Brevet FR2563367A1 — publié le 19851025

1î 2563367 La présente invention concerne un câble électri- que perfectionné du type capable d'empêcher la propaga- tion de l'incendie sans dégagement appréciable de fumées ni de gaz toxiques. On qualifie de non propagateurs de l'incendie les câbles qui, même s'ils sont posés en faisceaux, ne propagent pas la flamme et s'éteignent d'euxmêmes à une distance limitée du point o l'incendie s'est développé. Le câble peut être indifféremment du type desti- né au transport de l'énergie ou du type destiné au trans- port de l'information mais le câble selon l'invention est de préférence un câble pour le transport de l'éner- gie destiné à être utilisé dans des enceintes fermées et o plusieurs câbles sont disposés en un faisceau. Dans les situations de ce genre, on a observé que, même si les câbles résistent bien à la combustion, ils peuvent cependant constituer une voie de propagation de la flam- me jusqu'à des parties de l'installation plus inflamma- bles ou plus délicates et plus coûteuses. Les risques de propagation sont plus grands là o il existe des canalisations de câbles posés en fais- ceaux verticaux, en raison de la plus grande concentra- tion de matières organiques (isolants, bourrages, gai- nes) dont la combustion, bien que lente, peut entretenir la flamme, en particulier sous l'effet de tirage engen- dré par les tronçons verticaux de ces câbles. On connatt des câbles résistants à la combus- tion et qui ne propagent pas l'incendie, grâce à la pré- sence dans ces câbles de composés à base de chlore, de soufre, de fluor, etc., qui dégagent des produits gazeux non combustibles mais les câbles de ce genre dégagent des fumées et gaz toxiques qui peuvent être dangereux dans des enceintes fermées telles que les locaux ouverts au public, les chemins de fer métropolitains et les cen- trales électriques. En effet, d'une part, ces fumées et gaz sont dangereux pour le public qui peut se trouver dans l'enceinte et, d'autre part, ils gênent ou empê- 2 2563367 chent l'action du personnel d'intervention. Jusqu'à présent, il a déjà été proposé des câ- bles dans lesquels le dégagement de fumées et de gaz toxiques était sensiblement réduit grâce à l'adjonction de compositions anti-flamme et de retardateurs. Dans le brevet italien n 1 051 746, on décrit des câbles élec- triques dans lesquels l'isolant des différents conduc- teurs du câble, la gaine protectrice extérieure et le ma- tériau de remplissage ont été choisis de telle manière qu'en cas de combustion, il ne se dégage pas de gaz aci- des et il ne se forme qu'un faible volume de fumées. En particulier, le matériau de remplissage est isolant et comprend du carbonate de calcium (entre 60 et 70 %), avec une quantité limitée d'oxyde d'aluminium hydraté. De cette façon, lorsque le câble est soumis à une combus- tion, il forme un résidu de cendres inorganiques autour du conducteur ou des conducteurs isolé(s). Un câble de ce genre est satisfaisant en ce qui concerne le dégagement des gaz toxiques et des fumées mais il ne résout pas un autre problème qui se pose dans les incendies dans les installations fermées. En effet, bien qu'il soit résistant à la combustion en ce sens qu'il conserve ses propriétés pendant un certain temps lorsqu'il est exposé à la flamme et/ou à des températu- res élevées, le cable constitue fréquemment le véhicule le long duquel un début d'incendie peut se propager à d'autres parties de l'installation. La température d'in- tervention de ces matériaux, c'est-à-dire celle à laquel- le débute leur décomposition, avec dégagement de gaz qui retardent la combustion, est relativement élevée et il en résulte que ces matériaux ne sont pas en mesure de lutter en temps voulu contre l'inflammation de la ma- tière organique du câble ni à la propagation des flammes qui se produit aux dépens de l'élastomère présent dans le remplissage ou dans la gaine protectrice. Par exem- ple, les câbles selon le brevet italien précité se sont révélés vulnérables, en tant que propagateurs de l'incen- die dans des situations particulières (câbles réunis en faisceaux et disposés verticalement), ou dans certaines configurations (câbles comprenant un grand nombre de con- ducteurs et, par conséquent, une grande abondance de ma- tière non métallique