TROISDORFER KUNSTSTOFFE

MIPOLAM-Massen zum Isolieren und Ummanteln von Leitungen und Kabeln zur Herstellung von Isolierschläuchen


So titelte das Verkaufsheft M/142 von 5/54 (1954) der DYNAMIT-ACTIEN-GESELLSCHAFT VORMALS ALFRED NOBEL & CO., ABTEILUNG VENDITOR KUNSTSTOFF-VERKAUF TROISDORF (KÖLN).

„Inhalt:
I. Allgemeines
II.Verkaufssortiment und Lieferformen
III.Verarbeitung von Mipolam
IV.Anwendungsgebiet der Mipolam-Massen
V.Kennzeichnung der Massen durch Prüfwerte
VI.Zusammenstellung von Richtwerten

I.Allgemeines

Mipolam, ein weich-elastischer Werkstoff hoher Isolationswirkung aus Polyvinylchlorid und Weichmacher, hat als Isolier- und Mantelmasse für elektrische Leitungen und zur Herstellung gewebeloser Isolierschläuche vor allem aus folgenden Gründen weite Verbreitung gefunden:

1. Mipolam bietet verarbeitungstechnische Vorteile. Bei der Herstellung von Drahtumhüllungen mit Spezialschneckenpressen können sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeiten (bis 250 m/Min., je nach Aufbau der Leitung) erreicht werden. Die Leitungen sind sofort nach Abziehen gebrauchsfertig. Mipolam wird nicht vulkanisiert. Da keine chemischen Wechselwirkungen zwischen dem Mipolam und dem Draht auftreten, braucht der Leiter nicht verzinnt werden. Ebenso einfach in einem Arbeitsgang auf der Schneckenpresse werden gewebelose Isolierschläuche hergestellt.

2. Mipolam hat hohe Zerreißfestigkeit, bei geringer Beanspruchung dehnt es sich nur wenig, es ist zäh- und abriebfest. Die fest aufsitzenden, aber nicht klebenden Drahtumhüllungen verschieben und lösen sich nicht bei Beanspruchung der Leitungen, wie sie beim Biegen oder beim Einziehen in Rohre auftreten. Mipolam-Umhüllungen widerstehen Scheuer- und Schabwirkungen im Gebrauch; daher dienen Mipolam-Scheuerschutzschläuche zur Leitungsumhüllung im Fahrzeugbau.

3. Mipolam ist chemisch sehr beständig. Unter dem Einfluß von Luft und Licht altert es nicht, auch nicht bei erhöhten Temperaturen, wie sie durch Stromwärme auftreten können. Mipolam ist weitgehend ozonfest. Seine hohe Beständigkeit gegen Säuren und andere aggressive Chemikalien wird vor allem für den Aufbau Mipolam ummantelten Feuchtraumleitungen, die sich immer allgemeiner einbürgern, ausgenutzt. Kraftfahrzeugleitungen, die mit Mipolam isoliert sind, und Mipolam-Schutzschläuche widerstehen nach langjährigen Erfahrungen den Einwirkungen von Öl und Treibstoff vollkommen. Die Leitungen für den Kraftfahrzeugbau werden in DIN 72 551 behandelt, weitere Normen sind in Vorbereitung. Mipolam-Isolier- und Mantelmassen brennen zwar in einer Flamme mit, erlöschen aber unmittelbar nach deren Entfernung. Mipolam isolierte Leitungen können also keinesfalls Brände weiterleiten und sind daher für Installationen in Schiffen und Flugzeugen vorgeschrieben, vgl. die Schiffbaunorm DIN 89 001.


II.Verkaufssortiment und Lieferformen

Als Standardsortiment von Mipolammassen werden folgende Sorten geliefert:

PVC  5234:
die am meisten gebrauchte normale Isoliermasse für Starkstromleitungen, die elektrischen Werte liegen über den Anforderungen des VDE.

PVC  5235:
härter eingestellte Isoliermasse mit höchsten elektrischen Werten, im Kälteverhalten knapp den VDE-Bestimmungen entsprechend.

PVC 5242:
weichere flexible Masse, Werte den VDE-Bestimmungen entsprechend, sowohl als Isoliermasse für bewegliche Leitungen nach VDE 0283, wie als hochwertige Mantelmasse verwendet.

