1, 1, 1, 2-tetrafluoroethane, 1, 1, 2,2- Tetrafluoroethane, 1, 1, 1, 3,3-pentafluoropropane, 1, 1, 1, 3,3,3-hexa
  • C3-C6 alkanes e.g.
  • the subsequent curing typically takes place at a temperature of about 10 to 80 ° C, especially 15 to 60 ° C, especially at room temperature.
  • any residual moisture that may still be present can be removed using conventional methods, such as B. by convective air drying or
  • the polymer component of the polymer material (a) is preferably in the form of a two-component (2K) polymer composition.
  • Suitable (2K) polymer compositions comprise or consist of elastomers, thermoplastic elastomers and mixtures thereof. 2K silicone rubbers, 2K polyolefins, 2K polyurethanes and mixtures thereof are preferred.
  • the polymer component of the polymer material (a) is in the form of a two-component (2K) polyurethane composition. Suitable two-component
  • Polyurethane paints contain z. B. a component (I) and a component (II), the component (I) at least one of the aforementioned
  • Polyurethanes are used. Alternatively or additionally, the
  • Component (I) contain a prepolymer which contains at least two groups which are reactive toward NCO groups.
  • the component (II) contains
  • component (II) can contain a prepolymer which contains at least two NCO groups.
  • the components (I) and / or (II) can optionally contain further oligomers and / or polymeric constituents. So can e.g. B. in the case of an aqueous two-component (2K) polyurethane composition, component (I) have one or more further polyurethane resins and / or acrylate polymers and / or acrylated polyesters and / or acrylated polyurethanes.
  • the other polymers are generally water-soluble or water-dispersible and have hydroxyl groups and optionally acid groups or their salts.
  • the other aforementioned components of the polymer material (a) can each be contained only in component (I) or (II) or in part in both.
  • the two components (I) and (II) of the two-component (2K) polyurethane composition of the polymer material (a) are produced by the customary methods from the individual constituents with stirring.
  • Coating agents are also produced from these two components (I) and (II) by stirring or dispersing using the devices commonly used, for example using a dissolver or the like or using 2-component metering and mixing systems that are also commonly used.
  • the polymer material (a) containing a two-component (2K) polyurethane composition can be in the form of an aqueous lacquer.
  • a suitable aqueous two-component (2K) polyurethane varnish in the ready-to-use state usually contains, based on the total weight of the composition:
  • At least one polyurethane especially a urea group-containing polyurethane (previously defined as component a2)) 0 to 20% by weight of at least one non-conductive polymer different from a2) (previously defined as component a3)),
  • plastics such as ABS, AMMA, ASA, CA, CAB, EP, UF, CF, MF, MPF, PF, PAN, PA, PC, PE, HDPE, LDPE, LLDPE, UHMWPE, PET, PMMA,
  • PP, PS, SB, PUR, PVC, RF, SAN, PBT, PPE, POM, PUR-RIM, SMC, BMC, PP-EPDM and UP (abbreviations according to DIN 7728T1) can be coated.
  • the plastics to be coated can of course also be polymer blends, modified plastics or fiber-reinforced plastics.
  • the two-component (2K) polyurethane compositions according to the invention can also be applied to other substrates, such as
  • metal, wood or paper or mineral substrates can be applied.
  • non-functionalized and / or non-polar substrate surfaces these can be subjected to a pretreatment, such as with plasma or flame, before coating.
  • the substrates can be primed with the two-component (2K) polyurethane composition according to the invention prior to coating.
  • All common primers both conventional and water-based primers, can be used as primers.
  • both radiation-curable and thermally curable or dual primers can be used.
  • the application takes place with the help of customary methods, for example spraying, knife coating, dipping, brushing or by means of coil coating processes.
  • compositions according to the invention are usually at
  • Another object of the invention is a method for producing a composition for shielding electromagnetic radiation, comprising the steps: a) providing at least one conductive filler and
  • Another object of the invention is a method for producing a substrate shielded from electromagnetic radiation, comprising or consisting of a composition for shielding
  • composition for shielding electromagnetic radiation in which such a composition for shielding electromagnetic radiation is provided, and the substrate is formed from the composition for shielding electromagnetic radiation (molding), or the composition for shielding is made into a substrate
  • substrate is understood to mean any sheet-like structure to which the composition according to the invention can be applied or into which the composition according to the invention can be incorporated or which consists of the composition according to the invention.
  • a preferred embodiment comprises a method as defined above, in which a drying and / or curing step also follows.
  • composition for shielding electromagnetic radiation with at least one additive different from the conductive filler a Suitable additives are those mentioned above.
  • the substrate is formed from the composition for shielding electromagnetic radiation.
  • the composition according to the invention is plasticized and subjected to a shaping step. These are shaping steps known to the person skilled in the art, such as casting molds,
  • Plastic molding compounds are used.
  • the incorporation can be carried out either in the melt or in the solid phase.
  • a combination of these methods is also possible, e.g. B. by premixing in the solid phase and then mixing in the melt.
  • Conventional devices, such as kneaders or extruders, can be used.
  • composition obtained by electromagnetic radiation in the substrate can then be subjected to at least one further process step.
  • This is preferably selected from a shape
  • Drying, hardening or a combination thereof Drying, hardening or a combination thereof.
  • a substrate is at least partially covered with the composition for shielding
  • the substrates are coated with the compositions described for shielding electromagnetic radiation by customary methods known to those skilled in the art. To do this, the
  • composition for shielding electromagnetic radiation or a coating composition containing this applied to the substrate to be coated in the desired thickness and optionally dried and / or optionally partially or fully cured. This process can be repeated one or more times if desired.
  • the application to the substrate can be carried out in a known manner, e.g. B. by dipping, spraying, troweling, knife coating, brushing, rolling, dip-coating, rolling, casting, lamination, back injection, in-mold coating, coextrusion, screen printing, pad printing, centrifuging, reactive injection molding (RIM), compression molding and Transfer molding.
  • the composition for shielding electromagnetic radiation comprises at least one thermoplastic elastomer (TPE) and is applied to the substrate to be coated by lamination, back injection molding, coextrusion, reactive injection molding (RIM), compression molding or transfer molding.
  • the coating can e.g. B. after a spraying process, such as. B. air pressure, airless or electrostatic spray processes can be applied one or more times.
  • a spraying process such as. B. air pressure, airless or electrostatic spray processes can be applied one or more times.
  • the coating thickness i.e. H. the thickness of the conductive layer is generally in a range from about 100 to 5000 ⁇ m, preferably 500 to 2000 ⁇ m.
  • Coatings can be used under normal temperature conditions, i.e. H. can be applied without heating the coating, but also at elevated temperature.
  • the coating can e.g. B. during and / or after application at elevated temperature, e.g. B. at 25 to 200 ° C, preferably 30 to 100 ° C dried and / or cured.
  • Another object of the invention is the use of
  • composition according to the invention for shielding electromagnetic rays.
  • the composition according to the invention as defined above, can be used for shielding electromagnetic radiation in electronic housings.
  • An electric vehicle is generally a means of transport that is at least temporarily or partially powered by electrical energy.
  • Battery-powered vehicles are also known internationally as Battery Electric Vehicles (BEV). Examples of electric vehicles are road vehicles, rail vehicles, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV, SUV
  • Watercraft or aircraft such as electric cars, electric scooters, electric motorcycles, electric tricycles, battery and trolley buses,
  • Electric trucks Electric trains (trains and trams), electric bicycles and electric scooters.
  • Electric vehicles within the meaning of the invention are also hybrid electric vehicles (Hybrid Electric Vehicle, HEV) and
  • FC (E) V Fuel Cell (Electric) Vehicle, FC (E) V.
  • electrical energy is generated from hydrogen or methanol by a fuel cell and converted directly into motion with the electric drive or temporarily stored in a battery.
  • the substrates according to the invention are advantageously suitable for the production of electronic housings for e-mobility vehicles in these four areas.
  • Modern electric vehicles are based on brushless electric motors, such as asynchronous machines or permanent magnet synchronous machines (brushless DC machine).
  • asynchronous machines or permanent magnet synchronous machines (brushless DC machine).
  • brushless DC machine The commutation of the supply voltage in the phases of the motor, and thus the generation of the necessary for operation
  • Rotating field takes place electronically by so-called inverters.
  • the electric motor acts as a generator and supplies an alternating voltage that is rectified by the inverter and the
  • Traction battery can be supplied (recuperation). Either
  • Electric car is the onboard charger.
  • Charging stations for charging electric vehicles are either single-phase or three-phase
  • the substrates according to the invention are especially suitable for shielding electromagnetic radiation from inverters, DC / DC converters and onboard chargers.
  • Substrates are especially suitable for the shielding of navigation and Communication devices, such as GPS systems in particular, protect against electromagnetic radiation.
  • compositions according to the invention are suitable for producing seals or containers with a good sealing effect.
  • the EMI shielding compositions are preferably based on the following compositions:
  • the EMI shielding composition contains one or more than one of the following polymer matrices
  • Compounded TPE (comprising anti-aging agents, plasticizers and possibly other additives) or
  • Compounded TPU (comprising anti-aging agents, plasticizers and possibly other additives) or
  • Compounded TPV including anti-aging agents, plasticizers and possibly other additives
  • Proportion in each case 20-95% by weight, preferably 40-95% by weight, based on the total weight of the EMI-shielding composition?
  • the EMI shielding composition contains one or more than one of the following conductive fillers
  • Metals used including alloys: iron, stainless steel, copper, aluminum
  • Cross-section geometries round, triangular, square, rectangular
  • Diameter 1 gm to 500 gm
  • Fig. 1 Sample body with a sprayed-on seal and overmolded with a
  • composition according to the invention is produced in an extruder and then granulated.
  • the shaping is done by injection molding to standardized ASTM test pieces. Alternatively, panels with the dimensions

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmten Substrats, die nach diesem Verfahren erhältlichen Substrate und Vorrichtungen und deren Verwendung zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen, speziell im Bereich Elektromobilität.

Description

Verfahren zur Herstellung eines gegenüber elektromagnetischer
Strahlung abgeschirmten Bauteils
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmten Substrats, die nach diesem Verfahren erhältlichen Substrate und Vorrichtungen und deren
Verwendung zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen, speziell im
Bereich Elektromobilität.
STAND DER TECHNIK
Elektromagnetische Wellen weisen eine elektrische und eine magnetische Feldkomponente auf. Die von elektronischen Bauteilen 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 oder der Medizintechnik, 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, wobei sich die einzelnen Bauteile keineswegs gegenseitig stören dürfen. 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. Die mit durch Abschirmung einer eingestrahlten
elektromagnetischen Welle erzielte Dämpfung setzt sich in der Regel bei allen Abschirmprinzipien zusammen aus einer Reflexion und einer Absorption. Bei der Absorption verliert die elektromagnetische Welle Energie, die in
Wärmeenergie umgewandelt wird, wobei die Absorption von der Wandstärke des Abschirmmaterials abhängt. Die Reflexion hingegen ist je nach
Frequenzbereich unabhängig von der Materialstärke und kann sowohl an der Vorder- als auch an der Rückseite und innerhalb des Materials auftreten.
Im mittleren Frequenzbereich kann zur Beurteilung der Abschirmung in der Regel das elektrische Leitfähigkeitsverhalten der Materialien direkt
herangezogen werden. Im unteren Frequenzbereich kann zur Beurteilung der Abschirmung die relative Permeabilität und im oberen Frequenzbereich die Reflexion und auch die Schwingungsabsorption herangezogen werden.
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. Damit die elektronischen
Komponenten sich in ihrer Funktionsausübung nicht gegenseitig negativ beeinflussen, werden diese derzeit durch die Verwendung von Gehäusen aus Aluminium elektromagnetisch abgeschirmt. Aluminium als
Abschirmungsmaterial hat jedoch zwei große Nachteile: Das hohe Gewicht und die hohen Kosten. Es besteht also ein großer Bedarf nach
Substitutionsmaterialen für Aluminium und Verfahren zur Herstellung von elektromagnetisch abgeschirmten Bauteilen auf Basis dieser
Substitutionsmaterialien.
Es ist bekannt, zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung metallische Gehäuse, beispielweise aus Aluminium, einzusetzen. Aufgrund der hohen Leitfähigkeiten der Metalle werden dabei gute Schirmdämpfungen erzielt. Der Einsatz von rein metallischen Abschirmungen ist aber mit verschiedenen Nachteilen verbunden, wie 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), Leitfähigkeit verliehen werden. Jedoch ist für die metallische
Beschichtung von Kunststoffen in der Regel ein hoher Aufwand zur
Vorbereitung der Bauteile erforderlich, um eine gute Haftung der Beschichtung zu erzielen.
Es ist weiterhin bekannt, zur Herstellung von elektromagnetischen
Abschirmungen Kunststoff-Komposite (Verbundwerkstoffe, Compounds) einzusetzen, die eine Matrix aus wenigstens einer Polymerkomponente und wenigstens einen Füllstoff mit Abschirmungseigenschaften aufweisen. Diese können in Form von Beschichtungen, Isolierbändern, Formkörpern, etc.
eingesetzt werden. Zur Herstellung leitfähiger Komposite können beispielsweise elektrisch leitfähige Füllstoffe in einer Matrix aus wenigstens einem nicht leitfähigen Polymer dispergiert werden.
S. Geetha et al. geben im Journal of Applied Polymer Science, Bd. 112, 2073 - 2086 (2009) einen Überblick zu Verfahren und Materialien zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung. Es werden diverse Kunststoff-Komposite auf Basis nicht-leitfähiger Polymere mit einer großen Vielzahl leitfähiger Füllstoffe erwähnt. Als Alternative wird der Einsatz von leitfähigen Polymeren und speziell von Polyanilin und Polypyrrol diskutiert.
K. Jagatheesan et al. beschreiben im Indian Journal of Fibre & Textile
Research, Bd. 39, 329 - 342 (2014) die elektromagnetischen
Abschirmeigenschaften von Kompositen auf Basis leitfähiger Füllstoffe und leitfähiger Gewebe. Der Fokus liegt dabei auf speziellen Geweben, z. B. auf Basis von leitfähigen Hybridgarnen und einer Vielzahl leitfähiger Fäden zur Abschirmung eines möglichst weiten Frequenzbereichs. Die WO 2013/021039 betrifft eine Mikrowellen-absorbierende
Zusammensetzung, die dispergierte magnetische Nanopartikel in einer
Polymermatrix enthält. Die Polymermatrix enthält ein hochverzweigtes stickstoffhaltiges Polymer, wobei konkret ein Polyurethan auf Basis eines hyperverzweigten Melamins mit Polyolfunktionalität eingesetzt wird.
Die US 5,696,196 beschreibt eine Beschichtungszusammensetzung zur Abschirmung von Kunststoff gegen elektromagnetische Interferenz (EMI) und Radiofrequenz-Interferenz (RFI). Die beschriebene Zusammensetzung umfasst eine wässrige Dispersion einer thermoplastischen Emulsion, eine wässrige Urethandispersion, ein koaleszierendes Lösungsmittel auf Glykolbasis, versilberte Kupferflocken, leitfähigen Ton und Entschäumer.
Die US 2007/0056769 A1 beschreibt ein polymeres Kompositmaterial zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung, das ein nicht-leitfähiges Polymer, ein inhärent leitfähiges Polymer und einen elektrisch leitfähigen Füllstoff umfasst. Zur Herstellung des Komposits werden die Polymerkomponenten in intensiven Kontakt gebracht. Als geeignete nicht-leitfähige Polymere werden elastomere, thermoplastische und duroplastische Polymere genannt, die unter einer Vielzahl verschiedener Polymerklassen ausgewählt sein können. In den erfindungsgemäßen Beispielen wird ausschließlich ein mit Nickel-beschichteten Kohlenstofffasern gefüllter Polystyrol/Polyanilin-Blend eingesetzt.
Die nicht vorveröffentlichte DE 10 2018 115 503 beschreibt eine
Zusammensetzung zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen, umfassend a) wenigstens einen leitfähigen Füllstoff und b) eine Polymermatrix, enthaltend wenigstens ein harnstoffgruppenhaltiges Polyurethan. Es ist nicht beschrieben, aus dieser Zusammensetzung und wenigstens einem weiteren Polymermaterial durch ein Spritzgussverfahren ein EMI-abschirmendes Substrat herzustellen. DE 10 2014 015 870 beschreibt ein Fahrwerksbauteil für Kraftfahrzeuge aus einem kurzfaserverstärkten Kunststoff, wobei es sich u. a. um einen
kohlenstoffverstärkten Kunststoff mit einer Faserlänge zwischen 0,1 bis 1 mm handeln kann. Das Fahrwerksbauteil wird hergestellt, indem in einem ersten Spritzgussvorgang der Kern hergestellt wird und in einem zweiten
Spritzgussvorgang der Kern durch Umspritzung mit dem gleichen
kurzfaserverstärkten Kunststoff geformt wird.
JP FI07-186190 beschreibt einen siebenlagigen Spritzgussartikel, wobei vier Arten von thermoplastischen Flarzen verwendet wurden. Die erste und die siebte Schicht, d. h. die Oberflächenschichten bestehen aus Polyolefinharzen. Die zweite und sechste Schicht sind eine lichtabschirmende Schicht bestehend aus Polyolefinharzen, das durch Ruß oder lichtabsorbierende Füllstoffe gefärbt ist. Die zweite Schicht ist ein Sauerstoffsperrharz. Die dritte und fünfte Schicht ist ein Maleinsäureanhydrid-pfropfmodifiziertes Polyolefinharz.
