CN105849826A - 轻质且挠曲的抗冲击电力电缆及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的公开内容涉及抗冲击的多极电力电缆(10)，它包括多个芯(1)，其中每一芯(1)包括至少一个导体元件(3)和在至少一个导体元件(3)径向向外的位置内的电绝缘层(5)。一起绞合所述芯(1)，以便形成组装元件，从而提供多个空隙区(2)。膨胀聚合物填料(6)填充多个芯(1)之间的空隙区(2)。膨胀的抗冲击层(7)在膨胀聚合物填料(6)的径向向外的位置内且包括与膨胀聚合物填料(6)不同的聚合物。

Description

轻质且挠曲的抗冲击电力电缆及其生产方法
技术领域
本发明的公开内容涉及具有抗冲击性能的尤其用于输送或分配低，中或高压电力的多极电力电缆(multipolar power cable)，及其生产方法。
更特别地，本发明的公开内容涉及抗冲击多极电力电缆，它包括绞合的多个芯，在芯之间形成具有空隙区的组装元件；和填充空隙区的膨胀聚合物填料；和径向向外且与膨胀聚合物填料接触的抗冲击的膨胀聚合物层。
背景技术
在本发明公开内容的范围内，“低压”通常是指小于约1kV的电压，“中压”是指1kV至35kV的电压，“高压”是指大于35kV的电压。
电缆通常包括单独地用绝缘材料和任选地半导聚合物材料涂布的一个或多个导体，以及也可由聚合物材料制成的一层或多层保护性涂层。
例如在电缆运输，铺设和操作过程中可能出现的在电缆上的偶尔冲击可引起电缆结构损坏，其中包括绝缘和/或半导层的变形或脱层等。这一损坏可引起绝缘涂层的电梯度变化，其结果是这一涂层的绝缘能力下降。
可商购的电缆，例如用于低压或中压或高压电力输送或分配的电缆提供能耐受这种冲击的金属包层(armour)或屏蔽层。这一包层或屏蔽层可以是带状物或线材形式(通常由钢制成)，或者为金属鞘形式(通常由铅或铝制成)。有或无粘合剂涂层的这一包层本身常常覆盖有外部聚合物鞘。这一电缆结构的实例描述于美国专利No.5,153,381中。
然而，申请人已经观察到存在以上提及的金属包层或屏蔽层具有数个缺点。例如，所述包层/屏蔽层的施加包括在电缆加工中的一个或多个额外段。而且，存在金属包层会显著增加电缆的重量。另外，金属包层/屏蔽层可产生环境问题，因为它需要更换，因此按照这一方式构造的电缆不容易处置。
为了制造更加轻质和挠曲的电缆，膨胀聚合物材料已经替代了金属包层/屏蔽层，同时仍然维持抗冲击性，和至少在一定程度上抗燃烧和抗化学性。例如，覆盖有膨胀聚合物层的固体(solid)空隙填料可提供优良的抗冲击性，例如如美国专利No.7,601,915中所述。然而，牺牲了电缆的挠性和重量。
或者，膨胀聚合物材料可填充在电缆的内部结构内存在的芯元件之间的空隙体积并覆盖它。美国专利No.6,501,027描述了在芯之间的空隙体积内包括膨胀聚合物填料和具有外部鞘涂层的电力电缆。由膨胀之前，挠曲模量高于200MPa的聚合物材料获得膨胀聚合物材料。该聚合物通常在挤出段期间膨胀；这一膨胀可以或者借助能产生气体的化合物，通过化学的方式发生，或者可借助在高压下直接注入到挤压筒内的气体，通过物理的方式发生。外部鞘(它是非膨胀的聚合物层)随后在膨胀聚合物填料上挤出。
美国专利No.7,132,604描述了一种电缆，它的外部鞘具有降低重量和减少量的挤出材料，且包括聚合物材料填料和包围该填料的膨胀的鞘材料。膨胀的鞘材料可以是拉伸强度为10.0MPa至50.0MPa的任何材料。鞘材料的膨胀率可以是5％至50％。填料材料可以是基于聚氯乙烯，橡胶，EPDM(乙丙三元共聚物)或POE(聚烯烃弹性体)的材料。该填料可由膨胀材料制成。填料的膨胀率可以是10％至80％。
