Brevet FR2064448A1 — publié le 19710723

-i 2064448 La présente invention se rapporte aux câbles électriques pour le transport de l'énergie, ou pour la signalisation ou les télécommunications, et elle concerne en particulier une amélioration apportée à la résistance à l'inflammabilité des 5 câbles isolés par des matières élastomères ou plastomères. On connait déjà des câbles électriques isolés par des mélanges à base de substances élastomères ou plastomères qui contiennent du chlore, par exemple le polychloroprène et les chlorures de polyvinyle. Ces câbles se révèlent avoir une 10 bonne résistance à l'inflammabilité en ce sens que, à haute température, il se dégage de la couche isolante et/ou de la gaine de revêtement du chlore gazeux qui est un excellent réducteur, ce qui rend difficile l'entretien de la combustion. On obtient un meilleur type de câble en utilisant 15 pour la réalisation de la couche isolante et/ou la gaine de revêtement extérieur des mélanges qui contiennent : une substance élastomère ou plastomère non nécessairement chlorée comme constituant de base, et des substances ignifuges telles que le trioxyde d'antimoine, les chloroparaffines, les chlorures de 20 diphényle, etc. Dans ce cas, l'action ignifuge est probablement due à la formation de composés tels que 1'oxychlorure d'antimoine qui résulte de la combinaison du chlore gazeux avec le trioxyde d'antimoine. Par ailleurs, les câbles électriques de ce type 25 ne sont pas au niveau des plus récentes prescriptions des cahiers des charges que les utilisateurs de ces câbles ont édictés en vue d'obtenir une meilleure sécurité et une meilleure efficacité d'utilisation. La Demanderesse a réalisé un nouveau type de câbles dans lequel les compositions des mélanges qui 30 sont utilisés pour réaliser la couche isolante et/ou la gaine de revêtement extérieure, ainsi que la couche de remplissage intermédiaire dans le cas de câbles à deux ou plus de deux conducteurs, apportent une résistance à l'inflammabilité très supérieure aux prescriptions les plus sévères et les plus récen-35 tes. L'invention a donc pour ob^et un câble électrique résistant à la flamme et comprenant un ou plusieurs conducteurs, ainsi qu'une couche isolante et une gaine de revêtement extérieure qui sont constituées par des mélanges à base de matières 4-0 élastomères ou plastomères, ce câble étant caractérisé en ce que 70 2777S 2 2064448 les mélanges dont la couche isolante et /ou la gaine sont constituées contiennent, en pourcentages du poids total des mélanges, de 6 à 4-0 % de carbonate de magnésium et, d'une façon connue, au moins 20 % d'une subst.nnce chlorée et de 5 1 à 15% de trioxyde d'antimoine. On a constaté avec surprise qu'on obtient des câbles présentant une excellente résistance à la flamme, grâce à la présence du carbonate de magnésium en même temps que du trioxyde d'antimoine et, éventuellement, également de chloro-10 paraffines et substances analogues dans le mélange. Inversement, la présence du seul carbonate de magnésium, même en combinaison avec une substance de base élac-tomère ou plasto-mère contenant du chlore, par exemple le chlorure de vinyle ou le caoutchouc de polychloroprène, dans le mélange n'améliore 15 pas d'une façon appréciable la résistance du câble électrique à la flamme. A titre d'exemple non limitatif, on indique que les mélanges utilisés pour la fabrication de la couche isolante, de la gaine de revêtement extérieure, et de la couche de rem-20 plissage intermédiaire dans le cas de câbles multipolaires, peuvent contenir du chlorure de polyvinyle ou du caoutchouc de polychloroprène qui exerce la double fonction de constituant de base et de substance chlorée. En outre, suivant des modalités connues, on peut 25 également incorporer des chloroparaffines dans lesdits mélanges, tout en conservant dans chaque cas la présence simultanée du carbonate de