WO2021197771A1 - Schutzummantelung für elektrische kabel - Google Patents

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WO2021197771A1 PCT/EP2021/055864 EP2021055864W WO2021197771A1 WO 2021197771 A1 WO2021197771 A1 WO 2021197771A1 EP 2021055864 W EP2021055864 W EP 2021055864W WO 2021197771 A1 WO2021197771 A1 WO 2021197771A1
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Timo Leermann
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Certoplast Technische Klebebänder Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a protective sheathing for electrical cables, in particular a cable bandaging tape for cable harnesses in automobiles, with a carrier which, in whole or in part, has at least one textile carrier layer.
  • Protective sheaths for electrical cables have long been used to mechanically protect electrical cables, as is described, for example, in US 2002/0098311 A1.
  • a carrier is often used, which has several layers.
  • the protective sheathing can be placed around the cable to be protected, as shown in FIG. 6 in the aforementioned US document, as it were as a longitudinal envelope or longitudinal sheathing.
  • banding is also possible in such a way that the protective sheathing is guided in a helical shape around the cables to be bundled and protected (cf. FIGS. 5 and 6 in US 2002/0098311 A1).
  • the known carrier is composed of two needled fleece layers, which are connected to one another via an interposed adhesive layer.
  • WO 2005/085379 A1 describes a comparable support structure. In this case, it is all about a highly abrasion-resistant and noise-dampening tape for bandaging cable harnesses, especially in automobiles.
  • the carrier has a first cover layer A, which is connected to a second layer C over the entire surface of the cover layer A.
  • the top layer A can be a velor, scrim, Trade woven or knitted fabrics.
  • the layer C consists of a porous flat structure such as a textile with an open but stable three-dimensional structure, of a foam or a foamed film.
  • the layer C is connected on the open side to a second cover layer B over the entire surface of the cover layer B.
  • the cover layer B consists of a velor, scrim, woven or knitted fabric.
  • the abrasion resistance of the carrier is generally at least 150% of the sum of the abrasion resistance in the individual layer.
  • the known protective sheaths therefore ensure that the electrical cables combined and covered in this way are protected from mechanical effects, particularly in the engine compartment or generally in automobiles during normal operation.
  • mechanical protection requirements of this kind have been added to the temperature and chemical resistance typically required for such protective sheathing (especially against gasoline and diesel) when used in automobiles.
  • these manifest themselves in the fact that, due to the high currents flowing in this context, sometimes several 100 A, at voltages in the range of up to 400 V and in the direction of 800 V, strong magnetic alternating fields arise.
  • These can not only induce interference currents in the on-board electronics, but in principle also represent a possible source of interference for the human body. So far, there are neither relevant standards nor reliable solutions at this point. Rather, it tries to get over For example, to provide shielding plates in the interior of the motor vehicle at least partially electromagnetic shielding, which, however, is not sufficient overall. This is where the invention comes in.
  • the invention is based on the technical problem of further developing such a protective sheathing for electrical cables in such a way that effective shielding against electromagnetic radiation is made available.
  • the invention proposes, in the case of a generic protective sheathing, that the textile carrier layer completely or partially comprises carbon nanotubes.
  • the carbon nanotubes are generally present in the textile carrier layer in a minimum concentration of 0.01% by weight, based on the mass of the carrier.
  • a maximum grammage of up to 30% by weight of the carbon nanotubes in the textile carrier layer, based on the mass of the carrier is usually observed.
  • a significantly lower concentration of the carbon nanotubes in the textile carrier layer is usually sufficient to provide effective shielding of the electromagnetic radiation.
  • grammages of a maximum of 10% by weight based on the mass of the carrier have proven to be favorable here. In principle, it is even possible to work with a grammage of only 5% by weight in the textile carrier layer, based on the mass of the carrier.
  • the lower limit may be around 0.01% by weight of the carbon nanotubes in the textile carrier layer and again based on the mass of the carrier. In any case, it has been found within the scope of the invention that even relatively low concentrations of the carbon nanotubes in the textile carrier layer are sufficient to achieve a significant shielding of the electromagnetic radiation. In fact, attenuations of the electromagnetic radiation in the frequency range from approx. 100 MHz to approx. 10 GHz are observed at this point, which are regularly above 5 dB, mostly more than 10 dB, preferably more than 20 dB and in particular 30 dB and more. The frequency range in question from approx. 100 MHz to approx.
  • 10 GHz is relevant insofar as, for example, the standard DIN EN 50147-1 96 is relevant here with regard to shielding attenuation and the electromagnetic compatibility test (EMC) is based on it.
  • EMC electromagnetic compatibility test
  • the carbon nanotubes embedded in the textile carrier layer in this context are tubes or tubes whose diameter is regularly ⁇ 100 nm. Values of a few nanometers are typically observed at this point for the diameter.
  • the term nanotube already indicates that the length of the tube exceeds its diameter. Lengths of a few micrometers are typical here.
  • carbon nanotubes or CNTs can be produced by means of laser ablation of graphite, arc discharge between carbon electrodes or via chemical vapor deposition (CVD).
  • the individual carbon nanotubes can be or be multi-walled. Its walls are made of carbon, with the carbon atoms forming a honeycomb structure with 6 corners.
  • carbon nanotubes have a density of 1.3 to 1.4 g / cm 3 and a tensile strength of 30 GPa for single-walled designs and up to 63 GPa for multi-walled designs.
  • steel has a density of around 7.85 g / cm 3 and is equipped with a maximum tensile strength of 2 GPa.
  • the invention is specifically directed to a protective sheathing for electrical cables that provides significant electromagnetic shielding. This is measured on the basis of the attenuation values already specified in the relevant frequency range from approx. 100 MHz to 10 GHz.
  • this protective sheathing is used as a cable bandaging tape for cable harnesses in automobiles, preferably in automobiles with hybrid or electric drives.
  • the invention is additionally based on the knowledge that such protective sheaths are generally equipped with a carrier which has at least one textile carrier layer wholly or in part. Because this textile carrier layer provides various advantages in the area of application described. In this way, a protective sheathing equipped in this way can be particularly easily clung to the electrical cables to be sheathed.
  • the textile carrier layer already provides the necessary mechanical stability and, in particular, abrasion resistance, as described in detail in the context of WO 2005/085379 A1, which has already been recognized.
  • the previously mentioned positive properties of the textile carrier layer in connection with the realization of a protective coating are increased and enhanced by the fact that in this way the textile carrier layer also has a shielding effect against electromagnetic radiation takes over.
  • Even low concentrations of the carbon nanotubes in the textile carrier layer of a few percent by weight are sufficient to achieve significant attenuation of the electromagnetic radiation.
  • the carbon nanotubes can be in powder form. This is possible without any problems because the carbon nanotubes with a diameter of less than 100 mm and a length of only a few micrometers already have a powdery structure.
  • the carbon nanotubes, as powder can represent a component of a processing compound for producing the textile carrier layer.
  • the processing compound is partly composed of the carbon nanotubes and optionally at least one additive.
  • the additive in the processing compound is advantageously a polymer granulate.
  • the processing compound for producing the textile carrier layer can also be composed entirely or completely of the carbon nanotubes. In this case, no additional polymer granulate is required for processing. Either way, the carbon nanotubes are generally present in the processing compound in a minimum concentration of 0.01% by weight and preferably at least 1% by weight, in particular at least 5% by weight. In most cases, even a minimal concentration of carbon nanotubes in the processing compound of 10% by weight is observed. The maximum concentration of the carbon nanotubes in the processing compound is usually 100% by weight.
