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Elektrisches Kabel mit Kunststoffmantel Die Erfindung besteht in einem
Mantel für elektrische Kabel aus solchen Kunststoffen, die die verlangten physikalischen
Eigenschaften über einen großen Temperaturbereich beibehalten, unter den Betriebsbedingungen
das Dielektrikum bzw. die eigentliche Isolation des Kabels nicht schädlich beeinflussen
und sich verhältnismäßig leicht verarbeiten lassen.
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Bei der Übertragung elektrischer Energie wurde die Beobachtung gemacht,
daß viele dielektrische Stoffe, die bei niedrigen Frequenzen genügen, bei der Anwendung
höherer Frequenzen versagen, und infolgedessen werden die meisten Kabel für Hochfrequenzzwecke
neuerdings mit Polyalkylenen und insbesondere mit Polyäthylen isoliert. Die Aufgabe
der Erfindung besteht nun darin, eine Kunststoffmischung zu schaffen, die zur äußeren
Umhüllung von isolierten Kabeln dieser Art bestimmt und geeignet ist.
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Um dies näher zu erläutern, sei zunächst die Zeichnung betrachtet,
die den Querschnitt eines als Beispiel benutzten elektrischen Kabels vom Koaxialtyp
darstellt. In ihr ist der verseilte Innenleiter z von einer Isolation 2 aus einem
Alkylenpolymerisat umgeben, und darüber liegen ein geflochtener Außenleiter 3 und
eine den Kabelmantel bildende Schutzhülle q..
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Polymerisate aus Vinylchlorid oder Mischpolymerisate aus Vinylchlorid
und Vinylazetat, die zwar an sich bei höheren Temperaturen schon ausreichende
physikalische
Eigenschaften aufweisen, aber zur Erzielung größerer Biegsamkeit mit Plastifiziermitteln
gemischt worden sind, lassen sich mit Vorteil als Schutzhüllen für elektrische Geräte
aller Art verwenden, insbesondere auch für Kabel und bei ihnen speziell für Kabel
zur Übertragung von Hochfrequenzenergie. Es wurde jedoch festgestellt, daß im Laufe
der Zeit und insbesondere bei erhöhten Betriebstemperaturen die üblicherweise benutzten
Plastifiziermittel das Bestreben haben, aus der Mantelmischung4 durch den geflochtenen
Außenleiter 3 hindurch in die Kabelisolation 2 zu wandern, wodurch der Kabelmantel
seine Biegsamkeit verliert und infolge der polaren Natur der Plastifiziermittel
die elektrischen Isoliereigenschaften der Kabelisolation 2 verschlechtert werden,
was wiederum zu einer Erhöhung der elektrischen Verluste in der Isolation führt.
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Es ist nun schon gefunden worden, daß Polyvinylchlorid oder seine
Mischpolymerisate mit Vinylazetat durch Zusatz eines Polyesters von spezieller Zusammensetzung
und bestimmtem Molekulargewicht plastifiziert werden können, z. B. durch den Sebazinsäureester
des Propylenglykols mit einem Molekulargewicht von ungefähr 2ooo. Diese Mischungen
weisen die erwähnte Wanderungserscheinung zwar nicht auf, sie lassen sich jedoch
beim Aufbau von Kabeln nur beschränkt verwenden, weil ihnen bei niedrigen Temperaturen
die Biegsamkeit (Flexibilität) fehlt. Es ist ferner schon gefunden worden, daß sich
die Biegsamkeit dieser Mischungen bei niedrigen Temperaturen ohne schädlichen Einfluß
auf das Polyalkylen-Hauptdielektrikum durch den Zusatz eines. festen gummiähnlichen
Mischpolymerisats aus Akrylnitril und Butadien verbessern läßt, z. B. durch ein
Mischpolymerisat mit ungefähr 26 Gewichtsprozent Akrylnitril und ungefähr 74 Gewichtsprozent
Butadien. Wenn nachstehend auf ein Mischpolymerisat aus Akrylnitril und Butadien
Bezug genommen wird, soll damit insbesondere ein solches Mischpolymerisat dieser
Stoffe gemeint sein, das bei Raumtemperatur ein fester oder gummiähnlicher Stoff
ist und das ferner vor der Einbringung der anderen Komponenten der Mischung mit
einem geringen Zusatz eines Oxydationsschutzmittels, z. B. von weniger als 5 Gewichtsprozent
im Verhältnis zu dem Mischpolymerisat,kalt gewalzt worden ist. Ein solches Oxydationsschutzmittel
ist z. B. Phenylbetanaphthylamin allein oder in Mischung mit einem alkylsubstituierten
Phenol, wie z. B. Ditertiärbutylphenol. Das Akrylnitril Butadien-Mschpolymerisat
wird in die Mischung des plastifizierten Vinylchlorids oder Vinylchlorid-Vinylazetat-Mischpolymerisats
durch Einwalzen oder eine gleichwertige übliche Maßnahme derart eingebracht, daß
sich eine homogene Masse ergibt. Eine solche schon vorgeschlagene Mantelmischung
weist zwar eine verbesserte Biegsamkeit bei niedrigen Temperaturen gegenüber den
Kabeln auf, die mit einem Vinylchloridpolymerisat oder Vinylchlorid-Vinylazetat-Mischpolymerisat
umhüllt sind, das nur mit einem Polyester plastifiziert worden ist; jedoch ist das
Herstellungsverfahren insbesondere bezüglich der Mischtemperaturen recht kritisch.
Die Grenzbedingungen machen es schwer, die gewünschte Brauchbarkeit bei hohen Temperaturen
zu erreichen, während zugleich eine Biegsamkeit bei niedriger Temperatur bis zu
45° beibehalten werden soll.
