Brevet FR2009013A1 — publié le 19700130

Dans la réalisation de raccords, par exemple d'extrémité ou de jonction, pour câbles électriques, il est usuel d'entourer l'extrémité du câble ou la jonction des deux câbles d'une masse de résine coulée, de préférence à base de résine époxy ou de 5 résine de polyuréthane. Mais sur des câbles comportant une enveloppe isolante et/ou une gaine en polyoléfine, notamment en polyéthylène, lesdites masses de résine coulée créent des difficultés^ du fait que leur coefficient de dilatation thermique diffère de celui de la polyoléfine. Il peut en effet se former, sur le câble 10 en service, des fentes entre, d'une part, l'enveloppe isolante et/ou la gaine et, d'autre part, la masse de résine coulée, fentes qu^rovoquent, dans les raccords de jonction ou d'extrémité des câbles pour courant fort, des décharges partielles capables de finir par détruire l'enveloppe isolante. Ces mêmes fentes com-15 promettent 1*étanchéité des raccords sur lés câbles de transmissions gainés, par exemple, de polyéthylène. L'invention évite ces difficultés.» Elle a pour objet un raccord en résine coulée, notamment à base d'une résine époxy ou d'une résine de polyuréthane, pour des câbles comportant 20 une enveloppe isolante et/ou une gaine en polyoléfine, notamment en polyéthylène, caractérisé par le fait que dans le secteur dudit raccord une couche intermédiaire d'un copolymère oléfinique réti— culable ou vulcanisable comportant au moins deux composantes olé— finiques, de préférence un copolymère réticulable ou vulcanisable 25 d'éthylène et d'une autre oléfine, est appliquée sur l'enveloppe isolante en polyoléfine, notamment en polyéthylène, et/ou sur la gaine constituée d'une polyoléfine et, après sa réticulation ou vulcanisation, effectuée le cas échéant sous pression, cette couche intermédiaire assure un assemblage étanche de l'enveloppe 30 isolante et/ou de la gaine avec la résine coulée. La couche intermédiaire compense donc les différences de comportement thermique entre, d'une part, la masse de résine coulée du raccord et, d'autre part, l'enveloppe isolante et/ou la gaine du câble consti»» tuées par la polyoléfine„ Il se forme, en outre, entre ces mêmes 35 parties un assemblage ferme et surtout étanche, essentiellement dû au fait que la couche intermédiaire est rattachée à l'enveloppe isolante et/ou la gaine par des liaisons moléculaires* 69 16378 2 v 2009013 L'invention repose sur cette constatation que les agents de réticulation ou de vulcanisation renfermés par le copolymère oléfinique réticulable ou vulcanisable constituant la couché intermédiaire produisent cet assemblage, ferme et surtout 5 étanche, de ladite couche avec l'enveloppe isolante et/ou la gaine. Ces agents fgg"fc en effet participer également au processus de réticulation/de vulcanisation l'enveloppe isolante et/ou la gaine du câble dans leur zone tournée vers la couche intermédiaire. La réticulation ou vulcanisation de la couche intermédiaire s'accom— 10 pagne donc dfune réticulation ou vulcanisation entre les zones de 1*enveloppe isolante et/ou de la gaine du câble^bournées *ers ladite couche et les parties de celle-ci qui les entourent, cela bien que 1*enveloppe isolante et/ou la gaine ne renferment elles-mêmes aucun agent de réticulation ou de vulcanisation. On obtient 15 de la sorte une liaison moléculaire entre la couche intermédiaire et 1*enveloppe isolante et/ou entre cette même couche et la gaine du câble* On évite particulièrement bien les fissurations ou fendillements en effectuant la réticulation ou la vulcanisation 20 sous pression» A cet effet, on peut,.par exemple, enrouler auparavant un bandage de compression autour de la couche intermédiaire * La dilatation thermique de la matière constitutive de la couche intermédiaire engendre alors, quand on chauffe cette dernière, des forces d'une intensité telle que les zones les plus intérieures 25 de ladite couche s'assemblent à la polyoléfine