magnésium et du trioxyde d'antimoine. Pour mieux f?ire comprendre l'objet de la présente . invention et ses caractéristiques exceptionnelles, on donnera 30 ci-après quelques exemples dans lesquels on co-.ipare les résultats obtenus en utilisant pour la fabrication des câbles des mélanges de type traditionnel avec les résultats obtenus en utilisant les mélanges suivant l'invention. Les mélanges considérés comprennent comme constituants de base : le chlorure 35 de polyvinyle, le caoutchouc de polychloroprène et le caoutchouc éthylène-propylène. Le premier exemple . se rapporte à des mélanges à base de chlorure de polyvinyle utilisés pour les couches isolantes. 4-0 Le deuxième exemple se rapporte à des mélanges à 79 27778 5 2064448 base de chlorure de polyvinyle utilisés pour les gaines de revêtement extérieures. Le troisième exemple considère des mélanges à base de chlorure de polyvinyle, qui sont utilisés pour les couches 5 de remplissage intermédiaires des câbles électriques à deux ou rlus de deux conducteurs. Le quatrième exemple se rapporte à des mélanges à base de caoutchouc de polychloroprène utilisés pour les gaines de revêtement extérieures. 10 Le cinquième exemple considère des mélanges à base de caoutchouc éthylène-propylène utilisés pour les couches isolantes. EXEMPLE 1 : On réalise, avec des modalités et des procédés 15 connus de l'homme de l'art, quatre mélanges pour isolants. Ces mélanges contiennent tous le même pourcentage de chlorure de polyvinyle, de substance plastifiante, de substance stabilisante, de substance lubrifiante et de kaolin calciné. Le mélange A contient, en outre, comme charge du 20 carbonate de calcium. Le mélange B contient au contraire du carbonate de magnésium, le mélange C contient au contraire du carbonate de calcium et du trioxyde d'antimoine, le mélange D, qui est -une application de la présente invention, contient au contraire du carbonate de magnésium et du trioxyde d'antimoine. 25 Lrs compositions exactes sont indiquées au tableau 1 et on rappelera qu'elles sont exprimées en pourcentages du poids de. la quantité totale de mélange. Tableau 1 POUR COUCHES ISOLATES 50 MELANGE A jûELAÏJGE B MELMGE C MELANGE D Chlorure de polyvinyle 60 60 60 60 Plastifiant 22,5 22,5 22,5 22,5 Stabilisant 2,5 2,5 2,5 2,5 Kaolin calciné 2,5 2*5 2,5 2,5 Lubrifiant 0,5 0,5 0,5 0,5 Carbonate de calcium 12 9 Carbonate de magnésium 12 9 Trioxyde d1 antimoine 3 3 70 27773 4 2064448 On exécute star ces mélanges un essai d'inflammabilité consistant à introduire 10 g du mélange uniformément granulé (en petits cubes d'environ 3 mm d'arête) dans un creuset réfrac-taire de 50 cm3, por^é et maintenu à 800°C. Au soramet du creuset, 5 on maintient allumée une petite flamme de gaz pend nt le temps nécessaire pour allumer les gaz qui se dégagent du mélange. On évalue la résistance à l'inflammabilité en mesurant le temps que la petite ^flamme met pour amorcer la combustion de ces gaz et le temps total mesuré à la fin de cette combustion. Les résultats 10 obtenus exprimés en secondes pour chacun des mélanges considérés plus haut, sont reportés au tableau 1 bis ci-dessous. TABLEaU 1 BIS POUR COUCHA ISOLANTES MELANGE A MELANGE B iuELaNGE C iïiELAiîïGE D 15 Temps d'amorçage (s) 29 30 220 NE Temps total à partir BRULE du début de l'essai (s)390 405 397 PAS La comparaison des résultats obtenus pour le mélange A et le mélange B indique que la présence de carbonate de 20 magnésium n'améliore pas à elle seule la résistance à la flamme. 