[发明专利]轻质且挠曲的抗冲击电力电缆及其生产方法

说明书

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。