DE2059784A1 - Schichtfolie aus Metallfolie und Kunststoff und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents
Schichtfolie aus Metallfolie und Kunststoff und Verfahren zur Herstellung derselbenInfo
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Description
DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN „
DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C GERNHARDT ^ UO J /84
4· Dezember 1970 W. 40235/70 - Dr.Ko/G
Nitto Electric Co.,Ltd.
Osaka, Japan
Schichtfolie aus Metallfolie und Kunststoff und Verfahren
zur Herstellung derselben
Die Erfindung betrifft eine Schichtfolie aus einer Metallfolie und Kunststoff, die ausgezeichnete Eigenschaften
als Überzugsmaterial insbesondere für Verbindungskabel als elektrostatische Abschirmschicht oder
als feuchtigkeitsbeständige Schicht besitzt, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Folie.
In den letzten Jahren wurden die gestellten Anfordernisse an die Eigenschaften von Verbindungskabel
immer schärfer. Derartige Eigenschaften sind beispielsweise die Verbesserung der Wasserbeständigkeitseigenschaft
für Verteilungskabel unter der Erde oder zur Ausbildung von Abschirmschichten gegenüber Blitzschlägen,
elektrischen Induktionen und dergleichen. Zu diesem Zweck wird ein mit einer Metallfolie beschichtetes Band
verwendet, welches aus einem vorhergehend aufgehefteten Polyäthylenband und einer Aluminiumfolie besteht. Da
jedoch die Haftungseieenschaft zwischen der Aluminiumfolie und der Polyäthylenschicht schlecht ist, ergibt
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sich eine Abschälung zwischen den beiden Schichten beim Biegen des Kabels und infolgedessen bricht
die Aluminiumfolie und verschlechtert den Abschirmeffekt und weiterhin weist es auf Grund der schlechten Haftungseigenschaft
zwischen der Aluminiumfolie und dem äußeren Polyäthylen den gleichen Nachteil wie vorstehend
auf.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer Schichtfolie aus Metallfolie und Kunststoff, die eine ausgezeichnete
Haftungseigenschaft zwischen dem Kunststoff und der Metallfolie sowie ausgezeichnete Eigenschaften der Antischlagbeständigkeit
und der Biegungseigenschafben besitzt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung der vorstehend angegebenen
Schichtfolie.
Nach umfangreichen Untersuchungen wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, daß ein günstiges Ersebnis
mit einer Kompositionsfolie erhalten wird, die aus zwei miteinander verklebten Schichten von Kunststoffolien
anstelle der äußeren Polyäthylenschicht gefertigt sind. Wenn jedoch unterschiedliche Arten von Kunststoffen miteinander
verklebt werden, treten verschiedene Probleme, wie Verschlechterung der Schlagbeständigkeit bei niedriger
Temperatur und dergleichen auf,und deren Entwicklung
erwies sich als zu schwarig. Jedoch wurde gefunden, daß
ein zufriedenstellendes Kompositionsband gemäß der Erfindung in der nachfolgend angegebenen Weise erhalten
wird. Die Erfindung betrifft eine Schihtfolie aus Metallfolie und Kunststoff, welche durch thermisches Pressen
eines Kompositionsfilmes, der durch thermisches Aufschweissen
von Polyäthylen oder einem Äthylen-Vinylacetat-Co-
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polymeren mit einem Gehalt von 8 Gew.-% oder weniger
Vinylacetat (obere Schicht) und eines Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren
mit einem Gehalt von 10 bis 45 Gew,-%
Vinylacetat (untere Schicht) erhalten wurde, auf mindestens eine Oberfläche einer Metallfolie, so daß das
letztere Copolymere die Metallfolie berührt, erhalten wurde*
Falls der Gehalt an Vinylacetat im Copolymeren der oberen Schicht mehr als 8 Gew.-% beträgt, wird die
Haftung zu Polyäthylen verschlechtert, und wenn der Gehalt ariVinylacetat in der unteren Schicht weniger als
10 Gew.-% beträgt, wird die Haftung mit der Metallfolie
verschlechtert, während, wenn der Gehalt mehr als 45 Gew.-%
beträgt, die Formungseigenschaften sich verschlechtern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen
erläutert, worin
die Fig. 1 und 2 Querschnitte von Schichtfolien gemäß der Erfindung, bei denen der Kunststoffilm auf eine einzige
Oberfläche der Metallfolie aufgeschichtet ist,
Fig. 3 eine ähnliche Sicht, wobei der Kunststoffilm
auf beide Oberflächen der Metallfolie aufgeschichtet ist, und
Fig. 4 einen Querschnitt, der die Schichtfolie gemäß
der Erfindung bei ihrer Anwendung als Abschirmungsschicht für ein VerbinduDgskabel darstellt,
zeigen.