  • the processing compound is advantageously an extrusion compound for producing textile carbon fibers or threads from the carbon nanotubes and / or textile composite fibers or threads from the carbon nanotubes and the additive. That is, if the Processing material composed entirely of the carbon nanotubes (100% by weight), the textile carbon fibers or threads are produced from the carbon nanotubes and extruded when an extrusion material is implemented. That is basically possible.
  • the processing compound can also have the carbon nanotubes and, for example, the polymer granules as additives.
  • a corresponding extrusion compound for the production of textile fibers is used to produce textile composite fibers or threads from the carbon nanotubes and the additive. Both the carbon fibers and the composite fibers can be produced both with finite length and as continuous filaments.
  • all textile carrier layers can be produced individually or in combination, for example, from a woven fabric, a fleece, a knitted fabric, a scrim, a velor, or the textile carrier layer consists of this. That is to say, within the scope of this variant, the textile carbon fibers or threads and / or the composite fibers or threads wholly or partially form such a textile carrier layer.
  • the procedure in detail can be such that the textile carrier layer consists of a stitched fleece.
  • the fleece carrier may be made from plastic fibers, in particular PET fibers, which have no embedded carbon nanotubes, so that a conventional manufacturing process can be used.
  • the sewing threads with the aid of which the fleece carrier is over-sewn in the sewn fleece, are produced from the textile carbon fibers or threads or the composite fibers or threads of the composite threads. In this way a particularly simple and conventionally functioning manufacturing process can be realized and implemented.
  • the textile carrier layer can also consist of a woven fabric, the weft threads being made entirely or partially from the carbon fibers or threads and / or composite fibers or threads. That is, in this case the warp threads are conventionally produced from plastic fibers without embedded carbon nanotubes, whereas carbon fibers or threads and / or composite fibers or threads are used for the weft threads in whole or in part. In this context, it is possible to proceed in such a way that the weft threads are made thicker than the warp threads.
  • the protective sheath can be designed to be particularly abrasion-resistant, because the abrasion resistance of the protective sheath is primarily predetermined and determined by the weft threads.
  • the weft threads which are thicker than the warp threads, can easily have the plastic nanotubes inside them, which are necessary for the electromagnetic shielding effect.
  • the fabric can be designed, for example, so that the thread thickness of the warp threads is between 20 dtex and 100 dtex.
  • the thread thickness of the weft threads may be between 150 dtex to 400 dtex or even more.
  • the number of warp threads between 20 pieces per cm and 50 pieces per cm can be specified.
  • the number of weft threads may be designed to be comparable. In this way, a weight per unit area of the fabric is observed which is between approx. 50 g / m 2 to 300 g / m 2 .
  • abrasion resistance according to the LV 312 standard at least class B or C (if such ok
  • Fabric is additionally provided with an adhesive coating).
  • the possibility according to the invention of making the weft threads thicker than the warp threads consequently not only increases the abrasion resistance, but also simplifies production overall, because primarily the weft threads are equipped with the embedded carbon nanotubes, whereas the other fabric components can be produced and processed conventionally.
  • the textile carrier layer consists of a woven fabric, the warp threads being made entirely or partially from the carbon fibers or threads and / or composite fibers or threads.
  • the weft threads may be those made from conventional plastic fibers or threads.
  • mixed forms can of course also be realized and implemented in which the warp and weft threads are made entirely or partially from the textile carbon fibers or threads and / or composite fibers or threads.
  • an application solution and / or application dispersion with the carbon nanotubes dispersed therein can be used for, for example, a line application on the textile carrier layer.
  • the carbon nanotubes are advantageously dispersed in such an application solution in a concentration of 0.01% by weight to 30% by weight.
  • the solution can then be applied to the textile carrier layer as an application solution and / or application dispersion in connection with, for example, the previously mentioned coating application.
  • the textile carrier layer is produced conventionally, that is to say has the carbon nanotubes only insofar as they are applied to the textile carrier layer via the application solution and / or application dispersion.
  • the coating application described above can be applied, for example, in the sense of a squeegee application and represents a particularly simple and easy-to-implement possibility of designing the carrier of the protective casing according to the invention to be electromagnetically shielding.
  • the application solution or application dispersion can also be applied to the textile carrier layer in some other way instead of by means of a line application, for example by spraying on, rolling on, by applying a roller, etc.
  • the application solution can be applied to the carrier instead of the textile carrier layer, but also quite generally For example, in the event that the carrier has one or more further layers in addition to the textile carrier layer, for example a foam layer or a film coating.
  • the procedure here is usually such that the carbon nanotubes are dispersed in a concentration of 0.1% by weight to a maximum of 30% by weight in the application solution or application dispersion.
  • organic solvents such as alcohols and in particular ethanol, propanol, ethylene glycol, etc. are typically used as possible solvents.
  • the carbon nanotubes in powder form together with a polymer granulate form a processing compound that serves as an extrusion compound for producing at least one additional film layer and / or foam layer of the carrier. That is, this film layer or foam layer comes in addition to the obligatory textile carrier layer.
  • the polymer granules can be polyethylene granules, polypropylene granules, PET granules, polyamide granules, PUR granules or, in general, granules of a thermoplastic material which, after the carbon nanotubes have been introduced, are melted as a compound in an extruder and, in the example, extruded into a film layer will.
  • the compound in question can also be foamed into a foam layer.
  • the film layer or foam layer in question can be connected to the textile carrier layer to form the carrier, partly still in the melted state. In principle, the connection can also be made via an interposed adhesive layer.
  • the carbon nanotubes are again found in the polymer granulate in question in a concentration of approx. 0.01% by weight to 30% by weight.
  • the carrier is formed as a whole as a multi-layer carrier.
  • the multilayer carrier in addition to the at least one textile carrier layer, also has at least one film layer and / or one foam layer.
  • the carrier can also be equipped with an adhesive coating over at least part of its surface in order to protect its To improve attachment to the electrical cables to be sheathed.
  • other measures for attaching the protective sheath are also conceivable, for example such that the protective sheath is held in the sheathed state on the electrical cables with the aid of additional fixing measures.
  • the invention also expressly includes variants that are structured in a manner comparable to WO 2005/085379 A1. That is to say, the carrier can be constructed, for example, from two fabrics coupled to one another by an adhesive bond layer. It is sufficient for the desired electromagnetic shielding if only one of these fabrics of the carrier is equipped with the embedded carbon nanotubes. In this way, abrasion resistances can be realized and implemented comparable to those that are addressed in LV 312 or in ISO 6722 specified in WO 2005/085379 A1.
  • the invention naturally includes structures of the carrier in which the textile carrier layer is made up of a fabric in conjunction with a fleece, of two fleece supports, a fabric plus foam layer, etc. with or without an additional film layer.
  • conventional manufacturing processes can be used so that, on the one hand, the desired mechanical properties are achieved and, on the other hand, the protective sheathing implemented in this way provides a special effect with regard to its electromagnetic shielding. This is where the main advantages can be seen.
  • 2A and 2B show the protective sheathing in connection with the sheathing and bundling of cables as well
  • a protective sheath for electrical cables 1 is shown.
  • the electrical cables 1 are cables 1 as components of cable harnesses in automobiles.