JP 2005-229007 beschreibt ein Flarzgehäuse, das elektromagnetische
Abschirmeigenschaften aufweist. Diese werden durch Spritzgießen unter Verwendung einer dünnen Folienbahn mit mindestens einer leitfähigen Schicht und einer Klebstoffschicht oder durch Thermoformen hergestellt. Die leitende Schicht ist entweder eine durch Metalldampfabscheidung erhaltene Schicht von Nickel, Aluminium, Silber, Gold, Stahl oder Messing oder eine Metallfolie aus Aluminium oder Kupfer.
WO 2014/175973 beschreibt ein Verfahren zur Fierstellung einer EMI- Abschirmung für eine elektronische Leiterplatte, wobei eine elektrisch leitfähige thermoplastische Folie verwendet wird, die eine vorher aufgetragene elektrisch leitfähige Klebstoffzusammensetzung enthält. Die Klebstoffzusammensetzung umfasst einen Silikonkleber, ein kompatibles Silan und elektrisch leitende Teilchen oder Fasern.
WO 2010/036563 beschreibt eine EMI-Abschirmung mit mindestens einem Fach zum Einschließen der Schaltung eines elektronischen Geräts. Die
Abschirmung enthält eine elastische Schicht aus einem wärmeverformbaren, elektrisch leitfähigen Schaum, wobei die Schicht eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, die eine Dickenabmessung dazwischen definieren, und die Schicht einen inneren Abschnitt aufweist, der von einem
Umfangsabschnitt umgeben ist. Der Innenteil der Schicht wird durch ihre Dickenabmessung hindurch zusammengedrückt, um einen oberen
Wandabschnitt der Abschirmung zu bilden, wobei sich die Dickenabmessung des Umfangsabschnitts vom oberen Wandabschnitt nach unten erstreckt, um einen Seitenwandabschnitt der Abschirmung zu bilden, der zusammen mit dem oberen Wandabschnitt mindestens einen Teil der Kammer definiert.
WO 1997/041572 beschreibt eine wärmeschrumpfbare, elektromagnetische Interferenz (EMI) abschirmende Ummantelung, mit der ein längliches Objekt mit einem gegebenen Außendurchmesser ummantelt werden kann. Die
Ummantelung besteht aus einem rohrförmigen Außenelement von
unbestimmter Länge und einem erweiterten Innendurchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des Objekts, einem elektrisch leitenden
Innenelement, das koaxial innerhalb des Außenelements aufgenommen ist und sich koextensiv dazu erstreckt, und einer im allgemeinen kontinuierlichen, thermoplastischen Zwischenschicht, die zwischen dem Außen- und dem
Innenelement angeordnet ist und sich koextensiv dazu erstreckt. Die
Zwischenschicht verbindet das innere Element mit dem äußeren Element im Wesentlichen über dessen gesamte Länge, um den Mantel zu einer integralen Struktur zu konsolidieren. Das äußere Element wiederum ist
wärmeschrumpfbar bis zu einem zurückgewonnenen, d.h. kontrahierten Innendurchmesser, der kleiner als der expandierte Innendurchmesser ist, um den Mantel im Wesentlichen an die äußere diametrale Ausdehnung des Objekts anzupassen.
WO 2011/019888 beschreibt eine Dichtungsanordnung mit einer
Lebenserfassungseinrichtung in Bezug auf Verschleiß, thermischen Abbau, physische Beschädigung, chemische Unverträglichkeit und strukturelle
Störungen innerhalb der Dichtungsanordnung sowie mit einer Einrichtung zum Übertragen eines Ausgangssignals der Erfassungseinrichtung ausgestattet, um eine Änderung in der Dichtungsumgebung oder einen bevorstehenden
Dichtungsausfall zu erkennen.
Die im Stand der Technik beschriebenen Verfahren zur Herstellung
elektromagnetisch abschirmender Oberflächen auf Kunststoffbauteilen sehen in der Regel die Applizierung der Beschichtung als einen zusätzlichen
Arbeitsschritt im Anschluss an die Formgebung vor. Derartige Verfahren weisen die folgenden Nachteile auf:
Durch zusätzliche Arbeitsschritte resultieren höhere Produktionskosten. Dies führt zu einer wirtschaftlichen Benachteiligung, z. B. im Vergleich zu abschirmenden Vorrichtungen aus Aluminium-Druckguss.
Sprühverfahren führen zu einem häufig beträchtlichen Materialverlust durch den sogenannten Overspray.
Die Schichtdicken der durch Sprühauftrag erhaltenen Beschichtungen sind in der Regel nicht gleichmäßig bezüglich der Bauteiloberfläche. Es ist zudem schwierig, die leitfähigen Schichten in der angestrebten geringen Dicke, z. B. von höchstens 1 mm, aufzutragen.
Die Integration weiterer Funktionen in das Bauteil, wie z. B. von berührungsempfindlichen Sensoren, Schaltern, etc. oder von einem zusätzlichen Hitze- oder Lichtschutz, ist verfahrensbedingt limitiert. Es besteht daher ein Bedarf an einem Verfahren zur Herstellung von
Kunststoffbauteilen mit einer zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung befähigten Schicht, wobei die EMI-Abschirmung und gegebenenfalls die
Integration weiterer Funktionen in die Oberfläche des Bauteils direkt bei der Herstellung des Formbauteils erfolgen.
Zur Herstellung von Kunststoffbauteilen aus mehreren Materialien, z. B. von Hart-Weich-Verbundbauteilen, und speziell zur Herstellung von Oberflächen auf Formteilen sind verschiedene etablierte Verfahren bekannt. Dazu zählen spezielle Spritzgussverfahren, wie das Hinterspritzen und der
Mehrkomponenten-Spritzguss.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmten Substraten (Bauteilen) zur Verfügung zu stellen, das die zuvor beschriebenen Nachteile überwindet.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass diese Aufgabe durch ein
Verfahren gelöst wird, bei dem zur Herstellung eines gegenüber
elektromagnetischer Strahlung abgeschirmten Substrats ein erstes
Polymermaterial, das wenigstens einen Füllstoff zur Abschirmung
elektromagnetischer Strahlen enthält, in einem speziellen Spritzgussverfahren mit wenigstens einem zweiten Polymermaterial verbunden und gleichzeitig einer Formgebung unterzogen werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die danach erhaltenen Substrate und Bauteile haben folgende Vorteile: Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung eines EMI- abgeschirmten Substrats, ohne dass zunächst das Bauteil separat geformt und erst nachfolgend beschichtet wird.
Es lassen sich EMI-Beschichtungen mit geringer Dicke und/oder geringer Abweichung (Varianz) von der gewünschten Schichtdicke hersteilen.
Es ist möglich, direkt bei der Formung des Bauteils zusätzlich zur EMI- Abschirmung weitere Funktionen in das Bauteil zu integrieren. Dies ermöglicht z. B. die integrierte Herstellung von mehrteiligen EMI- abgeschirmten Gehäusen mit einer leitfähigen Dichtung für die
Kontaktierung der einzelnen Gehäuseteile oder die Integration eines Hitzeschilds.
Zur Abschirmung der elektromagnetischen Strahlen können elastomere Polymermaterialien eingesetzt werden, die Energie verschiedener Form (speziell verschiedener Wellenlängenbereiche) absorbieren können. Somit können auch unerwünschte mechanische Schwingungen vermieden werden. Dies wirkt sich z. B. vorteilhaft auf das NVH- Verhalten (NVH = Noise, Vibration, Harshness) der Bauteile aus. Des Weiteren können bei der Herstellung des EMI-abgeschirmten Substrats weitere Funktionalitäten vorgesehen werden. Durch Verwendung einer das Substrat zumindest teilweise umschließenden Polymerfolie kann z.
B. eine verbesserte Crash-Sicherheit oder durch Einsatz
hitzebeständiger Polymere eine verbesserte Wärmebeständigkeit bewirkt werden.
Zur Herstellung der Substrate kann eine Kombination von
Polymermaterialien eingesetzt werden, wobei eine Komponente dem Substrat die Strukturfestigkeit verleiht, die durch die zur EMI- Abschirmung eingesetzte weitere Komponente nicht negativ beeinflusst wird.
Materialverluste, wie sie beim Aufträgen von Beschichtungen durch Sprühverfahren üblich sind, werden vermieden. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein erster Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Fierstellung eines gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmten Substrats, bei dem man: i) ein erstes Polymermaterial (a) oder eine Vorstufe davon bereitstellt, das wenigstens einen leitfähigen Füllstoff enthält, und wenigstens ein zweites Polymermaterial (b) oder eine Vorstufe davon bereitstellt, ii) die in Schritt i) bereitgestellten Polymermaterialen (a) und (b) oder deren Vorstufe(n) einer Formgebung unter stoffschlüssiger Verbindung der Polymermaterialen (a) und (b) unterzieht, und dabei die Vorstufen, falls vorhanden, zur Polymerisation bringt.
Im Rahmen der Erfindung bezeichnet ein gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmtes Substrat auch ein Substrat, dass zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung befähigt ist, d.h. ein elektromagnetische
Strahlung abschirmendes Substrat.
In einer Variante wird ein elektronisches Bauteil mit einem erfindungsgemäßen Substrat beschichtet und/oder ummantelt, um die von dem elektronischen Bauteil abgestrahlten elektromagnetischen Wellen abzuschirmen, um die Umgebung nicht in unzulässiger weise zu beeinflussen. In einer weiteren Variante wird ein elektronisches Bauteil mit einem erfindungsgemäßen Substrat beschichtet und/oder ummantelt, um zu verhindern, das elektromagnetische Wellen aus der Umgebung das beschichtete und/oder ummantelte
elektronische Bauteil in unzulässiger Weise beeinflussen. Das erfindungsgemäße Substrat kann dabei eine integrale Komponente des elektronischen Bauteils sein.
Bevorzugt, wird in einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ein elektronisches Bauteil mit dem in Schritt ii) erhaltenen Substrat beschichtet und/oder ummantelt und/oder ein elektronisches Bauteil wird in das in Schritt ii) erhaltene Substrat eingebettet.
Speziell wird wenigstens eine der in Schritt i) bereitgestellten Komponenten, ausgewählt unter dem Polymermaterial (a), der Vorstufe für das
Polymermaterial (a), dem Polymermaterial (b) und der Vorstufe für das
Polymermaterial (b), in fließfähiger Form zur Formgebung in Schritt ii) eingesetzt oder ist unter den Verfahrensbedingungen in Schritt ii) formbar.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Flinterspritzen von Folien und Verbundwerkstoffen. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das
Mehrkomponentenspritzgießen (auch als Verbundspritzgießen oder
Overmolding bezeichnet).
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Substrat, das durch das zuvor und im Folgenden beschriebene Verfahren erhältlich ist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen, die ein solches Substrat umfasst oder aus einem solchen Substrat besteht.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines
erfindungsgemäßen Substrats zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen. BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Polymermaterialien (a), (b) und (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 (a), (b) und (c) wenigstens eine weitere Komponente enthalten, z. B. Füllstoffe, Verstärkungsstoffe oder davon verschiedene
Additive. Die Polymermaterialien (a), (b) und (c) liegen in einer speziellen Ausführung als Komposit (Verbundwerkstoff) vor.
Die Polymermaterialien (a), (b) und, falls vorhanden, (c) werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren als separate Komponenten eingesetzt und zur Herstellung der erfindungsgemäßen Substrate miteinander verbunden. Dabei ist es ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass das Verbinden des wenigstens einen leitfähigen Füllstoff enthaltenden
Polymermaterials (a) (oder der Vorstufe davon) mit dem Polymermaterial (b) (oder der Vorstufe davon) und die Formgebung des Verbunds aus (a) und (b) in einem Schritt erfolgt.
Verschiedene Varianten zum Verbinden und Formen von (a) und (b) in einem Schritt werden im Folgenden genauer beschrieben. Ein Beispiel ist das
Mehrkomponenten-Spritzgießen zur Herstellung von Substraten in Form von Spritzgussteilen, die aus zwei oder mehr als zwei Kunststoffmaterialien bestehen können. Es ist ein Merkmal der erfindungsgemäß einsetzbaren Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren, dass sie zwei oder mehr als zwei Spritzeinheiten aufweisen können, aber nur eine Schließeinheit benötigt wird. Somit können erfindungsgemäß Substrate mit nur einem Werkzeug in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Zur Herstellung des gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmten Substrats können die Polymermaterialien (a) und (b) oder kann der geformte Verbund aus (a) und (b) mit wenigstens einem weiteren Polymermaterial (c) oder einer Vorstufe davon verbunden werden. Das Verbinden mit dem
wenigstens einen weiteren Polymermaterial (c) oder der Vorstufe davon kann im Verfahrensschritt ii) erfolgen. Alternativ dazu kann der geformte Verbund aus (a) und (b) in wenigstens einem separaten Schritt iii) mit dem wenigstens einen weiteren Polymermaterial (c) oder einer Vorstufe davon verbunden werden. Optional kann der Verbund aus (a), (b) und (c) wenigstens einer weiteren Formgebung unterzogen werden. Diese Formgebung kann gleichzeitig mit dem Verbinden in Schritt ii) oder Schritt iii) oder in einem separaten Schritt erfolgen. Alternativ dazu kann auch ein geformter Verbund aus (a), (b) und (c) aus Schritt ii) in wenigstens einem separaten Schritt iii) mit einem weiteren Polymermaterial (c) oder einer Vorstufe davon verbunden werden.
Grundsätzlich können die Polymermaterialien (a), (b) und (c) alle die gleichen Polymere oder teilweise verschiedene Polymere oder vollständig verschiedene Polymere enthalten.
Der Begriff "Thermoplaste" im Sinne der Erfindung bezeichnet Polymere, die sich oberhalb einer bestimmten Temperatur reversibel verformen lassen, wobei dieser Vorgang, theoretisch, beliebig oft wiederholt werden kann. Thermoplaste sind aus wenig oder nicht verzweigten Polymerketten aufgebaut, die nur durch schwache physikalische und nicht durch chemische Bindungen miteinander verbunden (d. h. unvernetzt) sind. Dies unterscheidet Thermoplaste von
Duroplasten und (klassischen, d. h. nicht thermoplastischen) Elastomeren, die nach ihrer Herstellung nicht mehr thermoplastisch verformt werden können.
Der Begriff "Elastomere" im Sinne der Erfindung bezeichnet formfeste, aber elastisch verformbare Kunststoffe, deren Glasübergangstemperatur unterhalb der Temperatur liegt, bei der die Polymere üblicherweise eingesetzt werden. Elastomere können sich bei Zug- und Druckbelastung elastisch verformen, finden aber danach in ihre ursprüngliche, unverformte Gestalt zurück.
Eine spezielle Form der Elastomere sind thermoplastische Elastomere, die in bestimmten Temperaturbereichen thermoplastische Eigenschaften aufweisen.
In der Regel verhalten sich thermoplastische Elastomere bei niedrigen
Temperaturen vergleichbar den klassischen Elastomeren. Unter Wärmezufuhr hingegen sind sie plastisch verformen und zeigen ein thermoplastisches Verhalten.
Zur Formgebung in Schritt ii) wird wenigstens eine der in Schritt i)
bereitgestellten Komponenten in fließfähiger Form eingesetzt oder ist unter den Verfahrensbedingungen in Schritt ii) formbar. Wie der Fachmann weiß, wird das thermische Verhalten der verschiedenen Polymertypen (amorphe
Thermoplaste, thermoplastische Elastomere, teilkristalline Thermoplaste, Elastomere, Duroplaste) charakterisiert durch Zustandsbereiche, wobei sich innerhalb eines Zustandsbereichs die thermisch-mechanischen Eigenschaften nicht oder nur wenig ändern. Unterhalb der Glasübergangstemperatur TG liegen Polymere allgemein in einem festen, glasartigen Zustand vor.
Amorphe Thermoplaste gehen oberhalb von TG in einen thermoelastischen Zustand über und können in ihrer Form verändert werden. Diese Formänderung ist zunächst reversibel, erst bei höherer Temperatur wird das Polymermaterial durch sogenanntes 'Warmformen" formbar. Amorphe Thermoplaste besitzen keinen exakt definierten Schmelzpunkt. Jenseits der Fließtemperatur wird das Material weich und fließfähig (plastifiziert) und kann dann auch durch Urformen (wie Spritzgießen) verarbeitet werden. Thermoplastische Elastomere sind Kunststoffe, die sich oberhalb von TG vergleichbar den klassischen Elastomeren verhalten, d. h. sie sind
(zäh)elastisch und nicht formbar. Bei Erwärmen über die Schmelztemperatur zeigen sie ein thermoplastisches Verhalten, das Material wird fließfähig und kann durch Urformen (wie Spritzgießen) verarbeitet werden.
Elastomere können in Form ihrer noch nicht vernetzten Vorstufen in eine fließfähige Form gebracht und zur Formgebung in Schritt ii) eingesetzt werden. Durch den Einfluss von Wärme vulkanisieren die Elastomere, so dass sie, anders als Thermoplaste, nicht erneut geschmolzen und umgeformt werden können.
Auch Duroplaste härten in der Regel durch Einwirken von Wärme aus. Nach dem Aushärten ist ein erneutes Aufschmelzen und Umformen nicht mehr möglich. Duroplaste können in Form ihrer noch nicht ausgehärteten Vorstufen in eine fließfähige Form gebracht und zur Formgebung in Schritt ii) eingesetzt werden. In einer geeigneten Ausführung wird die Vorstufe mit einer
vergleichsweise niedrigen Temperatur in eine Form eingespritzt und dort durch eine höhere Temperatur ausgehärtet. Das thermische Verhalten der
erfindungsgemäß eingesetzten Polymermaterialien, d. h. unter welchen
Bedingungen diese formbar oder fließfähig sind, gehören zum Fachwissen oder kann der Fachmann durch Routineexperimente ermitteln.
