Brevet FR2378337A1 — publié le 19780818

La présente invention, due aux travaux de Messieurs Claude SIMON, Michel LECOQ et Pierre GAUTHIER, concerne des compositions d'étanchéité longitudinale pour câbles électriques isolés permettant de s'opposer a la pénétration et à la propagation longitudinale de l'humidité. Les utilisateurs de câbles électriques, et notamment des câbles destinés a être enterrés, exigent de ces cables une étanchéité dans le sens longitudinal, de sorte que si de l'eau parvient à pénétrer par une blessure de la gaine de protection, lors de la pose ou de travaux effectués dans la zone où le câble est enterré, la propagation de l'humidité de part et d'autre de ladite blessure soit limitée à une zone aussi réduite que possible. De telles infiltrations ont pour premier effet de corroder les écrans métalliques et de provoquer, notamment dans les câbles pour moyennes tensions, des arborescences électrochimiques qui diminuent la fiabilité desdits câbles, et, dans un stade ultérieur, peuvent provoquer des défauts d'isolement allant jusqu'au claquage du câble. Par exemple, la norme HN 33-S-32 de "Electricité de France" prescrit que, sous une pression de 80 millibars (colonne d'eau de 800 mm), la propagation de l'eau sous la gaine de protection ne doit pas dépasser,l,5 mètres de part et d'autre du point d'entrée. I1 est connu de réaliser l'étancheité longitudinale des câbles par utilisation de mixtures hydrophobes, de consistance poisseuse comportant, entre autres, de l'huile de lin, des polyisobutylenes, des charges minérales diverses, ou encore des pâtes, enduits ou mastics, également hydrophobes, ainsi que différents types d'huiles naturelles ou synthétiques, disposés entre l'enveloppe externe et le blindage métallique. L'efficacité de ces produits est généralement convenable, mais ils présentent, par leur nature et leur consistance physique, gluante, poisseuse et par certaines de leurs propriétés chimiques (caractère parfois agressif vis à vis des gants et vêtements de protection et de la peau), des inconvénients sérieux qui sont de moins en moins tolérés par les monteurs et les utilisateurs. En outre, leur insertion dans le câble, en cours de fabrication, pose des problèmes qui ne sont pas toujours résolus de façon satisfaisante. La présente invention concerne des compositions d'étanchéité pour câbles électriques isolés, gonflant par transsudation en présence d'eau, caractérisées en ce qu'elles comportent, en combinaison, outre les additifs habituellement utilisés pour la fabrication desdits câbles, au moins un élastomète ou un plastomère, au moins un produit gonflant à liteau, eventuellement au moins une charge minérale isolante ou au moins une charge conductrice conférant à ladite composition une résistivité inférieure à 5000 ohms.centimètre, et diffé- rents additifs connus, utilisés habituellement pour la fabrication des câbles électriques isolés.Ces compositions d'étanchéité sont également caractérisées par le fait qu'on les introduit, au moment même de la fabrication, dans la struc turne du câble dont elles constituent un des éléments, isolant ou semi-conducteur. Les câbles électriques dont Itétanchéité longitudinale est obtenue au moyen des compositions d'étanchéité ci-dessus, sont également un objet de l'in- vention. Le constituant principal des compositions d'étanchéité est à base d'un ou plusieurs polymeres habituellement utilisés pour la fabrication de câbles électriques, plastomériques ou élastomériques, tels que le polyéthylène, le polyéthylène chlorosulfoné, le copolymère d'éthylène propylène, le terpoly mere d'éthylène propylène, le copolymère d'éthylène-vinyl acétate, le polychlorure de vinyle, les caoutchoucs naturels ou synthétiques (polychloroprène, butyl) cette énumération n'étant pas limitative. Le gonflement par transsudation en présence de liteau, grâce auquel se produit l'effet de barrière