Brevet FR2377688A1 — publié le 19780811

La présente invention concerne les câbles électriques et, plus particulièrement, les cules comportant une isolation, une gaine ou autre composant en matière polymère qui présente un faible danger en presence de conditions d'inflammation. Les câbles qui ne présentent aucun risque notable d'inflamma- tison, en ce sens que l'isolation ne peut pas s'enflammer SOUS l'effet d'une anomalie électrique dans un circuit convenablement protégé, peuvent être maintenant trouvés facilement dans le commerce.Toutefois, il existe un risque que les matières polymères brâlent si elles ont été portées au préalable à une température élevée par une source extérieure, comme par exemple un feu extérieur, avec l'inconvénient que : (1) dans certaines circonstances, l'incendie peut être transmis le long des tronçons de câble jusqu'à d'autres parties d'un immeuble, (2) une fumée dense peut entre engendrée et (3)comme du PVC et/eu d'autres matières contenant des halogènes sont habituellement présentes, des fumées toxiques et corrosives (tel que du gaz chlorhydrique et/ou des gouttelettes d'acide chlorhydrique) peuvent en résulter. Belon la présente invention, un câble électrique comprend au moins un conducteur isolé par une matière polymère, une couche d'enrobage entourant le conducteur et obtenue à partir d'une cosposition comprenant un homopolymère ou copolymère d'alcène durcissable, au moins 55 % de matière minérale de charge inerte, un plastifiant dégageant peu de fumée, un agent durcisseur pour le polymère, un anti-oxydant, et une gaine d'enveloppement en une matière à faible inflammabilité. De prEf6- rence, tous les éléments constitutifs sont exempts de matière contenant des halogènes ou an moins sensiblement exempt de telles matières. Si le cible comprend plus d'un conducteur, un de ceux- ci (ou exceptionnellement plus d'un mais jnon pas la totalité) peut Entre nu Si les caractéristiques électriques et physiques requises du câble le permettent , l'isolant est aussi, de pré- féremce, une coiposition d'homopolymère ou de copolymère d'al cène plastifié durcissable et chargé de matière minérale mais la proportion de matière de charge qui convient est inférieure à celle utilisée pour l'enrobage. De préférence, le poids de la matière de charge ne dépasse pas, dans tous les cas,55 % de la composition isolante totale. La composition d'enrobage comprend communément jusqu'à 80 % de matière de charge et mSme plus. Une matière de charge préférée est de l'alumine hydratée ayant une taille de grains appropriée et que l'on utilise seule ou mélangée avec du carbonate de calcium et/ou du kaolin (china clay) ; on pent inclure une proportion de pigment spécialement dans l'isolant ou on peut utiliser ce pigment pour un codage par couleurs.Les polymères préférés pour l'enrobage sont les caoutchoucs durcissables de copolymère éthylène-propylène (EPR) et les terpo lyres éthylène-propylène-diène (EPDM) . les plastifiants pré férés sont le polyisobutylène et les résines, les huiles ou les cires paraffiniques que l'on peut utiliser conjointement de façon avantageuse.Une gamme préférée de composition comprend, en partie en poids s Polymère : polymère d'alcène durcissable 15 - 35 Matière de charge t trihydrate d'alumine avec ou sans carbonate de calcium et/ ou kaolin (china clay) 55 - 80 Plastifiant(s) : polyisobutylène et/ou cire paraffinique 7-20 Auxiliaire de acide stéarique et/ou stéarate traitement minéral jusqu'à 5 Agents durcisseurs et antioxydants jusqu'à 5 La gaine est de préférence en une laitière polymère appropriée et peut avoir la m8se composition que l'enrobage, mais on préfère des matières ayant un indice d'oxygène plus élevé ; les copolymères éthylène-acétate de vinyle (EVA) mélangés avec au moins 55 % d'une matière de charge minérale inerte et d'autres ingrédients classiques, avsc ou sans agent durcisseur, conviennent très bien. On peut aussi utiliser des compositions similaires basées sur des mélanges d'EVA avec EPR ou EPDM, ainsi que du caoutchouc de silicone et des qualités de polyéthylène réticulé résistant à la flans. On peut obtenir une amélioration notable des propriE- tés en interposant une couche qui forme bouclier thermique et qui est composée d'une matière appropriée à faible infla- mabilité entre la couche d'enrobage et la gaine. les matières appropriées comprennent s (I) un ruban ou clinquant de métal flexible conformé- ment à la demande de brevet britannique n 1801/77 ; (2) un ruban en matière plastique résistant à la chaleur, comme par exemple des polyinides (par exemple ceux vendus sous la marque de "KAPTON") ; et (3) un ruban de mica collé et renforcé par des fibres conformément à la demande de brevet britannique n 33768/76. La couche formant bouclier thermique offre aussi une certaine résistance & l'émission de matières volatiles ou de fumée depuis l'intérieur du cible. Pour