PVC 5813:
billige, kältebeständige füllstoffhaltige Mantelmasse.

PVC 1528:
Isoliermasse für Zwecke, bei denen keine elektrischen Werte zu gewährleisten sind.

Für die Herstellung von Isolierschläuchen werden vor allem die Ansätze PVC 5234 und PVC 5242 verwendet.

Sonderqualitäten (z.B. für Bergwerkszünderdrähte) können zur Verfügung gestellt oder entwickelt werden, wenn ein Bedarf entsprechend großen Umfangs vorhanden ist. Die Einfärbmöglichkeiten sind unbeschränkt. Im Interesse rascher Lieferung empfiehlt es sich, sich an das vorgeschriebene Sortiment (vgl. VDE 0890, 2.51, Tafel 3) zu halten, von welchem Mustertafeln zur Verfügung gestellt werden können. PVC 5813 wird nur in dunklen Farben geliefert.
Die Massen werden je nach Ansatz entweder granuliert oder geschnitzelt mit Korndurchmessern von rund 2,5 bis 3 mm geliefert.

Als Kabelwickelband liefern wir Mipolam-Band PVC 5254 (siehe Sonderdruckschrift).


III.Verarbeitung von Mipolam

Die Verarbeitungsbedingungen für Mipolam können in der Kabelindustrie als bekannt angesehen werden. Wir begnügen uns daher mit folgenden Hinweisen:

Am wichtigsten ist die Einhaltung der richtigen Temperatur beim Ausfluß aus der Spritzmaschine (am Mundstück), welche höher als bei Gummimassen sein muß. Sie muß im allgemeinen 150 bis 180 ° betragen; die genaue Einstellung ist Sache der Praxis. Vorwärmung der Massen erhöht auf alle Fälle die Arbeitsgeschwindigkeit. Zweckmäßig wärmt man mit einem Heizschrank oder einer kontinuierlich arbeitenden Einrichtung kurzzeitig (höchstens 20 Min.) bis 140 ° an.   Vorwärmung bietet auch den Vorteil, dass Spuren von Feuchtigkeit, welche beim Transport oder nach der Lagerung her den Massen anhaften können, entfernt werden; wenn die Masse nicht trocken verarbeitet wird, können im Überzug Bläschen entstehen.

Wenn zu kalt gearbeitet wird, wird die Masse knotig und rissig, ihre mechanischen Werte sinken. Wenn zu heiß gearbeitet wird, treten Bläschen, weiter (auch wenn die Maschine tote Ecken hat) dunkle Punkte verbrannten Materials auf, die vorgegebene Durchschlagstellen sind. Richtig ist die Verarbeitungstemperatur, wenn die Umkleidung fettig glänzend, eben ohne an der Oberfläche Bläschen zu bilden, aus der Maschine kommt. Die Temperatur in der Maschine muß, um Zersetzungen zu vermeiden, stets etwas niedriger als am Mundstück gehalten werden. Nach Beendigung der Arbeit muß die Maschine sofort gekühlt, geöffnet und von Materialresten gesäubert werden. Sollten sich einmal verbrannte Krusten gebildet haben, so sind diese mechanisch und durch Ausbrennen sorgfältig zu entfernen, da von ihnen weitere Zersetzungen ausgehen können. Überhaupt ist größte Sauberkeit erforderlich. Auch kleine Fremdkörper wie Staub oder Flugascheteilchen in der Isolierhülle können zu Durchschlägen führen.

 

IV.Anwendungsgebiet der Mipolam-Massen

Mit Mipolam-Massen isolierte Installationsleitungen für Innenräume, Fahrzeuge, Schiffe und Flugzeuge, ein- und mehradrige Schaltleitungen, Fernsprechleitungen, Eisenbahn-Blockfreileitungen, Sprengkabel, Zünderdrähte werden seit langem gebraucht. Sowohl für Starkstromleitungen wie in der Fernmeldetechnik setzt sich neuerdings das Prinzip der korrosions- und wetterfesten Kunststoffleitung immer mehr durch. Leitungen, deren Aderisolierung aus dem feuchtigkeitsunempfindlichen Mipolam besteht, benötigen keinen Metallmantel, sondern höchstens einen gemeinsamen Kunststoffmantel als mechanischen Schutz. Der VDE hat eine entsprechende Leitungstype „Mantelleitung NYM“ mit Kunststoffaderisolierung und Kunststoffmantel eingeführt, die alle anderen Arten von Feuchtraumleitungen weitgehend vom Markt verdrängt. Sie ist auch für Verlegung im Freien zugelassen. Auch auf dem Anwendungsgebiet der Kabel, bis zur mittleren Spannung, setzen sich nach dem Prinzip der Kunststoffmantelleitung aufgebaute Erzeugnisse immer mehr durch.

