Brevet FR2534735A1 — publié le 19840420

I La présente invention concerne un revêtement isolant conser- vant ses caractéristiques diéleotriques sur une très large plage de températures. Les impératifs de sécurité exigent que, dans certains cas d'u- tilisation tels que l'on en rencontre dans les industries nucléaires, pétrolières, aéronautiques, spatiales, navales, chimiques, etc, les circuits transportant de l'énergie ou transmettant des signaux de contrôle ou de commande, puissent résister pendant un temps suffi- sant aux températures élevées dues, par exemple, à un incendie ou, pour les circuits électriques, à une élévation anormale de l'intensi- té du courant électrique qui les traverse, de façon à permettre l'é- vacuation du personnel et le sauvetage de matériels Dans le cas de courtscircuits ou de surintensité, on souhaite que l'augmentation importante de température du conducteur, voire la fusion de celui-ci I 5 ne provoque pas un incendie par combustion du revêtement. Pour répondre en tout ou partie à ces exigences, on utilise déjà des revêtements en céramique associés ou non à des fibres de verre Par ailleurs il existe des revêtements, notamment pour les cables électriques qui résultent de l'association d'étoffes en fi- 2 bre de verre et d'oxyde métallique. Les câbles élôtriques destinées à ces usages existent sous la forme armés ou non armées, selon qu'ils sont de fabrication protégés contre les risques de détérioration d'origine mécanique par un rev - tement métallique rigide ou qu'ils doivent être introduitslors du montage,dans des tubes métalliques destinés à assurer leur protectiom. Les cables armés sont constitués d'un ou de plusieurs conducteurs isolés par une substance à faible teneur en carbone, protégés par une carapace cylindrique obtenue par enroulement d'un ruban métalli- que ou par un tube métallique Les câbles non armés sont constitués également de conducteurs isolés par des substances à faible teneur en carbone, mais sont gainés par un complexe de fibre de verre et de caoutchouc siliconé ou en tout autre matériau non combustible. Parmi les revêtements isolants présentant une grande résistan- ce aux hautes températures, on peut citer ceux décrits dans les bre- veto s FR-A 2 381 377 îui décrit un revêtement constitué d'un tube métallique bourré de magnésie. FR-A 2,257 555 qui décrit un revêtement composé d'une couche de fibres inorganiques non combustibles oonstituant un isolant ther- mique et d'une couche d'halogène liée à des fibres non combustibles par une résine. FR-A 2 462 77 I qui décrit un revêtement constitué d'tne ma- tière minérale isolante cuite imprégnée d'huile de silicone, protégé par une gaine métallique. FR-A 2 482 769 qui décrit un revêtement isolant, réfractaire, flexible et résistant à la chaleur, composé d'une étoffe poreuse de base, d'un revêtement réfractaire capable de se fondre à l'étoffe 0 I poreuse de base à température élevée. -FR-A 2 206 563 qui décrit une isolation à haute température composée d'un verre de borosilicate et de silice, que l'on fond à haute température pour former une masse ayant une viscosité supérieu- re à la viscosité du verre et de la silice à la même température I 5 FR-A 2 360 530 qui décrit un corps fritté, vitrifiable, à base de verre et de quartz. US-A 3 602 636 qui décrit un revêtement constitué par un en- robage hélicoïdal avec une étoffe de vetre, à armure ouverte, portant un revêtement en caoutchouc synthétique, résistant à la flamme, proté- gé par une gaine en polychlorure de vinyle. US-A 3 632 412 qui décrit un ruban auto-adhésif constitué d'un interpolymère doublé d'une toile de verre. -US-A 3 013 902 qui décrit des étoffes revêtues d'alumine col- loidale. US-A 3 095 336 qui décrit la préparation de produits cérami- ques stratifiés avec de l'étoffe de verre. EUROPEEN 80 I 072 I 7-4 qui décrit un revêtement isolant en cé- ramique constitué de polyimide et de mica. Pour tenter de répondre aux exigences particulièrement sévères de certaines utilisations, notamment sur: les plate-formes de forage, dans les industries minières et les centrales nucléaires on a imposé des installations en conduites résistant à l'explosion et au feu Ce type d'installation, bien que limitant les effets d'auto-propagation et le dégagement de fumée, présente l'inconvénient de confiner la chaleur à l'intérieur de la conduite, ce qui a pour effet de détrui- re l'isolant et de créer des ruptures de câbles ou des courts-cir- cuits. Par ailleurs, la plupart des revêtements précédemment cités, s'ils assurent la protection des câbles électriques et maintiennent l'isolement indispensable pendant une durée déterminée, ne permet- tent pas la réutilisation ultérieure des installations sans que le remplacement total des câblages ait été au préalable effectué L'ef- fet destructif est encore accentué lorsque des moyens d'extinction tels que la projection d'eau de mer ou le noyage sont utilisés. Que dire des conduites de fluide, qui alimentent en gaz compri. mé ou en liquide hydraulique, des équipements éloignés dont le main- tien en