par unité de longueur) parce que, dans la phase de propagation de la flamme, c'est-à-dire lorsque le caoutchouc ou l'élastomère inévitablement pré- sent dans le câble brûle, on ne bénéficie pas du dégage- ment des gaz qui, bien que toxiques,étaient fortement re- tardateurs de la combustion. On doit considérer que, compte tenu de la va- leur des installations considérées et du risque d'acci- dents personnels, la tendance d'un câble à se comporter comme un véhicule de transmission de l'incendie peut être extrêmement préjudiciable et inacceptable. Le ris- que devient en effet celui de voir des incendies locali- sés et facilement maîtrisables se transformer en bra- siers incontrôlables (comportant des dommages et risques majeurs) justement à cause des câbles. D'un autre côté, il est inconcevable de déroger à l'exigence d'absence de toxicité pour l'efficacité d'un système de sécurité qui tienne compte des événements possibles. La demanderesse a découvert qu'il est possible de réaliser un câble résistant à la combustion du type à dégagement de gaz toxiques limité, qui possède d'excel- lentes propriétés de non propagation de la flamme, du mê- me ordre que celles que l'on ne trouvait précédemment que dans les câbles comportant un dégagement de gaz toxi- ques et de fumées. Ceci est obtenu au moyen d'un câble qui, outre le fait qu'il est muni d'un isolement des con- ducteurs et d'une gaine protectrice faits de matériaux résistants à la combustion ou à faible dégagement de gaz toxiques ou de fumées, prévoit également une couche de matière résistante à la propagation de la flamme, consti- tuée sensiblement par un liant élastomère ou plastomère et par une charge de sulfate d'aluminium hydraté. La couche peut être celle du remplissage d'un câble connu à très faible dégagement de fumées et de gaz toxiques ou bien une autre couche ajoutée extérieurement à la gaine d'un tel câble. En variante, la couche protec- trice peut être celle même qui constitue la gaine exté- rieure. Selon l'invention, le câble électrique compre- nant un ou plusieurs conducteur(s) isolé(s) individuelle- ment à l'intérieur d'une gaine de matière isolante anti- flammes, dans lequel la gaine et l'isolant de chaque con- ducteur sont d'une composition propre à ne pas dégager de gaz acides ni de fumées en cas d'incendie, est carac- térisé par le fait qu'il comprend au moins une couche protectrice comprenant un liant en matière élastomère ou plastomère dépourvu d'halogènes, de soufre et d'azote, et une charge de sulfate d'aluminium hydraté qui repré- sente entre 30 et 80 % du poids de la totalité de la cou- che protectrice. Contrairement à ce qui est prévu par la techni- que connue et, en particulier, par le brevet italien pré- cité, le remplissage proposé possède une conductibilité électrique relativement élevée et-il n'est donc pas uti- lisé pour l'isolement des conducteurs. Ladite couche ré- sistante à la propagation peut être celle qui forme le remplissage entre l'isolant des conducteurs élémentaires et la gaine extérieure ou encore une couche additionnel- le appliquée au-dessus de la gaine extérieure d'un câble du type indiqué plus haut, ou encore celle de la gaine extérieure. Les figures du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces dessins, la figure 1 représente schématiquement une cou- pe transversale d'un câble réalisé selon l'invention; et la figure 2 représente schématiquement une cou- pe transversale d'une autre forme de réalisation du câ- ble selon l'invention. Le câble représenté sur la figure 1 est formé de trois conducteurs métalliques 10, 11, 12 munis de re- vêtements isolants 20, 21, 22 respectivement et contenus à l'intérieur d'une gaine 30 faite d'une matière élasto- mère. L'isolant des conducteurs et la gaine possèdent des compositions de nature à ne pas dégager de gaz aci- des ni de fumées. Un matériau de remplissage 25 occupe l'espace situé entre les conducteurs isolés adjacents, en donnant à l'ensemble constitué par les conducteurs une surface externe circulaire. Un ruban de retenue 28 peut être en- roulé en hélice autour des conducteurs et du remplissage avant l'extrusion de la gaine 30. Le câble peut être com- plété par l'application de couches d'armure (non repré- sentées) autour de la gaine 30. Selon cette