Eingeputzte Kunststoff-Stegleitungen werden in der Hausinstallation heute allgemein verwendet. Eine andere neue Entwicklung sind flexible, mit weicheren Mipolammassen isolierte und ummantelte Leitungen zum Anschluß beweglicher Stromverbraucher; mit ihrer glatten, sauberen, widerstandsfähigen Oberfläche in beliebigen hellen Farben eignen sie sich besonders als Anschlußleitungen für bewegliche Haushalts- und Toilette-Geräte.

Das Anwendungsgebiet von Mipolam in der Vollisolation wird nach seinen elektrischen Eigenschaften (Dielektrizitätskonstante e 6 – 7, diel. Verlustfaktor tg d bei 50 und 800 Hz und 20 °C ) eingeschränkt
1. auf niedrige Frequenzen
2. für Starkstromleitungen und Kabel auf Spannungen unter 10 kV.

Die wichtigsten VDE-Bestimmungen über Verwendung von Mipolam im Leitungsbau sind die folgenden: VDE 0890/2.51 behandelt den Aufbau und die Verwendung mit Kunststoff (Kennbuchstabe Y) isolierter Leitungen und Kabel für das Fernmeldewesen. Danach sind für alle Klassen einschließlich für Anlagen der Deutschen Bundespost und diesen entsprechende Anlagen (Klasse B) und Sicherungsanlagen (Klasse C) in der dem Leitungsbau entsprechenden Raumgruppe zugelassen:

Y   Sprech- oder Signalleitung
YV   Formdraht und Rangierdraht bei erhöhter Scheuerbeanspruchung
SY  Formdraht und Formdrahtkabel für hohe Spannungen mit erhöhter Durchschlagsfestigkeit auch bei Scheuerbeanspruchung
LiY Kunststoff-Litze für während des Betriebs gelegentlich bewegte Batteriezuführung
LiSY Seiden-Kunststoff-Litze in Formkabeln bei höheren Spannungen YRZ, YRZr, YRAr, YRFer Blanker Rohrdraht mit Kunststoffisolierung für Sprech- und Signalleitungen (veraltet, siehe Bemerkungen zu VDE 0880)
YRZU, YRZArU, ARFerU Umhüllter Rohrdraht mit Kunststoffumhüllung und chemisch widerstandsfähiger Schutzhülle (veraltet, siehe Bemerkungen zu VDE 0880)
YRZY, YRZrY, YRArY, YRFer Umhüllter Rohrdraht mit Kunststoffumhüllung und Schutzhülle aus thermoplastischem Kunststoff (veraltet, siehe Bemerkungen zu VDE 0880)
IYMe Innenkabel mit Kunststoffisolierung und Bleimantel für Sprech-, Meß- und Signalzwecke
YYM Innenkabel mit Kunststoffisolierung und Kunststoffmantel für Sprech-, Meß- und Signalzwecke
YM Außenkabel mit Kunststoffisolierung und Bleimantel für Eisenbahnsignalkabel (Kurzzeichen S), Uhrenkabel, Fernmesskabel und Kabel für Rufanlagen, geeignet für alle Klassen von Fernmeldeanlegen und für alle Räume, aber nicht geeignet für Bergwerke unter Tage (Kurzzeichen B und T)

Für die beim Aufbau verschiedener Kabel und in der Montage zu verwendenden Kunststoffbänder kann Mipolamband PVC 5254 (siehe Sonderdruckschrift) gebraucht werden.

Beiblatt 1/…53 zu VDE 0890 sieht mit Mipolam isolierten Kunststoffdraht Y zur festen Verlegung, insbesondere als Sprech- und Signalleitungen in trockenen und feuchten Räumen bei einer Fernmeldespannung bis 350 V, jedoch nicht im Freien, vor.