d'étanchéité, est obtenu par incorporation, dans ces compositions, de produits gonflants, compatibles avec les autres constituants du revêtement, et, en particulier, des dérivés de la cellulose tels que les éthers :: CMC (carboxyméthylcelluièse) , HEC (hydroxyéthylcellulose), HECMC (hydroxyéthylcarboxyméthylcellulose), HPMC (hydroxypropylméthylcellulose), MC (methylcellulose), EC (éthylcellulose), EREC (éthylhydroxyéthylcellulose), HPC (hydroxypropylcellulose), utilisés seuls ou en mélange, cette énumération nté- tant pas limitative. Figurant également dans les compositions d'étanchéité les charges mi nérales habituelles, non conductrices, telles que carbonate de calcium, argiles, bentonites, noirs non conducteurs, ou, éventuellement, des charges conductrices telles que du noir de carbone, lorsqu'on veut conférer à la composition d'une des couches des propriétés semi-conductrices. On sait, en effet, que les cales électriques pour moyenne ou haute tension comportent au moins une couche de revêtement semi-conducteur ayant pour but d'égaliser le champ périphériquement tout au long du câble et d'éviter la production de décharges ou d'effluves dans des zones å champ élevé par effet de pointe. La résistivité de la couche semi-conductrice doit être inférieure à 5000 ohms.cm. Enfin, les compositions d'étanchéité comportent des additifs divers connus en eux-mêmes, et destinés à améliorer les conditions de fabrication (malaxage et extrusion du mélange) ou de fiabilité du cables terminé (résistance mécanique, résistance au vieillissement) et, s'il y a lieu, des additifs de ré ticulation Dans le cas d'un revêtement réticulable, il est alors indispensable de procéder à la réticulation dans un agent caloporteur autre que de l'eau ou de la vapeur d'eau sous pression, par exemple dans un liquide organique ou dans un gaz inerte, portés à la température convenable. On peut, par exemple, constituer une composition d'étanchéité comportant en poids jusqu'à 2000 parties de charges minérales classiques non conductrices et de 5 à 200 parties de produits gonflants, pour 100 parties de polymère, dans le cas d'un revêtement d'étanchéité non conducteur, et de 5 à 100 parties de Carbon Black conducteur, de 5 à 200 parties de produit gonflant pour 100 parties de polymere, dans le cas d'un revêtement d'étanchéité semi-conducteur. Dans l'un et l'autre cas, ce revêtement est mis en place par extrusion et, de préférence, au moment même de la fabrication du caille. Selon la nature et la proportion des différents constituants, les compositions d'étanchéité selon l'invention peuvent être pelables ou non. Dans l'un ou l'autre cas, le dénudage de l'âme métallique, en vue du raccordement des appareils d'extrémités, s'effectue brans difficulté et sans aucun des inconvé- nients que présentaient les mixtures hydrophobes, à consistance poisseuse antérieurement utilisées. La figure 1 représente la section transversale d'un câble électrique isolé pour moyenne tension (12/20 kV), comportant un conducteur (1), une couche semi-conductriàe interne (2), une couche isolante (3), une couche de semiconducteur externe pelable (4), un revêtement d'étanchéité gonflant, semiconducteur et pelable (5), conforme à l'invention, un écran métallique (6) et une gaine de protection (7). Lz composition d'étanchéité (5) a été constituée à partir d'un mélange de 55 patties en poids d'hydroxyéthylcellulose, de 60 parties en poids de Carbon Black conducteur pour 100 parties en poids de polymère EPDM (terpolymère d'éthy lène-propylene). Dans une variante de mise en oeuvre de l'invention, on peut supprimer la couche de semi-conducteur externe pelable (4) et ne mettre qu'une couche de revêtement d'étanchéité gonflant, semiiconducteur et pelable (5) qui assume la double fonction de semi-conducteur et de barrière d'étanchéité. La figure 2 représente la section transversale d'un câble pour basse tension à trois