WO2022161650A1

WO2022161650A1 - Klebeband

Info

Publication number: WO2022161650A1
Application number: PCT/EP2021/075236
Authority: WO
Inventors: René RAMBUSCH
Original assignee: Certoplast Technische Klebebänder Gmbh
Priority date: 2021-01-28
Filing date: 2021-09-14
Publication date: 2022-08-04
Also published as: EP4284886A1; CN116710528A; US20240150623A1; DE202021100428U1

Abstract

Klebeband, insbesondere Winkelband zur Ummantelung von Kabeln in Automobilen, mit einem Träger, und mit einer zumindest einseitigen polymeren Klebebeschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebebeschichtung unter Verwendung von aus CO2 basierten Monomeren abgeleiteten Polymeren hergestellt ist.

Description

Klebeband

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Klebeband, insbesondere Wickelband zur Ummantelung von Kabeln in Automobilen, mit einem Träger, und mit einer zumindest einseitigen polymeren Klebebeschichtung.

Solche Klebebänder und insbesondere Wickelbänder werden zur Längsum- mantelung oder zum wendeiförmigen Umwickeln von Kabeln in Automobilen eingesetzt, um die Kabel beispielsweise vor Umwelteinflüssen, Scheuerbeanspruchungen etc. zu schützen und zusammenzufassen. Solche Klebebänder und insbesondere Wickelbänder sind in vielfältiger Ausführungsform im Stand der Technik bekannt, wozu nur beispielhaft auf die DE 20 2018 103 986 U1 der Anmelderin verwiesen sei. In diesem Fall kommt ein textiler Träger bzw. Gewebeträger zum Einsatz. Darüber hinaus ist aber auch ein mehrlagiger Aufbau des Trägers möglich, wie er beispielsweise Gegenstand der DE 20 2018 101 383 U1 ist.

Klebebänder und insbesondere Wickelbänder zum Umwickeln bzw. Bandagieren von Kabeln in Automobilen müssen vielfältigen Anforderungen genügen. Hierzu gehört zunächst einmal eine besondere Medienbeständigkeit gegenüber beispielsweise Öl und Benzin. Auch wird eine große Temperaturbeständigkeit gefordert. Tatsächlich sollen solche Klebebänder typischerweise im Bereich zwischen - 50°C bis + 150°C und mehr eingesetzt werden können. Darüber hinaus werden geringe Schallemmissionen angestrebt, beispielsweise derart, dass Klappergeräusche eines umwickelten Kabelbaumes oder von Kabelbündeln möglichst verhindert werden.

Ergänzend zu diesen vorbeschriebenen Forderungen wird oftmals auch eine hohe Abriebbeständigkeit gefordert. Dadurch soll ein Durchscheuem an der

Karosserie verhindert werden, so dass die auf diese Weise umwickelten Kabel vor etwaigen Beschädigungen einwandfrei geschützt werden. Die Abriebbeständigkeit lässt sich dabei in Anlehnung an die Norm LV 312 (2009) anhand von Abriebklassen bestimmen und das Klebeband kann auf diese Weise entsprechend klassifiziert und eingruppiert werden.

Zu den zuvor beschriebenen Anforderungen tritt oftmals noch die Forderung hinzu, das fragliche Klebeband bzw. Wickelband manuell einreißen zu können. Denn die fraglichen Wickelbänder werden typischerweise von einem Montagewerker um das entsprechend auszurüstende Kabelbündel spiral- oder wendeiförmig herumgewickelt bzw. längs umgeschlagen. Zuvor müssen die Klebebänder bzw. Wickelbänder abgelängt werden. Das geschieht am einfachsten durch simples Abreißen.

In neuerer Zeit werden zunehmend und ergänzend Anforderungen an eine verbesserte Recyclingfähigkeit und insbesondere die ressourcensparende Herstellung solcher Klebebänder gestellt. Da heutzutage Kabelsätze in Automobilen Längen von mehreren Kilometern an Kupferleitungen aufweisen können, hat sich auch der Verbrauch an entsprechenden Wickelbänder zur Herstellung der Kabelbäume im Vergleich zur Vergangenheit erheblich gesteigert. Dadurch kommt der ressourcensparenden Herstellung eine vermehrte und besondere Bedeutung zu.