JJie Metalle, die im Rahmen der Erfindung verwendet
werden können, umfassen Aluminium, Kupfer, -^isen, Stahl,
Silber, Gold, Zinn und dergleichen, jedoch werden in der Praxis Aluminium und Kupfer am meisten verwendet.
Das Verfahren zur Herstellung der Schichtfolien gemäß der Erfindung wird nachfolgend beschrieben. Die Kom-
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205978Λ
positionskunststoffilme, die im Rahmen der Erfindung
verwendet werden, werden nach dem Verfahren der Herstellung von Doppelaufblasfilmen hergestellt, d.h. durch
Verbindung der vorderen Enden von zwei Extrudern mit einer Aufblasdüse und thermisches Verschweißen der Ströme
der beiden Kunststoffschichten direkt vor oder direkt nach dem Austritt aus der Düse, so daß ein zweischichtiges
Rohr erhalten wird, Schneiden und öffnung eines -^ndes
oder beider Enden des Rohres oder durch Verbindung der Vorderenden von zwei Extrudern zu einer T-Düse, wodurch
der zweischichtige Film in der gleichen Weise wie vorstehend erhalten wird. Wenn weiterhin gemäß der Erfindung
eine oder beide Oberflächen zum Verschweißen durch eine bekannte chemische Behandlung oder insbesondere durch
Coronaentladung behandelt werden, wird die Haftfestigkeit zu dem äußeren Polyäthylenmantel stärker als erwartet,
als wenn sie aus einer Metallfolie und anderen Überzügen, beispielsweise bei Verbindungskabeln gefertigt sind.
Die dadurch erhaltene Kompositionsfolie ist thermisch auf die Metallfolie gepreßt. Die thermische Pressung wird bewirkt,
indem der Film· bis zur Erweichung erhitzt wird und auf eane auf eine Temperatur von etwa 80 bis 25O0G erhitzte Metallfolie
mit einem Druck von 0,1 bis 10 kg/cm gepreßt.
Die Stärke der Schichtfolie aus Metallfolie und Kunststoff gemäß der Erfindung kann entsprechend dem Verwendungszweck
variiert werden; wenn sie beispielsweise für ein VerbindungskaDel verwendet wird, sind eine Stärke der
Metallfolie von 10 bis 800 Mikron, eine Stärke der Kunststoffschicht von 10 bis 600 Mikron und eine Stärke der
Schichtfolie aus Metallfolie und Kunststoff von 20 bis 14-00 Mikron geeignet.