美国专利No.7,465,880教导了施加可膨胀聚合物材料到多极电缆的空隙区是需要特别仔细的复杂操作。在组装元件的空隙区内部不恰当地施加这种材料将导致出现电缆不可接受的结构不规则度。通过挤出施加到空隙区中的聚合物材料，更多地在部分空隙区内膨胀，所述的部分空隙区具有膨胀可获得的最多空间，且半成品电缆的所得横截面具有基本上三叶形的外部切向曲线。
为了克服聚合物填料不均匀和非圆形膨胀，美国专利No.7,465,880教导了通过与不可膨胀的聚合物材料的包含(containment)层共挤出，沉积由可膨胀聚合物材料制成的填料。通过在包含层的径向向外的位置内排列膨胀聚合物材料层，赋予美国专利No.7,465,880的电缆对偶尔的冲击的最佳机械强度。
美国专利申请公布No.2010/0252299描述了一种电缆，它包括导体芯，聚合物材料填料和包层。可构造发泡剂，在填料内生成孔隙。在挤出到导体芯上之后，填料可具有通过包层施加到其外部上的挤压力。构造包层，以挤压在填料内的孔隙。
发明内容
申请人察觉到轻质和挠曲的多极电力电缆，尤其具有合适的抗冲击性，但不具有包含层的阻燃的多级电力电缆的需求。使用包含层可进一步要求额外的膨胀聚合物层，以提供所需的抗冲击性，进而增加所得电缆的成本，复杂度和增加的尺寸。
然而，申请人面对下述问题：制造具有用于空隙的膨胀聚合物填料和在膨胀聚合物填料径向向外且与膨胀聚合物填料接触的膨胀抗冲击层的电缆。特别地，申请人在共挤出这两个膨胀电缆部分中面对下述问题：用于空隙的聚合物填料的膨胀应当尽可能均匀，以避免抗冲击层不可能抵消的形状和表面不规则度，所述抗冲击层因它膨胀而不起包含层的作用。
用于空隙的填料的聚合物组合物可以不同于抗冲击层。尽管这两个结构应当赋予显著的抗机械性，但用于空隙的填料在提供电缆挠性方面起到重要作用；因此，它的聚合物组合物应当不如抗冲击层坚硬，所述抗冲击层在机械振动情况下应当承载主要的应力。另外，当这两层由相同材料制成时，因各层之间非所需的键合导致在其界面处出现问题。
申请人已发现，通过合适地选择可膨胀聚合物材料，在芯元件之间和在芯元件之上的空隙用的填料可与抗冲击层共挤出，同时当膨胀时，维持电缆膨胀同心性和抗冲击性。
因此，本发明的一个方面提供抗冲击的多极电力电缆，它包括：
a)多个芯，其中每一芯包括至少一个导体元件和在至少一个导体元件径向向外的位置的电绝缘层，其中将所述芯绞合在一起，以便形成组装元件，从而提供多个空隙区；
b)填充空隙区且包括膨胀之前肖氏D硬度范围为30-70，23℃下挠曲模量为50MPa至1500MPa和LOI为27至95％的聚合物的膨胀聚合物填料，
c)在膨胀聚合物填料的径向向外的位置内且与膨胀聚合物填料接触的抗冲击层，其中该层包括与用于填料的聚合物不同的膨胀聚合物，且在膨胀之前，具有比用于填料的聚合物大的挠曲模量；和
d)包围抗冲击层的实心聚合物夹套。
在另一方面中，本发明的公开内容提供生产抗冲击多极电力电缆的方法，所述电力电缆包括多个芯，其中每一芯包括至少一个导体元件和在至少一个导体元件径向向外的位置内的电绝缘层，其中将所述芯绞合在一起，以便形成组装元件，从而提供多个空隙区；填充空隙区的膨胀聚合物填料；在膨胀聚合物填料的径向向外的位置内且与膨胀聚合物填料接触的抗冲击层；和包围抗冲击层的固体聚合物夹套，该方法包括：
a)提供肖氏D硬度范围为30至70，23℃下挠曲模量为50MPa至1500MPa和LOI为27至95％的第一聚合物材料到挤出机中以供生产膨胀聚合物填料；
b)提供第二聚合物材料到挤出机中以供生产抗冲击层，所述第二聚合物的挠曲模量大于第一聚合物；
