Brevet FR2565024A1 — publié le 19851129

Cible électrique ou optique difficilement inflammable. La présente invention concerne un câble électrique ou optique, notamment câble électrique de puissance à plusieurs brins, dont les conducteurs, les brins et/ou l'âme constituée de plusieurs conducteurs, sont entourés d'une enveloppe en matériaux isclants. On exige de plus en plus des cables ou des conducteurs électriques ou même optiques, que mame lorsqu'ils sont soumis à un fort échauffement, par exemple dans le cas d'incendie, ils restent aptes à fonctionner au moins pendant un certain temps. Cette exigence s'applique aux câbles et aux conducteurs dans la construction des centrales où il s'agit de relier des installations de production d'énergie, des installations de contrôle ou des instruments, tout comme aux câbles et conducteurs électriques ou optiques mis en oeuvre dans la construction navale ou bien dans l'industrie chiriaue. Car,dans ce cas, également, des mesures de commutation ou de contrôle doivent encore être effectuées pendant un certain temps à des températures d'incendie. Pour les câbles et les conducteurs qui, comme par exemple dans l'exploitation minière, sont en outre exposes à des sollicitations mécariques élevées, par exemple parce qu'ils sont utilisés sur ou dans des appareils mobiles, il vient s'y ajouter que les câbles ou conducteurs doivent être dans une large mesure insensibles aux chocs et à la pression. On connat notamment cies câbles dits coupe-feu, réalisés avec des isolations minérales, mais dont l'utilisation est jusqu'à maintenant limitée à des cas particuliers, à cause de l'équipement spécial nécessaire pour leur installation, ainsi que du fait de l'importance du temps consacré à la réalisation des raccordements. Ces conducteurs ne conviennent absolument pas pour des raccordements mobiles. On est, en conséquence,passé à des revête ment s des isolations ou des enveloppes en caoutchouc de silicone.Le caoutchouc de silicone est certes, surtout à cause de sa résistance à la température, un matériau d'isolation et d'enveloppement susceptible d'être préféré pour des câbles et des conducteurs électriques, mais cependant des limites sont imposées à la mise en oeuvre de ce matériau du fait de sa résistance mécanique relativement réduite, notamment de sa résistance à la propagation du déchirement et de sa résistance de collage. Pour ces raisons, on a déjà, pour améliorer les propriétés physiques de ltenveloppement en caoutchouc de silicone, combiné ce matériau avec une feuille mince d'un matériau résistant à la chaleur (DE-OS 28 10 986).Une telle feuille, notamment lorsqu'elle est en métal, altère toutefois la flexibilité du câble ou du conducteur, toute abstraction faite de ce que la feuille enrobée dans une enveloppe de caoutchouc de silicone contribue peu à la protection mécanique de la couche d'enveloppe se trouvant par dessus. Ainsi, ces câbles connus, ne peuvent pas satisfaire aux exigences formulées, par exemple, dans l'exploitation minière en ce qui concerne la résistance à la chaleur, l'incombustibilité ainsi que la résistance à l'abrasion et la résistance vis à vis des huiles et des produits erimiques. A partir de cet état de la technique, le problème posé à l'invention est de trouver-une possibilité de rendre les câbles ou les conducteurs "résistant à l'incendie" pour la transnission d'énergie ou de signaux, de sorte qu'on puisse compter qu'ils continuent à fonctionner pendant une longue période de temps et, qu'en même temps, ces câbles et ces conducteurs soient susceptibles, en cas de besoin, de résister à des sollicitations mécaniques élevées. Ce problème est résolu, conformément à l'invention en ce que, au moins la couche externe de cette enveloppe est constituée en totalité ou en partie, d'un polyuréthane réticulé par rayonnement0 Cette mesure satisfait sans difficulté aux exigences posées. Le polyuréthane réticulé constitue une-gaine fermée, ininflammable, qui ne coule pas sous l'action des flammes et qui ne permet ainsi pas aux autres couches sousjacentes constituant le câble, de fondre dans les flammes.En cas d'incendie, cela signifie que l'incendie reste limité à la zone d'action de la flamme d'allumage et que l'incendie s'éteint de lui-même après que la flamme d'allumage ait été éloignée ou ateinte. En conséquence, et contrairement à ce qui se produisait dans les réalisations précédentes, il n'y a pas transmission de l'incendie. Comme la gaine de protection