  • the protective sheathing around the cable 1 in question can be wrapped around the cable 1 in the longitudinal direction as a longitudinal sheathing as shown in FIG. 2B.
  • the protective sheathing can also be looped around the cable 1 in question in the form of a cable bandaging tape, as shown in FIG. 2A.
  • the protective jacket has, as evidenced by the sectional view in FIG. 1, a carrier 2, 3 which, according to the execution example, is designed as a multilayer carrier.
  • the carrier 2, 3 completely or partially has at least one textile carrier layer 2.
  • the textile carrier layer 2 is a fabric which is made up of warp threads 2a running in the longitudinal direction and weft threads 2b running transversely thereto.
  • a film layer 3 is also implemented according to the exemplary embodiment.
  • the sectional illustration according to FIG. 1 also shows an adhesive coating 4 which is applied over the entire area or over part of the area to the film layer 3.
  • the textile carrier layer 2 can in principle also be a layer (not shown) made of a fleece, a knitted fabric, a scrim or even a velor, individually or in combinations.
  • the combination of two interconnected fabrics as a textile carrier layer 2 is also conceivable, as is, for example, the combination of fabricA / lies, fleeceA / lies, etc.
  • a stitched fleece is of course also possible at this point.
  • the textile carrier layer 2 is equipped with embedded carbon nanotubes, specifically in a concentration of generally more than 0.01% by weight.
  • the maximum concentration of the carbon nanotubes in the textile carrier layer 2 is 30% by weight. In most cases, significantly lower concentrations are sufficient to provide the electromagnetic shielding effect of the protective sheathing that is particularly to be realized and desired according to the invention.
  • the carbon nanotubes are in powder form and are part of a processing compound.
  • the processing compound is an extrusion compound with the aid of which textile plastic fibers are produced, which in turn become plastic threads and thus warp threads 2a or weft threads 2b are processed.
  • the carbon nanotubes can be wholly or partially present in the warp threads 2a. It is also possible for the weft threads 2b to have carbon nanotubes located therein. According to the exemplary embodiment, the warp threads 2a and the weft threads 2b have the same thread count.
  • the weft threads 2b are significantly thicker than the warp threads 2a and, as a rule, may have at least twice the fineness of the warp threads 2a.
  • the design is such that only the weft threads 2b are fully or partially equipped with the embedded carbon nanotubes.
  • the carbon nanotubes can also be dispersed in an application solution.
  • This application solution can, for example, be applied to the textile carrier layer 2 in a line application, which is not shown here.
  • the film layer 3 can in principle also be equipped with the embedded carbon nanotubes. In this case too, the grammage of the carbon nanotubes in the film layer 3 is between 0.01% by weight and 30% by weight.
  • FIG. 3 shows the shielding effect of the textile carrier layer 2 alone.
  • the textile carrier layer 2 is a fabric with a basis weight of 150 g / m 2.
  • the fabric with the aforementioned basis weight has warp threads 2a and weft threads 2b each of the same fineness.
  • the threads 2a, 2b are each equipped with the embedded carbon nanotubes.
  • the concentration of the carbon nanotubes in the textile carrier layer 2 under consideration was varied.
  • the individual weights refer to the different and considered example cases each to the mass of the carrier layer 2.
  • the three differently reproduced curves relate to a solid fabric with a weight per unit area of 150 g / m 2 , in which the grammage or concentration of the carbon nanotubes is 4.1% by weight.
  • the further and dashed variant is again equipped with a weight per unit area of 150 g / m 2 and has a grammage of the carbon nanotubes of 7.5% by weight.
  • the third dash-dotted curve which is also and finally reproduced, again relates to the textile carrier layer 2 with a weight per unit area of 150 g / m 2 and in this case a fabric which has a grammage or concentration of carbon nanotubes of 10.5% by weight. is equipped.

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Abstract

Schutzummantelung für elektrische Kabel (1), insbesondere Kabelbandagierungsband für Kabelbäume in Automobilen, mit einem Träger (2, 3), welcher ganz oder teilweise zumindest eine textile Trägerschicht (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Trägerschicht (2) Kohlenstoff-Nanoröhrchen ganz oder teilweise aufweist.

Description

Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Schutzummantelung für elektrische Kabel, insbeson dere ein Kabelbandagierungsband für Kabelbäume in Automobilen, mit einem Träger, welcher ganz oder teilweise zumindest eine textile Trägerschicht auf weist.
Schutzummantelungen für elektrische Kabel werden schon seit langem einge setzt, um elektrische Kabel mechanisch zu schützen, wie dies beispielsweise in der US 2002/0098311 A1 beschrieben wird. Dazu kommt oftmals ein Träger zum Einsatz, welcher über mehrere Schichten verfügt. Die Schutzummantelung kann dabei entsprechend der Darstellung in der Fig. 6 im vorgenannten US- Dokument als gleichsam Längsumschlag oder Längsummantelung um die zu schützenden Kabel herumgelegt werden. Daneben ist aber auch eine Banda gierung dergestalt möglich, dass die Schutzummantelung schraubenwendel förmig um die zu bündelnden und zu schützenden Kabel herumgeführt wird (vergl. Fig. 5 und 6 in der US 2002/0098311 A1).
Zu diesem Zweck setzt sich der bekannte Träger aus zwei jeweils vernadelten Vliesschichten zusammen, die über eine zwischengeschaltete Klebeschicht miteinander verbunden sind.
Einen vergleichbaren Trägeraufbau beschreibt die WO 2005/085379 A1. In diesem Fall geht es insgesamt um ein hochabriebfestes und geräusch dämpfendes Band für die Bandagierung von Kabelbäumen insbesondere in Automobilen. Der Träger verfügt zu diesem Zweck über eine erste Deckschicht A, die mit einer zweiten Schicht C über die gesamte Fläche der Deckschicht A verbunden ist. Bei der Deckschicht A kann es sich um ein Velours, Gelege, Gewebe oder Gewirke handeln. Die Schicht C besteht aus einem porösen Flächengebilde wie einem Textil mit einer offenen, aber stabilen dreidimen sionalen Struktur, aus einem Schaumstoff oder einer geschäumten Folie. Außerdem ist die Schicht C auf der offenen Seite mit einer zweiten Deckschicht B über die gesamte Fläche der Deckschicht B verbunden. Die Deckschicht B besteht aus einem Velours, Gelege, Gewebe oder Gewirke.
Dadurch soll insbesondere eine Schutzfunktion gegenüber Scheuern, Reiben, Schleifen an scharfen Kanten und Graten für die hiermit ausgerüsteten elektrischen Kabel insbesondere in Automobilen zur Verfügung gestellt werden. Außerdem wird das Ziel eines hohen Abriebschutzes verfolgt. Dazu beträgt die Abriebfestigkeit des Trägers in der Regel zumindest 150 % der Summe der Abriebfestigkeit in der Einzellage.