VDE 0880/11.52 Probeweise verwendbare Fernmeldeleitungen gibt den Rahmen für weitere Ausführungen kunststoff-isolierter und ummantelter Leitungen, Bestimmungen über einzelne Bauarten sind in Vorbereitung. Darin sollen besonders neuere Leitungstypen der Deutschen Bundespost aufgenommen werden, die sich in der Zwischenzeit an Stelle der früher verwendeten blanken und umhüllten Rohrleitungen gut bewährt haben. Diese technisch überholten Leitungstypen sind in der vorhergehenden Besprechung von VDE 0890 nur der Vollständigkeit wegen mit aufgeführt worden.

Für die Starkstromtechnik gelten folgende Vorschriften:

VDE 0250/1.51 läßt Mipolam zur Ader-Isolierung (YI nach VDE 0209) für den Innenmantel (Y II) und als Material für äußere, chemisch widerstandsfähige Schutzumhüllung (Y III) an folgenden Stellen zu:

§ 10 Kunststoff-Aderleitungen NYA, NYAB

( es folgen ausführliche Beschreibungen zur Verlegung gemäß den Texten der VDE-Vorschriften)

§ 15 Stegleitungen NYIF

(dto.)

§ 16 Mantelleitungen NYM (s.a. das unten aufgeführte Beiblatt 2/53)

§ 17 Rohrdrähte NYRA, NYRAZ, NYRAA

§ 18 Umhüllte Rohrdrähte NYRU, NYRUZ, NYRUA

§ 19 Rohrdrähte für Räume mit Hochfrequenzanlagen NHYRA, NHYRAZ, NHYRAA

§ 20 Umhüllte Rohrdrähte für Hochfrequenzanlegen NHYRU, NHYRUZ, NHYRUA

§ 21 Bleimatel-Leitungen NYBU, NYBEU

§ 22 Bleimantel-Leitungen für Räume mit Hochfrequenzanlegen NHYBEU
...Text….dabei wird die Ozonbeständigkeit von Mipolam ausgenutzt … für elektrischen Anlagen auf Seeschiffen ... im Schiffbau, ... auf Fischdampfern…

§ 12 Fassungsadern NYFA (PR) mit Zusatzbuchstaben

§ 13 Zwillingsleitungen NYZ (PR)

§ 14 Leichte Kunststoff-Schlauchleitungen NYLHY (PR)

 

V.Kennzeichnung der Mipolam-Massen durch Prüfwerte

Vorschriften für Isolierhüllen und Mäntel aus thermoplastischem Kunststoff für isolierte Leitungen und Kabel liegen in VDE 0209/1.51 vor. Der Neuentwurf der Vorschrift VDE 0209/….53, Entwurf 1, sieht eine grundlegende Änderung hinsichtlich der Angaben über das elektrische Verhalten vor, die im folgenden mitbehandelt wird. Die Prüfverfahren werden in VDE 0472/1.52 beschrieben. Der vorliegende Neuentwurf VDE 0472/…53, Entwurf 1, enthält hinsichtlich der für das vorliegende Gebiet interessierendem Prüfverfahren keine wesentlichen Änderungen. Die technischen Lieferbedingungen für gewebelose Isolierschläuche und die zugehörigen Prüfverfahren sind in DIN 40621, Blatt 2/7.52, enthalten.

Die Festigkeitsgrenzwerte der Vorschrift VDE 0209 betragen, an der verarbeiteten Hülle, gemessen, für

 

Thermoplastischer Kunststoff

Zugfestigkeit kg/cm²

Zerreißdehnung %

Verwendung

YI

100

120

Aderisolierung

YII

100

120

Innenmantel

YIII

100

120

Außenmantel

Sie sind im Anlieferungszustand und nach Alterung (7 x 24 Std. bei 70 °C) zu bestimmen. Alle Mipolam-Massen, außer der weichen gefüllten Mantelmasse PVC 5813, weisen erheblich über der Vorschrift liegende Festigkeitswerte auf. Es werden auch durchweg höhere Zerreißdehnungen als vorgeschrieben erreicht.
Durch die Alterung bei 70 °C werden die mechanischen Eigenschaften von Mipolam nicht beeinflusst. DIN 40621 schreibt für Isolierschläuche eine Bruchlast größer als das 800-fache vom wirklichen Metergewicht und eine Dehnung von mindestens 100 % vor. Beide Kennzahlen sind für Isolierschläuche aus PVC 5234 und PVC 5242 mehr als das Doppelte der vorgeschriebenen.