en polyuréthane réticulé, constituant par exemple la couche d'enveloppe externe d'un câble électrique ou optique, ne fond pas et s'éteint rapidement à nouveau, le dégagement de fumée est en outre, notablement plus réduit que dans le cas de câbles ou de conducteurs comparables avec une isolation en silicone ou bien en copolymère d'acétate d'éthylène - vinyle (EVA > , sans gaine de polyuréthane réticulé ou bien que dans le cas des conducteurs souples au néoprène. Des polyuréthanes de différents types de base sont adaptés au but poursuivi par l'invention à partir du moment où ils sont susceptibles d'être réticulés par irradiation. Parmi les différents types de polyuréthane, le type éther s'est toutefois avéré comme étant le plus avantageux car un tel type, à côté de l'ensemble des autres propriétés nécessaires pour l'invention, est spécialement résistant à l'attaque des bactéries et résistant à l'hydrolyse. I1 s'est avéré particulièrement avantageux que,selon un complément du concept de l'invention, ltenveloppe- ment soit constitué de plusieurs couches. Dans ce cas, il suffit alors de réaliser simplement une mince gaine de protection externe à partir du polyuréthane réticulé par rayonnement, tandis que l'enveloppement lui-meme peut être réalisé dans l'ensemble à partir d'un autre matériau approprié. Un matériau particulièrement indiqué à cet effet est, par exemple, le caoutchouc de silicone qui convient en tant qu'isolation, enveloppe de remplissage, etc...., pour des températures permanentes allant jusqu'à 1 800C. Dans ce cas, les températures élevées ne proviennent pas de la charge de courant du conducteur mais du rayonnement de l'environnement. Comme le caoutchouc de silicone est normalement parfaitement combustible, il s'est avéré avantageux dans la réalisation de l'invention, de rendre ce caout- chouc difficilement inflammable par des ajouts classiques appropriés. Ces mimes dispositions peuvént, en outre, encore être avantageusement prises pour la gaine de polyuréthane conforme à l'invention. L'épaisseur de la gaine ou des gaines de protection en polyuréthane est essentiellement conditionnée par le diamètre et dépend du domaine d'application considérée. Pour des conducteurs résistant à la chaleur, difficilement inflammables, mais flexibles, qui sont ar exenple utilisés sur ou dans des appareils mobiles ou bien des outils dans l'exploitation minière, des épaisseurs comprises entre 0,2 et 0,8 mm, de préférence entre 0,4 et 0,6 mm,se sont avérées comme les plus avantageuses, selon un complément de l'invention dans le cas de diamètre de conducteurs allant jusqu'à 20 mm. Pour des diamètres ae conducteurs plus im portants ou bien pour des sollicitations mécaniques particulièrement élevées, on peut également mettre en oeuvre des enveloppes en polyuréthane avec des épaisseurs de parci plus importantes, par ese-ple 4 mm. ans ces cas, il suffit cependant que, seule la zone externe de l'erveloppe, par exemple sur une épaisseur de C,4 à C,6 mm, soit réticulée. On obtierft alors le zone effet que pour un réticulage complet de la totalité de l'épaisseur de l'enveloppe.Une telle épaisseur de paroi par exemple de la gaine externe, suffit pour résister aux sollicitations prévues lors de l'installa- tior, telles que le titrage du câble, ou du conducteur, sur des arêtes aigües, les chocs, la pression, etc... de même que our résister aux sollicitations en fonctionnement, telles que l'action de la chaleur ou bien les frottements dûs à des secousses prolongées.Si plusieurs brins de câble électrique sont toronnés ensemble ou bien si l'âme d'un câble est constituée par des faisceaux des couches de conducteurs ou de brins optiques, on entourera alors avartageu- sement cet ensemble pour l'arrondir par une gaine commu- ne jouant pour ainsi dire le r81e d'enveloppe interne. Selon un complément de l'invention, cette enveloppe interne est alors constituée d'un caoutchouc de silicone, éventuellement incombustible, qui est,à son tour, entourée par la gaine fermée en polyuréthane réticulé conforme à l'in- vent on, mais cette enveloppe interne peut également être réalisée en polyuréthane, de préférence en un polyuréthane réticulé par rayonnement. Comme cela a été précédemment exposé, il suffit déja 'une couche relativement mince de polyuréthane réti- culé pour assurer la protection de l'ame contre les sollicitations mécaniques externes. Pour des conditions environnantes particulièrement sévères, il peut toutefois être