fonctionnement est vital Les tuyauteries souples, générale- I O ment utilisées,ne sont que très imparfaitement protégées de la cha- leur directe, et leur constitution niest pas conçue pour résister suffisamment longtemps à une élévation de température importante. Le revêtement selon l'invention vise à remédier aux inconvé- nients précédemment cités, car avec celui-ci, en effet, lbrsqu'une I 5 température d'environ 1000 o C est atteinte, les fibres de verre qui entrent dans sa composition, se transforment en un gel qui se pré- sente sous la forme d'une mousse pâteuse qui constitue une barrière diélectrique et thermique continue qui renforce l'isolement et la protection du conducteur ou du conduit Après abaissement de la tem- pérature, cette barrière protectrice se transforme en une couche de mica enrobée de verre, étant donné la disparition,par combustion,du polytétrafluorure d'éthylène. En conséquence, ce revêtement conserve ses caractéristiques isolantes et son étanchéité, même après destruction des éléments comn bustibles qui entrent dans sa composition de base (P T F E); ce qui conserve à l'installation sa valeur opérationnelle même après un in- cendie Cette particularité revêt une importance capitale pour la commande à distance de réacteurs nucléaires après un incident ayant entrainé une élévation importante de température dans la partie chat de, et pour le maintien en fonctionnement d'équipements intervenant directement sur la survie de personnes ou la poursuite d'une mission comme c'est le cas notamment dans l'aéronautique, la-Marine, l'aéro- spatiale et sur les plate-formes de forage. De plus, ce revêtement peut 8 tre obtenu par rubannage, ce qui permet d'envisager son utilisation à la demande, pour protéger cer- taines conduites de fluides traversant des zones particulièrement exposées. Ce revêtement se caractérise principalement en ce qu'il consei ses propriétés-diélectriques et thermiques entre -200 C et I 000 o C et en ce qu'il se transforme en un gel qui maintient l'isolation à hautes températures et assure l'isolation et l'étanohéité lors du refroidissement. Il est constitué d'une couche de mica, d'un tissu de verre et d'une couche de polytétrafluorure d'éthylène (P T F E) La couche de mica est obtenue -par enroulement, en une ou plusieurs couches, d'un ruban constitué d'un tissu en fibres de verre imprégné d'un liant supportant des particules de mica; la couche de polytétrafluo- IO O rure d'éthylène,qui se superpose à la couche de mica, est obtenue par enroulement en une ou plusieurs couches, ou par extrusion; le tissu de verre qui se superpose à la couche de polytétrafluorure d' éthylène est obtenu par enroulement d'un ruban ou par tissage de fi- bres élémentaires directement par dessus la couche précédente. I 5 La couche de mica est tournée vers le conducteur ou l'organe à protéger et cette protection est complétée par une polymérisation du polytétrafluorure d'éthylène qui assure l'adhérence entre les couches. Les rubans, dont l'épaisseur est de 0,06 mm à 0,I 2 mm, sont en- roulés avec recouvrement, par exemple de 50 % de façon à doubler 1 ' épaisseur de la couche. Le gel obtenu à température élevée se vitrifie lors de l'abais- sement de température pour constituer, avec les particules de mica qui enrobent l'élément à protéger, un revêtement isolant, diélectri- que et étanche reliant l'ensemble des composants du circuit. Ce revêtement peut être réalisé à la demande, à partir d'un ru- ban obtenu par superposition et adhésion des différentes couches de matériaux entrant dans la composition du complexe; ce qui permet d' assurer la protection d'éléments ou de composants autres que des con- ducteurs électriques, ou de renforcer la protection au feu, d'instal- lations existanteso Ce revêtement se présente sous deux formes, selon qu'il s'agit de protéger un conducteur souple, un conducteur rigide, un composant de raccordement ou un équipement de forme particulière. Dans le cas de conducteurs, la solution idéale consiste à su- perposer un ruban en mica, une protection en polytétrafluorure d'é- thylène et un tissu de verre. Dans le cas d'isolation d'éléments autres que des fils, la so- lution consiste à superposer un ruban en mica, un tissu de verre et une isolation en polytétrafluorure d'éthrylène. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre d'un revêtement réalisé selon l'invention, destiné à la protection de conducteurs électriques, donné à titre d' exemple non limitatif. La protection, en fabrication, des conducteurs s'effectue comme suit: Un ruban constitué d'un tissu en fibres de verre, imprégné d'un liant, généralement en silicone, supporte les particules de mi- I O ca et est enroulé,de préférence, de façon que les particules de mica soient tournées vers le conducteur, en une ou plusieurs couches. Une couche de polytétrafluorure d'éthylène est obtenue par enroulement, par dessus la couche précédente, d'un ruban, ou par ex- trusion. I 5 Un tissu de fibres de verre est superposé à la couche de po- lytétrafluorure d'éthylène par rubannage ou tissage