certains types d'éléments constitutifs de câbles supplémentaires d'un genre classique, par exemple, un blindage en fil métallique ou en ruban et/ou une gaine métallique pe- vent être inclus, par exemple entre les parties d'une couche d'enrobage subdivisée et/ou entre les parties d'une gaine subdivisée. Exemples 1. On isole des fils de cuivre étamés d'un diamètre de 0,85 mm chacun avec une épaisseur radiale de 0,6 mm d'un composé isolant classique (appelé par la suite composé EPR 1) comprenant s Caoutchouc monomère d'éthylène/propylène/ diène (EPDM) 30 - 35 % Kaolin (China clay) 50 % Plastifiants paraffiniques 10 - 15 % Agents durcisseurs et antioxydants 5 % (eus les pourcentages sont donnés es poids de composé) On torsade ensemble des paires de ces fils isolés, cela avec un pas à droite d'environ 40 mi, et on torsade ensesv ble sept de ces paires torsadées, cela avec un pas à gauche d'environ 100 mi. On enferme les âmes torsadées avec une couche d'enrobage extrudée d'une épaisseur radiale nominale de 1 mi ; cette couche d'enrobage est formée par le composé sui- vant (composé EPR 2) : EPDM 22 % Alumine hydratée (taille nominale de particule : 1 m) 62 % Plastifiant s polyisobutylène 7,7 % cire de paraffine 3,3 % 11 % Auxiliaire de traitement s acide stéarique 1 X Agents durcisseurs classiques et antioxydants 4 % Sur cet enrobage, on applique un rubanage en cuivre composé de deux rubans ayant chacun (initialement) 18 mm de largeur et 0,1 mm d'épaisseur, cela à Joints de rupture avec les bords de chaque ruban initialement contigu. On extrude sur le rubanage une seconde couche de barrage de 1,5 nia d'é- paisseur et constituée par le composé EPR 2 On forme ensuite une barrière thermique en enroulant sur l'ensemble deux rubans es mica renforcé par du verre tissé et collé par une résine de silicone.Chaque ruban a une épaisseur de 0,15 n et une largeur de 35 ma et est appliqué avec ses bords initialement contigus, les deux rubans présentant un joint de rupture sur la moitié de la largeur du ruban. Une gaine extérieure en un composé de gainage ordinai- re en nylon (Grilon tgpe 6) d'une épaisseur radiale de 0,4 mm complète le cible qui a un diamètre global de 16,5 mi 2. Ce câble est le même que dans l'exemple 1 à l'exception que la gaine de Nylon est remplacée par une gaine d'une épaisseur de 1,0 mm (ce qui augmente le diamètre global Jusqu'à environ 17,5 mm) formé par le composé suivait (composé EVA 1) :: Mélange de 60 % d'éthylène et 40 % de copolymère d'acétate de vinyle 24 % Auxiliaire de traitement s acide stéarique 2 % Alumine hydratée (taille nominale de particule s 1 m 70 % Antioxydants (et agents durcisseurs si on le désire) 4 % 3. Ce câble est le même que dans les exemples 1 et 2 jusqu'à la première couche d'enrobage incluse. On applique sur l'ensemble un seul ruban verre/mica du même type et des mêmes dimensions que dans les exemples précédents mais avec un chevauchement de 20 % . On applique directement deux rubans de cuivre (ayant aussi les mêmes dimensions que dans les exem- ples précédents) directement sur le ruban verre/mica sans une seconde couche d'enrobage.On complète ce câble par une gaine extérieure en un composé classique de caoutchouc de silicone retardant la flane et disponible dans le commerce ("Silastic 1603") d'une épaisseur radiale de 1,8 mm (diamètre global d'environ 16 mm). 4. Les conducteurs, 11 isolation et le toronnage de ce câble sont comme dans l'exemple 1. Une couche d'enrobage de composé EPR 2 est extrudée sur les tees torsadées jusqu'à uns épaisseur radiale de 5 mm. Deux rubans de polyimide "Kapton" d une épaisseur de 0,08 mi et d'une largeur nominale de 30mm sont enroulés sur la couche d'enrobage et le Joint de rupture. Une gaine de 1,8 mm d'épaisseur en un composé de caoutchouc de silicone identique à celui de l'exemple 3 complète le câble dont le diamètre global est d'environ 23,7 mm. 5. Les âmes de ce câble sont des paires concentriques blindées comportant un conducteur intérieur en cuivre étamé de 1,53 n de diamètre, un diélectrique intérieur en composé EPR 1 d'une épaisseur radiale de 1 zasa, des conducteurs extérieurs formés de 35 fils de cuivre étamés d'un diamètre de 0,3 mm torsadés avec un pas d'environ 38 mn, un diélectrique exté- rieur également en composé EPR 1 et aussi d'une épaisseur de 1 n, et un blindage tressé formé de fils de cuivre étanés ayant chacun un diamètre de 0,15 me et appliqués par une tresseuse à 16 broches 4 extrémités avec un pas de 11 n, deux-sur- deux-sous-deux. On torsade sept de ces âmes, une des âmes étant axiale les six âmes restantes entourant cette âme axiale et présentant un pas à droite d'environ 230 mn. On extrude un enrobage de composé EPR 2 an-dessus des âmes torsadées sur une épaisseur radiale de 2,5 n. Deux couches de ruban de polyamide identi ques à ceux de l'exemple 4 sont enroulés de la même manière sur l'enrobage et une gaine extérieure en un composé à base de caoutchouc de silicone identique à celle des exemples 3 et + et d'une épaisseur radiale de 2 ra complète le câble dont le diamètre global est d'environ 30 mm . 