Elektrische Anforderungen werden nur an die Isoliermasse YI und an Isolierschläuche gestellt. VDE 0209/1.52 fordert für Aderisolierungen auf 1 km Leitungslänge einen Isolationswiderstand, gegen Wasser gemessen, nach vorheriger Wasserlagerung von 5 MO bei 20 °C und 0,05 MO bei 60 °C. Im Entwurf VDE 0209/…53 ist diese Prüfung nicht mehr vorgesehen, stattdessen wird gefordert, dass der spezifische Widerstand der Isolierhüllen mindestens 5.10¹º  O cm bei 60 °C beträgt. Für Isolierschläuche wird in der DIN 40621 ein Durchgangswiderstand von 200 MO bei 20 °C, von 20 MO bei 70 °C, beide Werte bezogen auf 1 m Länge, gefordert. Die Abnahme des Widerstands mit der Temperatur zwischen 20 und 60 °C wird also in der VDE 0209/1.52 mit 10³, in DIN 40621 für eine 10ºhöhere Temperaturspanne dagegen nur mit 10¹ angenommen. Tatsächlich fällt der spezifische Widerstand von Weich-PVC-Massen zwischen 20 und 60 °C allgemein um 10² und 10³ ab. Durch die Unterschiede im Meßverfahren werden die Verhältnisse kaum beeinflusst. Sie sind bei der Auswahl von Massen und für die Beurteilung von Erzeugnissen zu berücksichtigen.

Mit Mipolammassen PVC 5235 können gegenüber den Vorschriften von VDE 0209/1.52 bei entsprechender Verarbeitung rund die hundertfachen, mit PVC 5234 rund die zehnfachen Isolationswiderstandswerte erreicht werden; die flexible Masse PVC 5242 dagegen lässt den Wert für 20 °C gerade erreichen. Entsprechend liegen die Werte des spezifischen Widerstands der einzelnen Massen bei 60 °C gemäß dem Entwurf der VDE 0209/…53. Die Masse PVC 5242 ist vor allem für flexible Leitungen Bestimmt, für welche gemäß VDE 0283/10.52 ein ermäßigter Isolationswiderstand von 0,5 MO/km bei 20 °C vorgeschrieben ist. Der vorgeschriebene Durchgangswiderstand von Isolierschläuchen aus PVC 5234 und PVC 5242 wird den Verhältnissen entsprechend bei 20 °C um ein Vielfaches überschritten, bei 70 °C mit PVC 5234 gut, mit PVC 5242 knapp erreicht. Die Isolationswerte, welche mit einer vorgegebenen Masse am Draht bzw. am Isolierschlauch erreicht werden können, hängen wesentlich auch davon ab, dass die Verarbeitung unter optimalen Bedingungen erfolgt. Wenn die Massen besonderen Bedürfnissen des Verarbeiters entsprechend eingestellt werden, so kann die dadurch bedingte Rohstoffauswahl auch die elektrischen Werte in Einzelheiten beeinflussen.

Eine Spannungsprüfung ist in VDE 0209 nach der Wärmedruckprüfung bei 70 °C vorgesehen. Isolierte Adern werden außerdem gemäß VDE 0472/1.52 § 10, Prüfart A, untersucht. Bei 20 Min. Beanspruchung mit 2 kV traten in keinem Falle Durchschläge auf, bei weiterer langsamer Steigerung der Spannung erfolgten Durchschläge oberhalb von 10 kV. Die Prüfstücke aus der Spannungsprüfung nach VDE 0472 § 10 wurden gemäß § 14 der gleichen Vorschrift auf Gleichspannungs-beständigkeit untersucht. Während der vorgeschriebenen zehntägigen Lagerung unter Gleichspannung von 220 V in Wasser bei 20 °C trat bei keiner Isolierhülle ein Durchschlag ein. Bei Isolierschläuchen aus PVC 5234 und aus PVC 5242 traten weder bei 20 °C noch bei 70 °C in der durch DIN 40621 vorgeschriebenen Prüfung mit Spannungen von dem doppelten Werte der vorgeschriebenen Mindestspannungen Durchschläge auf.

