Brevet FR2579819A1 — publié le 19861003

" Gaine rétrécissable pour les raccords d'extrémité de câbles, résistant aux courantsde fuite superficiels". La présente invention concerne une gaine rétrécissable pour les raccords d'extrémité de câbles, résistant aux courantsde fuite superficiels, telle quedpar exempleune gaine isolante prévue sur les raccords d'extrémité de câbles électriques à haute tension. On connaît déjà un raccord d'ex- trémité pour câbles de haute tension (modèle d'utilité DE-GM 66 09 658) selon lequel on place un tube rétré- cissable en un matériau conducteur sur l'extrémité de câble, dégagée, pour régler le champ électrique. Cette gaine dite de commande est en général) revêtue d'une gaine rétractable, isolante (US-A 32 10 460, EP-A 0 121 986) et dont on exige actuellement une résistance aux courants de fuite superficiels, de plus en plus grande. On a réalisé jusqu'à présent les produits résistant aux courants de fuite superficiels en préparant des compositions du mélange correspondant au cours d'une ou plusieurs étapes de combinaison, puis en les formant en un produit par un procédé d'ex- trusion ou d'injection. Pour augmenter la plage des tem- peratures utiles, il faut une réticulation du mélange ce qui s'effectuejdans la pratique actuelle sous la forme d'une réticulation par peroxyde ou une réticula- tion par rayonnement. La réticulation constitueen outre une exigence technique pour des produits thermo- rétractables. Dans le cas d'une réticulation périodique, on obtient directement une réticulation des chaînes du polymère du fait de l'initialisation des radicaux par addition de peroxyde. Pour l'appli- cation envisagée ici, on a ainsi les inconvénients suivants: la réaction de départ nécessite des tempé- ratures élevées, notablement supérieures à 160 C. Cela peut entraîner la destruction ou la transformation partielle d'additifs nécessaires à l'amélioration de la résistance aux courants de fuite superficiels. Fréquemment, en plus des autres additifs, on utilise des oxydes métalliques contenant des cristaux d'eau, et qui, aux températures envisagées, peuvent déjà per- dre au moins partiellement leur eau. Des produits rétractables réali- sés selon la technique de fabrication dite ouverte, comme pour l'extrusion de tubes, ne permettent prati- quement pas de réticulation par les peroxydes. Du fait de l'absence de pression externe, on rencontre dans la matière en fusion, chaude, des cavités ainsi que des crevasses résultant du produit de décomposition, expan- sé provenant du peroxyde. De plus, les manipulations aux températures nécessaires du bain non encore réti- culé, et conservant la forme, sont des problèmes non résolus. Dans le cas de la réticulation par rayonnement, on évite,dans une très large mesure, les inconvénients mentionnés de la réticulation pério- dique, si bien que,jusqu'à présent on a ainsi pu réaliser des produits rétractables, résistant aux courants de fuite. Toutefois, on rencontre des incon- vénients susceptibles d'aboutir à une réduction impor- tante de la qualité. La pièce mise en forme par extru- sion ou par injection est en effet soumise à un rayon- nement sur les côtés accessibles de l'extérieur pour assurer la réticulation. L'énergie fournie par un dis- positif appelé scanner et qui est regroupé en un fais- ceau généralement très étroit pour réduire les pertes, entraîne une couche réticulée dépendant de la profon- deur, et cette couche réticulée diminue de l'extérieur vers l'intérieur. Pour des raisons techniques précises, la profondeur de pénétration des rayons d'électrons est en outre limitée. Du fait du regroupement nécessai- re en un faisceau, on rencontre un autre inconvénient dans le cas de produits de forme compliquée à cause de zones d'ombre provenant des bossages, des cavités, des nervures ou analogues qui se trouvent devant. On a tenté une compensation en faisant tourner et retour- ner plusieurs fois le produit devant le dispositif de balayage, mais on rencontre alors la difficulté sui- vant laquelle d'autres parties de volume sont trop fortement traitées et subissent une réticulation trop importante. Dans aucun cas on n'arrive à une densité parfaitement homogène de la réticulation dans l'ensem- ble de la zone traitée d'une pièce de forme. La présente invention a ainsi pour but de créer une possibilité, quelle que soit la forme extérieure du produit rétractable, d'assurer la résis- tance aux courants de fuite superficiels, nécessaire dans le domaine des hautes tensions, par une densité homogène de la réticulation. A cet effet, l'invention concerne un procédé caractérisé en ce qu'on utilise un tube rétractable en une matière de base qui peut se réticuler sous l'action de l'humidité après avoir emmanché des composants de type silane, et en ce que les additifs donnant la résistance aux courants de fuite superfi- ciels à