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Das Verfahren zur Herstellung der Folie wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Pig. 1
zeigt einen Querschnitt einer Schichtfolie aus Metallfolie und Kunststoff» äie durch thermische Behandlung
einer mit Corona behandelten Oberfläche 4 des aus dem
Kompositiionskunststoffilm aus dem Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren
2 mit einem Gehalt von 8 Gew.% Vinylacetat und dem Athylen-vinylacetat-Copolymeren J mit einem Gehalt von 10 bis 4-i? üew,-% Vinylacetat gebildeten Kompositiönskunststoffilmes
auf eine Oberfläche der Metallfolie 1 hergestellt wurde. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt, wobei
der Kompositionskunststoffilm thermisch auf die Metallfolie ohne die coronabehandelte Schicht 4· der Fig. 1
gepreßt wurde, während Fig. 4- den Querschnitt eines Beispiels
zeigt, bei dem die Folie gemäß der Erfindung· in einem Verbindungskabel als Wasserbeständigkeits- und Abschirmschicht verwendet wird, wobei die Bezugsziffer 5
den Leitungskern, 6 ein Wickelband, beispielsweise aus Polyesterfilm, Polyäthylenfilm und dergleiche, 7 die
Folie gemäß der Erfindung, wobei die Metallfolie 8 entlang
der Seite des Wicklungsbandes 7 angebracht ist, und der äußere Mantel 10 aus Polyäthylen auf der Seite des
Kiinststoffilmes 9 gemäß der Erfindung angebracht ist.
Die Schichtfolie aus Metallfolie und Kunststoff gemäß der Erfindung hat eine ausgezeichnete Haftfestigkeit
zwischen den beiden Arten der Polymeren sowie zwischen dem Eunststoffilm und der Metallfolie. Da das Polymere
der oberen Schicht eine gute Haftung zu Polyäthylen besitzt,
sind die Schichtfoiien gemäß der Erfindung als Abschirmungsschichten für Verbindungskabel geeignet
und durch Ausbildung des Polyäthylenmantels an de.r äußeren
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Seite werden äußerst zufriedenstellende Verbindungskabel
erhalten.
Da die Folie gegen alle Erwartung ganz ausgezeichnete Beständigkeiten gegenüber Kälte, Witterungseinflüssen
und Biegung besitzt, kann sie nicht nur für derartige Verbindungskabel, sondern auch zur äußeren Abdeckung
von Kondensatoren, als isolierendes wasserbeständiges Material oder Verpackungsmaterial verwendet
werden.
Bevor Ausführungsbeispiele der Erfindung gegeben werden, erfolgt die Beschreibung hinsichtlich des Gehaltes
an Vinylacetat. Die Haftung wird zwischen den haftenden Oberflächen der Kompositionsfolie, die durch Beschichtung
eines Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren von 10 cm Breite, 50 cm Länge und 0,05mm Stärke, das Vinylacetat
in der in Tabelle I angegebenen Menge enthielt, und einer weichen Aluminiumfolie von 10 cm Breite, 50 cm
Länge und 0,2 mm Stärke mit einer mit 5 kg belasteten Walze in einer Heißlufttrocknungsmaschine bei 1800C (Verfahren
A) erhalten wurde. Andererseits wurde ein Polyäthylen 0506 von 2 mm btärke auf das gleiche Band aufgeschichtet
und in der Heißluftrocknungsmaschine bei 1800C während
10 Minuten erhitzt und durch einen Hin- und Herlauf mit der mit 5 kg belasteten V/alze in dem Gefäß versiegelt,
worauf dann die Haftung zwischen den haftenden Oberflächen
bestimmt wurde (Verfahren B). Die Bestimmung erfolgte mit einem 180°-Abschäl- oder Zugversuch mit einer Zuggeschwindigkeit
von 200 mm/Min bei 200C.
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Athylen-Vinylacetat- Copolymeres, Gehalt an Vinylacetat (Gew.-%) |
Haftung A (g/cm) |
Haftung B (g/cm) |
0 | ||
3 | .40 | 3 800 |
5 | 120 | 3 650 |
8 | 400 | 3 600 |
14 | 530 | 3 500 |
19 | 770 | 3 000 |
28 | 780 | 2 700 |
33 | 800 | 2 500 |
45 | 780 | 2 000 |
650 | 1 800 |
sich aus Tabelle I ergibt, hat ein Polyäthylen oder Äthylen-Vinylacetat-Copolymeres mit
einem Gehalt von 0 bis 8 Gew.-% Vinylacetat eine ausgezeichnete
Haftung zu Polyäthylen, hat jedoch eine schlechte Haftung zur Metallfolie; andererseits hat ein
Äthylen-Vinylacetat-Copolymeres mit einem Gehalt von
bis 45 Gew,-% Vinylacetat eine ausgezeichnete Haftung
zur Metallfolie, jedoch eine schlechte Haftung zu Polyäthylen.