de l'enveloppe isolante et/ou de la gaine du câble par des liaisons moléculaireso Il s'est avéré particulièrement avantageux pour la réalisation de l'invention de constituer la couche intermédiaire par des bandes d'un copolymère oléfinique réticulable ou vulcanisa-30 ble renfermant deux composantes oléfiniques dans des proportions molaires égales ou voisines.» De tels copolymères oléfiniques sont également désignés du nom de caoutchoucs* Un caoutchouc éthylène-propylène est tout indiqué pour cet usage* Le copolymère oléfinique réticulable ou vulcanisable 35 peut renfermer comme troisième composante un hydrocarbure présentant plusieurs liaisons non saturées, de préférence un diène» On a pu constater que des bandes de caoutchouc terpolymère éthylène— 69 16378 3 2009013 propylène conviennent particulièrement bien0 La nature des agents de réticulation ou de vulcanisation de la matière formant la couche intermédiaire entre, se régler sur celle du copolymère oléfinique utilisé. On peut notammant prendre des peroxydes comme agents de réticulation et des mélanges de soufre et d'accélérateurs organiques, tels par exemple le mercaptobenzothiazole ou le disulfure de tétraméthyl-10 thiuram, comme agents de vulcanisation® Si la couche intermédiaire est réalisée à partir d'uncaoutchouc éthylène-propylène, il faut, en fait d'agents de réticulation, s'en tenir aux peroxydes. courant fort, la couche intermédiaire constituée par le copolymère 15 oléfinique réticulable ou vulcanisable est appliquée aussi sur les éléments conducteurs de jonction des âmes des extrémités de câbless Suivant une disposition avantageuse, une couche faiblement conductrice est alors placée entre la couche intermédiaire, formée par le copolymère oléfinique réticulable ou vulcanisable9 et 20 leséléments conducteurs de jonction des âmes des extrémités de câbles<> Une telle couche dite de lissage des conducteurs permet de mieux commander le champ électrique et s'oppose à la producti&ii de décharges partielles à la surface des conducteurs» 25 constituée par une résine de polyuréthane, c'est-à-dire par exemple une résine à base d'un polyéther-alccol et d'un diisocyanate, on obtient une bonne adhérence, entre ladite masse et le copolymère oléfinique réticulé ou vulcanisé, par l'addition de charges organiques à la résine de polyuréthane utilisée en résine de cou— 30 ! ée» Cela permet souvent de se passer de tout auxiliaire adhésif particulier entre le copolymère oléfinique réticulé ou vulcanisé et la masse de résine coulée faite d'une résine de polyuréthane,, lièrement bonne adhérence entre la masse de résine coulée faite de 35 résine de polyuréthane et le copolymère oléfinique réticulé ou vulcanisé, on peut appliquer sur la couche intermédiaire constituée par ledit copolymère oléfinique une couche de colle qui assure cette bonne adhérence de la masse de résine coulée à d'une part, l'enveloppe isolante et/ou la gaine du câble et, 5 d'autre part, la masse de résine coulée du raccord de câble doit Dans les raccords de jonction de câbles pour Si la masse de résine coulée du raccord est Si l'on veut cependant obtenir une particu- 69 16378 4 2009013 che intermédiaire. On peut, par expérience recommander, entre autres, à cet effet des colles à base de cyanoacrylonitrile ou encore des colles à base de copolymères d'éthylène et d'acide acrylique® On dissout les colles du second type, par exemple à 5 10 - d.0113 xylène, puis on porte la solution à 70-802C et l'on/enduit ie copolymère oléfinique réticulé ou vulcanisé,, Avant d'appliquer la résine de coulée, il faut encore évaporer le xylène utilisé comme solvant» On obtient aussi de très bons résultats avec des 10 colles à base de butadiène et acrylonitrile, dont on peut encore améliorer l'adhérence en les additionnant, par exemple, d'une résine à base de diphényle chloré» Une solution appropriée (l*une telle colle peut renfermer 5 à 10fa de triisocyanate de 4,4',4"-triphénylméthane pris par