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Es handelt sich also bei der Erfindung darum, eine Kabehnantelmischung
zu schaffen, die ihre Biegsamkeit (Flexibilität) ohne Zersetzung oder Zerstörung
bei niedrigeren Temperaturen als die bisher verfügbaren Mischungen behält, d. h.
bis zu Temperaturen im Bereich von -45°, und die dennoch die elektrischen Eigenschaften
der Kabelisolierung im Betrieb bei normalen oder erhöhten Temperaturen, mit denen
man auch rechnen muß, nicht nachteilig beeinflußt und sich ohne kritische Begrenzungen
bezüglich der Temperatur verarbeiten läßt.
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Zur Erfüllung dieser Bedingung wird erfindungsgemäß eine Kabelmantehnischung
aus einem Vinyichloridpolymerisat oder Iläischpolyxnerisat von Vinylchlorid und
Vinylazetat, z. B. mit ungefähr 5 Gewichtsprozent Vinylazetat, die durch Zusatz
eines Polydikarbonsäureesters von Glykol, z. B. dem Sebacinsäureester des Propylenglykols
mit einem Molekulargewicht von ungefähr 9,ooo, und eines Mischpolymerisats von Akrylnitril
und Butadien"z. B. im Gewichtsverhältnis 26174°/0, plastifiziert worden ist, mit
einer geringen Menge von Polybutan von niedrigem Molekulargewicht, z. B. von zoooo
bis r2ooo, ferner mit zweibasischem Bleiphosphit und einbasischem Bleiweißsilikat
versetzt.
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Das niedermolekulare Polybutan kann in der Mischung z. -B. im Verhältnis
von 2 bis 5 Gewichtsprozent der Gesamtmischung vorhanden sein, wobei das optimale
Verhältnis ungefähr 4 Gewichtsprozent beträgt. Dieser Gehalt ist kritisch, da ein
Übermaß an niedermolekularem Polybutan eine übermäßige Erweichung der Mantelmischung
bei hohen Temperaturen verursacht. Das zweibasische Bleiphosphit soll in der Mischung
in einer Menge von 2 bis 4 Gewichtsprozent vorhanden sein, wobei das Optimum bei
3 0/0 liegt. Die Menge des einbasischen Silikats von Bleiweiß soll 2 bis 5 Gewichtsprozent
betragen, wobei das Optimum bei 40j0 liegt. Alle angegebenen Prozentsätze beziehen
sich auf die Gesamtmischung.
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Ein typisches Ausführungsbeispiel für eine Mischung gemäß der Erfindung
hat folgende Zusammensetzung:
| Gewichtsteile |
| Mischpolymerisat von Vinylchlorid |
| und Viüylazetat . .. . . . . . . . . . . . . . 33 |
| Mischpolymerisat von Akrylnitril und |
| Butadien ...................... 33 |
| Polyester von Propylenglykol und |
| Sebacinsäure ... .............. 23 |
| Einbasisches Bleiweißsilikat ....... 3,7 |
| Zweibasisches Bleiphosphit ........ 3,0 |
| Polybutan von niederem Molekular- |
| gewicht........................ 4,0 |
| Gleitmittel (z. B. Stearinsäure) ..... 0,3 |
| Pigment (z. B. Ruß oder Graphit) . . 0,3 |
| Oxydationsschutzmittel (z. B. 2, 6-Di- |
| tertiärbutyl-Paraferesol oder |
| -Methylphenol) ................. 0,3 |
Diese Mischung erfüllt, wenn sie als Umhüllung von polyäthylenisolierten Kabeln
verwendet wird, die
üblichen Bedingungen vollständig bis herunter
zu Temperaturen von -¢5°.
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Außer dieser Mischung mit optimalen Eigenschaften genügen aber auch
Mischungen, deren Zusammensetzung in folgenden Bereichen liegt:
| Gewichtsteile |
| Mischpolymerisat von Vinylchlorid |
| und Vinylazetat ................ 3o bis 35 |
| Mischpolymerisat von Akrylnitril und |
| Butadien ...................... 3o - 35 |
| Polyester von Propylenglykol und |
| Sebacinsäure ................... 2o - 25 |
| Einbasisches Bleiweißsilikat ....... 2,5 - 5 |
| Zweibasisches Bleiphosphit ........ 2 - q. |
| Polybutan von niederem Molekular- |
| gewicht ................... . .... 2 - 5 |
Die übrigen Bestandteile dieser Mischung, d. h. das Gleitmittel, Pigment. und Oxydationsschutzmittel,
können in der Mischung in gegenüber dem Vorzugsbeispiel etwas abweichenden Mengen
vorhanden sein oder, wie man weiß, auch ganz fehlen.
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Bei den Gehaltsangaben für das Akrylnitril-Butadien-Mischpolymerisat,
das Bleiweißsilikat, das Bleiphosphit und das niedermolekulare Polybutan handelt
es sich in dem Sinne um kritische Grenzwerte, daß in dem Fall, daß die Gehalte dieser
Komponenten in der Mischung die angegebenen Grenzen überschreiten, ihre Standfestigkeit
bei (bzw. ihr Widerstand gegen) erhöhten Temperaturen erniedrigt wird, ohne daß
für die Biegsamkeit bei niedriger Temperatur ein merklicher Vorteil erzielt wird,
und daß die Verarbeitung kritischer wird. Die Erfindung kann auch bei Kabeln mit
einer anderen dielektrisch hochwertigen Isolation der Leiter als Polyäthylen angewendet
werden.