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.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Substrate hergestellt werden, die sich in vorteilhafter weise zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung im gesamten Frequenzbereich, in dem solche Maßnahmen erforderlich sind, eignen, um unerwünschte Beeinträchtigungen durch elektromagnetische
Strahlung zu vermindern oder zu vermeiden. Der für EMI Abschirmung relevante Frequenzbereich liegt dabei im Allgemeinen in einem Bereich von etwa 2 Flz bis 100 GFIz, bevorzugt von 100 Hz bis 100 GHz. Der Wellenbereich, der zur Abschirmung für Automotive-Anwendungen besonders interessant ist, liegt in einem Bereich von 100 kHz bis 100 MHz. Insbesondere liegt der
Wellenbereich zur Abschirmung für Automotive-Anwendungen in einem mittleren Frequenzbereich von 3 Hz bis 10 kHz und einem Radarbereich von 23 GHz bis 85 GHz. Hierfür sind die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen gut geeignet. Dabei eignen sich die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Substrate insbesondere auch zur Abschirmung niedriger und mittlerer Frequenzen. So kann man als Füllstoff z. B. ein Material zum Ablenken von Magnetfeldern, wie einen Magnetwerkstoff, einsetzen. Des Weiteren kann man als Füllstoff auch ein Material zum Reflektieren von elektromagnetischen Wellen mit einer hohen Frequenz, z. B. ein kohlenstoffreiches, leitendes
Nanomaterial, einsetzen. Für die Breitbandanwendung können geeignete Kombinationen von Füllstoffen eingesetzt werden.
In einer speziellen ersten Ausführungsform wird ein Hinterspritz-Verfahren zur Herstellung eines gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmten Substrats bereitgestellt. Durch Mehrkomponenten-Spritzguss werden Spritzgussteile hergestellt, die aus zwei oder mehreren verschiedenen Kunststoffen bestehen. Im einfachsten Fall unterscheiden sich die Kunststoffe nur durch die Farbe, um so ein bestimmtes Design zu erzielen. Es können aber auch unterschiedliche Werkstoffe und damit unterschiedliche Eigenschaften gezielt kombiniert werden.
Wie beim Flinterspritzen gibt es auch hier verschiedene Ausführungstechniken, z. B. das Verbundspritzgießen oder das Sandwich-Spritzgießen. Beim
Verbundspritzgießen wird eine Spritzgießmaschine mit zwei oder auch mehreren Spritzeinheiten, aber nur einer Schließeinheit benötigt. Die Teile können damit kostengünstig mit nur einem Werkzeug in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Die Spritzeinheiten müssen harmonierend arbeiten, aber immer unabhängig voneinander steuerbar sein. Die Komponenten können durch eine einzige Spezialdüse eingespritzt oder an verschiedenen Stellen ins Werkzeug eingebracht werden.
Beim Hinterspritzen werden (geprägte/funktionalisierte) Formteile hergestellt, die aus einem polymeren Träger (Substrat) und einem Deckmaterial
(Dekormaterial) bestehen. 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 eine vorbehandelte (geprägte/funktionalisierte) Folie in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt und mit einem weiteren Kunststoff hinterspritzt und geprägt werden, so dass ein Kunststoffteil mit Funktionalität oder
Folienüberzug entsteht.
Insbesondere werden zum Hinterspritzen wenigstens eine der folgenden Techniken eingesetzt wird: Inmold decoration (IMD), Film insert molding (FIM), Roll-to-roll, Inmold labeling (IML), Inmold coating (IMC) oder Inmold painting (IMP). Das Inmold decoration Verfahren ist eine Kombination von Heißprägen und Folienhinterspritzen. Es wird zum Aufprägen einer Funktionalität von einer Trägerfolie, einer speziellen IMD-Folie, auf ein Substrat verwendet. Die funktionalisierte und/oder geprägte Trägerfolie wird in das Spritzgusswerkzeug gelegt. Im zweiten Schritt wird das Kunststoffmaterial eingespritzt. Im letzten Schritt wird der erhaltene Formkörper aus dem Werkzeug entfernt und die Trägerfolie abgetrennt. Erhalten wird ein Kunststoffform körper mit einer aufgeprägten Funktionalität.
Insbesondere umfasst erfindungsgemäß die Trägerfolie beim IMD-Verfahren ein erstes Polymermaterial (a), das wenigstens einen Füllstoff zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen enthält. Insbesondere umfasst erfindungsgemäß das Kunststoffmaterial wenigstens ein zweites Polymermaterial (b).
Beim Film Insert Molding Verfahren (FIM) wird die funktionalisierte Trägerfolie Bestandteil des fertigen Substrats. Zunächst wird dabei das Trägermaterial, die Prägefolie, funktionalisiert (beschichtet), vorgeformt und ausgestanzt. Die in Form geschnittene Folie in das Spritzgusswerkzeug gelegt und mit einem Kunststoffmaterial hinterspritzt. Die genaue Reihenfolge der Verfahrensschritte ist flexibel. Zum Schluss wird die Trägerfolie entfernt.
Insbesondere umfasst erfindungsgemäß die Trägerfolie beim FIM-Verfahren das erste Polymermaterial (a), das wenigstens einen Füllstoff zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen enthält. Insbesondere umfasst erfindungsgemäß das Kunststoffmaterial wenigstens ein zweites Polymermaterial (b).
Zur Verarbeitung von Trägerfolien kann auch ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren (R2R-Verfahren, engl roll-to-roll Processing) eingesetzt werden. Das Verfahren des Inmold Labelings ist dem klassischen Folienhinterspritzen sehr ähnlich, nur werden hier Etikettenfolien verwendet. Diese Folien sind dünner. Diese Folie kann entweder als Rollware oder als fertiger Zuschnitt in das Spritzgusswerkzeug eingebracht werden. Zum Schluss wird die
Etikettenfolie entfernt.
Insbesondere umfasst erfindungsgemäß die Trägerfolie beim IML-Verfahren das erste Polymermaterial (a), das wenigstens einen Füllstoff zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen enthält. Insbesondere umfasst erfindungsgemäß das Kunststoffmaterial wenigstens ein zweites Polymermaterial (b).
Das Inmold coating ist eine Kombination aus Sprühen und Spritzguss. Zunächst wird mittels Sprühpistole eine Beschichtung in das Spritzgusswerkzeug aufgetragen. Nach dem Antrocknen des Materials wird das Kunststoffmaterial hinterspritzt.
Insbesondere umfasst erfindungsgemäß die Beschichtung beim IMC-Verfahren das erste Polymermaterial (a), das wenigstens einen Füllstoff zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen enthält. Insbesondere umfasst erfindungsgemäß das Kunststoffmaterial wenigstens ein zweites Polymermaterial (b).
Beim Inmold Painting Verfahren wird im ersten Schritt das Kunststoffmaterial gespritzt, und im zweiten Schritt wird die Beschichtung aufgesprüht, d .h. die Prozessschritte erfolgen in umgekehrter Reihenfolge der Prozessschritte des IMC-Verfahrens.
Insbesondere umfasst die Beschichtung beim IMP-Verfahren das erste
Polymermaterial (a), das wenigstens einen Füllstoff zur Abschirmung
elektromagnetischer Strahlen enthält. Insbesondere umfasst das
Kunststoffmaterial wenigstens ein zweites Polymermaterial (b). Komposite
Insbesondere wird in Schritt i) des erfindungsgemäßem Verfahrens eines der Polymermaterialen (a) oder (b) in Form eines Komposits bereitgestellt. In einer bevorzugten Ausführung wird eines der Polymermaterialen (a) oder (b) in Form eines schichtförmigen Komposits bereitgestellt. Das ist besonders vorteilhaft, wenn das erfindungsgemäße Verfahren zum Flinterspritzen eingesetzt wird. In einer speziellen Ausführungsform wird die Komponente b) in Form eines Komposits bereitgestellt.
Ein Komposit oder auch Verbundwerkstoff ist ein Werkstoff aus zwei oder mehr verbundenen Materialien, der andere Werkstoffeigenschaften besitzt als seine einzelnen Komponenten. Die Verbindung erfolgt durch Stoffschluss,
Formschluss oder eine Kombination von beidem. Seine Bestandteile (Phasen) können aus ein und derselben oder aus verschiedenen Werkstoffhauptgruppen stammen. Zu den Werkstoffhauptgruppen zählen Metalle, Keramiken, Gläser, Polymere und Verbundwerkstoffe. Im Rahmen der Erfindung umfasst der Begriff "Komposit" sowohl Verbundwerkstoffe als auch Werkstoffverbunde. Verbundwerkstoffe sind mindestens zweiphasig (d. h. heterogen), erscheinen aber makroskopisch homogen. Bei Betrachtung mit dem bloßen Auge scheint es sich häufig um einen einzigen Werkstoff zu handeln. Werkstoffverbunde sind in der Regel schon mit bloßem Auge als Verbünde aus mehreren
verschiedenen Werkstoffen erkennbar. Ein schichtförmiger Komposit (Laminat) ist eine bevorzugte Ausführung eines Werkstoffverbunds. Laminate bestehen aus wenigstens zwei aufeinanderliegenden Schichten. Der Spezialfall von drei Schichten, davon zwei identische Außenschichten, wird auch als
Sandwichverbund bezeichnet. Das Komposit umfasst bevorzugt wenigstens eines der Polymermaterialen (a) oder (b) und wenigstens eine weitere, davon verschiedene Komponente (K). Speziell umfasst das Komposit ein Polymermaterial (b) und wenigstens eine weitere, davon verschiedene Komponente (K). Die Komponente (K) kann selbst ein Verbundwerkstoff sein. Die weitere Komponente (K) ist vorzugsweise ausgewählt unter Polymeren, polymeren Werkstoffen, Metallen, metallischen Werkstoffen, keramischen Werkstoffen, mineralischen Werkstoffen, textilen Werkstoffen und Kombinationen davon.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die weitere Komponente (K) ausgewählt unter Polymerfolien, Polymerformkörpern, Metallfolien,
Metallformkörpern, verstärkten und/oder gefüllten Polymermaterialien und Kombinationen davon.
Geeignete Polymere sind ausgewählt unter Elastomeren, Thermoplasten, Duroplasten. Bezüglich geeigneter und bevorzugter Kunststoffe wird auf die Ausführungen zum Polymermaterial (b) in vollem Umfang Bezug genommen.
Geeignete Metalle sind ausgewählt unter Aluminium, Titan, Magnesium, Kupfer, etc. und Legierungen davon.
Keramische Werkstoffe sind in der Regel anorganisch, nicht-metallisch und polykristallin. Unter "nicht-metallisch" wird dabei verstanden, dass keramische Werkstoffe im Wesentlichen keine elementaren Metalle enthalten. Zur
Herstellung eines keramischen Werkstoffs können z. B. die keramikbildenden anorganischen partikulären Rohstoffe, eine Flüssigkeit und ggf. wenigstens ein organischer Binder einer thermischen Behandlung (Sinterung) unterzogen werden. Für den Einsatz in dem erfindungsgemäßen Verfahren eigenen sich prinzipiell Werkstoffe aus Oxid-Keramiken und Nicht-Oxid-Keramiken.
Geeignete Oxid-Keramiken sind ausgewählt unter Einstoff-Systemen und Mehrstoff-Systemen. Bevorzugte Oxid-Keramiken sind ausgewählt unter Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zirkoniumoxid, Titandioxid,
Aluminiumtitanaten, Mullit (Mischung aus Aluminium- und Siliciumoxid),
Bleizirkonattitanaten und Mischungen aus Zirkoniumoxid und Aluminiumoxid. Geeignete Nicht-Oxid-Keramiken sind ausgewählt unter Carbiden, zum Beispiel Siliciumcarbid oder Borcarbid, Nitriden, zum Beispiel Siliciumnitrid,
Aluminiumnitrid oder Bornitrid, Boriden und Siliciden.
Geeignete metallische Werkstoffe umfassen wenigstens ein Metall und wenigstens ein davon verschiedenes Material. Die von Metall verschiedenen Materialien sind vorzugsweise ausgewählt unter keramischen Materialien, organischen Materialien und Mischungen davon. Eine bevorzugte Ausführung der metallischen Werkstoffe sind Metallmatrix-Verbundwerkstoffe (engl metal matrix composite, MMC), die eine kontinuierliche Metallmatrix und eine diskontinuierliche keramische und/oder organische Verstärkung umfassen. Die Verstärkung liegt bevorzugt in Form von Fasern oder Whiskern vor. Das Metall ist z. B. ausgewählt unter Aluminium, Titan, Magnesium und Kupfer. Die Matrix kann als elementares Metall oder in Form einer Legierung vorliegen. Als
Verstärkungsphase sind keramische Partikel (z. B. Siliciumcarbid), Kurzfasern, Endlosfasern (z. B. auf Kohlenstoff basierend) oder Schäume geeignet. Eine weitere bevorzugte Ausführung der metallischen Werkstoffe sind die durch Metallpulverspritzgießen (MIM-Verfahren) erhältlichen Werkstoffe.
Im Speziellen umfasst das Komposit wenigstens ein verstärktes und/oder gefülltes Kunststoffmaterial. Vorzugsweise ist der Verstärkungsstoff ausgewählt unter faserförmigen Verstärkungsstoffen, Geweben faserförmiger
Verstärkungsstoffe, Gelegen faserförmiger Verstärkungsstoffe, Gestricken faserförmiger Verstärkungsstoffe und Gewirken faserförmiger
Verstärkungsstoffe und Mischungen davon. Der Füllstoff ist vorzugsweise ausgewählt unter teilchenförmigen Füllstoffen, wie Kaolin, Kreide, Wollastonit, Talkum, Calciumcarbonat, Silikaten, Aluminiumoxid, Titandioxid, Zinkoxid, Glaspartikeln und Mischungen davon. Bevorzugte verstärkte
Kunststoffmaterialien sind Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffe, wie
kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK), glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK), aramidfaserverstärkter Kunststoff (AFK), naturfaserverstärkter Kunststoff (NFK), etc.
In einer ersten besonders bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt i) als Polymermaterial (a) ein Komposit bereitgestellt, das die Polymerkomponente des Polymermaterials (a) als Beschichtung auf einer Polymerfolie umfasst und dieses Komposit in Schritt ii) durch Spritzgießen mit dem Polymermaterial (b) stoffschlüssig verbunden. In einer zweiten besonders bevorzugten
Ausführungsform wird in Schritt i) als Polymermaterial (b) ein Komposit bereitgestellt, das die Polymerkomponente des Polymermaterials (b) als
Beschichtung auf einer Polymerfolie umfasst und dieses Komposit in Schritt ii) durch Spritzgießen mit dem Polymermaterial (a) stoffschlüssig verbunden.
Insbesondere wird in Schritt i) ein Komposit bereitgestellt, das die
Polymerkomponente des Polymermaterials (a) als Beschichtung auf einer Polymerfolie umfasst. Dieses Komposit wird in Schritt ii) durch Spritzgießen mit dem wenigstens einen Polymermaterial (b) stoffschlüssig verbunden.
Die Polymerfolie dient als Trägermaterial oder Transfermaterial für die darauf befindliche Polymerkomponente des Polymermaterials (a) oder des
Polymermaterials (b). Demzufolge muss zur Bereitstellung eines
entsprechenden Polymermaterials (a) oder (b) die Polymerfolie mit der
Polymerkomponente des Polymermaterials (a) oder (b) beschichtet werden.
Die Polymerfolie muss prinzipiell zur Beschichtung mit einer der
Polymerkomponenten (a) oder (b) geeignet sein. In den Verfahren IMD, IFM und IML muss die Polymerfolie zudem befähigt sein, sich nach dem
Spritzgussprozess, d. h. nach Beendigung des Schritts ii), von dem Substrat ablösen zu lassen. In dieser Variante ist die Polymerfolie ausschließlich
Transfermaterial. In den Verfahren IMC und IMP ist die Polymerfolie Bestandteil des Substrats. Sie fungiert dann z. B. als Trägermaterial, Material zur
Verbesserung der mechanischen Belastbarkeit, Dekoration, etc.
Geeignete Polymerfolien, die ein einfaches Ablösen ermöglichen, umfassen z.
B. Silikone, Polyethylenterephthalate, polymerbeschichtetes Papier, wie
Silikonpapier, etc. Geeignete Polymerfolien, die im Substrat verbleiben, umfassen z. B. Polypropylene, plasmabehandelte Folien, Folien mit fluorierten Oberflächen, etc.
In einer speziellen ersten Variante wird die Polymerfolie nach Beendigung des Spritzgießschritts ii) von dem erhaltenen Spritzgussteil abgelöst.
In einer speziellen zweiten Variante bleibt die Polymerfolie nach Beendigung des Spritzgießschritts ii) mit dem erhaltenen Spritzgussteil dem erhaltenen Substrat verbunden.
In einer speziellen zweiten Ausführungsform wird ein Verbundspritz-Verfahren zur Fierstellung eines gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmten Substrats bereitgestellt.