exemple sous forme de solution à 20$ 15 dans le chlorure de méthylène» On peut réaliser en outre des colles d'aussi bonne qualité à l'aide de mélanges de polyesters renfermant des groupes hydroxyle avec des polyisocyariates, en particulier à l'aide de mélanges de polyesters—alcools à longue chaîne avec des isocyanates, 20 par exemple avec 10$ de monosuifophosphate de triphényl-4,4*,4*— isocyanyle sous forme de solution k 20ft dans le chlorure de méthylène <> On utilisera généralement comme résines de coulée pour raccords de cibles de telles résines à base de polyuréthane^ 25 car elles sont bien adaptables aux exigences spéciales relatives à leur élasticité et à leur vitesse de durcissement» Il peut cependant être parfois souhaitable aussi d'utiliser , pour constituer les raccords de câbles, des masses de résine de coulée base de résines époxy» On peut alors, comme dans les autres cas, appli-30 quer sur la couche intermédiaire de copolymère oléfinique une couche de colle assurant une bonne adhérence de la résine de coulée sur ladite couche intermédiaire» Un autre avantage essentiel de cette couche de colle consiste à assurer une étanchéité efficace pour la durée totale d'utilisation des câbles» 35 Des couches de colle à base de butadiène et acrylonitrile, auxquelles on peut ajouter, par exemple, une résine à base de diphényle chloré conviennent particulièrement à cet usage0 Des couches de colle préparées à l'aide de solutions de _ ^ iAfâ original ^ 69 16378 5 2009013 copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle conviennent également. On obtient aussi de bons résultats à l'aide de couches de colle à base de mélanges de polyesters renfermant des groupes hydroxyle avec des polyisocyanates, en particulier à l'aide de mélanges de 5 polyesters-alcools à longue chaîne avec des isocyanates, -par exemple avec 10$ de monosuif ophosphate de triphényl-4,4* ,4'r-isocyanyle sous forme de solution à 20$ dans le chlorure de méthylène,, On obtient en outre une bonne adhérence, ou étan— chéité, en utilisant des couches de colle à base de copolymères 10 d*éthylène et d1acide acryliques On peut préparer à cet effet une solution à 10 - 15$ d'un tel copolymère dans du xylène et la porter à 70 - 8020» A la différence du mode d'utilisation convenant vis-à-vis de masses de résine coulée à réaliser à partir de résine est de polyuréthane, il/recommandé cependant d'appliquer, pour le 15 présent cas des masses de résine coulée à base de résine époxy, la solution du copolymère d'éthylène et d'acide acrylique sur la couche intermédiaire de copolymère oléfinique avant que celle-ci ne soit réticulée ou vulcanisée. Le solvant de la couche de copolymère d'éthylène et d'acide acrylique s'élimine alors en même 20 temps que s'effectue la réticulation ou la vulcanisation L'invention sera mieux comprise à l'aide de plusieurs modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé, sur lequel : les figures 1 à 3 représentent des raccords 25 d'extrémité de câble pour courant fort} la figure 4 représente un raccord de jonction de câbles pour courant fort; la figure 5 représente un raccord de jonction de câbles de transmissions* 30 Dans ces divers exemples, les enveloppes iso lantes ou gaines des câbles sont constituées par du polyéthylènex il peut s'agir là de polyéthylène réticulé, de polyéthylène basse pression ou de polyéthylène haute pressiono La figure 1 représente, moitié en coupe, moitié 35 en vue latérale, le raccord d'extrémité 1 d'un câble unipolaire 5 dont le conducteur 6 est entouré d'une enveloppe isolante 7 en polyéthylène basse pression» Une couche 8 de matière plastique faiblement conductrice est appliquée entre l'enveloppe isolante 7 69 16378 6 V 2009013 et le conducteur 6 pour assurer le lissage de ce dernier» A des fins de commande du potentiel, l'enveloppe isolante 7 est revêtue d,une couche de vernis conducteur puis d'un enroulement de ruban textile conducteur, l'une et l'autre non