Gemäß der Erfindung werden die Vorteile und Nachteile beider Teile sorgfältig ausgeglichen, so daß
der Eompositionskunststoffilm an der Metallfolie mit
der einen Seite, die aus dem Äthylen-Vinylacetat-Co-
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polymeren mit einem Gehalt von 10 bis 45 Gew.-% Vinylacetat
besteht und eine ausgezeichnete Haftung an der Metallfolie hat, gegenüberstehend zur Metallfolie
haftet. Wenn somit das aufzuhaftende Material aus Polyäthylen besteht, besteht das Haftungsmaterial aus der
Schicht aus Polyäthylen oder dem Vinylacetat-Copolymeren mit einem Gehalt von weniger als 8 Gew.-% Vinylacetat,
das eine ausgezeichnete Haftung zu Polyäthylen zeigt, so daß eine perfekte Haftung erhalten wird. Da weiterhin
die Haftung zwischen den beiden Schichten des Kompositionskunststoffilmes
durch thermische Schweißung oder Siögelung erreicht wird, sind die Schichten schwierig
abzuschälen und zu trennen.
Das in Tabelle II angegebene Kunststoffmaterial
wurde mittels des Extruders hergestellt und die im vorstehenden Beispiel angegebene Haftung bestimmt. Die
Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengefaßt.
Der Kompositionsfilm, der aus den beiden Arten der Kunststoffe bestand, wurde durch Extrudieren hergestellt,
wobei jedes der Bänder oberhalb des jeweiligen Erweichungspunktes erhitzt war und diese an der Düsenöffnung
weiterhin um 10 bis 500C höher erhitzt wurden.
Das Verhältnis der Stärken der beiden Schichten betrug 50 % : 50 %y wobei die Stärke des Kompositionsfilms
50 Mikron betrug und die Extrudiermenge betrug 0,1 bis 10 kg/Std. Hinsichtlich der Aluminiumfolie und dem thermischen
Verpressen wurden die gleichen Werte wie im Versuchsbeispiel angewandt.
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gompositionskunststoffilm
Obere Schicht Untere Schicht Haftung Haftung _■ (Metallfolienseite) A B
Zusammensetzung
ir. o,+ ) Zusammenset- VA -/+■) (g/cm) (g/cm
VAC * 2ung VAC *
Mitsui PoIychemical Co., Bezeichnung Nr. 660,
M.I. 2,0
Mitsui PoIychemical Co.,
Bezeichung 12
Mitsubishi Yuka.Co., Bezeichnung
1OF
M.I. 1,2
M.I. 1,2
Sumitomo Kagaku-kogyo Co.
M.I. 2,2
ca
Bayer Co., Deutschland Bezeichnung Nr. 450,
M.I. 1,5
Mitsui PoIychemical Co., Bezeichnung Nr. 260,
M.I. 6,0
Sumitomo Kagaku-kogyo Co.,
Bezeichnung H2011
Nr. M.I. 3,5
850
830
795
790
770
760
3 300
3 500
3 500
3 700
3 400
3 500
VAc % bezeichnet Gew.-% Vinylacetat
M.I. bezeichnet Schmelzindex (bestimmt nach ASTM-D 1238)
1 0 9 S 2 W 2 2 6
Wie sich aus Tabelle II ergibt, hat das erfindungsgemässe
Produkt eine ausgezeichnete Haftung sowohl zur Metallfolie als auch zu Polyäthylen als anzuheftendem Material.
In Beispiel 1 wurde gezeigt, daß die gemäß der Erfindung erzielte Haftung ganz ausgezeichnet ist; daß
die Filme gemäß der Erfindung nicht nur eine ausgezeichnete Haftung, sondern auch eine gute Beständigkeit
bei kalter Witterung oder beim Biegen besitzen, ergibt sich aus dem folgenden Beispiel.
