DE69807655T2

DE69807655T2 - Kabelbündelmantel

Info

Publication number: DE69807655T2
Application number: DE69807655T
Authority: DE
Inventors: Herve Durand; Brigitte Nicole
Original assignee: Plasto SA
Current assignee: Plasto SA
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 2003-04-30
Anticipated expiration: 2018-01-10
Also published as: EP0954868B1; WO1998033191A1; US6162994A; FR2758647A1; FR2758647B1; BR9807504A; AR011552A1; DE69807655D1; EP0954868A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Ummantelung von Bündeln, insbesondere von elektrischen Kabelbündeln in Automobilfahrzeugen.

Stand der Technik

Insbesondere in den Automobilfahrzeugen verwendet man immer mehr elektrische Leitungen, aufgrund der Tatsache, daß den Benutzern zahlreiche neue Funktionen geboten werden, wie beispielsweise die Bedienung von Fensterheber, Sitzeinstellung, Zentralverriegelung. Die zahlreichen elektrischen Leitungskabel sind in Bündeln zusammengefaßt, um den in den verschiedenen Teilen des Automobils belegten Platz zu begrenzen. Jedoch hat die Zusammenfassung in Bündeln auch das Problem aufgeworfen, das Mittel zur Herstellung geeigneter Mäntel, die auf wirkungsvolle Weise die Kabelbündel aufnehmen und schützen können, zu suchen und zu finden. Insbesondere muß der Mantel gegen Temperaturen, die zum Beispiel im Motorraum entstehen, beständig sein, dicht sein, um die Kabelbündel zu isolieren, akustisch isolierende Eigenschaften bieten, um den Lärm auf ein Minimum zu reduzieren, der von den Benutzern wahrgenommen werden könnte, und schließlich eine gute mechanische Festigkeit haben, um einen vorzeitigen Verschleiß aufgrund von Reibungen an der Struktur des Fahrzeugs, an welchem er befestigt ist, zu vermeiden. Eine solche Liste ist weit davon entfernt, vollständig zu sein.
Man kennt verschiedene Verfahren, die erlauben, in den Automobilen die Kabel in Bündeln zu halten:
- das klassische Verfahren besteht in der Einwicklung des Kabelbündels mit Hilfe eines klebenden oder nicht klebenden Bandes, das man herumwickelt, indem man es um das Bündel dreht, um eine Wicklung mit überlappenden Spiralen zu bilden; dieses Verfahren erlaubt, gut zusammengefaßte Bündel zu erhalten, erfordert jedoch sperrige Maschinen, deren Produktivität: begrenzt ist;
- ein anderes Verfahren besteht darin, geringelte, längs geschlitzte Mäntel zu verwenden, in welche man die Kabel einführt, indem man die Öffnung des Schlitzes mit Zwang öffnet, die sich danach dank der Elastizität der Ringe wieder schließt. Dieser Manteltyp kann aus Polyamid hergestellt sein, was ihm eine gute Temperaturbeständigkeit verleiht und eine mögliche Verwendung im Motorraum des Fahrzeugs zuläßt. Diese Mäntel haben indessen zahlreiche Nachteile: ihre Steifigkeit verbietet Biegungen mit kleinem Radius, die Ränder des Schlitzes und die Enden sind aggressiv und können die Finger der Mechaniker und die Schutzisolierung der Kabel verletzen; es ist praktisch unmöglich, den Schlitz dicht zu schließen, und die Kabel können Lärm durch Stöße mit der Wand des Mantels erzeugen, falls dieser im Innern nicht mit einem Dämpfungsmaterial bedeckt ist;
- ein drittes bekanntes Verfahren verwendet Bänder aus weichem Material, die man in Form einer Rinne um die Kabel herumfaltet und deren zwei Ränder dann zusammengefügt werden müssen, um einen Mantel zu ergeben. Man kann ein Klebeband an seiner Innenfläche verwenden und die zwei Ränder dadurch zusammenfügen, daß die zwei klebenden Ränder Fläche an Fläche gelegt werden, um so eine überlappende Verbindung zu erhalten oder gemäß einem anderen in der FR-2 664 850 beschriebenen Zusammenfügungsverfahren ein Band aus einem warmschweißbaren Material verwenden, dessen zwei Ränder man mit Hilfe eines Heißluftstrahls autogen verschweißt. Die Materialien, in welchen die Bänder, die für eine solche Verwendung bestimmt sind, zugeschnitten sind, sind derzeit aus Gründen ihrer guten Weichheit und ihrer Warmschweißfähigkeit Polyethylenschäume. Da die mechanische Festigkeit dieses Materials gering ist, ist die Verwendung eines durch ein Gitter aus Polyamid verstärkten Polyethylenschaums vorgeschlagen worden: die Gitterstruktur zur Verstärkung ist notwendig, damit die Fläche jedes Rands verschweißt werden kann, wenn sich die zwei Ränder des Mantels überdecken. Durch Verwendung von Polyethylenschäumen mit geschlossenen Zellen ist der erzeugte Mantel praktisch dicht, jedoch im Falle der überlappende Verbindung der zwei Ränder besteht die Gefahr, daß sich die Ränder unter Temperatureinfluß wieder lösen, und dieses Verbindungsverfahren führt zu sperrigeren Bündeln, so daß es nicht möglich ist, sie leicht durch die Durchbohrungen hindurch zu führen. Andererseits sind diese Mäntel aus Polyethylen ziemlich wenig reißfest und nicht gegen höhere Temperaturen beständig, was ihren Einsatzbereich begrenzt.
Laminierte Verbundwerkstoffe, die eine mit einer Vliesschicht verbundene Schaumschicht aufweisen, sind bekannt und in der US 4 851 283, GB 2 112 319 und JP 05 229 045 beschrieben. Diese Verbundwerkstoffe werden verwendet, um Wände zu bedecken, oder für die Herstellung der Blenden der Innenverkleidung der Fahrzeuge, wie beispielsweise Decke und/oder Kofferraum der Fahrzeuge. Jedoch sind die Blenden steif und werden warmverformt, um an die Gestalt der Struktur der Unterlage angepaßt zu werden. Ferner weist die Schaumschicht nicht notwendigerweise einen Prozentsatz von geschlossenen Zellen auf, da sie (die Blenden) nicht dazu gedacht sind, eine Dichtigkeitsbarriere zu bilden; diese letztere ist durch andere Mittel sichergestellt. Die hauptsächlichen Funktionen dieser Blenden sind, eine akustische Isolierung und eine gewisse mechanische Festigkeit sicherzustellen. Das ist der Grund, warum sie ausreichend dick sein müssen, wobei die Verbundwerkstoffe im allgemeinen unterschiedliche Materialien für den Schaum und für das Vlies aufweisen.