In diesem Zusammenhang werden im Stand der Technik nach der WO 2015/071 447 A1 bereits Ansätze verfolgt, ein Klebeband mit einem Trägermaterial auszurüsten, welches zumindest eine Schicht enthält, die wenigstens 75 Gew.-% Polymilchsäure aufweist. Bei Polymilchsäuren oder Polylactiden (PLA) handelt es sich bekanntermaßen um Polyester auf Basis von Milchsäure, also thermoplastische Kunststoffe, die aus Milchsäuremolekülen

aufgebaut sind. Da solche Lactide natürlichen Ursprungs sind, können sie durch Vergärung von Melasse oder durch Fermentation von Glukose mithilfe von Bakterien hergestellt werden.

Als besonderer Vorteil solcher Poylactide ist zu nennen, dass das Polymer als Polyhydroxycarbonsäure vollständig kompostierbar und biologisch abbaubar ist. Als Abbauprodukte werden lediglich Wasser und Kohlendioxid beobachtet.

Solche biobasierten Trägermaterialien haben sich grundsätzlich bewährt, sind jedoch insgesamt im Hinblick auf den bei der Kompostierung beobachteten zusätzlichen CO2-Ausstoß problematisch. Das gilt natürlich erst recht für andere Trägermaterialien, die petrochemisch hergestellt werden und bei deren Herstellung ebenfalls unter anderem CO2 als Verbrennungsgas entsteht. An dieser Stelle steht die weitere Forderung im Raum, möglichst den CC -Gehalt in der Luft zu reduzieren. Hierzu gibt es bereits verschiedene Ansätze dahingehend, Polymere durch CC -Gewinnung aus der Luft herzustellen, wie dies ganz grundsätzlich und beispielhaft in der WO 2018/231620 A1 beschrieben und vorgestellt wird. Vergleichbare Verfahren beschreibt die WO 2017/106176 A2. - Derartige Verfahren sind bisher bei und in Verbindung mit der Herstellung von Klebebändern nicht zum Einsatz gekommen.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein derartiges Klebeband so weiterzuentwickeln, dass die Herstellung besonders ressourcenschonend erfolgt.

Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist ein gattungsgemäßes Klebeband im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Klebebeschichtung unter Verwendung von aus CO2-basierten Monomeren abgeleiteten Polymeren hergestellt ist.

Erfindungsgemäß wird folglich die Klebebeschichtung zumindest teilweise unter Verwendung von CO2 produziert. Das CO2 wird dabei vorteilhaft aus der Luft gewonnen bzw. aus Verbrennungsgasen insbesondere auf Basis petrochemischer Verbrennungen abgetrennt. Mithilfe des so gewonnenen CO2 werden Monomere hergestellt, aus denen wiederum Polymere zur Herstellung der polymeren Klebebeschichtung abgeleitet werden. Ganz konkret und vorteilhaft ist die Klebebeschichtung auf Acrylatbasis hergestellt. Dementsprechend ist die Klebebeschichtung in diesem Fall aus durch Polymerisation von CO2-basiert hergestellten Acrylsäureestern aufgebaut. Das heißt, die CO2-basiert hergestellten Acrylsäureestern werden polymerisiert, um das Acrylat für die Acrylatbeschichtung als Klebebeschichtung zu gewinnen. Dabei kann sowohl mit Reinacrylaten gearbeitet werden, also solchen, die ausschließlich auf den Acrylmonomeren basieren. Es kann aber auch mit Copolymeren gearbeitet werden, wie dies für die als Klebebeschichtung oftmals eingesetzten wärmehärtbaren Acrylatharze gilt, die darüber hinaus über durch Comonomere eingeführte funktionelle Gruppen (bspw. Hydroxy-, Caboxy- Gruppen) verfügen.