6. Ce câble est exactement le même que dans l'exemple 5 à l'exception qu'il ne comporte pas les rubans de polyimide, ce qui diminue légèrement son diamètre global. 7. Ce câble est exactement le même que dans l'exemple 5 sauf que la gaine de caoutchouc de silicone est replacée par une gaine de composé EVA 1 d'une épaisseur radiale de 1,5 Da (diamètre global 29 mm). 8 - 11. Ces câbles sont exactement les mimes que dans l'exemple 1 à 4 respectivement sauf que les conducteurs massifs formés par des fils métalliques sont remplacés par des torons de cuivre étamés comprenant 7 fils de 0,3 mm de diamètre chacun, l'épaisseur radiale de l'isolant est de 0,8 mm et les dimensions globales se trouvent accrues en conséquence. 12 - 13. Ces câbles sont les mimes que dans l'exemple 8 et 9 respectivement sauf que la gaine est en un composé de gainage ordinaire à base de Nylon de 0,4 mm d'épaisseur (comne dans l'exemple 1). 14. Ce câble est le même que dans l'exemple 2 saui que la barrière thermique est formée par deux rubane de polyimi- de "Kapton" d'une épaisseur de 0,08 nia et d'une largeur nomi- nale de 30 mn enroulés sur la couche d'enrobage et le Joint de rupture. Il est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de la présente invention qui est définie par les revendications ci-annexées. R E V E N D I C A T I O N S 1. Câble électrique comprenant au moins un conducteur isolé par une matière polymère, une couche d'enrobage entourant le conducteur isolé et une gaine d'enveloppement en une matiède de faible inflammabilité, caractérisé par le fait que la couche d'enrobage est en une composition comprenant un homopoF lymère OU un copolymère d'alcène durcissable, au moins 55 * de matière de charge minérale inerte, un plastifiant dégageant peu de fumée, un agent durcisseur pour le polymère, et un antioxydant. 2. Oâble électrique suivant la revendication 1 , caractérisé par le fait qu'uns couche formant barrière thermique on une matière de faible inflammabilité entoure la couche d'en- robage. 3. Câble électrique suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la couche formant barrière thermique est un ruban métallique ou clinquant flexible. 4. Câble électrique suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la couche formant barrière thermique est un ruban en matière plastique résistant à la chaleur. 5. Câble électrique suivant la revendication 2, ca ractérisé par le fait que la couche formant barrière thermique est un ruban de polyamide. 6. Câble électrique suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la couche formant barrière thermique est un ruban de mica collé et renforcé par des fibres. 7. Câble électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que tous les éléments constitutifs sont exempts de matières contenant des halogènes ou au moins sensiblement exempts de telles matières. 8. Câble électrique suivant l'une quelconque des re vendications précédéntes, caractérisé par le fait que l'isolait est formé par une composition d'homopolymère ou de copolymère d'alcème plastifié contenant une charge minérale durcissable et ne comportait pas plus de 55 % de matière de charge minérale inerte. 9. Cible électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la ma- tière de charge est constituée par de l'alumine hydratée ou comprend de l'alumine hydratée. 10. Câble électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le plastifiant de l'enrobage comprend du polyisobutylène et/ou une hnile et/ou une cire paraffiniques. 11. Câble électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le plastifiant de la couche d'enrobage comprend une résine paraffinique. 12. Câble électrique suivant l'une quelconque des re vendications 1 å 8, caractérisé par le fait que enrobage comprend, en partie en poids s Polymère t polymère d'alcène durcissable 15 - 35 Matière de charge : trihydrate d'aluMine avec on sans carbonate de calcium et/ou kaolin (china clay) 55 - 80 Plastifiant(s) s polyisobutylène et/ou cire paraffinique 7 - 20 Auxiliaires de acide stéarique et/ou stéarate traitement s minéral jusqu'à 5 Agents durcisseurs et antioxydants jusqu'à 5 13. Câble électrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la gaine a la même composition que l'enrobage. 14. Câble électrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la gaine est de l'EVA mélangé avec an moins 55 % d'une matière de charge si- nérale inerte et d'autres ingrédients classiques. 15. Câble électrique suivant l'une quelconque des re vendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la gaine està base d'un mélange de EVA avec EPR ou EPDM , au moins 55 % de matière de charge minérale inerte et d'autres ingrédients classiques.