0n obtient des résultats sensiblement meilleurs avec les câbles modernes déjà connus (mélange 0) qui contiennent du trioxyde d'antimoine, en addition au carbonate de calcium. En appliquant la présente invention, on obtient pour résultat un mélange D 25 qui ne brûle absolument pas. EXEMPLE II : Ce deuxième exemple se rapporte à des mélanges utilisés pour la gaine de revêtement extérieure. On réalise quatre autres mélanges à base de chlorure 30 de polyvinyle et contenant tous une substance plastifiante, une substance stabilisante et une substance lubrifiante. Le mélange E, qui est du type traditionnel, contient également du carbonate de calcium. Le mélange F est caractérisé par la présence de carbonate de magnésium. Le mélange G est une variante du mélange E puis-35 qu'il contient, en plus du carbonate de calcium, du trioxyde d'antimoine et des chloroparaffines. Finalement, le mélange H, qui constitue une application de la présente invention, contientdu carbonate de magnésium, des chloroparaffines et du trioxyde d'antimoine. Les compositions exactes de ces quatre mélanges 40 sont indiquées au tableau 2, toujours en pourcentages du poids 70 27778 5 2064448 "total du mélange. On soumet également les quatre mélanges pour gaines de revêtement à l'essai décrit plus haut avec des modalités et procédures identiques. Les temps mesurés, qui sont ici également pris comme indices de la résistance 5 du câble à l'inflammabilité, sont indiqués au tableau 2 bis ci-après de la même façon que dans le cas précédent. TABLEAU 2 POUR GAINES DE REVETEMENT EXTERIEURES MELANGE S MELANGE F MELANGE 6 iiiELàNGE H Chlorure de polyvinyle 50 50 50 50 Plastifiant 27 27 20 20 Stabilisant 2,5 2,5 2,5 2,5 Lubrifiant 0,5 0,5 0,5 0,5 Chloroparaffines — 7 7 Carbonate de calcium 20 — . -17,5 Carbonate de magnésium 20 17,5 Trioxyde d'antimoine — 2,5 2*5 TABLEAU 2 BIS POUR GAINES DE REVÊTEMENT EXTERIEURES 20 tiELANGE E MELANGE F "MELANGE G - MELANGE H Temps d'amorçage (s) 30 4-5 170 NE Temps total à partir BRULE du a^but de l'essai (s>405 4-60 . 365 . _ PAS En comparant les résultats obtenus en utilisant un 25 mélange E sans additif à ceux obtenus en utilisant un mélange F contenant du carbonate de magnésium, on voit que la présence de cette dernière substance améliore à peine légèrement et d'une façon non significative la résistance du câble à la flamme. On obtient des valeurs sensiblement meilleures pour cette résistance 30 avec les mélanges G déjà connus qui contiennent du carbonate de calcium, des chloroparaffines et du trioxyde d'antimoine. Toutefois, ici également, le mélange H, qui constitue l'application de la "oréssnte invention, donne des résultats étonnants en ce sens qu'ils ne brûlent pas, grâce à la présence de carbonate de 35 magnésium et des deux additifs cités. EXEMPLE III : Cet exemple se rapporte à des nsé.langes destinés à être utilisés povir les couches de remplissage intermédiaires qui sont utilisées dans les câbles électriques à deux ou plus 4-0 de deux conducteurs. Ici également, on réalise quatre mélanges'à-mettre 70 27778 6 2064448 en comparaison* Les diverses compositions contiennent en commun le chlorure de polyvinyle, la substance stabilisante, et la substance lubrifiante. Le mélange I contient en outre du carbonate de calcium et une substance plastifiante. Le mélange L 5 comporte au contraire du-c îrbonate de magnésium en supplément de la substance plastifiante. Le mélange La est au contraire caractérisé en ce qu'il contient du carbonate de calcium, des chloro-paraffines, et du trioxyde d'antimoine. Finalement, le mélange N est conforme à la présente invention puisqu'il con-10 tient du carbonate de magnésium, des chloroparaffines et du trioxyde d'antimoine. Les éprouvettes réalisées avec ces mélanges (dont les compositions sont indiquées au tableau 3, toujours en pourcentage du poids total du mélange), suivant les mêmes modalités que celles des essais précédents, sont ensuite soumises 15 à l'esrai de résistance à la flamme. Les résultats obtenus pour ces divers mélanges font l'objet du tableau 3 bis donné ci-aprè s. TABLEAU 3 POUR COUCHES DE REMPLISSAGE INTERMEDIAIRES 20 LELANGE I MELANGE L WSELÀHGE II MELANGE N Chlorure de polyvinyle 20 20 20 20 Plastifiant 11 11 Stabilisant 1 1 1 1 Lubrifiant 