So oder so wird die Klebebeschichtung unter Verwendung eines Polymers und insbesondere Acrylates hergestellt. Das Polymer bzw. Acrylat wird seinerseits aus auf CO2 basierenden Monomeren produziert. Die Klebebeschichtung auf Acrylatbasis kann dabei selbstverständlich mit weiteren Zusätzen wie Klebharzen, Tackifier, etc. je nach Bedarf ausgerüstet werden. Entscheidend ist der Umstand, dass die Polymerherstellung bzw. Acrylatherstellung ganz oder teilweise unter Verwendung von CO2 erfolgt, welches wiederum und seinerseits vorteilhaft aus Verbrennungsgasen auf Basis petrochemischer Verbrennungen abgetrennt wird. Als Folge hiervon fungiert die Polymerherstellung für die Klebebeschichtung als gleichsam CO2-Senke, so dass nicht nur besonders ressourcenschonend gearbeitet wird, sondern durch die Herstellung der fraglichen Klebebeschichtung sogar der CC -Gehalt verringert und damit nicht nur klimaneutral, sondern sogar klimaverbessernd gearbeitet wird. Die Herstellung der polymeren Klebebeschichtung kann dabei dadurch erfolgen, dass ungesättigte Carbonsäuren wie z. B. Acrylate aus Olefinen und CO2 produziert werden. Ein geeignetes Verfahren stellt beispielsweise die Herstellung von Acrylaten durch Umsetzung von Kohlenstoffdioxid mit Olefinen in Gegenwart eines Nickel-Bisphosphinkatalysators und einer Base dar, wie dies beispielsweise in der Beschreibungseinleitung zu der DE 10 2013 210 840 A1 im Detail erläutert wird. Im Rahmen der zuvor angegebenen Anmeldung erfolgt die Herstellung der ungesättigten Carbonsäuren aus Olefinen und CO2 unter Zugabe von Salzen aus der Gruppe der Alkalimetallhalogenide als Katalysatoren. Die an dieser Stelle eingesetzten Halogenide sind einfach zugänglich sowie handhabbar und lassen sich leicht abtrennen und wiederverwenden. Außerdem kann die Synthese von ungesättigten Carbonsäuren bzw. deren Salze direkt aus den Ausgangsstoffen, einem Olefin und CO2 erfolgen.

Jedenfalls stehen grundsätzlich bekannte und etablierte Methoden zur Verfügung, um aus im wesentlichen CO2 einen Klebstoff auf Acrylatbasis herstellen zu können, der wiederum vorteilhaft als Klebebeschichtung bei der Produktion von Klebebändern Verwendung findet. Da das benötigte CO2 typischerweise aus Verbrennungsgasen abgetrennt wird, besteht die Möglichkeit, auf diese Weise zur Reduktion klimaschädlicher Gase und insbesondere von Kohlenstoffdioxid durch die Herstellung der erfindungsgemäßen Klebebänder beitragen zu können. Dieser Vorteil wird bereits dann beobachtet und umgesetzt, wenn die Klebebeschichtung überwiegend unter Verwendung der aus CO2-basierten Monomere abgeleiteten Polymere hergestellt wird. Das heißt, in der Regel stellen die C02-basierten Monomere den Hauptbestandteil an Monomeren dar. Grundsätzlich können aber auch Monomer-Mischungen aus unterschiedlichen Quellen bei der Produktion der Polymere für die Klebebeschichtung Verwendung finden. So ist es denkbar, neben den CO2-basierten Monomeren als Hauptbestandteil zusätzlich auf petrochemisch hergestellte Monomere zurückzugreifen. Alternativ oder zusätzlich können auch Monomere auf Basis nachwachsender Rohstoffe eingesetzt und für die Herstellung der Polymere für die Klebebeschichtung Verwendung finden.

Bei den Monomer-Mischungen stellen regelmäßig die CO2-basierten Monomere den Hauptbestandteil (mehr als 50 Gew.-%) dar. Es ist sogar möglich, dass die Klebebeschichtung ausschließlich unter Verwendung der aus CO2-basierten Monomere (also zu 100 Gew.-%) produziert wird. Daneben sind erfindungsgemäß auch Monomer-Mischungen denkbar, die zusätzlich oder alternativ auf petrochemisch hergestellte Monomere bzw. solche auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen und insbesondere biobasierte Monomere zurückgreifen. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.

In der Regel wird die Klebebeschichtung ein- oder beidseitig auf den Träger aufgebracht. Die Klebebeschichtung kann ihrerseits vollflächig oder streifenförmig ausgebildet sein. Dabei empfiehlt sich ein streifenförmiger Auftrag der Klebebeschichtung insbesondere, um den Verbrauch an Kleber zu reduzieren.

Bei dem vorteilhaft eingesetzten Klebstoff handelt es sich im Allgemeinen um einen UV-vernetzbaren Acrylatklebstoff. Als Folge hiervon wird die Klebebeschichtung in der Regel nach Ihrem Auftrag vernetzt, insbesondere

strahlenvernetzt, typischerweise mithilfe von UV-Strahlungsquellen einer Vernetzung unterworfen.

Als Träger kommen sämtliche an dieser Stelle geeigneten Trägermaterialien zum Einsatz wie beispielsweise Folienträger, Papierträger oder auch Textilträger. Daneben sind auch Kombinationen derart denkbar, dass es sich bei dem Träger um ein Laminat handelt.