Beim Verbundspritzen wird eine erste Kunststoffkomponente in eine Form (Kavität) gespritzt. Sobald die Kavität gefüllt ist, wird die zweite
Kunststoffkomponente an- oder überspritzt. Mit dieser Methode ist es möglich, komplexe Bauteile mit unterschiedlichen Materialeigenschaften zu kombinieren. Die verschiedenen Ausführungstechniken sind dem Fachmann bekannt, wie z. B. Core-Back-Verfahren, Umsetz- oder Transfertechnik, Drehplattentechnik oder Schiebetechnologie.
In einer speziellen Ausführungsform sind die in Schritt i) bereitgestellten
Polymermaterialien (a) und (b) beide plastifizierbar und werden in Schritt ii) durch Mehrkomponentenspritzgießen stoffschlüssig verbunden.
Insbesondere werden zum Mehrkomponentenspritzgießen wenigstens eine der folgenden Techniken eingesetzt wird: Kernrückzugtechnik (Core-Back-Technik), Umsetztechnik (Transfertechnik), Drehtechnik, Indexplattentechnik,
Verschiebetechnik, Sandwichtechnik.
Bei der Umsetztechnik (Transfertechnik) wird ein Vorspritzling nach dem ersten Spritzvorgang in eine neue Werkzeugkavität mit Platz für den Vorspritzling und die neue Komponente umgesetzt.
Bei der Indexplattentechnik (Transfertechnik) wird ein Vorspritzling nach dem ersten Spritzvorgang in eine neue Werkzeugkavität mit Platz für den
Vorspritzling und die neue Komponente umgesetzt, die auf beiden Seiten des Vorspritzlings aufgebracht werden kann.
Bei der Drehtechnik/Verschiebetechnik wird das Werkzeug (meist nur eine Hälfte) nach dem ersten Spritzvorgang in eine neue Lage gedreht oder verschoben und der Vorspritzling in der neuen Lage mit einer weiteren Düse überspritzt.
Bei der Kernrückzugtechnik wird ein Kern im Werkzeug zurückgezogen, um Platz für die neu hinzukommende Komponente zu schaffen. Diese Technik findet insbesondere Anwendung in der Gerätegehäuseherstellung mit verschiedenfarbigen Bereichen. Beim Sandwich-Verfahren entstehen meist Teile, bei denen die im Inneren liegende Komponente nicht sichtbar ist, weil sie vom Außenmaterial vollständig umhüllt wird. Beim Sandwich-Spritzgießen wird der Quellfluss der Massen beim Einströmen in die Werkzeugkavität (Formnest) genutzt. Die Schmelzen füllen die Höhlung vom Anschnitt her nacheinander. Die zuerst einströmende
Formmasse legt sich kontinuierlich an die Wand, wohin sie zuletzt von der im Innern strömenden zweiten Komponente geschoben wird. Zwei Spritzeinheiten arbeiten auf einen Spritzkopf zusammen, der es je nach Steuern durch Ventile oder Mehrfach-Verschlussdüsen gestattet, die Massen aus allen Spritzeinheiten beliebig einströmen zu lassen. Der Quellfluss sorgt dafür, dass dieses vollständige einander Umhüllen der Komponenten bis zu den kleinsten
Wanddicken einwandfrei gelingt. Der Anguss kann durch die erste Komponente versiegelt werden.
In einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen in das Substrat eine zusätzliche Funktion integriert:
Formung eines Substrats mit Sensorfunktion,
Einsatz wenigstens einer Komponente zur Vermeidung von
mechanischen Schwingungen,
Einsatz wenigstens einer Komponente zur Verbesserung des Crash- Schutzes,
Einsatz wenigstens einer Komponente zur Erhöhung der
Durchschlagfestigkeit,
Einsatz wenigstens einer Komponente mit Korrosionsschutzfunktion, Einsatz wenigstens einer Komponente mit Oxidationsschutzfunktion, Einsatz wenigstens einer Komponente mit Lichtschutzfunktion,
Einsatz wenigstens einer Komponente als Heizelement, Einsatz wenigstens einer Komponente, die thermoelektrische
Eigenschaften aufweist und dadurch elektrische Ströme erzeugen kann, Aufspritzen von Dichtelementen,
Aufspritzen von Halterungs- und/oder Verbindungselementen.
Weitere mögliche Maßnahmen, um in das Substrat eine zusätzliche Funktion zu integrieren, sind z. B.:
Aufspritzen von dekorativen Oberflächenkomponenten,
Einsatz wenigstens einer dekorativen Polymerfolie,
Aufspritzen von Versteifungselementen (Rippen, Rippenstrukturen) etc.
Die Vermeidung von mechanischen Schwingungen ist insbesondere wichtig im Automobilbereich, um eine Beeinträchtigung des Fahrkomforts zu vermeiden. Die hör- oder spürbaren Schwingungen in Kraftfahrzeugen oder an Maschinen werden zusammengefasst als "Noise, Vibration, Harshness" (NVH) bezeichnet. Zu ihrer Vermeidung werden Komponenten eingesetzt, die die lokale
Krafteinleitung einer Schwingungsquelle in schwingungsübertragende Medien vermeiden.
Polymermaterialien
Die Polymermaterialen a), b) und c) enthalten wenigstens ein Polymer oder bestehen aus wenigstens einem Polymer, das vorzugsweise ausgewählt ist unter amorphen Thermoplasten, thermoplastischen Elastomeren, teilkristallinen Thermoplasten, Elastomeren, Duroplasten und Mischungen davon.
Die Polymermaterialen a), b) und c) enthalten wenigstens ein Polymer oder bestehen aus wenigstens einem Polymer, das besonders bevorzugt ausgewählt ist unter Polyurethanen, Silikonen, Fluorsilikonen, Polycarbonaten, Ethylen- Vinylacetaten (EVA), Acrylnitril/Butadien/Acrylaten (ABA), Acrylnitril-Butadien- Kautschuken (ABN), Acrylnitril-Butadien-Styrolen (ABS), Acrylnitril- Methylmethacrylaten (AMMA), Acrylnitril-Styrol-Acrylaten (ASA),
Celluloseacetaten (CA), Celluloseacetatbutyraten (CAB), Polysulfonen (PSU), Poly(meth)acrylaten, Polyvinylchloriden (PVC), Polyphenylenethern (PPE = Polyphenylenoxide (PPO)), Polystyrolen (PS), Polyamiden (PA), Polyolefinen, z. B. Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP), Polyketonen (PK), z. B.
aliphatischen Polyketonen oder aromatischen Polyketonen, Polyetherketonen (PEK), z. B. aliphatischen Polyetherketonen oder aromatischen
Polyetherketonen, Polyimiden (PI), Polyetherimiden, Polyethylenterephthalaten (PET), Polybutylenterephthalaten (PBT), Fluorpolymeren, Polyestern,
Polyacetalen, z. B. Polyoxymethylen (POM), Flüssigkristallpolymeren,
Polyethersulfonen (PES), Epoxidharzen (EP), Phenolharzen, Chlorsulfonaten, Polybutadienen, Polybutylen, Polyneoprenen, Polynitrilen, Polyisoprenen, Naturkautschuken, Copolymerkautschuken wie Styrol-Isopren-Styrolen (SIS), Styrol-Butadien-Styrolen (SBS), Ethylen-Propylenen (EPR), Ethylen-Propylen- Dien-Kautschuken (EPDM), Styrol-Butadienen-Kautschuken (SBR) sowie deren Copolymere und Mischungen (Blends) davon.
Bevorzugte aliphatische und aromatische Polyetherketone sind aliphatische Polyetheretherketone oder aromatischen Polyetheretherketone (PEEK). Eine spezielle Ausführung sind aromatische Polyetheretherketone.
Im Sinne der Erfindung umfasst der Begriff "Polyurethane" auch Polyharnstoffe und harnstoffgruppenhaltige Polyurethane.
Geeignete Duroplaste sind Flarnstoff-Formaldehydharze, Melaminharze, Melamin-Formaldehydharze, Melamin-Flarnstoff-Formaldehydharze, Melamin- Flarnstoff-Phenol-Formaldehydharze, Phenol-Formaldehydharze, Resorcin- Formaldehydharze, vernetzbare Isocyanat-Polyolharze, Epoxidharze, Acrylate, Methacrylate, Polystyrole und Polyesterharze.
Geeignete thermoplastische Elastomere sind thermoplastische
Polyamidelastomere (TPA), thermoplastische Copolyesterelastomere (TPC), thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis (TPO) (speziell PP/EPDM), thermoplastische Styrol-Blockcopolymere (TPS) (speziell Styrol-Butadien-Styrol (SBS), SEBS, SEPS, SEEPS und MBS), thermoplastische Elastomere auf Polyurethanbasis (TPU), thermoplastische Vulkanisate (TPV) und vernetzte thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis (speziell vernetztes PP/EPDM und vernetzte Ethylen-Propylen-Copolymere (EPM)) und Polyether-Block-Amide (PEBA).
Thermoplastische Styrol-Blockcopolymere (TPS) sind insbesondere ausgewählt unter SEBS, SEPS, SBS, SEEPS, SiBS, SIS, SIBS oder Mischungen davon, im speziellen SBS, SEBS, SEPS, SEEPS, MBS und Mischungen davon.
Thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis (TPO) sind insbesondere ausgewählt unter PP/EPDM und Ethylen-Propylen-Copolymeren (EPM).
Thermoplastische Elastomere auf Polyurethanbasis (TPU) sind insbesondere abgeleitet von wenigstens einem polymeren Polyol, speziell ausgewählt unter wenigstens einem Polyesterdiol, Polyetherdiol, Polycarbonatdiol und
Mischungen davon. Eine spezielle Ausführung ist ein TPU, das wenigstens ein Gemisch aus polymeren Polyolen eingebaut enthält, das wenigstens ein
Polyesterdiol, wenigstens ein Polyetherdiol und wenigstens ein
Polycarbonatdiol umfasst.
Thermoplastische Vulkanisate (TPV) sind insbesondere abgeleitet von einem Styrol-Blockcopolymer mit einem reaktiven oder vernetzbaren Hartblock, der aromatische Vinyl-Wiederholungseinheiten umfasst, und einem vernetzbaren Weichblock, der Olefin- oder Diene-Wiederholungseinheiten umfasst.
Geeignete Elastomere sind Acrylnitril-Butadien-Acrylate (ABA), Acrylnitril- Butadien-Kautschuke (ABN) Acrylnitril/chloriertes Polyethylen/Styrol (A/PE- C/S), Acrylnitril/ Methylmethacrylat (A/MMA), Butadien-Kautschuk (BR), Butylkautschuk (IIR), Chloropren-Kautschuk (CR), Ethylen-Ethylacrylat- Copolymere (E/EA), Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk (EPDM),
Ethylenvinylacetat (EVA) Fluorkautschuk (FPM oder FKM), Isopren-Kautschuk (IR), Naturkautschuk (NR), Polyisobutylen (PIB), elastomere Polyurethane, Polyvinylbutyral (PVB), Silicon-Kautschuke, Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Vinylchlorid/Ethylen (VC/E) und (Vinylchlorid-Ethylen-Methacrylat (VC/E/MA).
In einer speziellen Ausführungsform enthalten die Polymermaterialen a), b) und c) wenigstens ein Polymer oder bestehen aus wenigstens einem Polymer, das insbesondere ausgewählt ist unter thermoplastischen Elastomeren auf
Olefinbasis (TPO) (speziell PP/EPDM), thermoplastischen Styrol- Blockcopolymere (TPS), speziell Styrol-Butadien-Styrol (SBS), SEBS, SEPS, SEEPS und MBS, thermoplastischen Elastomeren auf Polyurethanbasis (TPU) und thermoplastischen Vulkanisaten (TPV).
Polymermaterial (a)
Mit den erfindungsgemäß eingesetzten Polymermaterialien (a), die wenigstens einen leitfähigen Füllstoff enthalten, lassen sich hohe Füllgrade und eine sehr gute Schirmdämpfung SE (shielding effectiveness) erzielen. Die
Schirmdämpfung setzt sich dabei zusammen aus Anteilen für Absorption SEA, Reflexion SER und Multi-Reflexion SEM. Speziell Polyurethane und spezielle harnstoffgruppenhaltige Polyurethane weisen eine hohe Kompatibilität mit einer Vielzahl verschiedener für die EMI Abschirmung geeigneter Füllstoffe auf. Durch die hohe Flexibilität der erfindungsgemäßen Substrate hinsichtlich der Art und Menge der enthaltenen leitfähigen Füllstoffe und der Möglichkeit zum Einsatz weiterer Polymerkomponenten, speziell auch leitfähiger Polymere, lässt sich der jeweils gewünschte Anteil von Absorption und Reflexion an der
Schirmdämpfung gut steuern. Somit erfüllen die erfindungsgemäßen
abgeschirmten Substrate sehr gut die Anforderungen an die
elektromagnetische Verträglichkeit des Materials, wie sie z. B. in den
entsprechenden CISPR-Standards definiert werden (Comite international special des perturbations radioelectriques = Internationales Sonderkomitee für Funkstörungen). Gleichzeitig zeichnen sich die erfindungsgemäßen Substrate durch ein insgesamt gutes Anwendungsprofil aus. Dazu zählt, dass sie mechanischen, thermischen oder chemischen Beanspruchungen standhalten können und sich z. B. durch gute Kratzbeständigkeit, Flaftung,
Korrosionsbeständigkeit oder Elastizität auszeichnen.
Das Polymermaterial (a) enthält vorzugsweise 15 bis 99,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 99 Gew.-%, wenigstens einer Polymerkomponente, bezogen auf die Summe aus Polymerkomponente und dem wenigstens einen leitfähigen Füllstoff. Der Begriff Polymerkomponente umfasst dabei auch auspolymerisierte Vorstufen des Polymermaterials (a).
Bevorzugt umfasst das Polymermaterial a) oder besteht das Polymermaterial a) aus wenigstens einem Polymer, ausgewählt unter Thermoplasten,
thermoplastischen Elastomeren, Elastomeren und Mischungen davon.
Bevorzugt sind Thermoplaste, thermoplastische Elastomere und Mischungen davon.
Bevorzugt ist die Polymerkomponente des Polymermaterials (a) ausgewählt unter Polyolefin-Flomo- oder -Copolymeren, Flüssigsiliconkautschuken,
Epoxidpolymeren, Polyurethanen und Mischungen davon. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Polymerkomponente des Polymermaterials (a) wenigstens ein Polyolefin-Homo- oder -copolymer oder besteht die Polymerkomponente des Polymermaterials (a) aus wenigstens einem Polyolefin-Homo- oder -copolymer. Bevorzugt enthalten die Polyolefine ein oder mehrere Ci-C4-Olefine einpolymerisiert, vorzugsweise ausgewählt unter Ethylen, Propylen, 1 -Buten oder Isobuten. Geeignete Polyolefin-Homo- oder -copolymere sind ausgewählt unter Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polymethylpenten (PMP), Polyisobuten (PIB), Polybuten (PB),
Ethylen/Propylen-Copolymeren, Ethylen-Propylen-Dien-Copolymeren (EPDM) und Mischungen davon.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Polymerkomponente des Polymermaterials (a) einen Flüssigsiliconkautschuk (LSR, iquid silicone rubber) oder besteht die Polymerkomponente des Polymermaterials (a) aus einem Flüssigsiliconkautschuk. EP0875536A2 beschreibt eine selbsthaftende additionsvernetzende Siliconkautschukmischung, die a) einen SiH-Vernetzer, der mindestens 20 SiH-Gruppen enthält und b) ein epoxyfunktionelles
Alkoxysilan und/oder Alkoxysiloxan enthält. EP1854847A1 beschreibt ein härtbares Zweikomponentensystem, das mindestens ein Diorganopolysiloxan und mindestens einen SiH-haltigen Vernetzer enthält. Geeignete
Flüssigsiliconkautschuke sind kommerziell erhältlich, z. B. die
zweikomponentigen Siliconelastomere der Elastosil-Marken der Wacker Chemie AG, München, Deutschland.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Polymerkomponente des Polymermaterials (a) ein Polyurethan oder besteht die Polymerkomponente des Polymermaterials (a) aus einem Polyurethan. Im Allgemeinen sind
Polyurethane aus Polyisocyanaten und damit komplementären Verbindungen mit wenigstens zwei gegenüber NCO-Gruppen reaktiven Gruppen aufgebaut. Bei den mit den NCO-Gruppen reaktiven Gruppen handelt es sich bevorzugt um OH-, NH2-, NHR- oder SH-Gruppen. Die Reaktion von NCO-Gruppen mit OH-Gruppen führt zur Bildung von Urethangruppen. Die Reaktion von NCO- Gruppen mit Aminogruppen führt zur Bildung von Harnstoffgruppen. Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst die Bezeichnung "Polyurethane" auch Polyharnstoffe und Verbindungen, die Urethangruppen und
Harnstoffgruppen eingebaut enthalten. Letztere werden im Folgenden auch als "harnstoffgruppenhaltige Polyurethane" bezeichnet. Verbindungen, die nur eine reaktive Gruppe pro Molekül enthalten, führen zu einem Abbruch der
Polymerkette und können als Regler eingesetzt werden. Verbindungen, die zwei reaktive Gruppen pro Molekül enthalten, führen zur Bildung von linearen Polyurethanen. Verbindungen mit mehr als zwei reaktiven Gruppen pro Molekül führen zur Bildung von verzweigten Polyurethanen. Polyurethane im Sinne der Erfindung können auch beispielsweise durch Harnstoff-, Allophanat-, Biuret-, Carbodiimid-, Amid-, Uretonimin-, Uretdion-, Isocyanurat- oder Oxazolidon- Strukturen verknüpft sein.