Die bekannten Schutzummantelungen sorgen also dafür, dass die auf diese Weise zusammengefassten und umhüllten elektrischen Kabel vor mecha nischen Einwirkungen insbesondere im Motorraum oder allgemein in Auto mobilen beim bestimmungsgemäßen Betrieb geschützt werden. In neuerer Zeit kommen zu solchen mechanischen Schutzanforderungen neben der typischer weise für solche Schutzummantelung geforderten Temperatur- und Chemika lienbeständigkeit (insbesondere gegenüber Benzin und Diesel) beim Einsatz in Automobilen weitere Anforderungen hinzu. Diese manifestieren sich namentlich bei insbesondere Hybrid- und Elektrofahrzeugen darin, dass aufgrund der in diesem Zusammenhang fließenden hohen Ströme von teilweise mehreren 100 A bei Spannungen im Bereich von bis zu 400 V und in Richtung 800 V starke magnetische Wechselfelder entstehen. Diese können nicht nur Störströme in der Bordelektronik induzieren, sondern prinzipiell auch eine mögliche Störquelle für den menschlichen Körper darstellen. Bisher gibt es an dieser Stelle weder einschlägige Normen noch belastbare Lösungen. Vielmehr wird versucht, über beispielsweise Abschirmbleche im Innern des Kraftfahrzeuges eine zumindest teilweise elektromagnetische Abschirmung zur Verfügung zu stellen, was jedoch insgesamt nicht ausreichend ist. Hier setzt die Erfindung ein.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Schutzummantelung für elektrische Kabel so weiterzuentwickeln, dass eine wirksame Abschirmung gegenüber elektromagnetischer Strahlung zur Ver fügung gestellt wird.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung schlägt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Schutzummantelung vor, dass die textile Trägerschicht ganz oder teilweise Kohlenstoff-Nanoröhrchen aufweist.
In der Regel liegen die Kohlenstoff-Nanoröhrchen in der textilen Trägerschicht allgemein in einer Konzentration von 0,01 Gew.-% bezogen auf die Masse des Trägers im Minimum vor. Maximal wird dagegen üblicherweise eine Grammatur von bis zu 30 Gew.-% der Kohlenstoff-Nanoröhrchen in der textilen Trägerschicht, bezogen auf die Masse des Trägers, beobachtet. Regelmäßig reicht jedoch schon eine deutlich geringere Konzentration der Kohlenstoff- Nanoröhrchen in der textilen Trägerschicht aus, um eine wirksame Abschirmung der elektromagnetischen Strahlung zur Verfügung zu stellen. Tatsächlich haben sich hier Grammaturen von im Maximum 10 Gew.-% bezogen auf die Masse des Trägers als günstig erwiesen. Grundsätzlich kann sogar mit einer Grammatur von lediglich 5 Gew.-% in der textilen Trägerschicht bezogen auf die Masse des Trägers gearbeitet werden. Die Untergrenze mag darüber hinaus bei ca. 0,01 Gew.-% der Kohlenstoff-Nanoröhrchen in der textilen Trägerschicht und erneut bezogen auf die Masse des Trägers angesiedelt sein. Jedenfalls hat sich im Rahmen der Erfindung herausgestellt, dass bereits relativ geringe Konzentrationen der Kohlenstoff-Nanoröhrchen in der textilen Träger schicht ausreichen, eine signifikante Abschirmung der elektromagnetischen Strahlung zu erreichen. Tatsächlich werden an dieser Stelle Dämpfungen der elektromagnetischen Strahlung im Frequenzbereich von ca. 100 MHz bis ca. 10 GHz beobachtet, die regelmäßig oberhalb von 5 dB, meistens mehr als 10 dB, vorzugsweise mehr als 20 dB und insbesondere 30 dB und mehr betragen. Der fragliche Frequenzbereich von ca. 100 MHz bis ca. 10 GHz ist insofern relevant, als beispielsweise die Norm DIN EN 50147-1 96 an dieser Stelle hinsichtlich der Abschirmdämpfung einschlägig ist und die elektromagnetische Verträglichkeits prüfung (EMV) hierauf basiert. Verwiesen sei in diesem Zusammenhang nur beispielhaft auf die DE 10 2017 112 603 A1, welche sich mit einem Abschirm element für elektrische oder elektronische Funktionselemente beschäftigt, wobei das fragliche Abschirmelement in Fahrzeugen zur Ableitung elektrischer Ladungen und/oder Dämpfung elektromagnetischer Felder gemäß der vorgenannten Norm eingesetzt wird.
Bei den in diesem Zusammenhang in die textile Trägerschicht eingelagerten Kohlenstoff-Nanoröhrchen handelt es sich um Röhren bzw. Röhrchen, deren Durchmesser regelmäßig < 100 nm beträgt. Typischerweise werden an dieser Stelle Werte für den Durchmesser von wenigen Nanometer beobachtet. Der Begriff Nanoröhrchen deutet bereits daraufhin, dass die Länge der Röhrchen ihren Durchmesser übersteigt. Typisch sind hier Längen von einigen Mikro metern.
Technisch können solche Kohlenstoff-Nanoröhrchen bzw. CNT (Carbon Nano- tubes) mittels Laserabtrag von Graphit, Lichtbogenentladung zwischen Kohlen stoffelektroden oder aber über eine chemische Gasphasenabscheidung (CVD) hergestellt werden. Dabei können die einzelnen Kohlenstoff-Nanoröhrchen ein- oder mehrwandig ausgebildet sein. Ihre Wände bestehen aus Kohlenstoff, wobei die Kohlenstoffatome eine wabenartige Struktur mit 6 Ecken einnehmen.
Die mechanischen Eigenschaften von Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind über ragend. Denn sie verfügen über eine Dichte von 1 ,3 bis 1 ,4 g/cm3 und besitzen eine Zugfestigkeit von 30 GPa bei einwandiger und bis zu 63 GPa bei mehr- wandiger Ausführung. Demgegenüber verfügt Stahl über eine Dichte von rund 7,85 g/cm3 und ist mit einer maximalen Zugfestigkeit von 2 GPa ausgerüstet.
Aus diesem Grund hat es im Stand der Technik nach der EP 2 079 816 B1 bereits Ansätze gegeben, bei einem als Verpackungsklebeband eingesetzten Klebeband mit einem Träger zu arbeiten, welcher in zumindest einer seiner Trägerfolien Kohlenstoff-Nanoröhrchen aufweist. Dadurch werden bei einem solchen Verpackungsklebeband in Längsrichtung hohe Modulwerte (z. B. als Spannung bei 10 % Dehnung) und Zugfestigkeiten beobachtet. Das heißt, die bekannte Lehre beschränkt sich darauf, ein Klebeband als Verpackungsklebe band mechanisch mit Hilfe der Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu ertüchtigen. Fragen der elektromagnetischen Verträglichkeit spielen demgegenüber keine Rolle.
Die Erfindung stellt jedoch ausdrücklich auf eine Schutzummantelung für elektrische Kabel ab, die für eine signifikante elektromagnetische Abschirmung sorgt. Diese bemisst sich anhand der zuvor bereits angegebenen Dämpfungs werte im relevanten Frequenzbereich von ca. 100 MHz bis 10 GHz. Insbesondere kommt diese Schutzummantelung als Kabelbandagierungsband für Kabelbäume in Automobilen zum Einsatz, und zwar bevorzugt in Auto mobilen mit Hybrid- oder Elektroantrieb. Dabei geht die Erfindung zusätzlich von der Erkenntnis aus, dass derartige Schutzummantelungen im Regelfall mit einem Träger ausgerüstet sind, welcher ganz oder teilweise zumindest eine textile Trägerschicht aufweist. Denn diese textile Trägerschicht sorgt im beschriebenen Einsatzgebiet für verschiedene Vorteile. So lässt sich eine dermaßen ausgerüstete Schutzummantelung besonders einfach an die zu ummantelnden elektrischen Kabel anschmiegen. Außerdem kann mit Hilfe der textilen Trägerschicht bereits eine gewisse Geräuschdämpfung erzielt werden, weil die solchermaßen umwickelten elektrischen Kabel und insbesondere Kabelbäume in Automobilen ansonsten oftmals Klappergeräusche erzeugen. Schließlich sorgt die textile Trägerschicht bereits für die erforderliche mechanische Stabilität und insbesondere Abrieb festigkeit, wie dies im Rahmen der zuvor bereits gewürdigten WO 2005/085379 A1 im Detail beschrieben wird.