Eine besonders vorteilhafte Variante im Rahmen der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Träger unter Rückgriff auf biobasierte Polymere hergestellt ist. Der zumindest teilweise Rückgriff auf biobasierte Polymere bedeutet und drückt aus, dass der Masseanteil der biobasierten Polymere im Träger wenigstens 5 Masse-% beträgt. Das heißt, zumindest 5 Masse-% des Trägers sind aus biobasiertem Polymermaterial hergestellt, das heißt auf Basis erneuerbarer natürlicher Ressourcen. Bei den fraglichen biobasierten Polymeren bzw. umgangssprachlich „Biokunststoffen“ handelt es sich typischerweise um solche, die auf Rohstoffe zurückgreifen, die vor allem Stärke und Zellulose als Biopolymere von Zuckern aufweisen.

Tatsächlich können diese biobasierten Polymere unter anderem mit Kunststoff- Polymeren gemischt und zur Herstellung des Trägers eingesetzt werden. Selbstverständlich lässt sich der Träger auch komplett bzw. vollständig aus der biobasierten Polymeren produzieren. Bei den letztgenannten Kunststoff- Polymeren handelte sich dabei um solche, die auf Basis petrochemischer Rohmaterialien und deren Nebenprodukte produziert werden. Demgegenüber kommen für die biobasierten Polymere ausschließlich natürliche Ressourcen zum Einsatz.

Als Ausgangspunkt für die nachwachsenden Rohstoffe und damit die biobasierten Polymere zur Herstellung des Trägers haben sich pflanzliche Materialien und insbesondere stärkehaltige Pflanzen wie Mais oder Zuckerrüben sowie Hölzer, aus denen Zellulose gewonnen werden kann, als günstig erwiesen. Weitere Möglichkeiten zur Herstellung solcher biobasierten Polymere greifen auf Pflanzen wie Zuckerrohr, Zuckerrüben, Mais, Korn, Gerste, Kartoffeln, Zuckerpalmen, Maniok, Algen, Ahorn, Agaven, Süßkartoffeln usw. zurück um nur einige zu nennen. Grundsätzlich sind auch biobasierte Polymere unter Rückgriff auf Milchsäure denkbar, sogenannte Polylactide, wie sie einleitend bereits beschrieben wurden.

Im Rahmen einer besonders vorteilhaften und ressourcenschonenden Variante wird so vorgegangen, dass der Träger in der Regel als Textilträger aus biobasierten Polymerfasern und/oder Polymerfäden hergestellt ist. Das heißt, der textile Träger wird vollständig oder nahezu vollständig unter Rückgriff auf die genannten biobasierten Polymere mit einem zugehörigen Masseanteil von bis zu 100 Masse-% hergestellt. Grundsätzlich sind auch Mischformen aus biobasierten Polymeren und Kunststoff-Polymeren auf petrochemischer Basis denkbar. Ebenso mehrlagige Träger, bei denen beispielsweise ein textiler Träger auf biobasierten Polymeren und ein solcher auf Basis von Kunststoff- Polymeren im Sinne eines Laminates oder auch als Mischform Verwendung findet.

Das heißt, der Träger kann als monolagiger bzw. einlagiger Träger ebenso wie als mehrlagiges Laminat ausgelegt werden. Auf diese Weise kann zumindest die Abriebklasse B nach LV 312 (2009) oder auch die Klasse C oder noch mehr erreicht werden, jeweils gemessen derart, dass das betreffende Klebeband mit einem 5 Millimeterdom unter Berücksichtigung einer Gewichtsbelastung von 10 N den zur zugehörigen Klasse gehörigen Hüben bis zum Durchscheuem

widersteht, wie dies beispielhaft in der DE 20 2012 103 975 U1 beschrieben wird. Tatsächlich korrespondiert die Abriebklasse B zu 100 bis 499 Hüben und wird bevorzugt sogar die Abriebklasse C mit 500 bis 999 Hüben erreicht.

Bei dem biobasierten Polymer kann es sich um biobasiertes PE (Polyethylen), PP (Polypropylen), PS (Polystyrol), PVC (Polyvinylchlorid), PET (Polyethylen- terephthtalat), PVA (Polvinylacetat), PU (Polyurethan) oder auch PLA (Polylactad) sowie Kombinationen handeln. Darüber hinaus hat es sich bewährt, wenn die Stärke des Trägers weniger als 0,8 mm beträgt, um die Kabel nicht mit einer zu dicken Umwicklung auszurüsten. Die Klebebeschichtung wird in der Regel mit einem Auftragsgewicht von 20 g/m² bis 200 g/m² auf den Träger aufgebracht. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Kabelbaum, der mit mehreren in Längserstreckung verlaufenden elektrischen Kabeln ausgerüstet ist, die ihrerseits mit einem Klebeband des zuvor beschriebenen Aufbaus wendeiförmig umwickelt sind oder mit dem Klebeband des zuvor beschriebenen Aufbaus längsummantelt werden.