représentés,, L'ensemble 5 est entouré de l'armure électrique 11 en ruban de cuivre. Le câble unipolaire 5 est isolé de l'extérieur par une gaine 12 pouvant être réalisée en polyéthylène ou en polychlorure de vinyle0 Une cosse 28 est soudée sur l'extrémité dénudée du conducteur 6» Le raccord d'extrémité 1, constitué par un corps 15 10 en résine coulée à base de résine époxy, entoure par sa partie inférieure l'extrémité de la gaine 12 du câble, puis, de là vers le haut, l'armure électrique 11 et enfin l'extrémité désarmée du câble pour courant fort» Une couche intermédiaire 3 en caoutchouc terpolymère 15 éthylène-propylène est appliquée entre l"e corps de résine coulée 15 et l'enveloppe isolante 7 du câble afin d'assurer une bonne adhérence du corps 15 sur ladite enveloppe isolante 7 en polyéthylène basse pression ainsi qu'un assemblage étanche entre l'un et l'autre» Cette couche intermédiaire est obtenue par l'enroulement en plusieurs 20 couches élémentaires d'une bande dudit caoutchouc* Du fait des agents de réticulation ou de vulcanisation que renferment ces bandes, leurs diverses couches élémentaires forment avec le polyéthylène basse pression de l'enveloppe isolante du conducteur un ensemble fermement maintenu cohérent par des liaisons moléculaires 25 après le processus de réticulation ou de vulcanisation^ La réticulation ou vulcanisation des couches constitutives de la couche intermédiaire s'effectue par apport de chaleur. La variation de la température n'étant cependant soumise « aucune exigence particulière, on peut opérer sans dispositifs 30 thermostatiques» L'établissement de la couche intermédiaire est par conséquent relativement simple et à la portée d'un monteur d'habileté moyenne» La surface de la couche intermédiaire 3 est reliée au corps de résine coulée 15 par une couche de colle 4 qui assure 35 entre cette couche 3 et ce manchon 15 une bonne adhérence et un assemblage étancheo La couche de colle est constituée par exemple de mélanges de polyesters—alcools à longue chaîne avec 10$ de mono- 69 16378 7 2009013 suifophosphate de triphényl-4,4*,4n-isocyan3rle. Le raccord d'extrémité 1 représenté par la figure 2 est constitué par une résine coulée à base de résine époxy et affecté à un câble 2 dont l'enveloppe isolante est en polyéthy-5 lène réticulé., Une couche intermédiaire 3 en caoutchouc terpolymère éthylène-propylène est placée entre ledit raccord et ladite enveloppe* La couche intermédiaire 3 est enduite d'une couche de colle 4 assurant une bonne adhérence de la résine de coulée sur cette même couche intermédiaire en caoutchouc terpolymère éthylène— 10 propylène et par conséquent aussi sur l'enveloppe isolante du câble* Cette disposition évite, en cas de contrainte thermique sur les surfaces de séparation entre le raccord d'extrémité 1 en résine coulée et l'enveloppe isolante du câble 2, la formation de minces fentes0 15 Le raccord d'extrémité conforme à la figure 3 est constitué par un corps 15 en résine coulée à base de résine de polyuréthane, et il est affecté à un câbl^fe comportant une enveloppe isolante en polyéthylène réticulé* La couche intermédiaire 26 en caoutchouc éthylène-propylène appliquée sur cette enveloppe 20 isolante est revêtue d'une couche de colle 27 constituée par exemple par un mélange de butadiène et acrylonitrile avec 5 à 10$ de triisocyanate de 4,4',4M-triphénylméthane pris sous forme de solution à 20$ dans le chlorure de méthylène* Cette disposition évitej. elle aussi, la formation de fines fentes en cas de contrainte 25 thermique sur les surfaces de séparation entre le corps de résine coulée 15 et l'enveloppe isolante du câble 2 constituée par du polyéthylène réticulé» La figure 4 représente la jonction des extrémités de deux câbles unipolaires 5 dont les conducteurs 6 sont en-30 tourés d'une enveloppe isolante 7 en polyéthylène : il peut s'agir là de polyéthylène réticulé, de polyéthylène basse pression ou de polyéthylène haute pression* Une