Durch den erfindungsgemäß erfolgten Einbau der Kohlenstoff-Nanoröhrchen in die textile Trägerschicht werden nun die zuvor bereits angesprochenen positiven Eigenschaften der textilen Trägerschicht im Zusammenhang mit der Realisierung einer Schutzummantelung noch dadurch gesteigert und aufgewertet, dass auf diese Weise die textile Trägerschicht zusätzlich eine Abschirmwirkung gegenüber elektromagnetischer Strahlung übernimmt. Dabei reichen bereits geringe Konzentrationen der Kohlenstoff-Nanoröhrchen in der textilen Trägerschicht von wenigen Gewichtsprozent aus, um eine signifikante Dämpfung der elektromagnetischen Strahlung zu erreichen. Das führt insgesamt dazu, dass die positiven Eigenschaften der textilen Trägerschicht und folglich des hieraus aufgebauten Trägers bei der Verarbeitung als Schutzummantelung für elektrische Kabel praktisch nicht oder allenfalls gering fügig leiden. Das heißt, die Verarbeitung und auch die mechanischen Eigen schaften des solchermaßen modifizierten Trägers der Schutzummantelung sind so gestaltet, dass praktisch keine Abstriche hinsichtlich der mechanischen Festigkeit, der Abriebfestigkeit, der Geräuschdämpfung oder auch des Schmiegeverhaltens beobachtet werden. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
Die Kohlenstoff-Nanoröhrchen können in Pulverform vorliegen. Das ist insofern problemlos möglich, weil die Kohlenstoff-Nanoröhrchen mit einem Durchmesser von weniger als 100 mm und einer Länge von lediglich einigen Mikrometern ohnehin eine pulverförmige Struktur aufweisen. Als Folge hiervon können die Kohlenstoff-Nanoröhrchen als Pulver einen Bestandteil einer Verarbeitungs masse zur Herstellung der textilen Trägerschicht darstellen. In diesem Fall setzt sich die Verarbeitungsmasse teilweise aus den Kohlenstoff-Nanoröhrchen und gegebenenfalls wenigstens einem Zusatz zusammen. Bei dem Zusatz in der Verarbeitungsmasse handelt es sich vorteilhaft um ein Polymergranulat.
Grundsätzlich kann sich die Verarbeitungsmasse zur Herstellung der textilen Trägerschicht auch ganz bzw. vollständig aus den Kohlenstoff-Nanoröhrchen zusammensetzen. In diesem Fall ist ein zusätzliches Polymergranulat zur Vearbeitung nicht erforderlich. So oder so liegen die Kohlenstoff-Nanoröhrchen in der Verarbeitungsmasse in der Regel in einer minimalen Konzentration von 0,01 Gew.-% und vorzugsweise zumindest von 1 Gew.-%, insbesondere von wenigstens 5 Gew.-% vor. Meistens wird sogar eine minmale Konzentration der Kohlenstoff-Nanoröhrchen in der Verarbeitungsmasse von 10 Gew.-% beobachtet. Die maximale Konzentration der Kohlenstoff-Nanoröhrchen in der Verarbeitungsmasse beträgt regelmäßig 100 Gew.-%.
Bei der Verarbeitungsmasse handelt es sich vorteilhaft um eine Extrusions masse zur Herstellung textiler Kohlenstofffasern bzw. -fäden aus den Kohlenstoff-Nanoröhrchen und/oder textiler Kompositfasern bzw. -fäden aus den Kohlenstoff-Nanoröhrchen sowie dem Zusatz. Das heißt, wenn sich die Verarbeitungsmasse vollständig aus den Kohlenstoff-Nanoröhrchen (zu 100 Gew.-%) zusammensetzt, werden bei Realisierung einer Extrusionsmasse die textilen Kohlenstofffasern bzw. -fäden aus den Kohlenstoff-Nanoröhrchen hergestellt und extrudiert. Das ist grundsätzlich möglich. Daneben kann die Verarbeitungsmasse aber auch die Kohlenstoff-Nanoröhrchen und beispielsweise das Polymergranulat als Zusatz aufweisen. In diesem Fall dient eine entsprechende Extrusionsmasse zur Herstellung textiler Fasern dazu, textile Kompositfasern bzw. -fäden aus den Kohlenstoff-Nanoröhrchen sowie dem Zusatz zu produzieren. Dabei können sowohl die Kohlenstofffasern als auch die Kompositfasern sowohl mit endlicher Länge als auch als Endlosfilamente hergestellt werden.
Mithilfe dieser Kohlenstofffasern oder Kohlenstofffäden bzw. Kompositfasern oder Kompositfäden lassen sich folglich sämtliche textilen Trägerschichten beispielsweise aus einem Gewebe, einem Vlies, einem Gewirk, einem Gelege, einem Velours einzeln oder in Kombination hersteilen bzw. besteht die textile Trägerschicht hieraus. Das heißt, im Rahmen dieser Variante bilden die textilen Kohlenstofffasern bzw. -fäden und/oder die Kompositfasern bzw. -fäden ganz oder teilweise eine solche textile Trägerschicht.
In diesem Zusammenhang kann im Detail so vorgegangen werden, dass die textile Trägerschicht aus einem Nähvlies besteht. Dabei mag der Vliesträger aus Kunststofffasern, insbesondere PET-Fasern hergestellt sein, die keine eingelagerten Kohlenstoff-Nanoröhrchen aufweisen, so dass auf einen herkömmlichen Herstellprozess zurückgegriffen werden kann. Demgegenüber werden die Nähfäden, mit deren Hilfe der Vliesträger bei dem Nähvlies übernäht wird, aus den textilen Kohlenstofffasern bzw. -fäden bzw. den Kompositfasern bzw. -fäden der Kompositfäden produziert. Auf diese Weise lässt sich ein besonders einfaches und herkömmlich funktionierendes Herstellungsverfahren realisieren und umsetzen.
Alternativ hierzu kann die textile Trägerschicht aber auch aus einem Gewebe bestehen, wobei die Schussfäden ganz oder teilweise aus den Kohlen stofffasern bzw. -fäden und/oder Kompositfasern bzw. -fäden hergestellt sind. Das heißt, in diesem Fall werden die Kettfäden herkömmlich aus Kunstofffasern ohne eingelagerte Kohlenstoff-Nanoröhrchen produziert, wohingegen für die Schussfäden ganz oder teilweise Kohlenstofffasern bzw. -fäden und/oder Kompositfasern bzw. -fäden zum Einsatz kommen. In diesem Zusammenhang kann weitergehend so vorgegangen werden, dass die Schussfäden dicker als die Kettfäden ausgebildet sind.