Aufgabe der Erfindung

Mit dem Ziel, Bündelmäntel für Automobile herzustellen, die verbesserte Eigenschaften bei ihrem Einbau und gleichzeitig in bezug auf ihre Fähigkeit, wirkungsvoll die elektrischen Kabel in den Automobilen zu schützen, aufweisen, hat man gefunden, daß es vorteilhaft sein kann, die Mäntel mit Hilfe eines laminierten, weichen und verformbaren Materials herzustellen, das aus einer Schaumschicht mit geschlossenen Zellen besteht, die eng mit einer Vliesschicht verbunden ist, wobei die zwei Schichten ausgehend von einem gleichen warmverschweißbaren Material hergestellt werden. Die Verarbeitung eines Bandes des Komposits erfolgt vorzugsweise gemäß dem Verfahren, in welchem man das Band in Form einer Rinne faltet und die zwei Ränder, die sich überdecken, zusammen schweißt, um eine Längsschweißnaht zu bilden.

Beschreibung

Nach einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung führt man die Ummantelung der Bündel mit Hilfe eines Bandes aus einem laminierten Verbundwerkstoff aus, wobei das Ummantelungs-material eine im wesentlichen flüssigkeitsundurchlässige erste Schicht aus einem Polyolefinschaum mit geschlossenen Zellen und eine zweite Schicht aus Vliesstoff ebenfalls aus Polyolefin aufweist.
Vorzugsweise werden die Schaumschicht und die Vliesschicht beide ausgehend von einem gleichen warmverschweißbaren Materialtyp erzeugt, um
1) das Zusammenfügen der zwei Schichten mit einem thermischen Mittel zu erlauben, wie Flammen oder Heißkalandrieren ohne Auftragen von Klebstoff oder Schmelzklebstoff,
2) nach Schließen des Mantels um das Bündel ein autogenes Verschweißen der zwei Ränder des Verbundwerkstoffs zu erlauben.
Eine der bevorzugten technischen Lösungen für die technische Ausführung der Erfindung besteht in der Verwendung eines Verbunds aus einer Schicht aus einem nicht vernetzten Polypropylen und einem Vlies ebenfalls aus einem nicht vernetzten Polypropylen. Dieses Material, das vorteilhaft mit Flammhemmstoffen zur Unterdrückung einer Flammenausbreitung behandelt ist, weist eine gute Hitzebeständigkeit auf, und die erzeugten Mäntel sind zufriedenstellend, um in den Hauptteilen der Automobile verwendet zu werden, wie beispielsweise in dem Karosseriegehäuse, der Instrumententafel, dem Kofferraum und an bestimmten Stellen im Motorraum. Die Behandlung mit Flammhemmstoffen kann zum Beispiel ausgeführt werden
a) durch Mischen von Flammenverzögerungstoffen mit dem Polypropylen zum Zeitpunkt der Formulierung; vor der Extrusion, um es so einzurichten, daß die Bestandteile in der Masse und/oder im Vlies verteilt sind, oder.
b) durch Aufsprühen der Flammhemmstoffe auf den Schaum und/oder auf das Vlies.
Die Schaumschicht muß weich sein, um sich leicht zu verformen: man bevorzugt Polyolefinschäume mit mindestens 80% geschlossene Zellen, deren Dichte ungefähr 25 bis 100 kg/m vorzugsweise 35 bis 50 kg/m³, ist, und die in Form einer Platte in einer Dicke zwischen 1 und 3 mm erzeugt werden. Beispielhaft eignen sich die extrudierten Schäume aus nicht vernetztem Polypropylen mit größtenteils geschlossenen Zellen gut zur Ausführung der Erfindung; diese Platten, die einen großen Prozentsatz geschlossener Zellen und eine Oberfläche aufweisen, die eine Außenhaut bildet, sind für Flüssigkeiten praktisch undurchdringlich und erlauben, ein Material zu erzeugen, das gleichzeitig weich, dicht und schalldämmend ist. Wie oben angegeben, ist es vorteilhaft, eine mit Flammhemmstoffen behandelte Polyolefinschicht zu verwenden, und die flammhemmend gemachten Platten aus Polypropylenschaum, die zur Herstellung des Materials verwendet werden, sind im Handel erhältlich.