c)添加发泡剂到第一和第二聚合物材料中，其中用于至少第一聚合物的发泡剂包括可热膨胀的微球；
d)引发第一和第二聚合物材料中的发泡剂，使相关聚合物膨胀；
e)共挤出膨胀的第一和第二聚合物材料，形成填充空隙区和抗冲击层的聚合物填料；和
f)在抗冲击层周围挤出实心聚合物夹套。
已发现膨胀聚合物填料中聚合物的肖氏D硬度，挠曲模量和LOI性能的平衡有效地提供具有有利性能的电缆。较高的肖氏D硬度和挠曲模量改进总的电缆的抗冲击性。然而，若抗冲击性太高，则电缆将太坚硬，不如所希望的挠曲。通过使聚合物膨胀，电缆的挠曲度更大。本文中和在权利要求中所使用的肖氏D硬度，挠曲模量，和LOI是指在膨胀之前聚合物的性能。除非另有说明，本文中所使用的术语"LOI"是指极限氧指数，即氧气的最小浓度，它以支持聚合物燃烧的百分比形式表达。本文中和在权利要求中所使用的肖氏D硬度，挠曲模量，和LOI是指分别通过ASTM D2240,ASTM D790和ASTM D2863测定的性能。
本文中所使用的空隙区是在两个绞合芯以及包封该绞合芯的圆柱体当中包括的体积。
本文中所使用的抗冲击层是指提供在冲击下，具有零损坏或者可忽略不计损坏能力的电缆的电缆层，以便电缆的性能没有受到损害或者减弱。
申请人已发现，通过使用可热膨胀的微球作为至少用于空隙的聚合物填料的发泡剂，填料可与可膨胀的聚合物层共挤出，同时当膨胀时维持它的同心性和抗冲击性。
因此，在一个实施方案中，至少用于空隙的聚合物填料含有膨胀微球，在再一实施方案中，加入到第二聚合物材料中的发泡剂包括可热膨胀的微球，和该电缆中的抗冲击层还包括膨胀微球。使用微球允许较好地控制膨胀，和结果最终电缆的较好的圆形度。
有利地，用于空隙区的填料的聚合物材料(第一聚合物材料)选自聚氯乙烯(PVC)，聚偏氟乙烯(PVDF)，热塑性硫化胶(TPV)，阻燃聚丙烯，和热塑性聚烯烃(TPO)。适合于本发明公开内容的TPO包括，但不限于低结晶的聚丙烯(具有低于40J/g的熔融焓)和α-烯烃聚合物。在一个实施方案中，用于空隙区的填料的聚合物材料选自聚氯乙烯和聚偏氟乙烯。
除非另有说明，本文中所使用的术语“热塑性硫化胶”或TPV是指含有在热塑性聚合物相内分散的交联橡胶相的一类热塑性弹性体(TPE)。在一个实施方案中，适合于本发明的电缆填料的TPV含有相对于聚合物重量，用量为10wt％至60wt％的交联橡胶相。
除非另有说明，本文中所使用的术语“热塑性弹性体”或TPE涉及由兼有热塑性和弹性性能的材料组成的一类共聚物或聚合物的物理混合物(通常塑料和橡胶)。
空隙填料中的聚合物材料可实现15-200％，例如25-100％的膨胀度。空隙填料中聚合物材料的有限膨胀度有助于维持电缆的圆形度，同时提供给电缆以所寻求的挠曲度和减少的重量。
在一个实施方案中，空隙填料中的膨胀聚合物材料延伸出多个芯和空隙区且覆盖多个芯和空隙区，使得环形环围绕多个芯和空隙区。空隙填料在芯上的这种延伸(也称为环形层)可具有约1mm到约6mm的厚度。取决于电缆的尺寸，可预见到较大厚度的这一环形环。
有利地，用于抗冲击层的聚合物材料(第二聚合物材料)选自聚偏氟乙烯(PVDF)，阻燃聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)。在一个实施方案中，用于抗冲击层的聚合物材料选自聚偏氟乙烯和聚丙烯。值得注意的是，PVC和PVDF是阻燃聚合物。通过添加有机阻燃剂化合物，例如溴化阻燃剂，例如十溴二苯醚，丙烯二溴苯乙烯，六溴环十二烷或四溴双酚A，赋予聚丙烯和聚乙烯阻燃性能