Vergleichsbeispiel 1
Rißbeständigkeit bei kalter Witterung
gerissen
Haftung zur Polyäthylenschicht (kg/10 mm)
3,0
Biegebeständigkeit (Drehungen)
Vergleichsbeispiel 2
keine Änderung
1.5
Ausführungsbeispiel 2
keine Änderung
3,8
76
Bei Vergleichsbeispiel 1 wurde ein Polyäthylenfilm mit einer Stärke von 0,05 imi thermisch aif eine einzige
Oberfläche einer weichen Aluminiumfolie von 0,2 mm Stärke gepreßt.
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Bei Vergleichsbeispiel 2 wurde ein Äthylen-Vinylacetat-Copalymerfilm,
der 2,8 Gew.-% Vinylacetat
enthielt, von 0,05 mm Stärke thermisch auf eine einzige Oberfläche dieser Aluminiumfolie gepreßt.
Bei dem Ausführungsbeispiel 2 wurde ein Kunststoff
ilm von 0,05 mm Stärke thermisch auf eine einzige
Oberfläche dieser Aluminiumfolie gepreßt, wobei der Kunststöffilm aus einer Äthylen-Vinylacetat-Copolymerschicht
mit einem Gehalt von 5 Gew.-% Vinylacetat (Mitsubishi Yuka Co., Bezeichnung 10F) für die eine Oberfläche
und einer Äthylen-Vinylacetat-Copolymerschicht mit einem Gehalt von 28 Gew.-% Vinylacetat (Mitsui
Polychemical Co., Bezeichnung Nr. 260) für die andere Oberfläche aufgebaut war, wobei die letztere Schicht die
Aluminiumfolie berührte.
Durch die Rißbeständigkeit bei kalter Witterung wird die Rißeignung eines Mantels eines Kabels mit einem Radius
von 15 mm verstanden, welches durch Einwickeln eines Sammelkernes von Leitern mit einem Umhüllungspolyäthylenwickelband
von 0,05 nun Stärke, anschließende Einwicklung mit der 'schichtfolie aus Metallfolie und Kunststoff
in Bandform in Längsrichtung, wobei die Aluminiumfolie
nach innen kam, und schließlich Abdeckung mit einem äußeren Mantel aus Polyäthylen 0506 von 5 mm Stärke hergestellt
worden war. Der Versuch wurde durchgeführt, indem eine -ßisenkugel mit einem Gewicht von 0,4-5 kg aus
einer Hohe von 90 cm auf das Kabel in einer Thermostatkammer
bei -300O fallen gelassen wurde.
Die Haftung zur Aluminiumfolie wurde nach dem im
Versuchsbeispiel angegebenen Verfahren bestimmt.
Beim Biegeeigenschaftsversuch wurde die Anzahl von Biegungen gemessen, bis die Aluminiumfolie brach, indem
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das Kabel über einen Metallkern mit dem sechsfachen Radius des Kabels gebogen wurde.
Wie sich aus Tabelle III ergibt, blieben äußerer Mantel und Aluminiumfolie bei der Kompositionsfolie
gemäß der Erfindung vollständig 25usammenhängend, so
daß sie ausgezeichnete Eigenschaften sowohl hinsichtlich der jüiegung als auch der Rißbeständigkeit bei
kalter Witterung besitzt.
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Claims (12)
1. Schichtfolie aus Metallfolie und Kunststoff, gekennzeichnet durch einen Konipositionsfilm, der durch
thermisches Schweißen von Polyäthylen oder einem Äthylen- Vinylacetat-Gopolymeren mit einem Gehalt von weniger
als 8 Gew.-% Vinylacetat und einem Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren
mit einem Gehalt von 10 bis 45 Gew. -%
Vinylacetat erhalten wurde, der thermisch auf mindestens eine Oberfläche einer Metallfolie in der Weise gepreßt
ist, daß das letztere Copolymere die Metallfolie berührt.