conducteurs comportant des bourrages internes et externes gonflants à lteau, selon l'invention, mais non semiconducteurs. Les trois âmes conductrices (1) sont recouvertes d'une couche d'isolant (2) et sontaassemblées sur un bourrage gonflant interne (3), puis l'ensem- ble est recouvert, également par extrusion, d'un bourrage gonflant externe (4) et d'une gaine de protection extérieure (5). La composition d'étanchéité des bourrages gonflants (3) et (4) est la suivante, en parties pondérales - EPDM : 100 (terpolymère dtéthylene-propylene) - Polypropylène : 80 - CaCo3 : 500 - HEC : 200 (Hydroxyéthylcellulose) - Didécylphtalate : 40 ;Acide stéarique : 3 - Paraffine : 20 Des essais d'étanchéité effectués sur des câbles munis de revêtement d'étanchéité selon l'invention, selon la norme "Electricité de France) flN 33-S-32, précédemment cités, ont montré que, dans tous les cas, ces câbles satisfont très largement aux exigences des utilisateurs en ce qui concerne le cheminement longitudinal de l'humidité. il est également possible de combiner, les compositions d'étanchéité longitudinale selon l'invention, avec d'autres procédés d'étsachéité, lorsque les conditions d'emploi des câbles et les exigences des utilisateurs sont particulièrement sevères. REVENDICATIONS 1 ) Compositions d'étanchéité longitudinale pour câbles électriques isolés, caractérisées en ce qu'elles comportent en combinaison, outre les additifs habituellement utilisés lors de la fabrication desdits câbles, au moins un polymère choisi parmi les élastomères et les plastomères et au moins un produit gonflant par transsudation en présence d'eau. 20) Compositions d'étanchéité longitudinale pour cables électriques isolés, salon revendication 1, caractérisées en ce qu'elles comportent en outre, au moins une charge minérale isolante, à une teneur pondérale allant jusqu'à 2000 parties pour 100 parties de polymère. 30) Compositions d'étanchéité longitudinale pour câbles électriques isolés, selon revendication 1, caractérisées en ce qu'elles comportent, en outre, au moins une charge conductrice leur conférant une résistivité électrique inférieure à 5000 ohms.cm, à une teneur pondérale comprise entre 5 et 100 parties pour 100 parties de polymère. 4e) Compositions d'étanchéité longitudinale pour cales électriques isolés, selon revendication 1, 2 ou 3, caractérisées en ce que le produit gonflant est constitué jar au moins un éther cellulosique choisi parmi : CMC (car boxyméthylcellulose), HEC (hydroxyéthylcellulose, HECMC (hydroxyéthylcarboxymé thylcellulose), HPMC (hydroxypropylméthylcellulose), MC (méthylcellulose), , EC (éthylcellulose), EHCE (éthylhydroxyéthylcellulose), HPC (hydroxypropylcellulose) à une teneur pondérale comprise entre 5 et 200 parties pour 100 parties de polymère. 50) Compositions d'étanchéité longitudinale pour câbles électriques isolés, selon revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisées en ce que le polymère est choisi parmi le polyéthylène, le polyéthylène chlorosulfoné, le copolymère d'éthylène-propylène, le terpolymère d'éthylène-propylène, le copolymère d'éthylène vinyl acétate, le polychlorure de vinyle, le caoutchouc naturel, les caoutchoucs synthétiques. 6 ) Câbles électriques isolés, étanches dans le sens longitudinal, caractérisés en ce que ltune au moins des couches situées entre l'amie conductrice et la gaine de protection externe est constituée par une composition gonflant à l'eau, selon Xnees revendications 1 à 5, que l'on introduit sur lesdits câbles par extrusion au moment de leur fabrication. 70) Câbles électriques isolés, étanches dansle sens longitudinal, selon revendication 6, caractérisés en ce que l'unie au moins des couches semiconductrices est constituée en totalité par une composition d'étanchéité gonflant en présence d'eau, comportant une charge conductrice lui conférant une résistivité électrique inférieure à 5000 ohms.cm.