在至少一个实施方案中，将一个或多个开伞索(ripcord)布置在空隙区内。一个或多个开伞索可由选自例如纤维，玻璃和芳族聚酰胺纱线中的材料制成。
附图说明
在下述附图中阐述了进一步的细节，其中：
图1在截面中示出了根据本发明公开内容的电缆的一个实施方案；
图2在截面中示出了根据本发明公开内容的电缆的另一实施方案。
具体实施方式
本发明公开内容的电力电缆是多极电缆。对于本发明说明书的目的来说，术语“多极电缆”是指提供有至少一对“芯”的电缆。例如，若多极电缆具有三个芯，则该电缆被称为“三极电缆”。
除非另有说明，本文中所使用的术语“芯”涉及导体元件(典型地由线材或棒材形式的铜或铝制成)，电绝缘层，和任选地相对于电绝缘层，典型地在径向向外的位置内提供的至少一层半导层。可存在第二(内部)半导层且它典型地在电绝缘层和导体元件之间提供。导电金属的线材或编织物或带状物形式的金属屏蔽层可作为最外部的芯层提供。
图1阐述了根据本发明公开内容的一个实施方案的三极电缆的横截面的勾画视图。这一电缆(10)含有三个芯(1)和三个空隙区(2)。每一芯(1)包括导体元件(3)，内部半导层(4a)，可以交联或者可以没有交联的电绝缘层(5)，和外部半导层(4b)。
三个芯(1)绞合在一起，形成以在芯(1)和包封这些芯的圆柱体之间的空间形式定义的空隙区(2)。在本发明的情况下，绞合的芯的外部切向轮廓是三叶形，因为存在三个芯。
膨胀聚合物填料(6)填充在芯(1)之间布置(interdispose)的空隙区(2)。膨胀聚合物填料(6)延伸超出绞合的芯(1)和由环形区域(6a)定义的空隙区(2)且覆盖它们。
或者，如图2所示，聚合物填料(6)仅仅填充在绞合芯(1)之间布置的空隙区(2)。它没有形成覆盖空隙区(2)和绞合芯(1)的显著的环形层。
为了提供具有合适地显著圆形横截面的多极电缆，膨胀聚合物填料膨胀，填充并任选地覆盖空隙区和芯。
膨胀聚合物填料(6,6a)被膨胀抗冲击层(7)包围且与之接触。
除非另有说明，本文中所使用的术语“膨胀”是指一种聚合物，其中“孔隙”体积的百分比典型地大于所述聚合物总体积的10％。除非另有说明，本文中所使用的术语“孔隙”是指没有被聚合物而是被气体或空气占据的空间。非膨胀聚合物也称为“实心(solid)”。
除非另有说明，本文中所使用的术语“膨胀度”是指在膨胀聚合物内的自由空间的百分比。膨胀聚合物的膨胀度可以根据下述方程式定义：
G＝(d0/de-1)x100
其中d0表示非膨胀聚合物的密度和de表示膨胀聚合物所测量的表观密度。
选择膨胀聚合物填料(6)和抗冲击层(7)以满足前面讨论的要求。电缆(10)缺少与膨胀聚合物填料(6)接触且能提供具有所需圆形度填料的实心包含层。
图1和2的电缆(10)进一步提供有任选的金属(例如，铝或铜)或金属/聚合物复合材料(例如，铝/聚乙烯)层(8)并具有重叠的边缘(未示出)和粘合剂涂层(未示出)。层(8)可充当水或湿气阻挡层，其厚度典型地为0.01mm至1mm，且具有可忽略不计或无效(null)的性能作为抗冲击层。
例如通过挤出，提供典型地由任选地添加了抗UV添加剂的PE,PVC或氯化聚乙烯制成的聚合物夹套(9)作为最外部的电缆层。聚合物夹套具有典型地1.0mm至3.0mm或更大的厚度，这取决于电缆尺寸。
任选地，电缆(10)进一步包括相对于夹套(9)，在径向向内位置，和相对于膨胀的抗冲击层(7)，在径向向外的位置提供的聚合物层形式的化学阻挡层(未阐述)。例如，化学阻挡层可以如美国专利No.7,601,915中所公开的。阻挡层可包括至少一种聚酰胺及其共聚物，例如聚酰胺/聚烯烃共混物，或TPE，且具有0.5mm至1.3mm的例举厚度。在至少一个实施方案中，当抗冲击层由PVDF制造时，在没有改变厚度的情况下，它也可充当化学阻挡层，进而提供具有减少的直径的电缆。在另一实施方案中，化学阻挡层是聚酰亚胺。