In einer speziellen Ausführungsform enthält die Polymerkomponente des Polymermaterials (a) wenigstens ein harnstoffgruppenhaltiges Polyurethan oder besteht die Polymerkomponente des Polymermaterials (a) aus wenigstens einem harnstoffgruppenhaltigen Polyurethan.
Das Polymermaterial (a) enthält vorzugsweise 15 bis 99,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 99 Gew.-%, wenigstens eines harnstoffgruppenhaltigen Polyurethans, bezogen auf die Summe aus harnstoffgruppenhaltigem
Polyurethan und dem wenigstens einen leitfähigen Füllstoff.
In einer speziellen Ausführung besteht die Polymerkomponente des
Polymermaterials (a) ausschließlich aus wenigstens einem Polyurethan, insbesondere aus wenigstens einem harnstoffgruppenhaltigen Polyurethan. Die folgenden Ausführungen zu harnstoffgruppenhaltigen Polyurethanen gelten analog auch für Polyurethane, die keine Harnstoffgruppen enthalten, d. h. zu deren Herstellung keine Aminkomponente eingesetzt wird, die wenigstens zwei gegenüber NCO-Gruppen reaktive Aminogruppen aufweist.
Harnstoffgruppenhaltige Polyurethane enthalten wenigstens eine
Aminkomponente einpolymerisiert, die wenigstens zwei gegenüber NCO- Gruppen reaktive Amingruppen aufweist.
Der Anteil der Aminkomponente beträgt bevorzugt 0,01 bis 32 Mol%, besonders bevorzugt 0,1 bis 10 Mol%, bezogen auf die zur Herstellung des
harnstoffgruppenhaltigen Polyurethans eingesetzten Komponenten.
Bevorzugt ist das (harnstoffgruppenhaltige) Polyurethan niedrig verzweigt oder linear aufgebaut. Besonders bevorzugt ist das harnstoffgruppenhaltige
Polyurethan linear aufgebaut. D. h. das harnstoffgruppenhaltige Polyurethan ist aus Diisocyanaten und damit komplementären divalenten Verbindungen aufgebaut.
Lineare (harnstoffgruppenhaltige) Polyurethane im Sinne der Erfindung sind harnstoffgruppenhaltige Polyurethane die einen Verzweigungsgrad von 0 % aufweisen.
Niedrig verzweigte (harnstoffgruppenhaltige) Polyurethane weisen bevorzugt einen Verzweigungsgrad von 0,01 bis 20 %, insbesondere von 0,01 bis 15 % auf.
Der Verzweigungsgrad des (harnstoffgruppenhaltigen) Polyurethans beträgt bevorzugt 0 bis 20 %. Dabei bezeichnet der Verzweigungsgrad den Anteil an Knotenpunkten in der Polymerkette, d. h. den Anteil von Atomen, die
Ausgangspunkt von wenigstens drei davon abzweigenden Polymerketten sind. Unter einer Vernetzung wird demnach verstanden, dass eine abzweigende Polymerkette in einer zweiten abzweigenden Polymerkette mündet.
Gegenüber NCO-Gruppen reaktive Gruppen weisen bevorzugt wenigstens ein aktives Wasserstoffatom auf.
Geeignete komplementäre Verbindungen sind niedermolekulare Di- und
Polyole, polymere Polyole, niedermolekulare Di- und Polyamine mit primären und/oder sekundären Aminogruppen, polymere Polyamine, Amin-terminierte Polyoxyalkylenpolyole, Verbindungen mit mindestens einer Hydroxylgruppe und mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe im Molekül, insbesondere Aminoalkohole.
Geeignete niedermolekulare Diole (im Folgenden "Diole") und niedermolekulare Polyole (im Folgenden "Polyole") weisen ein Molekulargewicht von
60 bis weniger als 500 g/mol auf. Geeignete Diole sind beispielsweise
Ethylenglykol, Propan-1 ,2-diol, Propan-1 ,3-diol, Butan-1 ,2-diol, Butan-1 ,3-diol, Butan-1 ,4-diol, Butan-2,3-diol, Pentan-1 ,2-diol, Pentan-1 ,3-diol, Pentan-1 ,4-diol, Pentan-1 ,5-diol, Pentan-2,3-diol, Pentan-2,4-diol, Hexan-1 ,2-diol, Hexan-1 ,3- diol, Hexan-1 ,4-diol, Hexan-1 ,5-diol, Hexan-1 , 6-diol, Hexan-2,5-diol, Heptan- 1 ,2-diol 1 ,7-Heptandiol, 1 ,8-Octandiol, 1 ,2-Octandiol, 1 ,9-Nonandiol, 1 ,2- Decandiol, 1 ,10-Decandiol, 1 ,2-Dodecandiol, 1 ,12-Dodecandiol, 1 ,5-Hexadien-
3.4-diol, 1 ,2- und 1 ,3-Cyclopentandiole, 1 ,2-, 1 ,3- und 1 ,4-Cyclohexandiole, 1 ,1 - , 1 ,2-, 1 ,3- und 1 ,4-Bis-(Hydroxymethyl)cyclohexane, 1 ,1 -, 1 ,2-, 1 ,3- und 1 ,4- Bis(Hydroxyethyl)cyclohexane, Neopentylglykol, (2)-Methyl-2,4-pentandiol, 2,4- Dimethyl-2,4-Pentandiol, 2-Ethyl-1 ,3-hexandiol, 2,5-Dimethyl-2,5-hexandiol,
2.2.4-Trimethyl-1 ,3-pentandiol, Pinacol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Dipropylenglykol, T ripropylenglykol. Geeignete Polyole sind Verbindungen mit mindestens drei OH-Gruppen, z. B. Glycerin, Trimethylolmethan, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, 1 ,2,4- Butantriol, Tris(hydroxy-methyl)amin, Tris(hydroxyethyl)amin,
Tris(hydroxypropyl)amin, Pentaerythrit, Bis(tri-methylolpropan),
Di(pentaerythrit), Di- Tri- oder Oligoglycerine, oder Zucker, wie z. B. Glucose, tri- oder höherfunktionelle Polyetheroie auf Basis tri- oder höherfunktioneller Alkohole und Ethylenoxid, Propylenoxid oder Butylenoxid, oder Polyesteroie. Dabei sind Glycerin, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, 1 ,2,4-Butantriol, Pentaerythrit, sowie deren Polyetheroie auf Basis von Ethylenoxid oder
Propylenoxid besonders bevorzugt. Da diese Verbindungen zu Verzweigungen führen, werden sie vorzugsweise in einer Menge von höchstens 5 Gew.-%, insbesondere höchstens 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der gegenüber den Isocyanaten komplementäre Verbindungen eingesetzt. Speziell werden keine Polyole eingesetzt.
Geeignete polymere Diole und polymere Polyole weisen vorzugsweise ein Molekulargewicht von 500 bis 5000 g/mol auf. Bevorzugt sind die polymeren Diole ausgewählt unter Polyetherdiolen, Polyesterdiolen, Polyetheresterdiolen und Polycarbonatdiolen. Die estergruppenhaltigen polymeren Diole und Polyole können anstelle von oder zusätzlich zu Cabonsäureestergruppen
Carbonatgruppen aufweisen.
Bevorzugte Polyetherdiole sind Polyethylenglykole H0(CH2CH20)n-H,
Polypropylenglykole H0(CH[CH3]CH20)n-H, wobei n eine ganze Zahl und n >4 ist, Polyethylenpolypropylenglykole, wobei die Abfolge der Ethylenoxid- und der Propylenoxid-Einheiten blockweise oder statistisch sein kann,
Polytetramethylenglykole (Polytetrahydrofurane), Poly-1 ,3-propandiole oder Gemische von zwei oder mehr Vertretern der voranstehenden Verbindungen. Dabei kann eine oder auch beide Hydroxylgruppen in den vorstehend
genannten Diolen durch SH-Gruppen substituiert werden.
Bevorzugte Polyesterdiole sind solche, die durch Umsetzung von zweiwertigen Alkoholen mit zweiwertigen Carbonsäuren erhalten werden. Anstelle der freien Polycarbonsäuren können auch die entsprechenden Polycarbonsäureanhydride oder entsprechende Polycarbonsäureester von niederen Alkoholen oder deren Gemische zur Herstellung der Polyesterdiole verwendet werden. Die
Polycarbonsäuren können aliphatisch, cycloaliphatisch, araliphatisch, aromatisch oder heterocyclisch sein und gegebenenfalls, z. B. durch
Halogenatome, substituiert und/oder ungesättigt sein. Als Beispiele hierfür seien genannt: Korksäure, Azelainsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure,
Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid,
Hexahydrophthalsäureanhydrid, Tetrachlorphthalsäureanhydrid,
Endomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid,
Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, dimere Fettsäuren. Bevorzugt sind Dicarbonsäuren der allgemeinen Formel HOOC-(CH2)y-COOH, wobei y eine Zahl von 1 bis 20, bevorzugt eine gerade Zahl von 2 bis 20 ist, z. B.
Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure und Dodecandicarbonsäure.
Als mehrwertige Alkohole kommen z. B. Ethylenglykol, Propan-1 ,2- diol, Propan-1 ,3-diol, Butan-1 ,3-diol, Buten-1 ,4-diol, Butin-1 ,4-diol, Pentan-1 ,5-diol, Neopentylglykol, Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexane wie 1 ,4-Bis- (hydroxymethyl)cyclohexan, 2-Methyl-propan-1 ,3-diol, Methylpentandiole, ferner Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol,
Dipropylenglykol, Polypropylenglykol, Dibutylenglykol und Polybutylenglykole in Betracht. Bevorzugt sind Alkohole der allgemeinen Formel HO-(CH2)x-OH, wobei x eine Zahl von 1 bis 20, bevorzugt eine gerade Zahl von 2 bis 20 ist. Beispiele hierfür sind Ethylenglycol, Butan-1 ,4-diol, Hexan-1 ,6-diol, Octan-1 ,8- diol und Dodecan-1 ,12-diol. Weiterhin bevorzugt ist Neopentylglykol. Geeignete Polyetherdiole sind insbesondere durch Polymerisation von
Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Tetrahydrofuran, Styroloxid oder Epichlorhydrin mit sich selbst, z. B. in Gegenwart von BF3 oder durch
Anlagerung dieser Verbindungen gegebenenfalls im Gemisch oder
nacheinander, an Startkomponenten mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen, wie Alkohole oder Amine, z. B. Wasser, Ethylenglykol, Propan-1 ,2-diol, Propan- 1 ,3-diol, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-propan oder Anilin, erhältlich. Ein besonders bevorzugtes Polyetherdiol ist Polytetrahydrofuran. Geeignete
Polytetrahydrofurane können durch kationische Polymerisation von
Tetrahydrofuran in Gegenwart von sauren Katalysatoren, wie z. B.
Schwefelsäure oder Fluorschwefelsäure, hergestellt werden. Derartige
Fierstellungsverfahren sind dem Fachmann bekannt.
Bevorzugt sind Polycarbonatdiole, wie sie z. B. durch Umsetzung von Phosgen mit einem Überschuss von den als Aufbaukomponenten für die
Polyesterpolyole genannten niedermolekularen Alkoholen erhalten werden können.
Gegebenenfalls können auch Polyesterdiole auf Lacton-Basis mitverwendet werden, wobei es sich um Flomo- oder Mischpolymerisate von Lactonen, bevorzugt um endständige Flydroxylgruppen aufweisende Anlagerungsprodukte von Lactonen an geeignete difunktionelle Startermoleküle handelt. Als Lactone kommen bevorzugt solche in Betracht, die sich von Verbindungen der allgemeinen Formel FIO-(CFl2)z-COOFI ableiten, wobei z eine Zahl von 1 bis 20 ist und ein Fl-Atom einer Methyleneinheit auch durch einen Ci - bis C4-Alkylrest substituiert sein kann. Beispiele sind e-Caprolacton, ß-Propiolacton, g- Butyrolacton und/oder Methyl-y-caprolacton sowie deren Gemische. Geeignete Starterkomponenten sind z. B. die vorstehend als Aufbaukomponente für die Polyesterpolyole genannten niedermolekularen zweiwertigen Alkohole. Die entsprechenden Polymerisate des e-Caprolactons sind besonders bevorzugt. Auch niedere Polyesterdiole oder Polyetherdiole können als Starter zur
Herstellung der Lacton-Polymerisate eingesetzt sein. Anstelle der Polymerisate von Lactonen können auch die entsprechenden, chemisch äquivalenten
Polykondensate der den Lactonen entsprechenden Hydroxycarbonsäuren eingesetzt werden.
Besonders bevorzugt sind Polycarbonatester-polyether-diole und
Polycarbonatester-polyether-polyole.
Geeignete niedermolekulare Di- und Polyamine mit primären und/oder sekundären Aminogruppen weisen ein Molekulargewicht von 32 bis weniger als 500 g/mol auf. Bevorzugt sind Diamine, die zwei Aminogruppen, ausgewählt aus der Gruppe der primären und sekundären Aminogruppen, enthalten.
Geeignete aliphatische und cycloaliphatische Diamine sind beispielsweise Ethylendiamin, N-Alkyl-ethylendiamin, Propylendiamin, 2,2-Dimethyl-1 ,3- propylendiamin, N-Alkylpropylen-diamin, Butylendiamin, N-Alkylbutylendiamin, Pentandiamin, Hexamethylendiamin, N Alkylhexamethylendiamin,
Heptandiamin, Octandiamin, Nonandiamin, Decandiamin, Dodecandiamin, Hexadecandiamin, Toluylendiamin, Xylylendiamin, Diaminodiphenyl-methan, Diaminodicyclohexylmethan, Phenylendiamin, Cyclohexylendiamin,
Bis(aminomethyl)cyclohexan, Diaminodiphenylsulfon, Isophorondiamin, 2-Butyl- 2-ethyl-1 ,5-pentamethylendiamin, 2,2,4- oder 2,4,4-Trimethyl-1 ,6- hexamethylendiamin, 2-Aminopropylcyclohexylamin, 3(4)-Aminomethyl-1 - methylcyclohexylamin, 1 ,4 Diamino-4-methylpentan.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können auch niedermolekulare aromatische Di- und Polyamine eingesetzt werden.
Aromatische Diamine sind bevorzugt ausgewählt unter Bis-(4-amino-phenyl)- methan, 3-Methylbenzidin, 2,2-Bis-(4-aminophenyl)-propan, 1 , 1 -Bis-(4- aminophenyl)-cyclohexan, 1 ,2-Diaminobenzol, 1 ,4-Diaminobenzol, 1 ,4- Diaminonaphthalin, 1 ,5-Diaminonaphthalin, 1 ,3-Diaminotoluol, m-Xylylendiamin, N,N'-Dimethyl-4,4'-biphenyl-diamin, Bis-(4-methyl-aminophenyl)-methan, 2,2- Bis-(4-methylaminophenyl)-propan oder Gemischen davon.
Bevorzugt weisen die zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen eingesetzten niedermolekularen Di- und Polyamine einen Anteil von aromatischen Di- und Polyaminen an allen Di- und Polyaminen von höchstens 50 mol%, besonders bevorzugt von höchstens 30 mol%, speziell von höchstens 10 mol%, auf. In einer speziellen Ausführung weisen die zur
Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eingesetzten niedermolekularen Di- und Polyamine keine aromatischen Di- und Polyamine auf. In einer weiteren speziellen Ausführung zur Herstellung von
erfindungsgemäßen Zweikomponenten(2K)-Polyurethanen werden aromatische Di- und Polyamine eingesetzt. Dann ist der Anteil von aromatischen Di- und Polyaminen an allen Di- und Polyaminen höchstens 50 mol%, besonders bevorzugt höchstens 30 mol%, speziell höchstens 10 mol%.
Geeignete polymere Polyamine weisen vorzugsweise ein Molekulargewicht von 500 bis 5000 g/mol auf. Dazu zählen Polyethylenimine und Amin-terminierte Polyoxyalkylenpolyole, wie a,w-Diaminopolyether, die durch Aminierung von Polyalkylenoxiden mit Ammoniak herstellbar sind. Spezielle Amin-terminierte Polyoxyalkylenpolyole sind so genannte Jeffamine oder Amin-terminierte Polytetramethylenglykole.
Geeignete Verbindungen mit mindestens einer Hydroxylgruppe und mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe im Molekül sind Dialkanolamine, wie Diethanolamin, Dipropanolamin, Diisopropanol-amin, 2-Amino-1 ,3- propandiol, 3-Amino-1 ,2-propandiol, 2-Amino-1 ,3-propandiol, Dibu-tanolamin, Diisobutanolamin, Bis(2-hydroxy-1 -butyl)amin, Bis(2-hydroxy-1 -propyl)amin und Dicyclohexanolamin.
Selbstverständlich können auch Gemische der genannten Amine eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß enthält das harnstoffgruppenhaltige Polyurethan wenigstens eine amingruppenhaltige Aminkomponenente einpolymerisiert, die wenigstens zwei gegenüber NCO-Gruppen reaktive Amingruppen aufweist. Diese führt bei der Polyaddition zur Bildung von Harnstoffgruppen.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das harnstoffgruppenhaltige Polyurethan wenigstens eine Diaminkomponente einpolymerisiert.
