Brevet FR2505082A1 — publié le 19821105

Matériau de bourrage semiconducteur pour câble sous-marin, câble comportant ce matériau et procédé de fabrication de ce câble La présente invention concerne un matériau de bourrage semi- conducteur pour câble sous-marin de transmission d'énergie électri- que, comprenant une âme formée par des conducteurs disposés axiale- ment, entourés par une couche de polyéthylène rendu semiconducteur, puis par un isolant en polyéthylène, éventuellement revêtu lui-même d'une couche semiconductrice Elle s'étend en outre à des câbles comportant ce matériau de bourrage et à un procédé de fabrication de tels câbles. Dans les câbles sous-marins de transmission d'énergie, les conducteurs étaient isolés jusqu'à une date récente à l'aide de rubans de papier imprégnés de matières visqueuses, telles que des graisses ou des goudrons de pétrole On remplissait alors les interstices entre les conducteurs à l'aide de matériaux de bourrage également formés de matières visqueuses. Lorsque l'on a remplacé l'isolant en rubans de papier imprégné par un isolant en polyéthylène, on a observé que les matériaux de bourrage formés de matières visqueuses fondaient lors de la mise en place de l'isolant par extrusion et migraient dans celui-ci, ce qui perturbait considérablement ses propriétés diélectriques. On a proposé dans la demande de brevet fraçais N O 2 407 557 du 27 octobre 1977 de la Demanderesse de remplacer un matériau de bour- rage entre un isolant en polyéthylène et un écran à ondulations longitudinales par des joncs de matériau plastique dans lesquels sont fixées des fibres de cellulose, celles-ci gonflant en présence d'eau et empêchant donc sa propagation Il n'est cependant pas pos- sible d'assembler de tels joncs avec des conducteurs métalliques dans une filière. La présente invention a pour but de surmonter cez difficultés, et de procurer un matériau de bourrage semiconducteur pour câble sous-marin qui assure une aussi bonne étanchéité à la propagation longitudinale de l'eau que les matières visqueuses antérieurement connues, tout en ne fondant pas lors de la mise en place de l'isolant par extrusion et en ne perturbant pas les propriétés diélectriques 2 - de celui-ci. Le matériau de bourrage semiconducteur selon l'invention est caractérisé en ce qu'il est obtenu par réticulation d'un caoutchouc nitrile liquide à liaisons carboxyliques et d'une résine époxyde, additionnés d'un noir de carbone de surface spécifique au moins égale à 100 m 2/g, d'un antioxydant et d'un accélérateur de réticula- tion. De préférence l'antioxydant est l'octyl-diphénylamine, et l'accélérateur le tri (diméthylaminoéthyl) phénol. Le câble sous-marin selon l'invention comprend un matériau de bourrage tel que défini ci-dessus disposé entre les conducteurs de l'âme, et éventuellement dans les ondulations longitudinales de l'écran métallique lorsque le câble collporte un tel écran. Le procédé de fabrication d'un câble selon l'invention, dans lequel on assemble de façon connue les conducteurs de l'âme en une corde dans une filière, est caractérisé en ce que l'on injecte le matériau de bourrage sous une pression élevée dans ladite filière, en ce que l'on laisse ensuite s'effectuer le durcissement du maté- riau, puis en ce que l'on extrude autour de celui-ci une couche de polyéthylène rendu semiconducteur, puis l'isolant en polyéthylène, et en ce que l'on dépose éventuellement le matériau de bourrage dans les ondulations longitudinales de l'écran métallique au moment de la mise en place de ce dernier. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures du dessin annexé, un câble sous-marin de transmission d'énergie et une installation de fabrication de l'âme de ce câble. La figure 1 représente le câble en section droite. La figure 2 représente schématiquement une installation de fa- brication de son âme. Dans la figure 1, le câble comprend des conducteurs isolés 1 en cuivre ou aluminium noyés dans un matériau de bourrage 2 injecté sous pression élevée. Celui-ci comprend parties de caoutchouc nitrile à liaisons carboxyliques liquide, notamment celui commercialisé sous la désignation 3 - Hycar CTBN 1300 X 8 parties d'une résine