forme de réalisation de l'inven- tion, la couche 25 de remplissage comprend un liant fait d'une matière élastomère ou plastomère chargé de sulfate d'aluminium hydraté. Le liant est dépourvu de substances dont la combustion pourrait engendrer des fumées ou gaz toxiques (halogènes, soufre, azote) et le poids de la charge est compris entre 30 et 80 % de l'ensemble de la couche 25. Selon la variante de réalisation représentée sur la figure 2, dans laquelle on a utilisé les mêmes nu- méros de référence pour désigner les éléments correspon- dants, il est prévu, extérieurement à la gaine 30, une couche protectrice 40 comprenant un liant du type indi- qué plus haut et dépourvu d'éléments de nature à produi- re des fumées et gaz toxiques, et une charge de sulfate d'aluminium hydraté. La couche de remplissage désignée par la référence 35 peut elle aussi contenir du sulfate d'aluminium ou, en variante, elle peut être de type clas- sique, c'est-à-dire du type qui ne dégage pas de gaz toxiques ni de fumées en cas de combustion mais sans pos- séder de caractéristiques marquées de non propagation de la flamme. 2563367- On considère que les performances optimales du câble ainsi obtenu sont dues à la concomitance de diffé- rents facteurs. Le sulfate d'aluminium hydraté, dont la formule générale est A12(SO4)3. nH2O, avec n compris entre 14 et 18, est composé, pour environ la moitié de son propre poids, d'eau de cristallisation qui, en se dégageant, ab- sorbe de notables quantités de chaleur sans contribuer à la teneur en gaz toxiques. Au contraire, dans les câbles antérieurs, l'action qui retarde la combustion était qua- si exclusivement imputable au dégagement de CO2 et, éven- tuellement de CO, provenant de la décomposition du carbo- nate de calcium qui se produisait à des températures re- lativement élevées. Le dégagement de ces gaz étouffait la flamme mais, ceci aux dépens d'une teneur en gaz no- cifs de l'atmosphère environnante. Dans le cas de la ma- tière proposée, l'action de retardement est due à l'ab- sorption de chaleur par l'eau produite par la décomposi- tion de la matière à des températures beaucoup plus bas- ses (150 à 200 C) et ceci sans production de gaz no- cifs. La décomposition de la matière commence ainsi beaucoup plus tôt, typiquement, dès que la flamme a atta- qué le câble. L'action est ensuite suffisamment efficace pour qu'en l'absence d'autres sources de chaleur, c'est- à-dire s'il n'y a en jeu qu'un début d'incendie qui tend à se propager le long du câble, le cable soit auto-ex- tincteur. Le sel anhydre, c'est-à-dire A12(SO4)3 possède une température de décomposition d'environ 750 cC et, par conséquent, il ne commence à se décomposer en déga- geant une quantité modérée de gaz contenant du soufre, que si le câble est entouré d'un incendie de grandes pro- portions. A la lumière de ce qui a été exposé plus haut, on comprend que le sulfate d'aluminium hydraté pourrait être remplacé partiellement par un autre sel hydraté ca- 7 - 2563367 pable de fournir un apport comparable d'eau de cristalli- sation. Il convient de se rappeler que les gaz conte- nant du soufre ne constituent qu'une partie des produits de combustion (puisque, ainsi qu'on l'a déjà dit, la gai- ne et l'isolant sont de nature à ne pas dégager de fu- mées ni de gaz toxiques) et que, de ce fait, l'indice de toxicité des gaz dégagés au total par le câble, même au milieu de grandes flammes, reste contenu dans les limi- tes admises. Parmi les diverses expériences effectuées par la demanderesse sur le câble selon l'invention, on repor- te ci-après les résultats d'une expérience particulière- ment significative parce qu'elle a été exécutée dans les conditions les plus sévères. On a choisi un câble comprenant un grand nombre de conducteurs individuels isolés (7 x 1,5 mm2 de sec- tion) possédant un isolant constitué par un mélange à ba- se de caoutchouc éthylène-propylène vulcanisé par des peroxydes, d'une épaisseur de 1 mm, un matériau de rem- plissage constitué par un mélange de polymère éthylène- acétate de vinyle contenant des charges minérales iner- tes, d'une épaisseur de 0,8 mm, et une gaine formée d'un mélange à base de polyoléfine thermoplastique, d'une épaisseur de 1,4 mm. Plusieurs tronçons de ce câble, d'une longueur de plusieurs