形成膨胀聚合物填料和膨胀的抗冲击层的膨胀，在挤出过程中发生，更具体地在聚合物材料穿过挤出头之前发生。抗冲击层的膨胀可以借助化学试剂，例如通过添加在特定的温度和压力条件下能产生气体的合适的膨胀剂到聚合物组合物中。合适的膨胀剂的实例是偶氮二甲酰胺，对甲苯磺酰肼，有机酸(例如柠檬酸)与碳酸盐和/或碳酸氢盐(例如碳酸氢钠)和类似物的混合物。
在另一实施方案中，可以发生形成膨胀抗冲击层的膨胀，所述膨胀是能从可热膨胀微球当中选择的微球导致的。通过可热膨胀微球，进行聚合物填料的膨胀。可热膨胀微球是含壳(典型地热塑性材料)和在其内包封的低沸点有机溶剂的颗粒。随着温度增加，有机溶剂蒸发成气体，所述气体膨胀产生高的内压力。与此同时，壳材料在加热下软化，结果整个颗粒在内压力下膨胀，形成大气泡。微球具有相对的形状稳定性，且在冷却之后没有收缩。可热膨胀微球的合适实例是以名称由Eka Chemicals销售的商业产品。
该聚合物材料显著地充分膨胀，当它仍然在挤出机十字头内时，且在它离开挤出头之后没有发生材料的显著膨胀。这提供具有圆形截面的控制膨胀。
发现使用可热膨胀微球作为发泡剂尤其适合于膨胀聚合物填料，而选择用于抗冲击层的发泡剂不那么关键。在一个实施方案中，在聚合物填料和抗冲击层二者内使用可热膨胀微球。
根据本发明的公开内容，适合于空隙填料的聚合物的肖氏D硬度范围为30至70，挠曲模量(根据ASTM D 790，在23℃下测量)范围为50MPa至1500Pa，和极限氧指数(LOI)范围为约25％至95％。当膨胀或非膨胀时，聚合物性能可能不同，因此，可在膨胀之前测量聚合物材料的性能。
适合于空隙填料的聚合物的实例包括，但不限于，热塑性聚合物，其例如选自热塑性硫化胶(TPV)，热塑性聚烯烃(TPO)，阻燃聚丙烯，聚氯乙烯(PVC)，聚偏氟乙烯(PVDF)，及其组合。阻燃聚丙烯包括以上已经提及的外加的卤化(例如，溴化)阻燃有机物。热塑性聚氨酯和热塑性聚酯弹性体不适合作为用于本发明电缆的空隙填料的可膨胀材料和抗冲击层。热塑性聚氨酯和一些热塑性聚酯弹性体显示出差的阻燃性，而其他热塑性聚酯弹性体发现非常难以合适地膨胀。
TPV的非限制性实例是获自Exxon Mobil的SantopreneTM。TPO的非限制性实例包括获自DuPont的聚合物，获自RadiciPlastics的TPC-ET聚合物。
除非另有说明，本文中所使用的术语“包含层”是指非膨胀层，不管是聚合物还是其他，它起到维持包围多极电缆芯的膨胀聚合物填料同心性的作用。在没有受限于特定理论的情况下，认为膨胀层不能维持膨胀聚合物填料的同心性。
在至少一个实施方案中，适合于空隙填料的聚合物实现范围为15％至200％，例如25％至100％的膨胀度。膨胀聚合物填料膨胀，填充空隙区，和任选地覆盖并保护多个芯。在至少一个实施方案中，填料覆盖多个芯和空隙区且厚度为约0.5mm至约6mm，从而得到基本上圆形的截面。
根据本发明的公开内容，抗冲击层不是包含层，而是膨胀的聚合物层。适合于抗冲击层的聚合物的挠曲模量高于空隙填料内的聚合物。抗冲击层的挠曲模量范围可以是500至2500MPa。
在抗冲击层内的聚合物的实例包括，但不限于聚偏氟乙烯(PVDF)，聚丙烯(PP)，例如乙烯-丙烯共聚物，和聚乙烯(PE)，及其混合物。在一个实施方案中，该聚合物是乙烯-丙烯共聚物。
聚乙烯(PE)的非限制性实例是低密度PE(LDPE)，中密度PE(MDPE)，高密度PE(HDPE)，线性低密度PE(LLDPE)，甚低密度聚乙烯(ULDPE)。