Vorzugsweise ist die einpolymerisierte Diaminkomponente ausgewählt unter Ethylendiamin, 1 ,3-Propylendiamin, 1 ,4-Tetramethylendiamine, 1 ,5- Pentamethyldiamin, 1 ,6-Hexamethylendiamin, 2-Methylpentamethylendiamin,
1 ,7-Heptamethylendiamin 1 ,8-Octamethylendiamin, 1 ,9-Nonamethylendiamin, 1 ,10-Diaminodecan, 1 ,12-Diaminoododecan, 2,2,4- Trimethylhexamethylendiamin, 2,4,4-Trimethylhexamethylendiamin, 2,3,3- Trimethylhexamethylendiamin, 1 ,6-Diamino-2,2,4-trimethylhexan, 1 -Amino-3- aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexan, 1 ,4-Cyclohexylendiamin, Bis-(4- aminocyclohexyl)-methan, Isophorondiamin, 1 -Methyl-2,4-diaminocyclohexane und Mischungen davon enthält.
Isocyanate sind N-substituierte organische Derivate (R-N=C=0) der
Isocyansäure (HNCO). Organische Isocyanate sind Verbindungen, in denen die Isocyanatgruppe (-N=C=0) an einen organischen Rest gebunden ist.
Polyfunktionelle Isocyanate sind Verbindungen mit zwei oder mehr (z. B. 3, 4, 5, etc.) Isocyanatgruppen im Molekül. Das Polyisocyanat ist allgemein ausgewählt unter di- und polyfunktionellen Isocyanaten, den Allophanaten, Isocyanuraten, Uretdionen oder Carbodiimiden von difunktionellen Isocyanaten und Mischungen davon. Bevorzugt enthält das Polyisocyanat mindestens ein difunktionelles Isocyanat. Insbesondere werden ausschließlich difunktionelle Isocyanate (Diisocyanate) eingesetzt.
Geeignete Polyisocyanate sind in der Regel alle aliphatischen und
aromatischen Isocyanate, sofern sie mindestens zwei reaktive
Isocyanatgruppen aufweisen. Dabei umfasst im Rahmen der Erfindung der Begriff aliphatische Diisocyanate auch cycloaliphatische (alicyclische)
Diisocyanate.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das (harnstoffgruppenhaltige) Polyurethan aliphatische Polyisocyanate eingebaut, wobei das aliphatische Polyisocyanat bis zu 80 Gew.-%, bevorzugt bis zu 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyisocyanate, durch wenigstens ein aromatisches Polyisocyanat ersetzt sein kann. In einer speziellen Ausführungsform enthält das harnstoffgruppenhaltige Polyurethan ausschließlich aliphatische
Polyisocyanate eingebaut.
Die Polyisocyanatkomponente hat vorzugsweise einen durchschnittlichen Gehalt von 2 bis 4 NCO-Gruppen. Bevorzugt werden Diisocyanate, d. h. Ester der Isocyansäure mit der allgemeinen Struktur 0=C=N-R'-N=C=0, wobei R' ein aliphatischer oder aromatischer Rest ist.
Geeignete Polyisocyanate sind ausgewählt unter Verbindungen mit 2 bis 5 Isocyanatgruppen, Isocyanatprepolymeren mit einer mittleren Anzahl von 2 bis 5 Isocyanatgruppen und Mischungen davon. Dazu gehören beispielsweise aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Di, Tri- und höhere
Polyisocyanate.
Vorzugsweise enthält das (harnstoffgruppenhaltige) Polyurethan wenigstens ein aliphatisches Polyisocyanat eingebaut. Geeignete aliphatische Polyisocyanate sind ausgewählt aus Ethylendiisocyanat, Propylendiisocyanat,
Tetramethylendiisocyanat, Pentamethylendiisocyanat,
Hexamethylendiisocyanat (HDI), 1 ,12-Diisocyanatododecan,
4-lsocyanatomethyl-1 ,8-octamethylendiisocyanat, Triphenylmethan-4,4',4',4"- triisocyanat, 1 ,6-Diisocyanato-2,2,4-trimethylhexan, 1 ,6-Diisocyanato-2, 4,4,4- trimethylhexan, Isophorondiisocyanat (= 3-lsocyanatmethyl-3,5,5- trimethylcyclohexylisocyanat, 1 -lsocyanato-3-isocyanatomethyl-3,5,5- trimethylcyclohexan, IPDI), 2,3,3-Trimethylhexamethylendiisocyanat,
1 ,4-Cyclohexylendiisocyanat, 1 -Methyl-2,4-diisocyanatocyclohexan,
Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat (= Methylen-bis(4-cyclohexylisocyanat)).
Vorzugsweise ist das aromatische Polyisocyanat ausgewählt aus 1 ,3- Phenylendiisocyanat, 1 ,4-Phenylendiisocyanat, 2,4- und 2,6- Toluylendiisocyanat und deren Isomerengemische, 1 ,5-Naphthylendiisocyanat, 2,4'- und 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, hydriertes 4,4'- Diphenylmethandiisocyanat (H12MDI), Xylylendiisocyanat (XDI),
Tetramethylxyloldiisocyanat (TMXDI), 4,4'-Dibenzyldiisocyanat, 4,4'- Diphenyldimethylmethandiisocyanat, Di- und
Tetraalkyldiphenylmethandiisocyanaten, ortho-Tolydindiisocyanat (TODI) und Mischungen davon.
In einer geeigneten Ausführungsform enthält das (harnstoffgruppenhaltige) Polyurethan wenigstens ein Polyisocyanat mit Uretdion-, Isocyanurat-, Urethan- , Allophanat-, Biuret-, Iminooxadiazindion und/oder Oxadiazintrionstruktur eingebaut. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das (harnstoffgruppenhaltige) Polyurethan wenigstens ein aliphatisches Polyisocyanat mit Uretdion-,
Isocyanurat-, Urethan-, Allophanat-, Biuret-, Iminooxadiazindion und/oder Oxadiazintrionstruktur eingebaut.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das
(harnstoffgruppenhaltige) Polyurethan wenigstens ein aliphatisches
Polyisocyanat und zusätzlich wenigstens ein auf diesen aliphatischen
Polyisocyanaten basierendes Polyisocyanat mit Uretdion-, Isocyanurat-, Urethan-, Allophanat-, Biuret-, Iminooxadiazindion und/oder
Oxadiazintrionstruktur eingebaut.
Bevorzugt handelt es sich um Polyisocyanate oder Polyisocyanatgemische mit ausschließlich aliphatisch und/oder cycloaliphatisch gebundenen
Isocyanatgruppen und einer mittleren NCO-Funktionalität von 2 bis 4, bevorzugt 2 bis 2,6 und besonders bevorzugt 2 bis 2,4.
Besonders bevorzugt enthält das (harnstoffgruppenhaltige) Polyurethan wenigstens ein aliphatisches Diisocyanat eingebaut, das ausgewählt ist unter Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat und Mischungen davon.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das (harnstoffgruppenhaltige)
Polyurethan aus aliphatischen Polyisocyanaten und damit komplementären aliphatischen Verbindungen mit wenigstens zwei gegenüber NCO-Gruppen reaktiven Gruppen aufgebaut, wobei das aliphatische Polyisocyanat bis zu 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyisocyanate, durch
wenigstens ein aromatisches Polyisocyanat ersetzt sein kann. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das
(harnstoffgruppenhaltige) Polyurethan aus aliphatischen Polyisocyanaten und damit komplementären aliphatischen Verbindungen mit wenigstens zwei gegenüber NCO-Gruppen reaktiven Gruppen aufgebaut, wobei das aliphatische Polyisocyanat bis zu 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der
Polyisocyanate, durch wenigstens ein aromatisches Polyisocyanat ersetzt sein kann.
In einer speziellen Ausführungsform ist das (harnstoffgruppenhaltige)
Polyurethan aus aliphatischen Polyisocyanaten und damit komplementären aliphatischen Verbindungen mit wenigstens zwei gegenüber NCO-Gruppen reaktiven Gruppen aufgebaut.
In einer speziellen Ausführungsform wird als harnstoffgruppenhaltiges
Polyurethan ein diaminmodifiziertes Polycarbonatester-polyether-polyurethan eingesetzt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Polymerkomponente des Polymermaterials (a) ein thermoplastisches Elastomer (TPE) oder besteht die Polymerkomponente des Polymermaterials (a) aus einem TPE. Geeignete und bevorzugte TPEs sind die weiter oben genannten, worauf hier Bezug genommen wird.
Geeignete TPE sind ausgewählt unter thermoplastischen Polyamidelastomeren (TPA), thermoplastischen Copolyesterelastomeren (TPC), thermoplastischen Elastomeren auf Olefinbasis (TPO), thermoplastischen Styrol- Blockcopolymeren (TPS), thermoplastischen Elastomeren auf Urethanbasis (TPU) und thermoplastischen Vulkanisaten oder vernetzte thermoplastischen Elastomere auf Olefinbasis (TPV). TPA ist kommerziell erhältlich z. B. als PEBAX der Firma Arkema.
TPC ist kommerziell erhältlich z. B. als Keyflex der Firma LG Chem.
TPO ist kommerziell erhältlich z. B. als Elastron TPO, Saxomer TPE-0 der Firma PCW.
TPS ist kommerziell erhältlich z. B. als Elastron G und Elastron D, Kraton der Firma Kraton Polymers, als Septon der Firma Kuraray, als Styroflex der Firma BASF, als Thermolast der Firma Kraiburg TPE, als ALLRUNA der Firma ALLOD Werkstoff GmbH & Co.KG oder als Saxomer TPE-S der Firma PCW.
TPU ist kommerziell erhältlich z. B. als Elastollan der Firma BASF oder als Desmopan, Texin, Utechllan der Firma Covestro.
TPV ist kommerziell erhältlich z. B. als Elastron V, Sariink der Firma DSM.
Bevorzugt ist das thermoplastische Elastomer ausgewählt unter Kautschuk vom Dien-Typ wie Polybutadien, Poly(styrol-butadien) und Poly(acrylnitril-butadien), gesättigten Kautschuk, erhalten durch Hydrierung dieser Kautschuksorten vom Dien-Typ, Isoprenkautschuk, Chloroprenkautschuk, Kautschuk vom Acryl-Typ, wie ein Butylpolyacrylat, einen Ethylen/Propylen-, Ethylen/Propylen-Dien- und einen Ethylen/Octen-Copolymerkatuschuk einschließen.
Polymermaterial (b)
In einer Ausführungsform umfasst die Polymerkomponente des
Polymermaterials b) oder besteht die Polymerkomponente des
Polymermaterials b) aus wenigstens einem Polymer, ausgewählt unter sogenannten Hochleistungskunststoffen, die sich durch ihre
Temperaturbeständigkeit, aber auch Chemikalienbeständigkeit und gute mechanische Eigenschaften auszeichnen. Solche Polymere eignen sich speziell für Anwendungen im Automotive-Bereich. Bevorzugt ist die Polymerkomponente des Polymermaterials b) ausgewählt unter Polyestern, Polyketonen (PK), Polyetherketonen (PEK),
Polyetheretherketonen (PEEK), Polyamiden (PA), Polyamidimiden (PAI), Polyphenylensulfiden (PPS), Polyarylsulfonen, ABS-Copolymeren und
Mischungen (Blends) davon.
Eine spezielle Ausführungsform der Polyester sind Polyethylenterephtalate (PET), Polybutylenterephthalate (PBT) und Polycarbonate (PC).
Eine spezielle Ausführungsform der Polyamide sind die
Hochtemperaturpolyamide (HTPA). Dabei handelt es sich um teilkristalline oder amorphe, thermoplastische, teilaromatische Polyamide. Bevorzugt enthalten diese wenigstens eine aromatische Dicarbonsäure einpolymerisiert,
insbesondere ausgewählt unter Terephthalsäure, Isophthalsäure und
Gemischen aus Terephthalsäure und Isophthalsäure. Bevorzugte HTPA sind ausgewählt unter PA 6.T, PA 10.T, PA 12.T, PA 6.I, PA 10.1, PA 12.1, PA 6. T/6.1, PA 6. T/6, PA 6.T/10T, PA 10.T/6.T, PA 6.T/12.T, PA12.T/6.T und Gemischen davon.
Eine weitere spezielle Ausführungsform der Polyamide ist Polyphthalamid (PPA).
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Polyketone ausgewählt unter Polyetherketonen, Polyetheretherketonen, Polyaryletherketon und Mischungen davon.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Polyarylsulfone ausgewählt unter Polysulfonen (PSU), Polyethersulfonen (PES),
Polyphenylensulfonen (PPSU) und Blends von PSU und ABS. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die
Polymerkomponente des Polymermaterials (b) einen Polyamid-ABS-Blend oder besteht daraus.
Polymermaterial (c)
In einer Ausführungsform ist die Polymerkomponente des Polymermaterials (c) ausgewählt unter Elastomeren, thermoplastischen Elastomeren und
Mischungen davon.
Leitfähiqer Füllstoff
Das Polymermaterial (a) enthält wenigstens einen Füllstoff zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung, wie oben und im Folgenden definiert, umfasst als Komponente a) wenigstens einen leitfähigen Füllstoff.
Der elektrisch leitende Füllstoff kann vorteilhaft in Form von partikulären
Materialien oder Fasern vorliegen. Dazu zählen Pulver, nanoteilige Materialien, Nanoröhrchen, Fasern, etc. Die Füllstoffe können sowohl beschichtet als auch unbeschichtet oder auf ein Trägermaterial aufgebracht sein. Die Geometrie der partikulären Materialien oder Fasern ist nicht wesentlich. Der Querschnitte kann jede Form sein, z. B. rund, oval, dreieckig oder rechteckig. Das
Aspektverhältnis liegt insbesondere im Bereich von 1 bis 10000. Das
Aspektverhältnis ist der Quotient der Länge und Dicke des partikulären
Materials oder der Faser.
Bevorzugt ist der wenigstens der leitfähige Füllstoff ausgewählt unter
Kohlenstoffnanoröhrchen, Kohlenstofffasern, Graphit, Graphen, leitfähigem Ruß, metallhaltigem Material, wie metallbeschichteten Trägern, elementaren Metallen, Metalloxiden, Metalllegierungen, Metallfasern und Mischungen davon.
Bevorzugte metallbeschichtete Träger sind metallbeschichtete
Kohlenstofffasern, speziell vernickelte Kohlefasern und versilberte Kohlefasern. Bevorzugte metallbeschichtete Träger sind weiterhin silberbeschichtete
Glaskugeln.
Bevorzugt liegt der leitfähige Füllstoff nicht als homogene aus Metall
bestehende Schicht vor. Bevorzugt handelt es sich bei dem leitfähigen Füllstoff nicht um durch Metalldampfabscheidung erhaltene Schichten von Metallen oder um Metallfolien.
Geeignete elementare Metalle sind ausgewählt unter Cobalt, Aluminium, Nickel, Silber, Kupfer, Strontium, Eisen und Mischungen davon.
Geeignete Legierungen sind ausgewählt unter Strontiumferrit, Silber-Kupfer- Legierung, Silber-Aluminium-Legierung, Eisen-Nickel-Legierung, m-Metallen, amorphen Metallen (metallischen Gläsern) und Mischungen davon.
Geeignete Metallfasern sind künstlich hergestellte Fasern, die aus Metall, Metalllegierungen, kunststoffbeschichtetem Metall, metallbeschichtetem
Kunststoff oder einem vollständig mit Metall ummantelten Kern bestehen.
Geeignete Metalle und Legierungen sind die oben erwähnten. Bevorzugt sind Metallfasern umfassen oder bestehen aus wenigstens einem Metall ausgewählt unter Eisen, Kupfer, Aluminium und Legierungen davon. In einer speziellen Ausführung umfassen oder bestehen die Metallfasern aus einem Stahl, speziell aus Edelstahl. In einer speziellen Ausführung umfasst der leitfähige Füllstoff wenigstens ein ferromagnetisches Material, vorzugsweise ausgewählt unter Eisen, Kobalt, Nickel, Oxiden und Mischoxiden davon, Legierungen und Mischungen davon. Diese Füllstoffe eignen sich speziell zum Ablenken von elektromagnetischen Wellen mit einer niedrigen Frequenz.
In einer weiteren speziellen Ausführung umfasst der leitfähige Füllstoff wenigstens ein kohlenstoffreiches, leitendes Material, vorzugsweise ausgewählt unter Kohlenstoffnanoröhrchen, Kohlenstofffasern, Graphit, Graphen, leitfähigem Ruß und Mischungen davon. Diese Füllstoffe eignen sich speziell zum Reflektieren und Absorbieren von elektromagnetischen Wellen mit einer hohen Frequenz.
In einer weiteren Ausführungsform ist der wenigstens eine leitfähige Füllstoff ausgewählt unter leitfähigem Ruß, metallhaltigem Material und Mischungen davon. Speziell umfasst der leitfähige Füllstoff wenigstens einen leitfähigen Ruß und wenigstens ein metallhaltiges Material. Das Mengenverhältnis von Ruß zum metallhaltigen Material ist im Bereich von 5 Gew% : 95 Gew.% bis 95 Gew% : 5 Gew.%.
Das erste Polymermaterial a) kann Ruß als alleinigen leitfähigen Füllstoff enthalten. In diesem Fall ist die Einsatzmenge an Ruß höher, als in
Zusammensetzungen, die Ruß zur Einfärbung und/oder als UV-Schutzmittel enthalten. Wenn das erste Polymermaterial a) Ruß als alleinigen leitfähigen Füllstoff enthält, beträgt der Gehalt an Ruß, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymermaterials a) 5 bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 90 Gew.-%, insbesondere 20 bis 85 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymermaterials a). In einer bevorzugten Ausführung enthält das erste Polymermaterial a) ein Gemisch aus Ruß und wenigstens einer von Ruß verschiedenen Komponente als leitfähigen Füllstoff. Speziell ist die von Ruß verschiedene Komponente ausgewählt unter metallbeschichteten Trägern, elementaren Metallen,
Metalloxiden, Metalllegierungen, Metallfasern und Mischungen davon. Speziell enthält das erste Polymermaterial a) als leitfähige Füllstoff ein Gemisch aus wenigstens einem leitfähigen Ruß und wenigstens einem metallhaltigen
Material.