couche 8 de matière plastique faiblement conductrice est appliquée, en vue du lissage des conducteurs, entre chaque enveloppe isolante T et chaque conducteur 6* 35 L'enveloppe isolante 7 des câbles unipolaires 5 comporte, pour la commande du potentiel, une couche de vernis conducteur 9 sur laquelle est enroulé un ruban textile conducteur 10. L'ensemble est entouré de l'armure électrique 11 en ruban de cuivre. Les câbles 69 16378 8 Vf 2009013 unipolaires sont isolés de 1*extérieur par une gaine 12 constituée, par exemple, par du polyéthylène ou du polychlorure de vinyle» Les extrémités des deux câbles unipolaires 5 sont assemblées par introduction dans la douille de jonction 13, et 5 soudage avec cette dernière, de leurs conducteurs» Une couche 14 formée par l'enroulement d'une bande faiblement conductrice entoure cette douille de jonction® On peut utiliser à cet effet une bande de tissu faiblement conductrice ou une bande de caoutchouc terpolymère éthylène-propylène rendu faiblement conducteuro Ladite couche 10 faiblement conductrice 14 recouvre aussi les couches de lissage respectives 8 des conducteurs des deux câbles afin de les relier entre elles# « L'isolation du raccord de jonction est constituée par le corps 15 de résine coulée à base de résine époxy» Une couche 15 intermédiaire 3 en caoutchouc terpolymère éthylène-propylène est appliquée entre ce corps 15, d'une part, et l'enveloppe isolante 7 ainsi que la couche faiblement conductrice 14, entourant la douille de jonction 13, d'autre part® Cette couche intermédiaire destinée à assurer,dans le secteur du raccord de jonction^une bonne 20 adhérence de la résine de coulée sur l'enveloppe isolante T en polyéthylène se compose de bandes dud'it caoutchouc enroulées les unes au—dessus des autres» Du fait que ces bandes renferment des agents de réticulation ou de vulcanisation, les diverses couches élémentaires au moyen desquelles lesdites bandes enroulées consti-25 tuent la couche intermédiaire forment avec les zones de l'enveloppe isolante en polyéthylène ? tournées vers cette même couche intermédiaire un ensemble fermement maintenu cohérent par des liaisons moléculaires après le processus de réticulation ou de vulcanisation, effectué le cas échéant sous pression* 30 La réticulation ou vulcanisation des diverses couches élémentaires de la couche intermédiaire a lieu, de la même manière que pour le raccord d'extrémité de la figure 1, par apport de chaleur» La variation de la température n'est également soumise » aucune exigence particulière, si bien que l'on peut opérer sans 35 appareils thermostatiqueso L'établissement de la couche intermédiaire est en conséquence relativement simple et ne nécessite pas d'habileté particulière du monteur» La surface de la souche intermédiaire 3 est mainte- iAO Origine 1 69 16376 9 2009013 nue contre le corps de résine coulée 15 par une couché de colle, non représentée, qui est destinée à améliorer l'adhérence entre ladite couche 3 et le corps 15o Cette couche adhésive est constituée par exemple de mélanges de polyesters—alcools à longue chaîne 5 avec 10$ de monosuif ophosphate de triphényl-4,4',4,!-triisocyanyle© En vue de la commande du potentiel, le corps de résine coulée 15 est revêtu d'une couche de vernis conducteur 16 et d'un enroulement conducteur 17 constitué par exemple par un ruban d? tissu faiblement conducteur» La protection extérieure du raccord •jq de jonction est assurée par une couche 18 formée par l'enroulement-de bandes en polychlorure de vinyle„ Ces bandes sont ensuite soudées les unes aux autres par traitement thermique# La figure 5 représente un raccord de jonction de câbles de télécommunications isolés par matière plastique» 15 L'épissure des conducteurs individuels des deux extrémités de câbles20 et 21 à assembler est entourée d'un corps 15 de résine de coulée constitué par une résine époxy. Les couches intermédiaires 22 et 23 formées par exemple par l'enroulement de bandes