在至少一个实施方案中，适合于抗冲击层的聚合物实现范围为20％-200％，例如20％-50％的膨胀度。
在至少一个实施方案中，膨胀聚合物填料和抗冲击层由不同的聚合物材料制成。特别地，用于膨胀抗冲击层的材料的挠曲模量高于空隙填料用材料。
可通过任何公知的制造多极电缆的方法，生产根据本发明公开内容的电缆。通过共挤出或者通过串联挤出，提供聚合物填料和抗冲击层，以包围绞合的电缆芯。
优选地，在单一挤出十字头内，对于空隙填料来说，通过压力挤出，和对于抗冲击层来说，通过套筒挤出，进行具有不同加工温度的空隙填料和抗冲击层材料的共挤出。
以下给出了示意性的非限制性实例，以便进一步详细地描述本发明的公开内容。
实施例
采用膨胀填料制备电缆
构造根据本发明公开内容以及对比例的一系列的三极电缆。这些电缆在下文中通过字母A-R表示并详述于表1中。对于电缆A-R的每一种来说，用交联聚乙烯(XLPE)使三重(tripiexed)芯绝缘。电缆构造见表1。
基于已知的电缆设计，制备对比电缆E和F。电缆E不具有填料，仅仅具有被PVC夹套包围的金属包层形式的抗冲击层(被焊接的铝包层包围的Mylar带状物)，在电缆芯上挤出，以完成该构造。电缆F具有在三重芯上挤出的固体PVC填料。而电缆F具有波纹铝包层和总的PVC夹套形式的抗冲击层，在电缆芯上挤出，以完成该构造。
表1-电缆构造
*对比电缆
G＝膨胀度
PVC(填料)＝聚氯乙烯(肖氏D＝40，23℃下的挠曲模量＝70MPa,LOI＝28.5％)
TPV＝热塑性硫化胶(肖氏D＝32，23℃下的挠曲模量＝152MPa,LOI＝27％)
PVDF1＝聚偏氟乙烯(肖氏D＝54，23℃下的挠曲模量＝356MPa；LOI＝42％)
PVDF2＝聚偏氟乙烯(肖氏D＝46，23℃下的挠曲模量＝607MPa；LOI＝42％)
PP＝聚丙烯(肖氏D＝55，23℃下的挠曲模量＝475MPa；LOI＝42％)
TPE＝热塑性聚乙烯(肖氏D＝44，23℃下的挠曲模量＝145MPa；LOI＝26％)
fE＝微球发泡剂(AkzoNobel)
fH＝柠檬酸发泡剂
Polylam＝铝/聚乙烯层压体作为湿气阻挡层(它不损害任何抗冲击性)
skinP＝聚氯乙烯表皮
skinH＝热塑性聚乙烯表皮
PA＝聚酰胺
PVC(夹套)＝聚氯乙烯
在电缆A,M和Q中，抗冲击层还起到化学阻挡层的作用。
在电缆Q和S内存在的表皮是与填料共挤出的层，在填料上提供更好的表面。该表皮没有提供包含(containment)功能。
对比电缆S的填料/抗冲击层的共挤出有点麻烦，因为难以控制尺寸，特别是截面的圆形度，和获得光滑表面。该电缆也没有通过抗冲击试验。
为了评价在表1中制备的多极电缆，进行冲击，燃烧，挠性和粉碎试验。
冲击试验。通过基于标准IEC61901(第1版，2005-07)的冲击试验，评价冲击对电缆的影响。借助测量损坏深度(mm)，评价在各种力(J)下的冲击影响。取决于它们打算的用途，对电缆进行25J至70J的冲击水平或者置于更加苛刻的条件下(从150J到300J)。损坏的深度得到由膨胀的抗冲击层提供的保护程度的指示。表2a和2b列出了针对样品A-F和M-Q所分析的各种能量水平，所测量的损坏深度(mm)的数值。
表2a：冲击强度试验结果
表2b：冲击强度试验结果
这一测试表明本发明的电缆抗冲击，其方式至少与包层的电缆E和F相当。
其他试验：还评价挠性和火焰与压碎对某些多极电缆的影响。火焰试验是通过/失败试验，对于60英寸(约1.5m)的长度来说，它遵照标准IEEE-1202。挠性试验是根据ASTM D-790，在1％正割模量下记录的三点弯曲试验。粉碎试验采用UL-1569设置5340N(1200lbf)的工序作为最小负载，和该表报道了电缆的最大负载口径(bore)。表3给出了这些试验结果的数值。