1 1 1 1 Chloroparaffines 11 11 Carbonate de calcium 67 60 Carbonate de magnésium — 67 _ 60 Trioxyde d'antimoine — — 7 7 TABLEAU 3 BIS 30 POUR COUCHES DE REMPLISSAGE INTERMEDIAIRES MELANGE I MELANGE L MELANGE M MELANGE N Temps d'amorçage (s) 26 25 200 NE Temps total à partir BRULE du début de l'essai (s)350 255 270 P..JE! 35 La comparaison des résultats obtenus pour un mélange traditionnel I sans additif et pour un mélange L comprenant une charge de carbonate de magnésium montre que, dans ce dernier cas, ce constituant, utilisé seul, diminue légèrement la résistance du câble à la flamme. Les bons résul- 40 tats déjà connus sont ceux qui se rapportent au mélange M, 70 27778 7 2064448 qui contient des chloroparaffines et du trioxyde d'antimoine en supplément du carbonate de calcium. Toutefois, si l'on considère le mélange N conforme à la présente invention et caractérisé par la présence simultanée de carbonate de magné-5 sium, de trioxyde d'antimoine et de chloroparaffines, on voit que, dans ce cas également, le mélange ne brûle pas. EXEMPLE IY : On réalise, en adoptant des modalités et procés-sus connus de l'homme de l'art, quatre mélanges pour gaines de 10 revêtement extérieures. Ces gaines contiennent toutes les mêmes pourcentages de polychloreprène, d'oxyde de zinc, d^une substance lubrifiante, d'une substance anti-oxydante, d'une substance plastifiante, d'une substance accélératrice, de noir de fumée et d'oxyde de magnésiuau Le mélange 0 contient en 15 outre, comme charge, du carbonate de calcium. Le mélange P contient au contraire du carbonate de magnésium. Le mélange Q contient du c-irbonate de calcium et du trioxyde d'antimoine. Au contraire, le mélange S, qui constitue une application de la présente invention, contient du carbonate de magnésium 20 et du trioxyde d'antimoine. Les compositions exactes de ces quatre mélanges sont indiquées au tableau 4- et se rapportent toujours en poids à la quantité totale du mélange. Ces quatre mélanges pour gaines sont également soumises à l'essai décrit plus haut en adoptant de? modalités et procédures 25 identiques. Les temps indiqués, qui sont également pris ici comae indices de la résistance à l'inflammabilité, sont r portés, de la Tiême façon que dans les cas précédents, au tableau 4- bis ci-après. 30 70 27778 8 2064448 TABLEAU 4 POUR GAINES DE REVETEi/iENT EXTERIEURES iviELAÏÏGJi 0 îaELiJLTGE P i^EiiiiNGE Q tiELANGE R Polychloroprène 50 50 50 50 5 Oxyde de zinc 5 5 5 5 Lubrifiant 2 2 2 2 Anti-oxydant 0,5 0,5 0,5 0,5 Accélérateur 0,5 0,5 0,5 0,5 Oxyde de magnésium 2 2 2 2 10 Plastifiant 5 5 5 5 Noir de fumée 8 8 8 8 Carbonate de calcium 10 10 Carbonate de magnésium •10 10 Trioxyde d'antimoine 10 10 15 Kaolin dur 17 17 7 7 tableau 4 BIS POUR G..iXLME3 DE REVETEMENT EXTERIEURES kELMGE 0 MELANGE P -MELANGE Q MELANGE Temps d'amorçage (s) 35 20 55 NE 20 Temps total à partir BRULE du début de l'es ,ai (s)16Q 190 160 Pao On voit en comparant les résultats obtenus avec le mélange 0 et ceux obtenus avec le mélange P que le carbonate 25- de magnésium, utilisé seul, diminue la résistance à la flamme. On obtient des résultats meilleurs avec les câbles modernes déjà connus (mélange Q) qui contiennent du trioxyde d'antimoine en supplément du carbonate de calcium. Toutefois, en adoptant la présente invention, on constate que le mélange R ne brûle 30 absolument pas. EXËMI-LE V : Cet exemple concerne des mélanges pour couches isolantes à base de caoutchouc éthylène-propylène qui est un élastomère non chloré. On prépare quatre mélanges qui contien-35 nent, en outre, dans les mêmes pourcentages, de l'oxyde de zinc, une substance lubrifiante, une substance anti-oxydante, un co-agent de réticulation, un peroxyde organique (à 40 %). Le mélange S, qui est de type traditionnel, contient également du carbonate de calcium. Le mélange T est caractérisé par la 40 présence de carbonate