2. Schichtfolie nach Anspruch 1, dadurch 'gekennzeichnet,
daß die Metallfolie aus Aluminium, Kupfer, Eisen, Stahl, Gold oder Zinn besteht.
3· Schichtfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallfolie aus Aluminium besteht.
4. Schichtfolie nach Anspruch 1 - 3» dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine Oberfläche des Kompositionsfilmes
einer Haftungsbehandlung unterzogen wurde.
5. Schichtfolie nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet,
daß als Haftungsbehandlung eine Coronaentladungsbehandlung
angewandt wurde.
6. Schichtfolie nach Anspruch 1-5» dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallfolie 10 bis 800 Mikron und die Kunststoffschicht 10 bis 600 Mikron stark.ist.
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7· Verfahren zur Herstellung einer Schichtfolie
aus nöcallfolie und Kunststoff, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Vorderenden von Extrudern mit einer Aufblasdüse verbunden werden, ein Äthylen-Vinylacetat-Copolymeres
mit einem Gehalt von weniger als 8 Gew.-% Vinylacetat
und ein Ithylen-Vinylacetat-Copolymeres mit einem Gehalt von 10 bis 4-5 Gew.-% Vinylacetat aus zwei
Extrudern extrudiert werden, thermisch, diese Ströme der Kunststoffschichten direkt vor oder direkt nach dem
Düsenaustritt zur Ausbildung eines Rohres aus den beiden
Schichten geschweißt werden, ein -ünde oder beide Enden
des Rohres zu dem -üompositionsfilia geschnitten werden und
thermisch der Kompositionsfilm auf die Oberfläche der Metallfolie in der Weise gepreßt wird, daß das letztere
Copolymere die Metallfolie berührt.
8· Verfahren nach Anspruch 7t dadurch gekennzeichnet,
daß der Kompositionsfilm bis zu einem Ausmaß erhitzt wird, wo er erweicht, und dann thermisch
auf die Metallfolie gepreßt wird.
9. Verfahren zur Herstellung einer Schichtfolie aus Metallfolie und Kunststoff, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Vorderenden von Extrudern mit einer Aufblasdüse verbunden werden, ein Äthylen-Vinylacefcat-Copolymeres
mit einem Gehalt von weniger als 8 Gew.-% Vinylacetat und ein Äthylen-Vinylacetat-Copolymeres mit
einem Gehalt von 10 bis 4-5 Gew.-% Vinylacetat aus den
beiden Extrudern extrudiert wird, diese Ströme der Kunststoffschichten direkt vor oder direkt nach dem Düsenaustritt
thermisch zu dem Kompositionsfilm verschweißt werden,und thermisch der Kompositionsfilm auf die Me-
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tallfolie in der Weise gepreßt wird, daß das letztere
Copolymere die Metallfolie berührt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kompositionsfilm zu einem Ausmaß erhitzt wird, wo er erweicht, und thermisch auf die Metallfolie
gepreßt wird. -
11. Kunststoffkabel mit einer Deckschicht an der
Außenseite des aggreggierten Kernes und mit einem Kunst- Λ
stoffmantel an dessen äußerer Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus einer Schichtfolie
aus Metallfolie und Kunststoff besteht, wobei ein Kompositionsfilm,
der durch thermisches Verschweißen von Polyäthylen oder eines Äthylen-Vinylacetat-Gopolymeren
mit einem Gehalt von weniger als 8 6ew.-% Vinylacetat
und eines Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren mit einem Gehalt von 10 bis 4-5 Gew.-§6 Vinylacetat erhalten wurde,
thermisch aufmindestens eine Oberfläche einer Metallfolie in der Weise gepreßt ist, daß das letztere Copolymere
die Metallfolie berührt.
12. Kunststoffkabel nach Anspruch 11, dadurch ~%
gekennzeichnet, daß der Kunststoffmantel aus Polyäthylen besteht.
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Lee rseite
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