Brevet FR2290747A1 — publié le 19760604

La présente invention concerne un nouveau produit à base de caoutchouc pouvant être utilisé comme ruban d'isolation thermique dans la fabrication de câbles électriques. Depuis de nombreuses années les rubans dtisolation thermique du type enveloppant le noyau de câbles téléphoniques sont réalisés à partir d'un matériau isolant à base de caoutchouc vulcanisé porté sur un film de polymère, à savoir un film de polyester. Ce ruban trouve une application pratiquement universelle et s'est avéré tellement efficace que l'on ne veut utiliser d'autres revêtements isolants ni des substituts. Le ruban d'isolation thermique classique à base de caoutchouc pour cabales est constitué d'une seule couche d'un polymère organique synthétique, tel que le polypropylène ou le polyester et d'un composé de caoutchouc vulcanisé lié à un côté du film. Selon l'utilisation en vue, une couche de polymère comprise entre 0,025 et 0,127 mm et une couche de caoutchouc comprise entre 0,127 et 0,381 un sont utilisées dans le ruban. Or, il s'est avéré nécessaire, avec un tel produit, de prévoir une couche mince de poussière de mica sur les deux côtés du ruban. Cette poussière de mica est ordinairement maintenue en place par des forces électrostatiques.La poussière sert d'agent de séparation pour empêcher les couches enroulées du ruban de se coller l'une à l'autre pendant l'étape de vulcanisation du caoutchouc qui s'effectue ordinairement après le bobinage du ruban. En outre, la poussière sert de lubrifiant solide excellent lorsque le ruban vulcanisé est coupé par la suite en bobines de largeur et diamètre appropriés à la fabrication de cables. Enfin, la poussière sert encore de lubrifiant lorsque le ruban est appliqué, à l'aide d'un mandrin, sous forme de gaine longitudinale sur un câble. Or, la poussière tend à s'envoler lors de l'application du ruban sur un câble et, également, au cours des opérations de débobinage ou de coupe. Bien que l'on croie que le mica soit non toxique, la poussière de mica est considérée dangereuse selon divers codes de santé industriels. L'élimination de cette suspension de poussière dans l'air n est pas facile. A l'heure actuelle, on essaie d'éliminer toute poussière en excès apres l'étape de vulcanisation et de n'y laisser qu une moindre quantité de poussière necessaire pour servir de lubrifiant. Ces méthodes de contrôle sont peu satisfaisantes. I1 existe plusieurs normes industrielles concernant le produit standard coamercialise. Les documents suivants décrivent des normes typiques 1) un fascicule de cinq pages identifié comme Material Specification nO 540 2-4, publié en juillet 1967 par la société dite "Anaconda Wire and Cable Company" sous le titre "Specification for SBR Polyester Tape"; 2) Material Specification nO 940, numéro de sortie 8, publié le 5 dé- cembre 1973 par la société dite General Cable Corporation sous le titre "Tape, SBR/Polyethylene Terephthalate" ; et 3) Material Specification nO 59049, numéro de sortie 5, publié par la société dite Western Electric Co. sous le titre 'Rubber-Polyester Sheeting". Toutes ces publications contiennent une description très detaillée des caractéristiques chimiques, électriques et dimensionnelles du ruban dont il s'agit et citent des méthodes de test industrielles bien connues, par exemple les méthodes ASTM, comme critères pour le ruban. Elles sont similaires en ce qui concerne les normes de base exigés et se rapportent clairement à une catégorie d'un seul produit. Entre autres, on trouve les critères suivants Electriques Aucune défaillance diélectrique à 10 000 volts courant continu Facteur de dissipation : O, 020 max à lOOKC selon le test ASTMD-150. Physiques Rigidité de Clark : 22 cm3 minimum (appareil de contrôle flexibilité-rigidité de Clark fabriqué par la société dite - Thwing-Albert Instrument Co. de Philadelphia, PA). En principe, un polymère de téréphthalate de polyester est préconisé pour la partie film du ruban, la composition de caoutchouc étant élaborée à partir d'un caoutchouc de styrène butadiène (SBR). Certaines spécifications décrivent en grand détail la formulation à employer, donnant la liste des ingrédients en nommant le fournisseur ou le nom commercial. En conséquence un