表3：火焰，挠性，粉碎试验的结果
这一测试表明本发明的电缆有益地发挥作用，当与现有技术的电缆相比较时。它们的抗粉碎性根据标准要求，且支持明显改进的挠性和耐受火焰的能力。
本发明的电缆提供轻质，挠曲，抗冲击性，抗粉碎性，阻燃和耐化学性的电缆的解决方案。

Claims (15)

1.一种抗冲击的多极电力电缆，它包括：
a)多个芯，其中每一芯包括至少一个导体元件和在至少一个导体元件径向向外的位置的电绝缘层，其中将所述芯绞合在一起，以便形成组装元件，从而提供多个空隙区；
b)填充空隙区且包括膨胀之前肖氏D硬度范围为30-70，23℃下挠曲模量为50MPa至1500MPa和LOI为27至95％的聚合物的膨胀聚合物填料，
c)在膨胀聚合物填料的径向向外的位置内且与膨胀聚合物填料接触的抗冲击层，其中该层包括与用于填料的聚合物不同的膨胀聚合物，且在膨胀之前，具有比用于填料的聚合物大的挠曲模量；和
d)包围抗冲击层的实心聚合物夹套。
2.权利要求1的电缆，其中膨胀聚合物填料包括选自下述中的聚合物：热塑性硫化胶(TPV)，热塑性聚烯烃(TPO)，阻燃聚丙烯，聚氯乙烯(PVC)，聚偏氟乙烯(PVDF)及其组合。
3.权利要求1的电缆，其中膨胀聚合物填料的膨胀度范围为15％至200％。
4.权利要求3的电缆，其中膨胀聚合物填料的膨胀度范围为25％至100％。
5.权利要求1的电缆，其中膨胀聚合物填料含有膨胀微球。
6.权利要求1的电缆，其中抗冲击层包括选自聚偏氟乙烯(PVDF)，聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)及其混合物中的聚合物。
7.权利要求1的电缆，其中抗冲击层的膨胀度范围为20％至200％。
8.权利要求7的电缆，其中抗冲击层的膨胀度范围为20％至50％。
9.权利要求1的电缆，其中抗冲击层含有膨胀微球。
10.权利要求1的电缆，其中膨胀聚合物填料和抗冲击层均含有膨胀微球。
11.权利要求1的电缆，进一步包括化学阻挡层。
12.权利要求1的电缆，其中膨胀聚合物填料填充空隙区并形成覆盖空隙区和绞合芯的环形层。
13.权利要求12的电缆，其中环形层的厚度为约1mm至约6mm。
14.生产抗冲击多极电力电缆的方法，所述电力电缆包括多个芯，其中每一芯包括至少一个导体元件和在至少一个导体元件径向向外的位置内的电绝缘层，其中将所述芯绞合在一起，以便形成组装元件，从而提供多个空隙区；填充空隙区的膨胀聚合物填料；在膨胀聚合物填料的径向向外的位置内且与膨胀聚合物填料接触的抗冲击层；和包围抗冲击层的实心聚合物夹套，该方法包括：
a)提供肖氏D硬度范围为30至70，23℃下挠曲模量为50MPa至1500MPa和LOI为27至95％的第一聚合物材料到挤出机中以供生产膨胀聚合物填料；
b)提供第二聚合物材料到挤出机中以供生产抗冲击层，所述第二聚合物的挠曲模量大于第一聚合物；
c)添加发泡剂到第一和第二聚合物材料中，其中用于至少第一聚合物的发泡剂是可热膨胀的微球；
d)引发第一和第二聚合物材料中的发泡剂，使相关聚合物膨胀；
e)共挤出膨胀的第一和第二聚合物材料，形成填充空隙区和抗冲击层的聚合物填料；和
f)在抗冲击层周围挤出实心聚合物夹套。
15.权利要求14的方法，其中用于第二聚合物的发泡剂包括可热膨胀的微球。
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