Die Vliesmaterialschicht hat als Funktion, die mechanische Festigkeit (Zugfestigkeit, Reißfestigkeit) und das Aussehen der Oberfläche des Verbundwerkstoffs zu verbessern. Obwohl es möglich wäre, unterschiedliche Komponenten zu verwenden, zieht man vor, ein Vliesmaterial aus Polyolefin der gleichen Art wie die Komponente der Schaumplatte zu verwenden: diese Wahl erlaubt, einen homogenen Verbundwerkstoff zu erzeugen, der mittels Heißkalandrieren ohne Klebstoffauftrag zusammengefügt werden kann: man erhält auf diese Weise aus einem einzigen Materialtyp (zum Beispiel Polypropylen) gebildete Mäntel, die somit leicht wiederverwertbar sind. Um einen zufriedenstellenden Verbundwerkstoff zu erzeugen, verwendet man eine Vliesmaterialschicht, deren Dicke ungefähr 0,3 bis 0,8 mm ist und deren flächenbezogene Masse ungefähr 20 bis 200 g/m² und vorzugsweise 50 bis 150 g/m² ist; zusätzlich kann die Schicht aus Vliesmaterial durch eine Behandlung mit Flammenausbreitungsverzögerern flammhemmend gemacht worden sein. Man kann auch Vliestextilien verwenden, die einer Wärmebehandlung unterzogen worden sind (zum Beispiel durch Punkte), die dazu bestimmt ist, die mechanische Festigkeit zu verbessern. Eine bevorzugte Wärmebehandlung ist diejenige, die ein Raster auf dem Vlies bildet und die als eine Punktbehandlung bezeichnet wird. Das Raster kann mit Hilfe einer heißen gerändelten Walze erzeugt werden, die sich gegen eine ebene (glatte) Walze dreht. Eine solche Behandlung verstärkt die mechanische Festigkeit (Zug-, Reißfestigkeit) des Vlieses, das dann als heißfixiert bezeichnet wird.
Das Zusammenfügen der zwei Schichten kann mit jedem bekannten Verfahren ausgeführt werden, wie Kleben, Heißversiegelung, Flammen oder Heißkalandrieren. Man bevorzugt, mittels Heißkalandrieren zusammengefügte Verbundstoffe zu verwenden, die das Auftragen von Klebstoffen vermeiden und eine temperaturstabile Verbindung und ein homogenes Material sicherstellen.
Gemäß der Erfindung verwendet man den aus dem Zusammenfügen einer Schaumschicht und einer Vliesschicht gebildeten Verbundwerkstoff, um die Kabelbündelmäntel herzustellen. Die mit diesem Verbundwerkstoff ausgeführten Ummantelungsverfahren sind vorzugsweise die Verfahren, die ein Band des Verbundwerkstoffs verwenden, das man um das Bündel faltet und das man mit Hilfe eines Heißluftstrahls autogen verschweißt. Ein solches Verfahren ist zum Beispiel in der FR 2 664 850 beschrieben.
Gemäß diesem Verfahren wird das Band parallel unter das Kabelbündel gelegt, wobei die Schaumfläche an den Kabeln liegt. Der Durchgang durch die Formvorrichtung faltet das Band um die Kabel bis die zwei Ränder des Bandes sich teilweise überdecken. Man richtet dann einen Heißluftstrahl zwischen die zwei Ränder, um so lokal den Erweichungspunkt des Materials zu erreichen, dann bringt man die zwei Ränder in Kontakt, um die Verschweißung der zwei Ränder hervorzurufen und das Verschließen des Mantels zu erzielen. Gemäß diesem Verfahren zum Verschließen des Mantels sieht man, daß die Außenfläche (das heißt die Vliesfläche) des inneren oder bedeckten Rands (der sich nahe an den Kabeln befindet) in Kontakt kommt mit der Innenfläche (das heißt der Schaumfläche) des zweiten äußeren oder bedeckenden Rands des Bandes: da das Material der zwei Schichten von der gleichen Art und warmverschweißbar ist, hat man die besten Bedingungen, um eine feste Verschweißung der zwei Ränder zu erzeugen.