avantageux,entre autres, de prévoir sur la gaine de protection externe en polyuréthane, une armature, par exemple sous la forme d'un treillis ou d'un enroulement de fils métalliques, auquel cas on peut utiliser comme matériaux résistant à la traction ou aux chocs, des métaux mais également des matières plastiques ou bien des combinaisons de ces deux matériaux. l'invention va être exposée plus en détail en se référant aux exemples de réalisation représentés sur les figures 1 à 4. Sur la figure 1 est représenté un conducteur électrique résistant à la chaleur, dont la partie conductrice 1 est réalisée en fil de cuivre étamé, la section transversale conductrice nominale étant par exemple de 1,5 mm2. L'isolation 2 du conducteur est constituée d'un caoutchouc de silicone incombustible et elle est recouverte de la gaine externe de protection 3 constituée d'un polyuréthane réticulé par rayonnement. Cette gaine de protection est susceptible de supporter ds sollicitations mécaniques particulièrement élevées et notamment elle résiste aux entailles. Du fait de la réticulation par rayonnement, la matière thermoplastique en soi fusible devient un élastomère non fusible qui, mis sous la forme d'une gaine fermée, ne fond pas,meme à la température d'un incendie, et ne donne ainsi pas la possibilité au caoutchouc de silicone se trouvant sous cette gaine de protection, de s'écouler par fusion vers une zone libérée par cette gaine de protection. Du fait que selon le concept de l'invention, on peut renoncer à des couches internes de renforcement ou de protection contre la température, les cibles ou les conducteurs sont très flexibles.Cela présente,par exemple, l'avantage, même dans le cas d'une installation à poste fixe dans l'exploitation des mines, que de tels conducteurs peuvent être encore facilement posés même dans des conditions où l'espace disponible est tres limité et qu'elles conviennent pour le raccordement de parties mobiles. En outre, les endommagements dts à des ruptures par vibrations, sont évités du fait que la partie conductrice 1 est constituée par des fils de cuivre fins. La figure 2 montre, à titre d'autre exemple de réalisation de l'invention, un câble à quatre brins avec une section transversale conductrice nominale de par exemple 2,5 mm2, prévu pour des sollicitations mécaniques très élevées dans une réalisation résistant à la flamme. Dans ce cas, les conducteurs individuels 4 sont tout d'abord entourés d'une isolation 5 en caoutchouc de silicone, ces conducteurs étant toronnés ensemble. Par dessus cet ensemble toronné, qui peut éventuellement autre entouré d'une hélice de maintien ouverte ou fermée, est appliquée l'enveloppe interne 6 constituant un enveloppement commun des conducteurs. Conformément à l'invention, cette enveloppe interne 6 est constituée d'un caoutchouc de silicone qui est entouré à l'extérieur par la gaine de protection 7 en polyuréthane réticulé. Avantageusement, les conducteurs (4/5) sont mobiles dans ltenveloppe 6. L'enveloppement commun des conducteurs (enveloppe interne 6) en dehors de sa fonction d'arrondissement de l'âme, remplit également la fonction d'une couche dë rembourrage, ce qui augmente la résistance de ce câble aux chocs et à la pression. La réalisation de la gaine externe de protection en un polyuréthane expansé et réticulé, vise le mdme but. La figure 3 montre également une réalisation avec plusieurs brins. Dans ce cas, les brins optiques 8, par exemple des brins pleins ou creux, sont rassemblés en un faisceau et entourés d'une hélice de maintien 9. Par dessus est appliqué l'enveloppement co=sun 10 constitué d'un caoutchouc de silicone difficilement inflemable, cet enveloppement 10 étant protégé vers l'extérieur par la gaine externe de protection 11 en polyuréthane réticulé. Bzns les exemples de réalisation représentés, la couche en polyuréthane réticulé sert chaque fois de gaine externe. Toutefois, si les conditions d'environnement le rendent nécessaire, il est bien entendu possible également d'incorporer la gaine de protection en polyuréthane réticulé dans la constitution du conducteur ou du cible, ou bien de prévoir dans ceux-ci des couches supplémentai res de protection en polyurétbane. C'est ainsi que, par exemple, les brins individuels selon la figure 1 , mais également un ou plusieurs des brins selon les figures 2 et 3, peuvent comporter par dessus une isolation en caoutchouc de silicone respectivement, une couche de protection distincte en