la matière du tube rétractable, comme par exemple des oxydes métalliques, des carbures ou ana- logues, pris isolément ou en combinaison, sont inté- grés dans une matrièce de polymère, réticulée régu- lierement sur toute la longueur du tube et dans toute sa section. La réticulation régulière se traduit par une rétraction régulière du produit rétrac- table sous l'effet de la chaleur et l'insertion solide des oxydes métalliques, des carbures ou analogues se traduit par une répartition régulière de ces particules déterminantes pour assurer la résistance aux courants de fuite superficiels, même lorsque le tube rétractable est rétracté c'est-à-dire en position d'utilisation. Ainsi, la mise en oeuvre de la réticulation dite humide permet une amélioration des propriétés électriques pour le but recherché, car la répartition réglée des addi- tifs par unité de volume lors du formage du produit rétractable ne change plus pendant que l'on étire le produit après réticulation, puis que l'on procède à la rétraction pour arriver à l'état d'utilisation. Il s'est avéré intéressant dans la mise en oeuvre de l'invention d'ajouter une combi- naison d'hydrates d'oxyde d'aluminium et d'oxyde de fer avantageusement suivant un rapport de 30 à 80 par- ties d'hydrates d'oxyde d'aluminium et 3 à 7 parties d'oxyde de fer pour 100 parties de polymère. Les tubes ou gaines rétractables, prêts à l'envoi présentent la résistance aux courants de fuite superficiels, néces- saire, avec une résistance électrique d'au moins 102 ohm.cm; la fabrication-de ces tubes ou gaines rétractables, leur extrusion ainsi que leur réticula- tion et leur extension avec apport de chaleur se font sans difficulté. Pour réaliser des tubes ou gaines rétractables, résistant aux courants de fuite superfi- ciels selon l'invention, il est avantageux de mélanger la matière première tout d'abord avec le composant silane, puis d'emmancher l'élément en silane sur le polymère de base de façon à insérer les additifs dans la matière de base ainsi préparée pour les répartir de façon homogène; puis on met en forme le tube ou la gaine et on l'expose à l'humidité pour provoquer la réticulation. L'invention repose sur le fait que le polymère de base doit tout d'abord devenir réticulable pour garantir une réticulation régulière, ultérieure- ment même pour des sections ou des formes de sections différentes, avant que l'on mélange à ce matériau déjà préprogrammé pour la réticulation, les additifs essentiels pour améliorer la résistance aux courants de fuite superficiels. Dans le procédé selon l'inven- tion, on ne rencontre pas les problèmes mentionnés dans le préambule telles que des bulles, des cavités ou des fissures provoquées par la décomposition du peroxyde du fait qu'il n'y a pas de telles quantités de peroxyde. D'autres améliorations de la qua- lité du produit final s'obtiennent par le procédé de fabrication du fait que l'on mélange les additifs à la matière de base sur laquelle on a emmanché le pro- duit en silane à des températures comprises entre 100 et 140 C. Il est également avantageux que le catalyseur de réticulation par action de l'humidité ne soit mélangé que directement avant la mise en forme du tube réticulable. On évite de cette façon les réti- culations anticipées par addition d'oxydes métalliques d'hydrates ou analogues. L'invention sera décrite ci-après à l'aide d'un exemple de composition et de l'exemple représenté schématiquement dans l'unique figure annexée qui est une vue en coupe partielle d'une extrémité de câble. Exemple de composition Copolymère de polyéthylène (fraction de copolymère à environ 20 X) 100 parties Vinyltriméthoxisilane 1,7 partie A Peroxyde (par exemple 0,006 partie) peroxyde de dicumyl) Copolymère de polyéthylène (fraction de copolymère à environ 30 %) 20 parties hydrates d'aluminium (Martinal OL 104 C de la Ste Martinswerke) 42 parties Oxyde de fer (Fe3 04) 5 partie Stabilisateur (Anox HB) 0,5 partie Copolymère de polyéthylène (fraction de copolymère à environ 15 %) 100 parties C Catalyseur (Naftovin S) 0,85 partie Pour fabriquer un tube ou une gaine résistant aux courants de fuite superficiels, on introduit tout d'abord selon A le polymère ainsi que le silane dans lequel on a dissout le peroxyde, dans la trémie d'une extrudeuse dite de gainage et on emmanche le silane sur le copolymère de polyéthylène de façon à rendre la matière de base réticulable. La matière de base contenant le polyéthylène, ainsi trai- té, est extrudée et transformée en granulés. En parallèle à cette opération, on réalise selon B un mélange à forte concentration qui contient de l'hydrate d'oxyde d'aluminium et d'oxyde de fer comme additif pour améliorer la résis- tance aux courants de fuite superficiels, Pour le mélange des différents constituants, on utilise avan- tageusement un malaxeur approprié. De façon avantageuse, on