Im Ergebnis wird ein besonders ressourcenschonendes Klebeband beschrieben und zur Verfügung gestellt. Dieses zeichnet sich zunächst durch eine Klebebeschichtung aus, die zu ihrer Herstellung CO2 verbraucht, also als gleichsam CO2-Senke fungiert und damit besonders klimafreundlich und insbesondere sogar klimaverbessernd hergestellt wird. Hierzu trägt ergänzend bei, dass für den Träger besonders vorteilhaft biobasierte Polymere zu seiner Herstellung zum Einsatz kommen. Bei den biobasierten Polymeren handelt es sich typischerweise um solche, deren chemische Struktur mit denen herkömmlicher Kunststoffe identisch ist, so dass die Verarbeitung in Gestalt von Polymerfasern und/oder Polymerfäden besonders einfach und mit herkömmlichen Anlagen vonstattengeht.

Folgerichtig können auf diese Weise besonders einfach und kostengünstig Textilträger in Gestalt von Vliesen, Geweben oder auch als Velours kostengünstig produziert werden, die rückstandsfrei zerfallen und natürliche Ressourcen nutzen. Das heißt, aufgrund der identischen chemischen Struktur der biobasierten Polymere zur Herstellung des Textilträgers können für die Weiterverarbeitung zu Endprodukten und folglich auch die in diesem Zusammenhang beschriebenen Klebebändern die gleichen Maschinen und Verfahren genutzt werden, wie sie bei bisher realisierten Kunststoff-Polymeren bzw. petrochemisch hergestellten Pendants zum Einsatz kommen.

So besteht die Möglichkeit, als Massenkunststoff beispielsweise PET (Polyethylenterephthalat) durch die Polykondensation aus Monoethylenglykol (oder Ethylenglykol) und Therephthalsäure herzustellen. Bisher wird an dieser Stelle lediglich teilweise biobasiertes PET angeboten, bei welchem das Monoethylenglykol (etwa 30 Gew.-%) aus Zuckerrohr-Melasse produziert wird. Die Terephthalsäure wurde demgegenüber überwiegend petrochemisch produziert. Erfindungsgemäß kann die Terepththalsäure aber auch wirtschaftlich und biobasiert produziert werden, so dass hierdurch ein massentaugliches Produkt zur Verfügung steht. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.

Claims

Patentansprüche:

1. Klebeband, insbesondere Winkelband zur Ummantelung von Kabeln in Automobilen, mit einem Träger, und mit einer zumindest einseitigen polymeren Klebebeschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebebeschichtung unter Verwendung von aus CO2 basierten Monomeren abgeleiteten Polymeren hergestellt ist.

2. Klebeband nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das CO2 aus Verbrennungsgasen auf Basis insbesondere petrochemischer Verbrennungen abgetrennt ist.

3. Klebeband nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebebeschichtung auf Acrylatbasis hergestellt ist.

4. Klebeband nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebebeschichtung aus durch Polymerisation von CO2-basiert hergestellten Acrylsäure- estern aufgebaut ist.

5. Klebeband nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebebeschichtung ein- oder beidseitig auf den Träger aufgebracht ist.

6. Klebeband nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebebeschichtung vollflächig oder streifenförmig ausgebildet ist.

7. Klebeband nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebebeschichtung nach ihrem Auftrag vernetzt, insbesondere strahlenvernetzt, wird.

8. Klebeband nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger als Folienträger, Papierträger oder Textilträger sowie Kombinationen ausgebildet ist.

9. Klebeband nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger unter Rückgriff auf biobasierte Polymere hergestellt ist.

10. Klebeband nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger als Textilträger aus biobasierten Polymerfasern und/oder Polymerfäden hergestellt ist.

11. Klebeband nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem biobasierten Polymer um PE, PP, PS, PVC, PET, PVA, PU, PLA sowie Kombinationen handelt.

12. Klebeband nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger einlagig oder mehrlagig ausgebildet ist.

13. Klebeband nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Trägers weniger als 0,8 mm beträgt.

14. Klebeband nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebebeschichtung ein Auftragsgewicht von 20 g/m² bis 200 g/m² aufweist.

15. Kabelbaum, mit mehreren in Längserstreckung verlaufenden elektrischen Kabeln, die mit einem Klebeband nach einem der Ansprüche 1 bis 14 wendel- förmig umwickelt sind oder mit dem Klebeband nach einem der Ansprüche 1 bis 14 längsummantelt sind.