Auf diese Weise lässt sich die Schutzummantelung besonders abriebfest gestalten, weil die Abriebfestigkeit der Schutzummantelung primär durch die Schussfäden vorgegeben und bestimmt wird. Außerdem können die im Vergleich zu den Kettfäden dickeren Schussfäden problemlos die für die elektromagnetische Abschirmwirkung erforderlichen Kunststoff-Nanoröhrchen in ihrem Innern aufweisen. Tatsächlich lässt sich das Gewebe beispielsweise so auslegen, dass die Fadenstärke der Kettfäden zwischen 20 dtex und 100 dtex beträgt. Die Fadenstärke der Schussfäden mag demgegenüber zwischen 150 dtex bis 400 dtex oder sogar noch mehr angesiedelt sein. Außerdem kann die Anzahl der Kettfäden zwischen 20 Stück pro cm und 50 Stück pro cm vorgegeben werden. Die Anzahl der Schussfäden mag vergleichbar ausgelegt werden. Auf diese Weise beobachtet man ein Flächengewicht des Gewebes, welches zwischen ca. 50 g/m2 bis 300 g/m2 angesiedelt ist.
Außerdem lassen sich hierdurch Abriebbeständigkeiten nach der Norm LV 312 (Stand 2009/10) wenigstens der Klasse B bzw. C erreichen (wenn ein solches io
Gewebe zusätzlich noch mit einer Klebebeschichtung ausgerüstet wird). Die erfindungsgemäße Möglichkeit, die Schussfäden dicker als die Kettfäden auszubilden, erhöht folglich nicht nur die Abriebbeständigkeit, sondern erleichtert insgesamt auch die Herstellung, weil primär die Schussfäden mit den eingelagerten Kohlenstoff-Nanoröhrchen ausgerüstet werden, wohingegen die übrigen Gewebebestandteile herkömmlich hergestellt und verarbeitet werden können. Grundsätzlich besteht natürlich auch die Möglichkeit, dass die textile Trägerschicht aus einem Gewebe besteht, wobei die Kettfäden ganz oder teilweise aus den Kohlenstofffasern bzw. -fäden und/oder Kompositfasern bzw. -fäden hergestellt sind. In diesem Fall mag es sich bei den Schussfäden um solche aus herkömmlichen Kunststofffasern bzw. -fäden handeln. Daneben lassen sich selbstverständlich auch Mischformen realisieren und umsetzen, bei denen die Kett- und Schussfäden ganz oder teilweise aus den textilen Kohlenstofffasern bzw. -fäden und/oder Kompositfasern bzw. -fäden hergestellt sind.
Neben der zuvor bereits angesprochenen Möglichkeit, die Verarbeitungsmasse als Extrusionsmasse zur Herstellung der textilen Kohlenstofffasern bzw. -fäden aus den Kohlenstoff-Nanoröhrchen und/oder der textilen Kompositfasern bzw. - fäden aus den Kohlenstoff-Nanoröhrchen sowie dem Zusatz auszulegen, schlägt die Erfindung als weitere Option ergänzend oder alternativ vor, dass eine Auftragslösung und/oder Auftragsdispersion mit den darin dispergierten Kohlenstoff-Nanoröhrchen für beispielsweise einen Strichauftrag auf die textile Trägerschicht zum Einsatz kommt. In diesem Zusammenhang sind die Kohlenstoff-Nanoröhrchen vorteilhaft in einer solchen Auftragslösung in einer Konzentration von 0,01 Gew.-% bis 30 Gew.-% dispergiert. Die Lösung kann dann als Auftragslösung und/oder Auftragsdispersion im Zusammenhang mit beispielsweise dem zuvor bereits angesprochenen Strichauftrag auf die textile Trägerschicht aufgebracht werden. In diesem Fall ist es sogar denkbar, dass die textile Trägerschicht herkömmlich hergestellt wird, also die Kohlenstoff- Nanoröhrchen nur insofern aufweist, als diese über die Auftragslösung und/oder Auftragsdispersion auf die textile Trägerschicht aufgebracht werden.
Der zuvor beschriebene Strichauftrag kann beispielsweise im Sinne eines Rakelauftrages aufgebracht werden und stellt eine besonders einfache und leicht umzusetzende Möglichkeit dar, den Träger der erfindungsgemäßen Schutzummantelung elektromagnetisch abschirmend auszulegen. Selbst verständlich kann die Auftragslösung bzw. Auftragsdispersion anstelle über einen Strichauftrag auch anderweitig auf die textile Trägerschicht aufgebracht werden, beispielsweise durch Aufsprühen, Aufrollen, durch einen Walzenauftrag usw. Grundsätzlich kann die Auftragslösung anstelle auf die textile Trägerschicht aber auch ganz generell auf den Träger aufgebracht werden, und zwar beispielsweise für den Fall, dass der Träger neben der textilen Trägerschicht eine oder mehrere weitere Schichten aufweist, beispiels weise eine Schaumstoffschicht oder auch eine Folienbeschichtung.
Dabei wird meistens so vorgegangen, dass die Kohlenstoff-Nanoröhrchen in einer Konzentration von 0,1 Gew.-% bis max. 30 Gew.-% in der Auftragslösung bzw. Auftragsdispersion dispergiert sind. Als mögliche Lösungsmittel kommen neben grundsätzlich Wasser typischerweise organische Lösungsmittel wie Alkohole und insbesondere Ethanol, Propanol, Ethylenglykol usw. zum Einsatz. Ebenso Toluol oder beispielsweise Ethylacetat.
Eine weitere Alternative oder zusätzliche Möglichkeit besteht darin, dass die Kohlenstoff-Nanoröhrchen in Pulverform zusammen mit einem Polymergranulat eine Verarbeitungsmasse bilden, die als Extrusionsmasse zur Herstellung von zumindest einer zusätzlichen Folienschicht und/oder Schaumstoffschicht des Trägers dient. Das heißt, diese Folienschicht bzw. Schaumstoffschicht kommt ergänzend zu der obligatorischen textilen Trägerschicht zum Einsatz. Das bedeutet im konkreten Fall, dass nicht nur die textile Trägerschicht mit den eingelagerten Kohlenstoff-Nanoröhrchen ausgerüstet ist, sondern zusätzlich auch die Folienschicht bzw. Schaumstoffschicht. Dadurch kann eine besonders wirksame elektromagnetische Abschirmung realisiert werden. Außerdem besteht hierdurch die Möglichkeit, grundsätzlich die Konzentration der Kohlenstoff-Nanoröhrchen in einerseits der textilen Trägerschicht und andererseits der Folienschicht bzw. Schaumstoffschicht besonders niedrig einzustellen, weil beide Schichten im Rahmen dieser Variante kumulativ für die gewünschte elektromagnetische Abschirmung sorgen.
Bei dem Polymergranulat kann es sich um Polyethylengranulat, Polypropylen granulat, PET-Granulat, Polyamidgranulat, PUR-Granulat oder allgemein ein Granulat eines thermoplastischen Kunststoffes handeln, welches nach Einbringen der Kohlenstoff-Nanoröhrchen als Compound in einem Extruder aufgeschmolzen und im Beispielfall zu einer Folienschicht extrudiert wird. Grundsätzlich kann das fragliche Compound auch zur Schaumstoffschicht aufgeschäumt werden. Die fragliche Folienschicht bzw. Schaumstoffschicht lässt sich in teilweise noch im aufgeschmolzenem Zustand mit der textilen Trägerschicht zu dem Träger verbinden. Grundsätzlich kann die Verbindung auch über eine zwischengeschaltete Klebeschicht erfolgen. Dabei finden sich die Kohlenstoff-Nanoröhrchen in dem fraglichen Polymergranulat erneut in einer Konzentration von ca. 0,01 Gew.-% bis 30 Gew.-%.