mètres, disposés verticalement et espacés les uns des autres, avec une quantité-de matière non mé- tallique représentant 10 kg/mètre, ont été enflammés pen- dant 15 minutes avec une flamme et la combustion s'est ensuite poursuivie après l'éloignement de la flamme, en entratnant la combustion totale des câbles au bout d'en- viron 30 minutes. Dans un faisceau de câbles réalisé de la même façon, à l'exception du remplissage, qui, a égalité d'épaisseur, était formé d'une proportion de 70 % en poids de sulfate d'aluminium hydraté dans un élastomère 8 2563367 éthylène-acétate de vinyle (EVA), la flamme s'est étein- te spontanément peu après l'éloignement de l'élément d'allumage et la hauteur maximum à laquelle on a pu re- trouver des signes de combustion sur les câbles était de 1,85 m, ce qui démontre que le câble ne propage pas l'in- cendie. D'autres essais de combustion dans lesquels on fait brûler entièrement les câbles ont donné comme résul- tat un dégagement extrêmement faible de gaz et de fumées toxiques sans réduction appréciable des caractéristiques de résistance à l'incendie. Ainsi qu'on l'a déjà dit, la couche protectrice peut être ajoutée extérieurement à la gaine d'un câble de façon à améliorer les caractéristiques de non propaga- tion d'un câble connu, qui est déjà en soi résistant à la combustion et à faible dégagement de gaz toxiques et de fumées. Si, d'un côté, l'addition d'une autre couche protectrice extérieure augmente les dimensions et le coût du câble, d'un autre côté, on obtient une défense contre la propagation de l'incendie qui est encore plus précoce et plus efficace, en ce sens que la couche pro- tectrice extérieure est la première à être soumise à l'action de la flamme. Etant donné que l'on doit assurer une plus grande compacité au revêtement, il est préféra- ble de prévoir une plus grande teneur en liant que dans le cas du remplissage et, plus précisément, une propor- tion de 40 % en poids de EVA et de 60 % en poids de sul- fate d'aluminium hydraté. Finalement, la gaine elle-même peut contenir du sulfate d'aluminium hydraté dans des pourcentages com- pris entre ceux indiqués plus haut. L'invention peut éga- lement être mise en oeuvre dans des formes différentes de celles qui ont été spécialement illustrées, par exem- ple, en remplaçant en partie le sulfate d'aluminium hy- draté par des aluns ou par d'autres sels hydratés capa- bles d'introduire dans la charge une quantité d'eau sen- siblement équivalente, ou encore en combinant les diver- ses formes de réalisation de différentes façons dans un 9 2563367 même câble. Bien que le câble selon l'invention trouve une application particulière dans les centrales électriques et installations analogues, il n'est pas limité à ces ap- plications non plus qu'aux structures particulières et compositions en pourcentages particulières qui ont été indiquées. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés mais qu'on peut lui apporter différentes modifications, notam- ment par substitution des moyens techniques équivalents, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D t C A T I O N S 1 - Câble électrique comprenant un ou plusieurs conducteur(s) (10, 11, 12) isolé(s) individuellement à l'intérieur d'une gaine de matière isolante anti-flamme (30), dans lequel la gaine (30) et l'isolant (20, 21, 22) de chaque conducteur possèdent des compositions de nature à ne pas dégager de gaz acides ni de fumées dans le cas d'incendie, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une couche protectrice comprenant un liant fait d'une matière élastomère ou plastomère exempte d'halogè- nes, de soufre et d'azote et une charge de sulfate d'alu- minium hydraté dans une mesure comprise entre 30 et 80 % en poids de la totalité de la couche protectrice. 2 - Câble électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dite couche protectrice est constituée par le remplissage (25) formé entre les con- ducteurs isolés et la gaine extérieure. 3 - Câble électrique selon l'une des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que ladite couche protec- trice est une couche (40) extérieure à ladite gaine. 4 - Cable électrique selon l'une des revendica- tions 1, 2 et 3, caractérisé en ce que ladite couche pro- tectrice est constituée par ladite gaine (30).