Für die Kälteprüfung von Isolier- und Mantelmassen und von Isolierschläuchen sind zunächst Wickelprüfungen in VDE 0209 bei - 5°C, in DIN 40621 bei – 10 °C vorgesehen. Die Wickelprüfungen werden von Erzeugnissen aus dem in Frage kommenden Mipolam-Massen ohne weiteres bestanden. Weitaus schärfer ist die Schlagprüfung bei – 5 °C, die VDE 0209 für Aderisolierungen YI vorsieht. Von Drähten, die mit der weichen Masse PVC 5242 isoliert sind, wird diese Prüfung ohne weiteres, bei Verwendung von PVC 5234 bei guter Verarbeitung bestanden.
Die harte Masse PVC 5235 erfordert sehr sorgfältige Verarbeitung, damit alle Proben bei der Kälteschlagprüfung bei – 5 °C nicht brechen; allgemein wird aber die Kälteschlagprüfung mit dieser Masse bei 0 °C bestanden.

Über das Verhalten in der Wärme geben verschiedene Prüfungen Aufschluß. Nach VDE 0209 sind die Prüflinge 7 x 24 Stunden bei 70 °C zu altern; diese Behandlung hat keinen Einfluss auf das Verhalten von Mipolam. Nach DIN 40621 sind Isolierschläuche 4 Tage lang bei 110 °C im Wärmeschrank zu Lagern. Mipolamschläuche werden durch die Warmlagerung den Anforderungen entsprechend weder schmierig noch blasig und verändern ihre Kennfarbe nicht. Die Dehnung bei Langzeitbeanspruchung mit einem Viertel der normgemäßen Zerreißlast nimmt durch die Warmlagerung maximal zwischen 0 und 20 % ab, zugelassen ist 50 % Dehnungsrückgang. VDE 0209 sieht eine Wärmedruckprüfung der Isolierhüllen 48 Stunden lang bei 70 °C vor. Dabei darf sich die Hülle nicht mehr als 50 % wegdrücken. Mipolamhüllen unterschreiten diesen Wert beträchtlich. Auf Klebefreiheit werden Isolierhüllen nach VDE 0209 nach 5 Std. Lagerung bei 70 °C, Isolierschläuche nach DIN 40621 nach 24 Std. bei 80 °C und nach 5 Min. in einem Paraffinbad von 150 °C geprüft. Alle Mipolamerzeugnisse erfüllen die Anforderungen. Die Schrumpfung von Isolierhüllen darf nach 15 Min. Lagerung der Probe bei 150 °C nicht mehr als 4 %, diejenige von Isolierschläuchen nach Behandlung unter gleichen Bedingungen nicht mehr als 10 % betragen. Diese Prüfungen erfassen die Verarbeitung des Materials. Sie werden erfüllt, wenn die Masse im vollen plastischen Fluß verarbeitet wird. Erfolgt die Verarbeitung bei zu tiefen Temperaturen, so führen die zurückbleibenden Spannungen zu höheren Schrumpfungen.

Die chemische Stabilität von Mipolam-Massen ist nach VDE 0209 dann hinreichend, wenn im wässrigen Auszug der pH-Wert 6 bis 9 und der Chlorionenanteil geringer als 36,46 mg HCl/Liter ist. Von Isolierschläuchen wird außerdem verlangt, dass ihre Ausdünstungen bei sechstägiger Lagerung des Materials in Berührung mit Messing bei 80 °C das Metall nicht korrodiert werden darf (Vergrünung und Entzinkung). Auch diese Prüfungen, deren Anforderungen Mipolam völlig gewachsen ist, dient vor allem zur Beurteilung der Verarbeitung. Wenn das Material durch zu hohe Temperaturführung verbrennt, kann Salzsäure (HCl) unter den Prüfbedingungen abgespalten werden.


(bearbeitet: Dr. Volker Hofmann, Troisdorf, 12. 08. 2009)