but principal de la présente invention est de réaliser un ruban d'isolation thermique pouvant être utilisé dans la fabrication de chables électriques, ruban qui ne comporte pas de poussière de mica sur ses surfaces. Encore un but de la présente invention est de fournir un procédé permettant de fabriquer un tel ruban de manière économique sans qu'il perde ses propriétés classiques et sans qu'il y ait besoin de le revêtir d'un lubrifiant sous forme de particules. Un autre but de la présente invention est de réaliser un ruban d'isolation thermique perfectionne. D'autres buts de l'invention seront évidents à l'homme de métier qui lit cette description. Les buts définis ci-dessus de la présente invention ont été atteints en realisant un ruban dont la structure a subi certaines modifications étroitement liées entre elles 1) Au lieu d'une seule couche de polymère, le ruban en comprend deux une couche sur chaque côté du caoutchouc vulcanisé. 2) L'utilisation d'une composition d'un caoutchouc vulcanisé plus molle possédant une plus grande flexibilité et une plus grande aptitude à l'allon germent. 3) Une surface exempte de mica. La structure conforme à la présente invention permet d'obtenir un ruban d'une flexibilité adéquate sans sacrifice notable de ses propriétés thermiques ou électriques et, ce qui est le plus important, sans qu'il perde sa haute flexibilité (ou souplesse). On a découvert qu'en remplaçant simplement la seule couche en matière plastique par deux couches en matière plastique disposées sur les deux côtés de la composition isolante de caoutchouc, on peut supprimer le mica, mais on a constaté que les deux jonctions résultantes caoutchoucmatière plastique diminuent la propriété désiré de souplesse ; ctest-à-dire qu'elles rendent le ruban trop rigide. Par conséquent, un tel ruban enroulé autour d'un câble tend à se plisser dans le sens transversal et le caoutchouc tend à se détacher d'au moins une surface de la couche de matière plastique.Les efforts menés pour améliorer l'adhésion ont tendance à augmenter la rigidité du matériau composite, mais on a découvert qu'en modifiant de manière contrôlée les caractéristiques de dureté, d'aptitude à l'allongement et d'adhésion de la comr posante de caoutchouc du ruban, la rigidité accrue aux jonctions peut être tolérée et on peut assurer une souplesse adéquate du ruban sans diminution de l'eff i- cacité de ce dernier. Le matériau résultant est une composition de caoutchouc dont la dureté (Shore A) est comprise entre 40 et 75 et dont l'aptitude à l'allongement est comprise entre 350 et 1000 %. Ce matériau d'une dureté sensiblement réduite et d'un allongement sensiblement augmenté, par comparaison avec un produit classique, est suffisamment flexible pour constituer un substitut entièrement acceptable à la place d'un matériau revêtu de mica. Parmi les compositions de polymère qui peuvent former la base du caoutchouc on peut citer le copolymère d'éthylènepropylène, le caoutchouc de polyuréthane, les caoutchoucs de polyester et les caoutchoucs de styrène-butadiène qui sont d'une utilisation plus classique. I1 est à noter que ces polymères sont choisis pour leurs propriétés physiques plutôt que pour leurs propriétés chimiques. I1 s'ensuit que l'homme du métier pourrait choisir à cette fin de nombreux polymères qui ne figurent pas dans ce paragraphe. La composition de caoutchouc vulcanisé a une épaisseur comprise entre 0,127mmetO,5 min, tandis que les couches protectrices ont une épaisseur comprise entre 0,0063 min et 0,127 min. L'épaisseur de la composition de caoutchouc constitue dans tous les cas au moins 80 Z de l'épaisseur du ruban entier. Encore un avantage qu'apporte la nouvelle formulation est qu'elle assure une meilleure adhésion et, ce qui est très important, une composition apte à former plus facilement une liaison fiable avec la couche de polymère. De manière générale, la résistance à l'arrachement à 180 de la liaison entre le film de polymère et la composition de caoutchouc est suffisante pour qu il soit nécessaire d'exercer une force de 156 g pour arracher une longueur de 1 cm (test ASTM D 903 à un taux d'arrachement de 30 cimin.). La couche de protection en polymère disposée de part et d'autre de la composition de caoutchouc est de préférence constituée de téréphthalate de polyester, tel que celui commercialisé sous la marque MYLAR par Dupont, ou de polypropylène. Toutefois, on peut envisager d'utiliser n'importe quel polymère pourvu qu'il possède les propriétés électriques et mécaniques nécessaires et qu'il puisse former une liaison adhésive adéquate avec la composition de caoutchouc choisie. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique représente un ruban préparé conformément à la présente invention. Sur la figure un ruban 10 conforme à la présente invention comprend deux couches 12 de poly (ethylene-téréphthalate) ayant chacune une épaisseur d'environ 0,0127 mm et, intercalée entre les couches 12, une couche 14 d'une composition de caoutchouc. La couche de caoutchouc a une épaisseur de 0,229 mm. La couche de caoutchouc est préparée avec avantage à partir de la formulation suivante Matière Marque de commerce Parties en poids Fournisseur Caoutchouc FRS-1004 100500 Firestone Ind. Products Co. Argile Dixie 200,00 R.T. Vanderbilt Co., Inc. Noir de carbone Pelletex 1,00 Cabot Corp. type SEF Oxyde de zinc K-72 5,00 N. J. Zinc Acide stéarique U.S.P. 1,00 Fisher Scientific Soufre Tube Brand 3,00 Stauffer Chemical Accélérateur Benzothiazyl 2,00 Naugatuck Chemical Disulfide Company Accélérateur Tetraethylthiuram 0,035 R.T. Vanderbilt disulfide Company Agent d'anti- Sun Proof 3,00 Naugatuck Chemical ozonisation Company Agent d'anti- Santoflex AW 2,00 Monsanto Company ozonisation Résine Picco No. 100 25 Pennsylvania Industrial Chemical Corp. Cette formule se distingue de l'art antérieur en raison de la suppres sion d'une quantité importante de carbonate de calcium (craie calcaire), une certaine quantité d'un mélange styrène de résine à poids moléculaire élevé/ caoutchouc SBR et une certaine quantité d'oxyde de zinc. En outre, on utilise une plus grande quantité de résine (Picco nO 100). Le ruban est préparé et vulcanisé selon les procédés classiques connus. REVENDICATIONS 1) Ruban d'isolation thermique pour câbles caractérisé en ce qu'il se compose essentiellement d'une couche d'une composition de caoutchouc et d'une couche d'un film d'un polymère synthétique disposée sur chaque côté de la composition de caoutchouc, ladite composition de caoutchouc ayant une dureté Shore A comprise entre 40 et 75 et une aptitude à l'allongement de 350 à l 000 %, les couches de film ayant une épaisseur comprise entre 0,00635 min et 0,1270 min tandis que ladite composition de caoutchouc a une épaisseur comprise entre 0,1270 mm et 0,5 mm, et en ce que l'épaisseur du caoutchouc vulcanisé constitue au moins 80 Z de l'épaisseur dudit ruban. 2) Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce que le film de polymère est réalisé à partir d'une résine dont le point de fusion est supérieur à 149 C et dont l'aptitude à l'allongement est d'au moins 30 Z. 3) Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition de caoutchouc est choisie dans le groupe comprenant un copolymère d'éthylène propylène, un caoutchouc de polyuréthane, des caoutchoucs de polyester et un caoutchouc de styrène - butadiène. 4) Ruban selon la revendication 2, caractérisé en ce que la composition de caoutchouc est choisi dans le groupe comprenant un copolymère d'éthylène propylène, un caoutchouc de polyuréthane, des caoutchoucs de polyester et un caoutchouc de styrène butadiène. 5) Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce que les couches de film de polymère sont réalisées à partir d'un film de polypropylène ou de téréphthalate de polyester et en ce que la composition de caoutchouc est réalisé à partir d'une composition de styrène - butadiène vulcanisée. 6) Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance à l'arrachement entre le film de polymère et le caoutchouc vulcanisé est d'au moins 156 g par centimètre de couche arrachée. 7) Ruban selon la revendication 2, caractérisé en ce que la résistance à l'arrachement entre le film de polymère et le caoutchouc vulcanisé est d'au moins 156 g par centimètre de couche arrachée. 8) Ruban selon la revendication 5, caractérisé en ce que la résistance à l'arrachement entre le film de polymère et le caoutchouc vulcanisé est d'au moins 156 g par centimètre de couche arrachée.