de fibres élémen- taires directement autour du conducteur. Cette protection est complétée par un polymérisation du poly- tétrafluorure d'éthylène, qui se présente sous la forme d'imprégna- tion dans le cas du tissu de verre ou de l'enrobage des fibres dans le cas du tressage direot, et de la couche continue obtenue par ru- bannage ou par extrusion Cette polymérisation a pour effet d'obte- nir l'adhérence des deux couches supérieures et une certaine adhéren- ce de la couche de polytétrafluorure d'éthylène avec le ruban suppor- tant les particules de mica, lorsque celles-ci sont tournées vers le conducteur. Selon une variante, la protection des conducteurs souples peut être obtenue par superposition d'un ruban en mica, tel que défini précédemment d'un tissu de verre, sous la forme d'une tresse ou d' un ruban, et d'une isolation en polytétrafluorure d'éthylène obtenue par rubannage ou extrusion. Cette protection est complétée par un traitement de solidarisa tion analogue à celui décrit dans le cas précédent. Les opérations de rubannage s'effectuent avec un recouvrement choisi de façon qu'en tous points de la périphérie du câble, il y ait une ou plusieurs épaisseurs de chacun des ritbas dont la largeur et l'épaisseur sont définies en fonction du diamètre du fil. Le mica est tourné vers le conducteur de façon à faciliter le dénudage qui précède les opérations de raccordement et d'obtenir une pellicule de mica enrobée de verre après solidification du gel obte- nu à très haute températures afin de faciliter la désolidarisation du revêtement en oas de nécessité. La transformation du revêtement, par chauffage à environ I 000 o C puis refroidissement, peut être recherchée à priori sur des installa- tions rigides, sur lesquelles une étanchéité parfaite est nécessaire, afin, par exemple, de mettre les composants entrant dans leur cons- titution à l'abri d'une ambiance agressive ou humide. Io O En effets le revêtement des conducteurs selon l'invention, peut être étendu, par rubannagep aux autres éléments du circuit de façon qu'après fusion et solidification du revêtement, l'ensemble de l'installation se trouve enrobé de verres de façon continue et, par conséquent étanche. I 5 Le revêtement selon l'invention est destiné principalement à la protection contre l'incendie, de conducteurs électriques, de con- duits de fluides, de composants de raccordement ou d'équipements. Il s'applique tout particulièrement à la protection des cir- cuits électriques de commande, d'éclairage ou de sécurité, dans les industries nucléaires, chimiques, pétrolières, aéronautiques, nava- les et spatiales. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS I Revêtement isolant à hautes et basses températures, caractérisé en ce qu'il conserve ses propriétés diélectriques et thermiques entre -200 C et I 000 o C et en ce qu'il se transforme en un gel qui maintient l'isolation à haute température et assure l'i- solation et l'étanchéité lors du refroidissement, 2 Revêtement isolant, selon la revendication I, caracté- risé en ce que ce revêtement est constitué d'une couche de micas d' un tissu de verre et d'une couche de Po T Fo E. 3 Revêtement isolant, selon la revendication 2, caracté- IO O risé en ce que, pour un conducteur, la couche de mica est réalisée par enroulement, en une ou plusieurs couches, d'un ruban constitué d'un tissu en fibre de verre imprégné d'un liant supportant des par- ticules de mica; la couche de P To F E, qui se superpose à la couche de mica, est obtenue par enroulement d'un ruban, en une ou plusieurs couches ou -par extrusion S le tissu de verre qui se superpose à la couche de Po T Fo Ec est obtenu par enroulement d'un ruban ou par tis- sage de fibres élémentaires directement par dessus la couche précé- dente. 4 Revêtement isolant, selon la revendication 3, caracté. risé en ce que la couche de mica est tournée de préférence vers le conducteur. Revêtement isolant, selon les revendications 29 3 ou caractérisé en ce que la protection est complétée par une polyméri- sation du P T F E qui assure l'adhérence entre les couches. 6 Revêtement isolant, selon la revendication 3, caracté risé en ce que les rubans sont enroulés avec recouvrement adéquat d façon à moduler l'épaisseur de la couche de revêtement. 7 Revêtement isolant, selon la revendication 3, caracte risé en ce que l'épaisseur des rubans est de 0,06 mm à 0,I 2 mm. 8 Revêtement isolant, selon la revendication I, caract E risé en ce que le gel obtenu à température élevée se vitrifie lors de l'abaissement de température pour constitueravec les particule: de mica qui enrobent le fil, un revêtement isolant diélectrique et étanche reliant l'ensemble des composants du circuit 9 Revêtement isolant, selon les revendications I et 2, caractérisé en ce que l'isolation d'un conducteur, d'un conduit ou d'un équipement et ili 3 elati en et l 4 'ig d" vii do plète, peut être obtenue par transformation, à priori, du revêtement par élévation à température convenable, après avoir complété le re- vêtement par rubannage, notamment au niveau des jonctions.