époxyde, notamment celle commercialisé par la société Shell sous la désignation commerciale Epikote 828 quelques pourcent de l'antioxydant octyl-diphénylamine 10 parties de noir de carbone de surface spécifique 350 m 2/g quelques pourcent de l'accélérateur tri (diméthylamino-éthyl) phénol. L'âme formée par les conducteurs noyés par le matériau de bourrage est entourée par une couche 3 de polyéthylène rendu semi- conducteur par addition de poudre de carbone Cette couche est elle- même entourée par un isolant 4 en polyéthylène, Autour de celui-ci est disposé l'écran 5 en aluminium ou en cuivre à ondulations longitudinales; les interstices 6 entre la surface externe de l'isolant et les ondulations-de l'écran sont eux- mêmes remplis du même matériau de bourrage que ceux entre les conduc- teurs. Le câble est complété par une gaine externe 7, et éventuelle- ment une armure en fils d'acier, non représentée. Dans la figure 2, les conducteurs 1 destinés à former l'âme du câble sont amenés avec un mouvement de rotation autour de l'axe général d'avance, superposé à leur translation, à la filière 12. Cette dernière reçoit par ailleurs le matériau de bourrage d'une pompe d'injection 13, elle-même alimentée en caoutchouc nitrile et en résine époxy par les prémélangeurs 15 et 16, dans lesquels sont ajoutés l'antioxydant et l'accélérateur Le piston 14 refoule le mélange destiné à former le matériau de bourrage par le conduit 17 vers la chambre 18 de la filière. A la sortie de la filière, l'âme toronnée 19 est enroulée sur le touret de réception 20 Elle est alors soumise à un traitement d'étuvage à 900 C pendant 24 heures, assurant le durcissement du ma- tériau de bourrage On extrude alors sur l'âme une couche depoly- éthylène rendu semiconducteur par addition de noir de carbone, puis le polyéthylène formant l'isolant On recouvre alors l'isolant d'un écran métallique à ondulations longitudinales, en déposant en épais- seur calibrée du matériau de bourrage liquide dans les ondulations -t' 4 de l'écran du côté de l'isolant à l'aide d'une buse alimentée sous haute pression On ajoute en même temps la gaine externe par extru- sion Puis on l'entoure le cas échéant d'une armure de fils d'acier. Le câble ainsi obtenu est parfaitement étanche sous une pres- sion d'eau supérieure à 15 bars. Z 505082 -5- REVENDICATIONS 1/ Matériau, de bourrage semiconducteur pour câble sous-marin de transmission d'énergie électrique, comprenant une âme formée par des conducteurs disposés axialement, entourés par une couche de polyéthylène rendu semiconducteur, puis par un isolant en polyéthylène, caractérisé en ce qu'il est obtenu par réticulation d'un caoutchouc nitrile liquide à liaisons carboxyliques et d'une résine époxyde, additionnés d'un noir de carbone de surface spéci- fique au moins égale à 100 m 2/g, d'un antioxydant et d'un accéléra- teur de réticulation. 2/ Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anti- oxydant est l'octyl-diphénylamine. 3/ Matériau selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'accélérateur de réticulation est le tri (diméthylaminoéthyl) phénol. 4/ Câble sous-marin comprenant un matériau de bourrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce matériau est disposé entre les conducteurs de l'âme. / Câble selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant en outre autour de l'isolant un écran métallique à ondulations longitudi- nales, caractérisé en ce que, le matériau de bourrage est disposé entre la surface externe de l'isolant et les ondulations de l'écran. 6/ Procédé de fabrication d'un câble selon les revendications 4 ou 5, dans lequel on assemble les conducteurs de l'âme en une corde dans une filière, caractérisé en ce que l'on injecte le matériau de bourrage sous une pression élevée dans ladite filière, en ce que l'on laisse ensuite s'effectuer le durcissement du matériau, puis en ce que l'on extrude autour de celui-ci une couche de polyéthylène rendu semiconducteur, puis l'isolant en polyéthylène, et en ce que l'on dépose éventuellement en épaisseur calibrée le matériau de bourrage dans les ondulations longitudinales de l'écran métallique au moment de la mise en place de ce dernier autour de l'isolant.