Es hat sich bewährt, wenn der Träger insgesamt als Mehrschichtträger ausge bildet ist. Tatsächlich verfügt der Mehrschichtträger neben der zumindest einen textilen Trägerschicht zusätzlich über wenigstens eine Folienschicht und/oder eine Schaumstoffschicht. Darüber hinaus kann der Träger auch mit einer zumindest teilflächigen Klebebeschichtung ausgerüstet werden, um seine Anbringung an den zu umhüllenden elektrischen Kabeln zu verbessern. Selbst verständlich sind auch andere Anbringungsmaßnahmen der Schutzum mantelung denkbar, beispielsweise derart, dass die Schutzummantelung mit Hilfe zusätzlicher Fixiermaßnahmen in ummanteltem Zustand an den elektrischen Kabeln gehalten wird.
Die Erfindung umfasst dabei ausdrücklich auch Varianten, die vergleichbar der WO 2005/085379 A1 aufgebaut sind. Das heißt, der Träger kann beispielsweise aus zwei durch eine Klebeverbindungschicht miteinander gekoppelten Geweben aufgebaut sein. Dabei reicht es für die gewünschte elektro magnetische Abschirmung aus, wenn lediglich eines dieser Gewebe des Trägers mit den eingelagerten Kohlenstoff-Nanoröhrchen ausgerüstet ist. Hierdurch lassen sich Abriebfestigkeiten vergleichbar denjenigen realisieren und umsetzen, die in der LV 312 bzw. in der in WO 2005/085379 A1 angegebenen ISO 6722 angesprochen werden.
Daneben umfasst die Erfindung selbstverständlich Aufbauten des Trägers, bei dem die textile Trägerschicht aus einem Gewebe in Verbindung mit einem Vlies, aus zwei Vliesträgern, einem Gewebe plus Schaumstoffschicht usw. mit oder ohne zusätzliche Folienschicht aufgebaut ist. In diesen sämtlichen Fällen kann auf herkömmliche Herstellungsverfahren zurückgegriffen werden, so dass einerseits die gewünschten mechanischen Eigenschaften erreicht werden und andererseits die solchermaßen umgesetzte Schutzummantelung eine besondere Wirkung hinsichtlich ihrer elektromagnetischen Abschirmung zur Verfügung stellt. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen: Fig. 1 die erfindungsgemäß eingesetzte Schutzummantelung schematisch im Längsschnitt,
Fig. 2A und 2B die Schutzummantelung im Zusammenhang mit der Umhüllung und Bündelung von Kabeln sowie
Fig. 3 die erreichte Dämpfung in Bezug auf elektromagnetische
Strahlung im Frequenzbereich zwischen 100 MHz und 10 GHz.
In den Figuren ist eine Schutzummantelung für elektrische Kabel 1 dargestellt. Bei den elektrischen Kabeln 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel und nicht einschränkend um Kabel 1 als Bestandteile von Kabelbäumen in Automobilen. Dabei kann die Schutzummantelung um die fraglichen Kabel 1 als Längsum mantelung entsprechend der Darstellung in der Fig. 2B um die Kabel 1 in Längsrichtung geschlagen werden. Alternativ hierzu kann die Schutzum mantelung aber auch in Gestalt eines Kabelbandagierungsbandes wendel förmig um die fraglichen Kabel 1 geschlungen werden, wie dies die Fig 2A darstellt.
Zu diesem Zweck verfügt die Schutzummantelung ausweislich der Schnitt darstellung in der Fig. 1 über einen Träger 2, 3, der nach dem Ausführungs beispiel als Mehrschichtträger ausgebildet ist. Tatsächlich weist der Träger 2, 3 ganz oder teilweise zumindest eine textile Trägerschicht 2 auf. Bei der textilen Trägerschicht 2 handelt es sich um ein Gewebe, welches aus in Längsrichtung verlaufenden Kettfäden 2a und quer hierzu verlaufenden Schussfäden 2b aufgebaut ist. Neben der textilen Trägerschicht 2 ist nach dem Ausführungsbeispiel noch eine Folienschicht 3 realisiert. Darüber hinaus erkennt man in der Schnittdarstellung nach der Fig. 1 zusätzlich noch eine Klebebeschichtung 4, die vollflächig oder teilflächig auf die Folienschicht 3 aufgebracht ist.
Bei der textilen Trägerschicht 2 kann es sich grundsätzlich auch um eine nicht dargestellte Schicht aus einem Vlies, einem Gewirke, einem Gelege oder auch einem Velours einzeln oder in Kombinationen handeln. Auch die Kombination zweier miteinander verbundener Gewebe als textile Trägerschicht 2 ist ebenso wie beispielsweise die Kombination GewebeA/lies, VliesA/lies usw. denkbar. Auch ein Nähvlies ist an dieser Stelle selbstverständlich möglich.
Im Rahmen der Erfindung ist die textile Trägerschicht 2 mit eingelagerten Kohlenstoff-Nanoröhrchen ausgerüstet, und zwar in einer Konzentration von in der Regel mehr als 0,01 Gew.-%. Im Maximum beträgt die Konzentration der Kohlenstoff-Nanoröhrchen in der textilen Trägerschicht 2 30 Gew.-%. Meistens sind deutlich geringere Konzentrationen ausreichend, um die erfindungsgemäß besonders zu realisierende und gewünschte elektromagnetische Abschirm wirkung der Schutzummantelung zur Verfügung zu stellen.
Die Kohlenstoff-Nanoröhrchen liegen im Ausführungsbeispiel in Pulverform vor und stellen einen Bestandteil einer Verarbeitungsmasse dar. Bei der Verarbeitungsmasse handelt es sich im Ausführungsbeispiel um eine Extrusionsmasse, mit deren Hilfe textile Kunststofffasern hergestellt werden, die wiederum zu Kunststofffäden und damit den Kettfäden 2a bzw. Schussfäden 2b verarbeitet werden. Erfindungsgemäß können die Kohlenstoff-Nanoröhrchen ganz oder teilweise in den Kettfäden 2a vorhanden sein. Ebenso ist es möglich, dass die Schussfäden 2b darin befindliche Kohlenstoff-Nanoröhrchen aufweisen. Nach dem Ausführungsbeispiel verfügen die Kettfäden 2a und die Schussfäden 2b über eine gleiche Fadenfeinheit. Im Rahmen einer bevorzugten Variante sind die Schussfäden 2b jedoch deutlich dicker als die Kettfäden 2a ausge rüstet, mögen in der Regel über wenigstens die doppelte Feinheit der Kettfäden 2a verfügen. Außerdem ist die Auslegung so getroffen, dass lediglich die Schussfäden 2b ganz oder teilweise mit den eingelagerten Kohlenstoff- Nanoröhrchen ausgerüstet sind.
Grundsätzlich könne die Kohlenstoff-Nanoröhrchen aber auch in einer Auftrags lösung dispergiert werden. Diese Auftragslösung kann beispielsweise in einem Strichauftrag auf die textile Trägerschicht 2 aufgebracht werden, was vorliegend nicht wiedergegeben ist. Neben der textilen Trägerschicht 2 kann prinzipiell auch die Folienschicht 3 zusätzlich mit den eingelagerten Kohlenstoff- Nanoröhrchen ausgerüstet werden. Auch in diesem Fall beträgt die Grammatur der Kohlenstoff-Nanoröhrchen in der Folienschicht 3 zwischen 0,01 Gew.-% bis 30 Gew.-%.