Wenn das Verbundmaterial warmverformbar ist, kann man alternativ auch das Band warmverformen, um einen geschlitzten Schlauch zu erhalten, dann nachher die Kabel durch den Schlitz einführen und die zwei Ränder des Schlitzes wie im vorstehenden Verfahren verschweißen, um das ummantelte Bündel zu erhalten.
Gemäß diesem Verfahren zur Erzeugung des Mantels legt man das Band so, daß die Schaumschicht im Innern des Mantels und die widerstandsfähigere Vliesschicht außen ist. Diese Anordnung weist den Vorteil auf, einen weichen Kontakt zwischen den Kabeln und eine widerstandsfähigere Oberfläche an der Außenseite zu haben.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann es vorteilhaft sein, die zwei Schichten in unterschiedlichen Farben zu wählen, zum Beispiel die Schaumschicht weiß und die Vliesschicht schwarz; nach der Herstellung ist das Bündel schwarz (das Vlies ist außen). Das Erscheinen von Schaumstoff an bestimmten Abschnitten des Bündels, aufgrund des Farbkontrasts leicht wahrnehmbar, kann als Warnanzeichen dienen, sowohl im Falle eines Schweißfehlers als auch im Falle eines Verschleißes aufgrund einer beträchtlichen Reibung, die die Vliestextilschicht stark beschädigt hat.
Zum Beispiel hat man ausgehend von einer Schaumplatte aus nicht vernetztem Polypropylen einer Dicke von 1 mm, einer Dichte von ungefähr 35 kg/m³, mit 80% geschlossenen Zellen und mit Flammverzögerern versehen, eine Verbundstoffplatte hergestellt, auf welche man mittels Heißkalandrieren eine Vliesplatte aus Polypropylen einer Dicke von 0,4 mm, einer flächenbezogenen Masse von 75 g/m befestigt hat.
Die Schaumplatte aus Polypropylen wird Von der Firma PSG Sentinal unter der Bezeichnung Prop X® geliefert und das Vlies wird von der Firma DON & LOW NONWOVENS unter der Bezeichnung Daltex 1080 D3V00 geliefert. Der Schaum hat eine weiße durchsichtige Farbe und das Vlies, das ein durch Thermokompression erzeugtes rasterartiges Aussehen hat, ist schwarz. Gemäß der Erfindung ist dieser Verbundwerkstoff in Bänder geschnitten worden und verwendet worden, um durch Wickeln in Längsrichtung und autogenes Schweißen der zwei Ränder mittels Heißluft bei 180ºC einen Bündelmäntel herzustellen. Man erhält auf diese Weise ein ummanteltes Bündel, das wasser- und öldicht ist und die Temperaturbedingungen entsprechend der Klasse T2 erfüllt.
Zum Vergleich hat man die Festigkeit eines gemäß der Erfindung erzeugten Mantels (einer Dicke von 1,5 mm) und eines bekannten Vergleichsmantels aus einem mit einem Polyamidgitter verstärkten Polyethylenschaum (einer Dicke von 2,5 mm) gemessen. Die Ergebnisse des Vergleichs sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:
Die erzielten Ergebnisse zeigen einen deutlichen Vorteil des gemäß der Erfindung erzeugten Mantels, der deutlich verbesserte Eigenschaften aufweist.
Die Temperaturbeständigkeit des erfindungsgemäßen Mantels erlaubt, ihn der Klasse "T2" zuzuordnen, und die deutlich verbesserte mechanische Festigkeit vermindert die Gefahren eines Reißens während der Herstellung des Bündels, zum Zeitpunkt des Einbaus im Fahrzeug und während der gesamten Lebensdauer des Fahrzeugs. Anzumerken ist auch, daß diese Festigkeit mit einem weniger dicken Material als das Vergleichsprodukt erzielt wird, daß die Verarbeitung an den Ummantelungsmaschinen keine technische Schwierigkeit mehr bietet und daß aufgrund der geringeren Dicke der Bandvorrat (und also die Laufzeit) der Maschinen wesentlich erhöht werden kann, mit der direkten Folge einer Erhöhung der Produktivität des Herstellungsbetriebs der Kabelbündel. Da der Mantel nur aus Polypropylen besteht, ist schließlich die Wiederverwendung der Abfälle sowohl während der Herstellung als auch am Ende der Lebensdauer des Fahrzeugs erleichtert.