de caoutchouc terpolymère éthylène-propylène sont appliquées 20 sur les extrémités tournées l'une vers l'autre des gaines de polyéthylène des extrémités de câble dégarnies 20 et 21o Un traitement thermique fait de ces bandes enroulées des couches compactes. Les couches intermédiaires 22 et 23 aiosi constituées sont assemblées de manière étanche avec les gaines de polyéthylène des extrémités 25 de câble dégarnies 20 et 21 après la réticulation ou la vulcanisation de ces mêmes bandes» Afin d'améliorer encore l'adhérence entre les couches intermédiaires 22, 23 et le corps de résine coulée 15, la surface desdites couches 22 et 23 est collée contre le corps 15 par des 30 couches àdhésives 24 et 25 constituées, par exemple, par des mélanges de polyesters—alcools à longue chaîne avec 10$ de monosulfophos— phate de triphényl-4,4*,4"-isocyanyle« 69 16378 - 10 2009013 REVENDICATIONS 1 « Raccord en résine coulée, notamment à base d'une résine époxy ou d'une résine de polyuréthane, pour des câbles électriques comportant une enveloppe isolante et/ou une gaine en polyoléfine, 5 notamment en polyéthylène, caractérisé par le fait que dans le secteur dudit raccord une couche intermédiaire d'un copolymère oléfinique réticulable ou vulcanisable comportant au moins deux composantes oléfiniques, ue préférence ua copolymère réticulable ou vulcanisable d1éthylène et d'une autre oléfine, est appliquée 10 sur l'enveloppe irolanie en polycléfinr, notamment en polyéthylène, et/ou sur la gaine constituée d'Uiie polyoléfine et, après sa réticulation ou vulcanisation, effectuée le cas échéant sous pression, cette couche intermédiaire assure un assemblage étanche de l'enveloppe isolante et/ou de la gaine avec la résine coulée» 15 2o Raccord de câble selon la revendication 1 caracté risé par le fait que le copolymère oléfinique réticulable ou vulcanisable renferme deux composantes oléfiniques en des proportions molaires égales ou voisines,, 3o Raccord de câble selon la revendication 2 caracté-20 risé par le fait que la couche intermédiaire est constituée par enroulement de bandes de caoutchouc propylène—éthylènea 40 Raccord de câble selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le copolymère oléfinique réticulable ou vulcanisable renferme comme troisième composante un hydrocarbure pré-25 sentant plusieurs liaisons nen saturées, de préférence un diène0 5o Raccord de câble selon la revendication 4 caractérisé par le fait que la couche intermédiaire est constituée par enroulement de bandes de caoutchouc terpolymère éthylène-propylèneo 60 Raccord de eâble selon la revendication 1 caracté— 30 risé par le fait que les bandes constituant la couche intermédiaire renferment, comme agents de réticulation, des peroxydes» 7o Raccord de câble selon l'une des revendications 1 ou 4 caractérisé par le fait que les bandes constituant la couche intermédiaire renferment, comme agent de vulcanisation, un mélange 35 de soufre et d1accélérateurs organiques comme, par exemple, le mercaptobenzothiazole ou le disulfure de tétraméthylthiuram» 8» Raccord de jonction de câbles pour courant fort * BAD ORIGINAL 69 16378 n 2009013 selon la revendication t caractérisé par le fait que la couche intermédiaire constituée par le copolymère oléfinique réticulable ou vulcanisable est appliquée aussi sur les éléments conducteurs de jonction des propres conducteurs des extrémités de câbles<> 5 9o Raccord de jonction selon la revendication 8 caractérisé par le fait qu'il comporte une couche faiblement conductrice entre la couche intermédiaire, constituée par le copolymère oléfinique réticulable ou vulcanisable, et les éléments conducteurs de jonction des propres conducteurs des extrémités de 10 câbles. 10. Raccord de câble selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'une couche de colle assurant une bonne adhérence de la résine de coulée à la couche intermédiaire formée par le copolymère oléfinique est appliquée sur cette dernière.