utilise également un malaxeur pour réaliser la masse de compo- sition C et contenant le catalyseur de réticulation. Apres avoir transformé en granules le mélange de base réticulable A, on mélange celui-ci au mélange à forte concentration en Bpar exemple dans un malaxeur approprié ou dans un agrégat de mélange correspondant et on met le mélange obtenu dans la trémie d'une extrudeuse pour réaliser en continu des tubes. Le mélange de composition C est au plus tôt introduit dans l'extrudeuse de mise en forme, le cata- lyseur de réticulation étant réparti de façon suffi- samment homogène pendant la phase de mélange et d'homo- généisation. Les tubes ou gaines résistant aux courants de fuite superficiels, ainsi réalisés peuvent être élargis de façon habituelle après la préréticula- tion par action de l'humidité, en utilisant de la cha- leur et être congelés dans cet état élargi, après refroidissement et être stockés dans cet état prêt à l'emploi pour de rétracter. La figure montre un tel état prêt à l'emploi au niveau de la fermeture d'extrémité d'un câble électrique de haute tension. Le conducteur 1 du câble de haute tension est entouré par un isolant 2, par exemple en un polyéthylène réticulé; entre la surface du conduc- teur et l'isolant 2 se trouve la couche conductrice interne 3. Comme écran 4, on utilise)par exemple) une 257981S nappe tissée, conductrice, enroulée en spirale avec recouvrement et. endessous de cette nappe se trouve une bande de cuivre ou une couche conductrice extrudée. La gaine ou tube rétractable 5, conducteur (tube de commande) sert à créer une chute-de tension dans la direction longitudinale sous l'effet des courants capacitifs pénétrant radialement dans le câbie pendant le fonctionnement et réduire ainsi l'in- tensité du champ à ce niveau. Ce tube de commande est recouvert par un tube rétractable 6 résistant aux cou- rants de fuite superficiels selon l'invention, et qui déborde du tube de commande 5 et arrive jusque par- dessus l'enveloppe de câble 7, décalée. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Procédé d'isolation d'une extrémité de câble ou d'un manchon de liaison de câbles électriques vis-à-vis des courants de fuite, caracté- risé en ce qu'on utilise un tube rétractable (5) en une matière de base qui peut se réticuler sous l'action de l'humidité après avoir emmanché des composants de type silane, et en ce que les additifs donnant la résistance aux courants de fuite superficiels à la matière du tube retractable (5), comme, par exemple, des oxydes métalliques, des carbures ou analogues, pris isolément ou en combinaison, sont intégrés dans une matrice de polymère, réticulée régulièrement sur toute la longueur du tube et dans toute sa section. 2 ) Tube rétractable résistant aux courants de fuite superficiels selon le procédé de la revendication 1, contenant comme additifs des oxydes métalliques, caractérisé en ce que les additifs sont une combinaison d'hydrates d'oxyde d'aluminium et d'oxyde de fer. 3 ) Tube rétractable résistant aux courants de fuite superficiels selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que la teneur en hydrates d'aluminium est de 30 à 80 parties et la teneur en oxyde de fer est de 3 à 7 parties pour 100 parties de polymère. 4 ) Tube rétractable résistant aux courants de fuite superficiels selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la résis- tance électrique est au moins égale à 1012 ohm.cm. ) Procédé pour la fabrication d'un tube rétractable pour réaliser une isolation resistant aux courants de fuite superficiels selon la revendication 1 ou l'une quelconque des revendications 2 à 4, procédé caractérisé en ce que tout d'abord on mélange la matière de base aux composants de type silane, puison emmanche le silane sur le polymère de base pour insérer et répartir de façon homogène les additifs dans la matière de base ainsi préparée et enfin,on met en forme le tube et on l'expose à l'humidité pour provo- quer la réticulation. 6 ) Procédé selon la revendication , caractérisé en ce que le mélange des additifs et du matériau de base qui a reçu le silane se fait à des températures comprises entre 100 C et 140 C. 7 ) Procédé selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le cata- lyseur de réticulation pour assurer la réticulation sous l'action de l'humidité est seulement mélangé directement avant la mise en forme du tube réticulable. 8 ) Fermeture d'extrémité de câble à l'aide d'un tube rétractable selon l'une des revendications 2 à 4 ou le procédé selon la revendi- cation 1 ou le procédé selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'extrémité décalée du cable reçoit tout d'abordjun ou plusieurs tubes rétrac- tables commandant le champ électrique par-dessus les- quels on rétracte le tube rétractable résistant aux courants de fuite superficiels, et réticulé par action de l'humidité.