Der Füllstoff ist in der Regel in einem ausreichenden Anteil in der
Polymermatrix enthalten, um die für die vorgesehene Anwendung gewünschte elektrische Leitfähigkeit zu erreichen. Übliche Einsatzmengen des leitfähigen Füllstoffs liegen z. B. in einem Bereich von 0,1 bis 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten a) und b). Vorzugsweise beträgt der Anteil an Füllstoff a) 0,5 bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten a) und b).
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Polymermaterial (a) zusätzlich wenigstens ein leitfähiges Polymer, das von dem
harnstoffgruppenhaltigen Polyurethan verschieden ist.
Geeignete leitfähige Polymere weisen ganz allgemein eine Leitfähigkeit von wenigstens 1 x 103 S rrr1 bei 25 °C auf, bevorzugt wenigstens 2 x 103 S rrr1 bei 25 °C.
Geeignete leitfähige Polymere sind ausgewählt unter Polyanilinen,
Polypyrrolen, Polythiophenen, Polyethylendioxythiophenen (PEDOT), Poly(p- phenylen-vinylenen), Polyacetylenen, Polydiacetylenen, Polyphenylensulfiden (PSP), Polyperinaphthalenen (PPN), Polyphthalocyaninen (PPhc), sulfonierten Polystyrolpolymeren, carbonfasergefüllten Polymeren und Mischungen,
Derivaten und Copolymeren davon.
Bevorzugt beträgt der Gewichtsmengenanteil des wenigstens leitfähigen Polymers 0 bis 10 Gew.-%, wie beispielsweise 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente b).
In einer möglichen Ausführungsform enthält das Polymermaterial (a) zusätzlich wenigstens ein von dem harnstoffgruppenhaltigen Polyurethan verschiedenes nicht leitfähiges Polymer.
Geeignete nicht leitfähige Polymere, welche von dem harnstoffgruppenhaltigen Polyurethan verschieden sind, sind bevorzugt ausgewählt unter Polyurethanen, Silikonen, Fluorsilikonen, Polycarbonaten, Ethylen-Vinylacetaten (EVA), Acrylnitril-Butadien-Styrolen (ABS), Polysulfonen, Poly(meth)acrylaten,
Polyvinylchloriden (PVC), Polyphenylenethern, Polystyrolen, Polyamiden, Polyolefinen, z. B. Polyethylen oder Polypropylen, Polyetherketonen,
Polyetheretherketonen, Polyimiden, Polyetherimiden,
Polyethylenterephthalaten, Polybutylenterephthalaten, Fluorpolymeren,
Polyestern, Polyacetalen, z. B. Polyoxymethylen (POM),
Flüssigkristallpolymeren, Polyphenylenoxiden, Polysulfonen, Polyethersulfonen, Polystyrolen, Epoxiden, Phenolen, Chlorsulfonaten, Polybutadienen, Acrylnitril- Butadien-Kautschuken (ABN), Butylen, Neoprenen, Nitrilen, Polyisoprenen, Naturkautschuken und Copolymerkautschuken wie Styrol-Isopren-Styrole (SIS), Styrol-Butadien-Styrolen (SBS), Ethylen-Propylenen (EPR), Ethylen-Propylen- Dien-Monomeren (EPDM), Nitril-Butadienen (NBR), Styrol-Butadiene (SBR) sowie deren Copolymere und Mischungen davon.
Bevorzugt beträgt der Gewichtsmengenanteil des wenigstens einen von dem harnstoffgruppenhaltigen Polyurethan verschiedenen nicht leitfähigen Polymers 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente a). Wenn ein solches nicht leitfähiges Matrixpolymer vorhanden ist, dann in einer Menge von wenigstens 0,1 , bevorzugt wenigstens 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente a).
Das leitfähige Polymer und das nicht leitfähige Polymer können mit
Standardtechniken, wie dem Schmelzmischen oder Dispergieren der
Füllstoffpartikeln, während der Polymerisation des Matrixpolymers (Sol-Gel- Verfahren) zu einer Mischung der Komponenten gemischt werden. Dabei sind homogene und heterogene Blends möglich. In einem homogenen Blend sind keine Makrophasen vorhanden, wohingegen in einem heterogenen Blend Makrophasen vorhanden sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erste Polymermaterial (a) a1 ) 0,5 bis 95 Gew.-% wenigstens eines leitfähigen Füllstoffs, a2) 15 bis 99,5 Gew.-% wenigstens einer Polymerkomponente, a3) 0 bis 20 Gew.-% wenigstens eines von a2) verschiedenen nicht
leitfähigen Polymers, a4) 0 bis 10 Gew.-% wenigstens eines leitfähigen Polymers, a5) optional wenigstens ein Additiv, wobei jedes Additiv in einer Menge von bis zu 3 Gew.-% vorhanden ist, optional wenigstens ein Lösungsmittel. Geeignete Additive a5) sind 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..
Zusätzlich kann die Zusammensetzung als Komponente a6) wenigstens einen von den Komponenten a) bis c) verschiedenen Füll- und Verstärkungsstoff enthalten. Die im Folgenden genannten Füll- und Verstärkungsstoffe eignen sich auch zur Bereitstellung von Kompositen zum Hinterspritzen, wie zuvor beschrieben.
Der Begriff "Füllstoff und Verstärkungsstoff" (= Komponente a6)) wird im
Rahmen der Erfindung breit verstanden und umfasst partikulare 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 (AI2O3), nanoskaliges Titandioxid (T1O2), Schichtsilikate und nanoskaliges Siliciumdioxid (S1O2), eingesetzt werden. Die Füllstoffe können auch oberflächenbehandelt sein.
Geeignete Schichtsilikate sind Kaoline, Serpentine, Talkum, Glimmer,
Vermiculite, lllite, 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.
Bevorzugt wird die Komponente a6), falls vorhanden, in einer Menge von 1 bis 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten a1 ) bis a6) eingesetzt.
Als weitere Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung als Schaum vorliegen. Ein Schaum im Sinne der Erfindung ist eine poröse, zumindest teilweise offenzeilige Struktur mit miteinander kommunizierenden Zellen.
Zur Herstellung eines Polyurethan-Schaums können die Komponenten der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, gegebenenfalls nach einer
Präpolymerisation wenigstens eines Teils davon, vermischt, aufgeschäumt und ausgehärtet werden. Die Aushärtung erfolgt bevorzugt durch chemische Vernetzung. Das Aufschäumen kann grundsätzlich durch das bei der Reaktion der Isocyanatgruppen mit Wasser gebildete Kohlendioxid erfolgen; die
Verwendung von weiteren Treibmitteln ist jedoch ebenfalls möglich. So können prinzipiell auch Treibmittel aus der Klasse der Kohlenwasserstoffe, wie C3-C6- Alkane, z. B. n-Butan, sec.-Butan, Isobutan, n-Pentan, Isopentan, Cyclopentan, Hexane, etc., oder halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Dichlormethan, Dichlormonofluormethan, Chlordifluorethane, 1 , 1 -Dichlor-2,2,2-trifluorethan, 2,2-Dichlor-2-fluorethan, insbesondere chlorfreie Fluorkohlenwasserstoffe, wie Difluormethan, Trifluormethan, Difluorethan, 1 ,1 ,1 ,2-Tetrafluorethan, 1 , 1 ,2,2- Tetrafluorethan, 1 ,1 ,1 ,3,3-Pentafluorpropan, 1 ,1 ,1 ,3,3,3-Hexafluorpropan, 1 ,1 ,1 ,3,3-Pentafluorbutan, Heptafluorpropan oder Schwefelhexafluorid, verwendet werden. Auch Gemische dieser Treibmittel sind möglich. Die anschließende Aushärtung erfolgt typischerweise bei einer Temperatur von etwa 10 bis 80 °C, speziell 15 bis 60 °C, speziell bei Raumtemperatur. Nach der Aushärtung kann noch vorhandene Restfeuchte gegebenenfalls mit Hilfe üblicher Verfahren, wie z. B. durch konvektive Lufttrocknung oder
Mikrowellentrocknung, entfernt werden.
Bevorzugt liegt die Polymerkomponente des Polymermaterials (a) in Form einer Zweikomponenten(2K)-Polymerzusammensetzung vor. Geeignete (2K)- Polymerzusammensetzungen umfassen oder bestehen aus Elastomeren, thermoplastischen Elastomeren und Mischungen davon. Bevorzugt sind 2K- Siliconkautschuke, 2K-Polyolefine, 2K-Polyurethane und Gemische davon.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt die Polymerkomponente des Polymermaterials (a) in Form einer Zweikomponenten(2K)- Polyurethanzusammensetzung vor. Geeignete zweikomponentige
Polyurethanlacke enthalten z. B. eine Komponente (I) und eine Komponente (II), wobei die Komponente (I) wenigstens eine der zuvor genannten
Verbindungen mit wenigstens zwei gegenüber NCO-Gruppen reaktiven
Gruppen enthält, wie sie zur Herstellung der harnstoffgruppenhaltigen
Polyurethane eingesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die
Komponente (I) ein Prepolymer enthalten, das wenigstens zwei gegenüber NCO-Gruppen reaktive Gruppen enthält. Die Komponente (II) enthält
wenigstens eines der zuvor genannten Polyisocyanate, wie sie zur Herstellung der harnstoffgruppenhaltigen Polyurethane eingesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Komponente (II) ein Prepolymer enthalten, das wenigstens zwei NCO-Gruppen enthält. Gegebenenfalls können die Komponenten (I) und/oder (II) weitere Oligomere und/oder polymere Bestandteile enthalten. So kann z. B. im Falle einer wässrigen Zweikomponenten(2K)- Polyurethanzusammensetzung die Komponente (I) ein oder mehrere weitere Polyurethanharze und/oder Acrylatpolymerisate und/oder acrylierte Polyester und/oder acrylierte Polyurethane aufweisen. Die weiteren Polymere sind in der Regel wasserlöslich oder wasserdispergierbar und weisen Hydroxylgruppen und gegebenenfalls Säuregruppen oder deren Salze auf. Die weiteren zuvor genannten Komponenten des Polymermaterials (a) können jeweils nur in der Komponente (I) oder (II) oder anteilig in beiden enthalten sein.
Die Herstellung der beiden Komponenten (I) und (II) der Zweikomponenten(2K)- Polyurethanzusammensetzung des Polymermaterials (a) erfolgt nach den üblichen Methoden aus den einzelnen Bestandteilen unter Rühren. Die
Herstellung von Beschichtungsmitteln aus diesen beiden Komponenten (I) und (II) erfolgt ebenfalls mittels Rühren bzw. Dispergieren unter Verwendung der üblicherweise eingesetzten Vorrichtungen, beispielsweise mittels Dissolver o. ä. oder mittels ebenfalls üblicherweise eingesetzter 2-Komponenten-Dosier- und - mischanlagen.
Das Polymermaterial (a), enthaltend eine Zweikomponenten(2K)- Polyurethanzusammensetzung kann in Form eines wässrigen Lackes vorliegen. Ein geeigneter wässriger Zweikomponenten(2K)-Polyurethanlack enthält im applikationsfertigen Zustand in der Regel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung:
0,5 bis 95 Gew.-% wenigstens eines leitfähigen Füllstoffs (zuvor als Komponente a) definiert),
15 bis 99,5 Gew.-% wenigstens eines Polyurethans, speziell eines harnstoffgruppenhaltigen Polyurethans (zuvor als Komponente a2) definiert) 0 bis 20 Gew.-% wenigstens eines von a2) verschiedenen nicht leitfähigen Polymers (zuvor als Komponente a3) definiert),
0 bis 7 Gew.-% wenigstens eines leitfähigen Polymers (zuvor als
Komponente a4) definiert),
0 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 80 Gew.-% wenigstens eines
Lösemittels,
weitere Additive, Füll- und Verstärkungsstoffe ad 100 Gew.-%.
Mit erfindungsgemäßen Zweikomponenten(2K)-Polyurethanzusammensetzung können Kunststoffe wie z. B. ABS, AMMA, ASA, CA, CAB, EP, UF, CF, MF, MPF, PF, PAN, PA, PC, PE, HDPE, LDPE, LLDPE, UHMWPE, PET, PMMA,
PP, PS, SB, PUR, PVC, RF, SAN, PBT, PPE, POM, PUR-RIM, SMC, BMC, PP- EPDM und UP (Kurzbezeichnungen nach DIN 7728T1 ) beschichtet werden. Die zu beschichtenden Kunststoffe können selbstverständlich auch Polymerblends, modifizierte Kunststoffe oder faserverstärkte Kunststoffe sein. Des Weiteren können die erfindungsgemäßen Zweikomponenten(2K)- Polyurethanzusammensetzungen auch auf andere Substrate, wie
beispielsweise Metall, Holz oder Papier oder mineralische Untergründe, appliziert werden.
Im Falle von nichtfunktionalisierten und/oder unpolaren Substratoberflächen können diese vor der Beschichtung einer Vorbehandlung, wie mit Plasma oder Beflammen, unterzogen werden.
Gewünschtenfalls können die Substrate vor der Beschichtung mit der erfindungsgemäßen Zweikomponenten(2K)-Polyurethanzusammensetzung grundiert werden. Als Grundierung kommen dabei alle üblichen Grundierungen, und zwar sowohl konventionelle als auch wässrige Grundierungen, in Betracht. Selbstverständlich können sowohl strahlungshärtbare wie thermisch härtbare oder dual eure Grundierungen eingesetzt werden. Die Applikation erfolgt mit Hilfe üblicher Methoden, beispielsweise Spritzen, Rakeln, Tauchen, Streichen oder mittels coil coating Verfahren.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel werden üblicherweise bei
Temperaturen von höchstens 250 °C, bevorzugt bei Temperaturen von maximal 150 °C und ganz besonders bevorzugt von maximal 100 °C gehärtet.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen, umfassend die Schritte: a) Bereitstellung wenigstens eines leitfähigen Füllstoffs und
b) Mischen des wenigstens einen leitfähigen Füllstoffs mit den die
Polymermatrix bildenden Polymeren.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmten Substrats, umfassend eine oder bestehend aus einer Zusammensetzung zur Abschirmung
elektromagnetischer Strahlen, wie zuvor definiert, bei dem man eine solche Zusammensetzung zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen bereitstellt, und aus der Zusammensetzung zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung das Substrat formt (Formen), oder in ein Substrat die Zusammensetzung zur Abschirmung
elektromagnetischer Strahlung einarbeitet (Einarbeitung), oder ein Substrat zumindest teilweise mit der Zusammensetzung zur
Abschirmung elektromagnetischer Strahlung beschichtet (Beschichtung).
Im Rahmen der Erfindung wird unter Substrat jedes flächenförmige Gebilde verstanden, auf das die erfindungsgemäße Zusammensetzung aufgetragen oder in die die erfindungsgemäße Zusammensetzung eingearbeitet werden kann oder das aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung besteht.
Flächenförmige Gebilde sind z. B. Gehäuse, Kabelummantelungen, Hüllen, Deckel, Sensorsysteme.
Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst ein Verfahren wie oben definiert, bei dem sich zusätzlich ein Trocknungs- und/oder Härtungsschritt anschließt.
Zum Einsatz in dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die
Zusammensetzung zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung mit wenigstens einem von dem leitfähigen Füllstoff a) verschiedenen Additiv versetzt werden. Geeignete Additive sind die weiter oben Genannten.
Formen (= Variante 1 )
In einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus der Zusammensetzung zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung das Substrat geformt. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wird dabei plastifiziert und einem Formgebungsschritt unterzogen. Hierbei handelt es sich um dem Fachmann bekannte Formgebungsschritte wie Gießformen,
Blasformen, Kalandrieren, Spritzgießen, Pressen Spritzprägen, Prägen, Extrudieren, etc.
Einarbeiten (= Variante 2) In einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in ein Substrat die Zusammensetzung zur Abschirmung elektromagnetischer
Strahlung eingearbeitet.
Geeignete Verfahren zur Einarbeitung sind dem Fachmann prinzipiell bekannt und umfassen solche, wie sie üblicherweise zur Compoundierung von
Kunststoffformmassen eingesetzt werden.
Das Einarbeiten kann entweder in der Schmelze oder in der festen Phase durchgeführt werden. Möglich ist auch eine Kombination dieser Verfahren, z. B. durch Vormischen in der festen Phase und anschließendes Mischen in der Schmelze. Es können übliche Vorrichtungen, wie Kneter oder Extruder, eingesetzt werden.
Die durch Einarbeiten der Zusammensetzung zur Abschirmung
elektromagnetischer Strahlung in das Substrat erhaltene Zusammensetzung kann anschließend wenigstens einem weiteren Verfahrensschritt unterzogen werden. Dieser ist vorzugsweise ausgewählt unter einer Formgebung,
Trocknung, Flärtung oder einer Kombination davon.
Beschichtung (= Variante 3)
In einer dritten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Substrat zumindest teilweise mit der Zusammensetzung zur Abschirmung
elektromagnetischer Strahlung beschichtet.