de magnésium, utilisé en mélange avec du 70 27778 9 2064448 10 carbonate de calcium. Le mélange U est une variante du mélange 3 puisqu'il contient, en plus du carbonate de calcium, du trioxyde d'antimoine et des chloroparaffines. Finalement, le mélange V, qui consitue une mise en oeuvre de la présente invention, contient du carbonate de magnôsium, du trioxyde d'antimoine et des chloroparaf fine s. Les cota positions exactes des quatre mélanges sont indiquées au tableau 5 et sont ici également indiquées par des pourcentages du poids total du mélange. On soumet également ces -nélanges à l'essai de résistance à la flam/ie mentionné plus haut. Les temps observés sont indiqués au tableau 5 his ci-après. TABLEAU 5 POUxi COUCHES ISOLANTES MELANGE T 15 32 32 3 1,2 0,3 20 3 1,2 0,3 2 2,5 30 29 25 30 35 40 Caoutchouc éthylène-propylène Oxyde de zinc Lubrifiant Anti-oxydant Co-agent de réticulation 2 xéroxyde organique 2,5 ( à 40 '/o) Carbonate de calcium 59 Carbonate de magnésium Trioxyde d'antimoine Chloroparaffines TABLEAU 5 BIS POUH COUCHES ISOLANTS MÉLaïïGjL S îjEL_lL>!GE T Temps d1amorçage (s) 30 35 Temps total à partir du début de l'essai (s)430 380 En comparant les résultats obtenus avec un mélange sans additif à ceux obtenus avec un mélange T contenant également du carbonate de magnésium, on voit que l'amélioration de la résistance à la flam >e qui est apportée par ce carbonate est très modeste. On obtient des meilleures valeurs avec les mélanges U déjà connus, qui contiennent du carbonate de calcium, du trioxyde d'antimoine et des chloroparaffines. Les résultats obtenus avec le mélange qui constitue une application de la présente invention, sont nettement meilleurs. MELANGE U 32 3 1,2 0,3 2 2,5 29 10 20 MELANGE U 45 340 MSLâNGE 32 3 1,2 0,3 2 2,5 29 10 20 i.iELaNGÉ V 150 420 70 27778 10 2064448 Il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. 70 27778 n 2064448 REVENDICATIONS 1Câble électrique résistant à la flamme et comprenant un ou plusieurs conducteurs, ainsi qu'une couche isolante et une gaine de revêtement extérieure qui sont constituées par 5 des mélanges à base de matières élsistomères ou plastomères, ce câble étant caractérisé en ce que les mélanges dont la couche isolante et/ou la gaine sont constituées contiennent, en pourcentages du poids total des mélanges, de 6 à 40 % de carbonate de magnésium et, d'une façon connue, au moins 20 % 10 d'une substance chlorée et de 1 à 15 % de trioxyde d'antimoine. 2.- Câble électrique résistant à la flamme selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits mélanges contiennent du chlorure de polyvinyle comme constituant de base, ce chlorure de polyvinyle constituant en même temps 15 ladite substance chlorée. 3.- Câble électrique résistant à la flamme selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits mélanges contiennent du caoutchouc de polychloroprène comme constituant de base, ce caoutchouc de polychloroprène constituant en même 20 temps ladite substance chlorée. 4.- Câble électrique résistant à la flamme selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans ces mélanges, sont incorporées par des modalités connues, des chloroparaffines ou des substances analogues telles que les chlorures de 25 diphényle, dans une proportion atteignant au maximum 25 % du poids total du mélange. 5.- Câble électrique résistant à la flamme selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant- au moins deux conducteurs, une couche isolante pour chacun des 30 conducteurs, une couche de remplissage intermédiaire, et une gaine de revêtement extérieure, ce câble étant caractérisé en ce que ladite couche de remplissage est constituée par un mélange qui contient (en pourcentages du poids total du mélange), de 30 à 75 % de carbonate de magnésium et, d'une façon 35 connue, au moins 20 % de substance chlorée et au moins 5 % de trioxyde d'antimoine.