polyuréthene. En variante des exemples de réalisation représentés sur les figures 1 à 3, la figure 4 représehte une forme de réalisation de l'invention dans laquelle le polyuréthane réticulé par rayonnement n' est pas seulement utilisé comme gaine externe de protection à paroi relativement mince, mais également co=e enveloppe externe en général. Comme exemple d d'une telle forme de réalisation, on a choisi ce que l'on appelle un cible d'enrouleur, dont trois conducteurs 12 en fil de cuivre étamé ou mu, ou bien en d'autres matériaux conducteurs, sont entourés d'une gaine isolante 13 en un matériau présentant l'élasticité du caoutchouc, par exemple un caoutchouc thermoplastique (3FR). La couche conductrice externe 14 est constituée d'un caoutchouc conducteur. La référence 15 désigne un conducteur de surveillance constitué,par exemple, d'un support, par exemple un fil de caoutchouc ou de kevlar, sur lequel sonttressés des fils de cuivre. Ce conducteur de surveillance est entouré par la couche de caoutchouc conducteur 16. En plus du conducteur de surveillance 15, deux conducteurs de commande 17 sont disposés dans l'âme du câble, ces conducteurs pouvant être constitués de façon correspondante aux conducteurs de surveillance et étant entourés de la gaine isolante 18 constituée, par exemples d'un caoutchouc thermoplastique. Pour l'arrondissement de l'âme du câble,on utilise le bourrage axial 19 ainsi que les bourrages annexes 20 constitués,par exemple,d'un caoutchouc déposé sur un support textile. L'enveloppement commun des brins, par exemple sous la forme d'une bande enroulée, est désigné par 21, et ce que lton appelle leenveloppe interne qui peut être ccnstituée d'un matériau présentant l'élasticité du caoutchouc, mais éventuellement aussi de polyuréthane, porte la référence 22. Une tresse d'acier de cuivre constitue le treillis 23, les fils d'acier pouvant être égale en remplacés par des fils en matière plastique à haute résistance. Enfin, l'enveloppe externe 24 est constituée, conformément à l'invention, de polyuréthane réticulé par rayonnement qui est difficilement inflammable. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Cible électrique ou optique, notamment câble électrique de puissance à plusieurs brins, dont les conducteurs, les brins et/ou l'âme constituée de plusieurs conducteurs, sont entourés d'une enveloppe en matériaux isolants, cible caractérisé en ce qu'au moins la couche ex- terne de cette enveloppe est constituée en totalité ou en partie d'un polyuréthane réticulé par rayonnenent. 2.- Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polyuréthane est difficilement inflammable. 3.- Câble selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le polyuréthane est un polyuréthane du type éther. 4.- Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'enveloppe est constituée de plusieurs couches. 5.- Câble selon la revendication 4, caractérisé en ce que ltenveloppe est essentiellement constituée de caoutchouc ou de silicone. et est entourée d'une gaine de protection constituée du polyuréthane réticulé par rayonnement. 6.- Câble selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'épaisseur de paroi de la gaine de protection, pour des diamètres de conducteurs allant jusqu'à environ 20 mr, est de 0,2 à 0,8 mm, de préférence de 0,4 à 0,6 mm. 7.- Câble selon l'une quelconque des revendica- tions 5 ou 6, caractérisé en ce que la gaine de protection est constituée d'un polyuréthane expansé et réticulé. ô.- Câble selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce que l'enveloppe est constituée d'une seule couche et que seule la zone externe- est réticulée par rayonnement. 9.- Câble selon la revendication 8, caractérisé en ce que la zone externe réticulée par rayonnement a une épaisseur de paroi de 0,4 à 0,6 mmO 100) Câble selon l'une quelconque des revendications l à 9 , avec plusieurs brins toronnés et une enveloppe interne rapportée par dessus, câble caractérisé en ce que l'enveloppe interne est constituée de caoutchouc siliconé recouvert de polyuréthane depuis la gaine de protection. 110) Câble selon l'une quelconque des revendications l à 10, avec plusieurs brins toronnés et une enveloppe interne rapportée par dessus, câble caractérisé en ce que l'enveloppe interne est constituée d'un polyuréthane, de préférence du-polyuréthane réticulé par rayonnement. 120) Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'une armature est rapportée sur la gaine externe de protection.