Die Beschichtung der Substrate mit den Zusammensetzungen zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung beschriebenen Zusammensetzungen erfolgt nach üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren. Dazu wird die
Zusammensetzung zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung oder eine diese enthaltende Beschichtungsmasse auf das zu beschichtende Substrat in der gewünschten Stärke aufgebracht und optional getrocknet und/oder optional teilweise oder vollständig gehärtet. Dieser Vorgang kann gewünschtenfalls ein- oder mehrfach wiederholt werden. Das Aufbringen auf das Substrat kann in bekannter Weise, z. B. durch Tauchen, Spritzen, Spachteln, Rakeln, Bürsten, Rollen, Dip-coating, Walzen, Gießen, Laminieren, Hinterspritzen, In-Mould Coating, Coextrudieren, Siebdruck, Tampondruck, Schleudern, Reactive injection molding (RIM), Compression molding und Transfer molding. In einer bevorzugten Ausführung umfasst die Zusammensetzung zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung wenigstens ein thermoplastisches Elastomer (TPE) und wird durch Laminieren, Hinterspritzen, Coextrudieren, Reactive injection molding (RIM), Compressions molding oder Transfermolding auf das zu beschichtende Substrat aufgebracht.
Die Beschichtung kann z. B. nach einem Spritzverfahren, wie z. B. Luftdruck-, Airless- oder Elektrostatik-Spritzverfahren ein- oder mehrfach appliziert werden.
Die Beschichtungsstärke, d. h. die Dicke der leitfähigen Schicht liegt in der Regel in einem Bereich von etwa 100 bis 5000 pm, vorzugsweise 500 bis 2000 pm.
Die Applikation und gegebenenfalls Trocknung und/oder Härtung der
Beschichtungen kann unter normalen Temperaturbedingungen, d. h. ohne Erhitzung der Beschichtung, aber auch bei erhöhter Temperatur appliziert werden. Die Beschichtung kann z. B. während und/oder nach der Applikation bei erhöhter Temperatur, z. B. bei 25 bis 200 °C, vorzugsweise 30 bis 100 °C getrocknet und/oder gehärtet werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der
erfindungsgemäßen Zusammensetzung, wie zuvor definiert, zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung, wie zuvor definiert, zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen in elektronischen Gehäusen verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmten
Substrate 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 Substraten 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 erfindungsgemäßen Substrate 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 erfindungsgemäßen Substrate eignen sich speziell für die Abschirmung elektromagnetischer Strahlen von Invertern, DC/DC-Wandlern und Onboard-Ladegeräten. Die erfindungsgemäßen
Substrate eignen sich speziell auch für die Abschirmung von Navigations- und Kommunikationseinrichtungen, wie speziell GPS-Systemen, vor elektromagnetischen Strahlen.
Vorteilhafterweise eignen sich die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, wie zuvor definiert, zusätzlich zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlen auch zur Verbesserung der NVH-Eigenschaften (NVH = noise, Vibration, harshness).
Des Weiteren eignen sich die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, wie zuvor definiert, zur Herstellung von Dichtungen oder Behältern mit guter Dichtungswirkung.
Die EMI abschirmenden Zusammensetzung basieren bevorzugt auf folgenden Zusammensetzungen:
Polymermatrix:
Die EMI abschirmende Zusammensetzung enthält eine oder mehr als eine der folgenden Polymermatrix
Compoundiertes TPE (umfassend Alterungsschutzmittel, Weichmacher und ggf. andere Zusatzstoffe) oder
Compoundiertes TPU (umfassend Alterungsschutzmittel, Weichmacher und ggf. andere Zusatzstoffe) oder
Compoundiertes TPV (umfassend Alterungsschutzmittel, Weichmacher und ggf. andere Zusatzstoffe)
Anteil: jeweils 20- 95 Gew.%, bevorzugt 40-95 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der EMI abschirmenden Zusammensetzung?
Füllstoffe: Die EMI abschirmende Zusammensetzung enthält eine oder mehr als eine der folgenden leitfähigen Füllstoffe
Leitruß:
dient zum einfärben, Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit, UV- Schutz
Anteil: 5-30 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der EMI ab schirmenden Zusammensetzung
Carbonfasern:
dienen zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit
Anteil: 5-30 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der EMI abschirmenden Zusammensetzung
Graphite:
Dienen zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit
Partikelgrößen: 5 pm bis 600 pm
Anteil: 5-30 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der EMI abschirmenden Zusammensetzung
Graphene/Carbon nano tubes:
Dienen zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit
Partikelgrößen: 0,01 pm bis 100 pm
Anteil: 5-30 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der EMI abschirmenden Zusammensetzung
Metallfasern:
Dienen zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit
Verwendete Metalle (einschließlich Legierungen): Eisen, Edelstahl, Kupfer, Alu-minium Qerschnittgeometrien: rund, dreieckig, quadratisch, rechteckig
Durchmesser: 1 gm bis 500 gm
Länge: 0,5 mm bis 15 mm
Aspektverhältnis: 1 bis 15000
- Anteil: 5-50 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der EMI
abschirmenden Zusammensetzung
Folgende Beispiele beschreiben die Erfindung näher ohne diese zu
beschränken.
BEISPIELE
Fig. 1 : Probenkörper mit aufgespritzter Dichtung und überspritzt mit einer
erfindungsgemäß EMI-abschirmenden Zusammensetzung.
Fig. 2: Probenkörper mit aufgespritzter perforierter erfindungsgemäßen EMI- abschirmenden Zusammensetzung. Durch die Perforation werden neben guten EMI-abschirmenden Eigenschaften auch zusätzlich gute NVH Eigenschaften erzielt.
Rezeptur:
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wird im Extruder hergestellt und anschließend granuliert. Die Formgebung erfolgt per Spritzguss zu genormten ASTM Prüfkörpern. Alternativ werden Platten mit den Dimensionen
1 mm x 150 mm x 150 mm per compression molding hergestellt und daraus die ASTM Prüfkörper gefräst. Mit dieser Rezeptur werden gute EMI-abschirmende Prüfkörper erhalten.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines gegenüber elektromagnetischer
Strahlung abgeschirmten Substrats, bei dem man: i) ein erstes Polymermaterial (a) oder eine Vorstufe davon
bereitstellt, das wenigstens einen leitfähigen Füllstoff enthält, und wenigstens ein zweites Polymermaterial (b) oder eine Vorstufe davon bereitstellt, ii) die in Schritt i) bereitgestellten Polymermaterialen (a) und (b) oder deren Vorstufe(n) einer Formgebung unter stoffschlüssiger Verbindung der Polymermaterialen (a) und (b) unterzieht, und dabei die Vorstufen, falls vorhanden, zur Polymerisation bringt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei in einem weiteren Schritt ein
elektronisches Bauteil mit dem in Schritt ii) erhaltenen Substrat beschichtet und/oder ummantelt wird und/oder ein elektronisches Bauteil in das in Schritt ii) erhaltene Substrat eingebettet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens eine der in Schritt i) bereitgestellten Komponenten, ausgewählt unter dem Polymermaterial (a), der Vorstufe für das Polymermaterial (a), dem Polymermaterial (b) und der Vorstufe für das Polymermaterial (b), in fließfähiger Form zur Formgebung in Schritt ii) eingesetzt wird oder unter den
Verfahrensbedingungen in Schritt ii) formbar ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in Schritt ii)
wenigstens eine stoffschlüssige Verbindung und gegebenenfalls zusätzlich wenigstens eine formschlüssige Verbindung gebildet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem man zusätzlich in Schritt ii) die Polymermaterialen (a) und (b) mit wenigstens einem
Polymermaterial (c) oder einer Vorstufe davon stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbindet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem man, iii) den Verbund aus (a), (b) und gegebenenfalls (c) mit wenigstens einem weiteren Polymermaterial (c) oder einer Vorstufe davon stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbindet und gegebenenfalls einer weiteren Formgebung unterzieht, wobei der Schritt iii) einfach oder mehrfach wiederholt werden kann.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in Schritt i) eines der Polymermaterialen (a) oder (b) in Form eines Komposits, bevorzugt eines schichtförmigen Komposits, bereitgestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Komposit die
Polymerkomponente des Polymermaterials (a) oder (b) und wenigstens eine weitere Komponente (K) umfasst, die vorzugsweise ausgewählt ist unter Polymeren, polymeren Werkstoffen, Metallen, metallischen
Werkstoffen, keramischen Werkstoffen, mineralischen Werkstoffen, textilen Werkstoffen und Kombinationen davon, besonders bevorzugt ausgewählt unter Polymerfolien, Polymerformkörpern, Metallfolien, Metallformkörpern, verstärkten und/oder gefüllten Kunststoffmaterialien und Kombinationen davon.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei in Schritt i) ein Komposit bereitgestellt wird, das die Polymerkomponente des Polymermaterials (a) oder (b) als Beschichtung auf einer Polymerfolie umfasst und dieses Komposit in Schritt ii) durch Spritzgießen mit dem anderen
Polymermaterial stoffschlüssig verbunden wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei in Schritt i) ein Komposit bereitgestellt wird, das die Polymerkomponente des Polymermaterials (a) als
Beschichtung auf einer Polymerfolie umfasst.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Polymerfolie nach dem Spritzgießschritt ii) von dem erhaltenen Spritzgussteil abgelöst wird, oder die Polymerfolie nach dem Spritzgießschritt ii) mit dem erhaltenen Spritzgussteil verbunden bleibt.
12. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Komposit wenigstens ein verstärktes und/oder gefülltes Kunststoffmaterial umfasst, wobei der Verstärkungsstoff vorzugsweise ausgewählt ist unter faserförmigen Verstärkungsstoffen, Geweben, Gelegen, Gestricken und Gewirken faserförmiger Verstärkungsstoffe und Mischungen davon und der
Füllstoff vorzugsweise ausgewählt ist unter teilchenförmigen Füllstoffen, wie Kaolin, Kreide, Wollastonit, Talkum, Calciumcarbonat, Silikaten, Aluminiumoxid, Titandioxid, Zinkoxid, Glaspartikeln und Mischungen davon.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die in Schritt i)
bereitgestellten Polymermaterialien (a) und (b) beide plastifizierbar sind und in Schritt ii) die Polymermaterialien (a) und (b) durch Mehrkomponentenspritzgießen stoffschlüssig verbunden werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei zum Mehrkomponentenspritzgießen wenigstens eine der folgenden Techniken eingesetzt wird:
Kernrückzugtechnik (Core-Back-Technik), Umsetztechnik
(Transfertechnik), Drehtechnik, Verschiebetechnik, Sandwichtechnik.
15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei durch eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen in das Substrat eine zusätzliche Funktion integriert wird:
Formung eines Substrats mit Sensorfunktion,
Einsatz wenigstens einer Komponente zur Vermeidung von
mechanischen Schwingungen,
Einsatz wenigstens einer Komponente zur Verbesserung des Crash- Schutzes,
Einsatz wenigstens einer Komponente zur Erhöhung der
Durchschlagfestigkeit,
Einsatz wenigstens einer Komponente mit Korrosionsschutzfunktion, Einsatz wenigstens einer Komponente mit Oxidationsschutzfunktion, Einsatz wenigstens einer Komponente mit Lichtschutzfunktion,
Einsatz wenigstens einer Komponente als Heizelement,
Einsatz wenigstens einer Komponente, die thermoelektrische
Eigenschaften aufweist und dadurch elektrische Ströme erzeugen kann, Aufspritzen von Dichtelementen,
Aufspritzen von Halterungs- und/oder Verbindungselementen.
16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die
Polymerkomponente der Polymermaterialien (a), (b) und (c) unabhängig voneinander ausgewählt ist 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.
17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die
Polymerkomponente des Polymermaterials (a) ausgewählt ist unter Thermoplasten, thermoplastischen Elastomeren, Elastomeren und Mischungen davon.
18. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die
Polymerkomponente des Polymermaterials (a) ausgewählt ist unter Polyolefin-Flomo- oder -Copolymeren, Flüssigsiliconkautschuken, Epoxidpolymeren, Polyurethanen und Mischungen davon, und
insbesondere wenigstens ein harnstoffgruppenhaltiges Polyurethan enthält oder aus wenigstens einem harnstoffgruppenhaltigen Polyurethan besteht.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Polymerkomponente des Polymermaterials (a) ein thermoplastisches Elastomer umfasst oder aus wenigstens einem thermoplastisches Elastomer besteht, bevorzugt ausgewählt unter thermoplastische
Polyamidelastomere, thermoplastische Copolyesterelastomere, thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis, thermoplastische Styrol- Blockcopolymere, thermoplastische Elastomere auf Polyurethanbasis, thermoplastische Vulkanisate und vernetzte thermoplastische
Elastomere auf Olefinbasis und Polyether-Block-Amide.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Polymerkomponente des
Polymermaterials (a) ausgewählt ist unter SEBS, SEPS, SBS, SEEPS, SiBS, SIS, SIBS oder Mischungen davon, im speziellen SBS, SEBS, SEPS, SEEPS, MBS.
21. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Polymerkomponente des
Polymermaterials (a) ausgewählt ist unter einem thermoplastischen Elastomer auf Olefinbasis, insbesondere ausgewählt unter PP/EPDM und Ethylen-Propylen-Copolymeren.
22. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Polymerkomponente des
Polymermaterials (a) ausgewählt ist unter einem thermoplastischen Elastomer auf Polyurethanbasis, insbesondere abgeleitet von wenigstens einem polymeren Polyol, speziell ausgewählt unter wenigstens einem Polyesterdiol, Polyetherdiol, Polycarbonatdiol und Mischungen davon.
23. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die
Polymerkomponente des Polymermaterials (c) ausgewählt ist unter Elastomeren, thermoplastischen Elastomeren und Mischungen davon.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polymerkomponente des Polymermaterials (a) ausgewählt unter thermoplastischen Elastomere auf Olefinbasis, vernetzten
thermoplastischen Elastomeren auf Olefinbasis, thermoplastischen Styrol-Blockcopolymere, vernetzten thermoplastischen Styrol- Blockcopolymeren, thermoplastischen Elastomeren auf
Polyurethanbasis, vernetzten thermoplastischen Elastomeren auf Polyurethanbasis und Mischungen davon.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Polymerkomponente des Polymermaterials (a)wenigstens ein harnstoffgruppenhaltiges Polyurethan umfasst.
26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei das wenigstens eine
harnstoffgruppenhaltige Polyurethan niedrig verzweigt oder linear ist, bevorzugt einen Verzweigungsgrad von 0 bis 20 % aufweist,
insbesondere linear ist.
27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Polymerkomponente (a) zusätzlich wenigstens ein leitfähiges Polymer enthält.
28. Verfahren nach Anspruch 27, wobei das leitfähige Polymer ausgewählt ist unter Polyanilinen, Polypyrrolen, Polythiophenen,
Polyethylendioxythiophenen (PEDOT), Poly(p-phenylen-vinylenen), Polyacetylenen, Polydiacetylenen, Polyphenylensulfiden (PPS), Polyperinaphthalenen (PPN), Polyphthalocyaninen (PPhc), sulfonierten Polystyrolpolymeren, carbonfasergefüllten Polymeren und Mischungen, Derivaten und Copolymeren davon.
29. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine leitfähige Füllstoff ausgewählt ist unter
Kohlenstoffnanoröhrchen, Kohlenstofffasern, Graphit, Graphen, leitfähigem Ruß, metallbeschichteten Trägern, elementaren Metallen, Metalloxiden, Metalllegierungen, Metallfasern und Mischungen davon.
30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei der leitfähige Füllstoff nicht als
homogene aus Metall bestehende Schicht vorliegt, bevorzugt es sich bei dem leitfähigen Füllstoff nicht um durch Metalldampfabscheidung erhaltene Schichten von Metallen oder um Metallfolien handelt.
31. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Füllstoff ein Gemisch aus Ruß und wenigstens einer von Ruß
verschiedenen Komponente umfasst, bevorzugt die von Ruß
verschiedene Komponente unter metallbeschichteten Trägern, elementaren Metallen, Metalloxiden, Metalllegierungen, Metallfasern und Mischungen davon ausgewählt ist.
32. Verfahren nach Anspruch 31 , wobei der leitfähige Füllstoff ein Gemisch aus wenigstens einem leitfähigen Ruß und wenigstens einem
metallhaltigem Material ist.
33. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Polymermaterial (a) a1 ) 0,5 bis 95 Gew.-% wenigstens eines leitfähigen Füllstoffs, a2) 15 bis 99,5 Gew.-% wenigstens einer Polymerkomponente, a3) 0 bis 20 Gew.-% wenigstens eines von a2) verschiedenen nicht leitfähigen Polymers, a4) 0 bis 10 Gew.-% wenigstens eines leitfähigen Polymers, a5) optional wenigstens ein Additiv, wobei jedes Additiv in einer Menge von bis zu 3 Gew.-% vorhanden ist, optional wenigstens ein Lösungsmittel, enthält.
34. Substrat, erhältlich durch ein Verfahren, wie in einem der Ansprüche 1 bis 32 definiert.
35. Vorrichtung zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen, umfassend oder bestehend aus einem Substrat, wie in Anspruch 34 definiert oder erhältlich durch ein Verfahren, wie in einem der Ansprüche 1 bis 33 definiert.
36. Verwendung des Substrats, wie in Anspruch 34 definiert oder erhältlich durch ein Verfahren, wie in einem der Ansprüche 1 bis 33 definiert zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlen, bevorzugt in elektronischen Gehäusen.
37. Verwendung nach Anspruch35 in Elektrofahrzeugen, Luftfahrzeugen, Raumfahrzeugen, bevorzugt in Elektrofahrzeugen und Drohnen.
38. Verwendung nach einem der Ansprüche 36 oder 37 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.
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