Anhand der Fig. 3 kann man nun den erreichten Effekt hinsichtlich der Abschirmung gegenüber elektromagnetischen Strahlen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schutzummantelung nachvollziehen. Tatsächlich ist in der Fig: 3 die Abschirmwirkung der textilen Trägerschicht 2 alleine dargestellt. Bei der textilen Trägerschicht 2 handelt es sich vorliegend um ein Gewebe mit einem Flächengewicht von 150 g/m2 Im betrachteten Beispielfall verfügt das Gewebe des vorgenannten Flächengewichtes über Kettfäden 2a und Schuss fäden 2b jeweils gleicher Feinheit. Die Fäden 2a, 2b sind dabei jeweils mit den eingelagerten Kohlenstoff-Nanoröhrchen ausgerüstet. Die Konzentration der Kohlenstoff-Nanoröhrchen in der betrachteten textilen Trägerschicht 2 wurde dabei variiert. Tatsächlich beziehen sich die einzelnen Gewichtsangaben für die unterschiedlichen und betrachteten Beispielsfälle jeweils auf die Masse der Trägerschicht 2.
Die drei unterschiedlich wiedergegebenen Kurven betreffen durchgezogen ein Gewebe des Flächengewichtes von 150 g/m2, bei dem die Grammatur bzw. Konzentration der Kohlenstoff-Nanoröhrchen 4,1 Gew.-% beträgt. Die weitere und gestrichelte Variante ist erneut mit dem Flächengewicht von 150 g/m2 ausgerüstet und verfügt über eine Grammatur der Kohlenstoff-Nanoröhrchen von 7,5 Gew.-%. Die ebenfalls noch und schließlich wiedergegebene dritte strichpunktierte Kurve betrifft erneut die textile Trägerschicht 2 mit dem Flächengewicht von 150 g/m2 und in diesem Fall ein Gewebe, welches mit einer Grammatur bzw. Konzentration der Kohlenstoff-Nanoröhrchen von 10,5 Gew.- % ausgerüstet ist. Man erkennt, dass selbst bei der geringsten Konzentration von 4,1 Gew.-% an Kohlenstoff-Nanoröhrchen in der textilen Trägerschicht 2 eine Dämpfung der elektromagnetischen Strahlung im relevanten Frequenzbereich von ca. 100 MFIz bis ca. 10 GFIz von durchweg mehr als 30 dB erreicht wird. Diese Dämpfung kann mit erhöhter Konzentration der Kohlenstoff-Nanoröhrchen im dritten Beispielfall mit 10,5 Gew.-% auf Werte von nahezu 50 dB oder sogar noch mehr gesteigert werden. Es wird also deutlich, dass mit zunehmender Konzentration der Kohlenstoff-Nanoröhrchen in der textilen Trägerschicht 2 die Dämpfungswirkung gegenüber elektromagnetischer Strahlung im betrachteten Frequenzbereich von 100 Flz bis 10 GFIz ansteigt.

Claims

Patentansprüche:
1. Schutzummantelung für elektrische Kabel (1), insbesondere Kabel bandagierungsband für Kabelbäume in Automobilen, mit einem Träger (2, 3), welcher ganz oder teilweise zumindest eine textile Trägerschicht (2) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die textile Trägerschicht (2) Kohlenstoff-Nanoröhrchen ganz oder teilweise aufweist.
2. Schutzummantelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoff-Nanoröhrchen in einer Konzentration von 0,01 Gew.-% bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 Gew.-% bis 10 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt von 0,01 Gew.-% bis 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Masse des Trägers (2, 3), vorhanden sind.
3. Schutzummantelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verarbeitungsmasse zur Herstellung der textilen Trägerschicht (2) vorgesehen ist, wobei sich die Verarbeitungsmasse ganz oder teilweise aus den Kohlenstoff-Nanoröhrchen und gegebenenfalls wenigstens einem Zusatz zusammensetzt.
4. Schutzummantelung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoff-Nanoröhrchen in der Verarbeitungsmasse in einer minimalen Konzentration von 0,01 Gew.-%, vorzugsweise von zumindest 1 Gew.-%, wenigstens von 5 Gew.-% und insbesondere von 10 Gew.-% sowie einer maximalen Konzentration von 100 Gew.-% vorliegen.
5. Schutzummantelung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Zusatz in der Verarbeitungsmasse um ein Polymergranulat handelt.
6. Schutzummantelung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die Verarbeitungsmasse als Extrusionsmasse zur Herstellung textiler Kohlenstofffasern bzw. -fäden aus den Kohlenstoff-Nanoröhrchen und/oder textiler Kompositfasern bzw. -fäden aus den Kohlenstoff- Nanoröhrchen sowie ggf. dem Zusatz ausgebildet ist.
7. Schutzummantelung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass die textilen Kohlenstofffasern bzw. -fäden und/oder Kompositfasern bzw. -fäden ganz oder teilweise die textile Trägerschicht (2) bilden.
8. Schutzummantelung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die textile Trägerschicht (2) aus einem Gewebe, einem Vlies, einem Gewirke, einem Gelege, einem Velours einzeln oder in Kombination besteht.
9. Schutzummantelung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Trägerschicht (2) aus einem Nähvlies besteht, wobei der Vliesträger aus Kunststofffasern, insbesondere PET-Fasern, und die Nähfäden aus den textilen Kohlenstofffasern bzw. -fäden und/oder Kompositfasern bzw. -fäden hergestellt sind.
10. Schutzummantelung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, dass die textile Trägerschicht (2) aus einem Gewebe besteht, wobei die Schussfäden (2b) ganz oder teilweise aus den textilen Kohlenstofffasern bzw. -fäden und/oder Kompositfasern bzw. -fäden hergestellt sind.
11. Schutzummantelung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schussfäden (2b) dicker als die Kettfäden (2a) ausgebildet sind.
12. Schutzummantelung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Trägerschicht (2) aus einem Gewebe besteht, wobei die Kettfäden (2a) ganz oder teilweise aus den textilen Kohlenstofffasern bzw. -fäden und/oder den Kompositfasern bzw. -fäden hergestellt sind.
13. Schutzummantelung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, dass eine Auftragslösung und/oder Auftragsdispersion mit darin dispergierten Kohlenstoff-Nanoröhrchen in einer Konzentration von 0,01 Gew.- % bis 30 Gew.-% als Strichauftrag auf die textile Trägerschicht (2) vorgesehen ist.
14. Schutzummantelung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, dass die Verarbeitungsmasse als Extrusionsmasse zur Herstellung einer zusätzlichen Folienschicht (3) und/oder Schaumstoffschicht des Trägers (2, 3) ausgebildet ist.
15. Schutzummantelung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, dass der Träger (2, 3) als Mehrschichtträger ausgebildet ist, welcher neben der zumindest einen textilen Trägerschicht (2) zusätzlich wenigstens eine Folienschicht (3) und/oder eine Schaumstoffschicht aufweist sowie ergänzend mit einer zumindest teilflächigen Klebebeschichtung (4) optional ausgerüstet ist.
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