Claims

1. Kabelbündelmantel des Typs, der aus einer Anordnung besteht, die eine Schicht aus zellenförmigem Material und eine Verstärkungsschicht umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus zellenförmigem Material eine Kunststoffschaumschicht ist, die mindestens 80% geschlossene Zellen aufweist, dadurch, daß die Verstärkungsschicht ein Vlies ist und dadurch, daß die Schaum- und die Vliesschicht aus einem gleichen Material hergestellt sind.

2. Kabelbündelmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gleiche Material ein Polyolefin ist.

3. Kabelbündelmantel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin ein nicht vernetztes Polypropylen ist.

4. Kabelbündelmantel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Schaumschicht feuerfest gemacht ist.

5. Kabelbündelmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vliesschicht thermisch vorbehandelt ist.

6. Kabelbündelmantel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Schichten durch ein thermisches Verfahren, wie beispielsweise Heißkalandrieren oder Flammen, zusammengefügt werden.

7. Kabelbündelmantel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Schichten eine unterschiedliche Farbe haben.

8. Kabelbündelmantel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er hergestellt wird, indem ein Band aus den zwei zusammengefügten Schichten um das Kabelbündel herum gefaltet wird und ein autogenes Schweißen längs der zwei gegenüberliegenden Ränder ausgeführt wird.

9. Kabelbündelmantel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Schichten warmschweißbar sind.