Brevet FR2594601A1 — publié le 19870821

La présente invention concerne Le domaine des câbles coaxiaux dits rayonnants ou à fuites, qui sont utilisés pour Les radiocommunications dans les zones enfermées, telles que L'inté- rieur de bâtiments, tunnels ou marchés souterrains, o les ondes radioélectriques ordinaires ne peuvent pas être reçues. Habituellement, un câble coaxial rayonnant possède des fentes formées à intervalles prédéterminés dans un conducteur exté- rieur, si bien que des ondes électromagnétiques qui se propagent à l'intérieur du câble coaxial sont partiellement rayonnées depuis le conducteur intérieur et à travers les fentes dans l'espace exté- rieur environnant. Lorsqu'une source de signaux fixe est branchée sur un tel câble, le signal est rayonné dans l'espace environnant et peut être reçu par un poste mobile se déplaçant à proximité du câble coaxial rayonnant. De plus, un signal émis par le poste mobile peut être reçu à travers le câble coaxial par le poste fixe. Une application courante pour de tels câbles est cons- tituée par les systèmes d'avertissement et de prévention contre les sinistres, employes dans les bâtiments, tunnels et marchés souter- rains notamment. Dans de telles applications, il est important que les câbles soient ignifuges. Or, la capacité de résistance aux hautes températures des câbles coaxiaux rayonnants de l'art anté- rieur est limitée. Il existe donc depuis longtemps le besoin d'un procédé pour construire des câbles coaxiaux rayonnants de manière que leurs caractéristiques de transmission ne soients pas dégradées dans un cas d'urgence pour cause d'incendie. Dans un câble coaxial rayonnant de type conventionnel, le conducteur extérieur, dans lequel sont formées les fentes pour le rayonnement à l'extérieur des ondes électromagnétiques se propa- geant à l'intérieur du câble, est disposé coaxialement autour d'un conducteur intérieur avec interposition d'un isolant. Le conducteur extérieur est revêtu d'une gaine protectrice. Afin de minimiser les pertes de transmission des ondes électromagnétiques, l'isolant est de préférence fabriqué d'une matière plastique à faibles pertes, de polyéthylène ou de polystyrène par exemple. Le conducteur extérieur est fabriqué de préférence d'un matériau de haute conductivité, tel que l'aluminium ou le cuivre. Un film de polyester est appLiqué sur le conducteur extérieur par un adhésif pour compenser la diminution de la résistance mécanique du conducteur par la formation des fentes. La gaine protectrice est de préférence de polyéthylene ou de chLorure de polyvinyle. Si un tel câble est soumis à un incendie, la gaine protectrice, en brûlant, est éliminée et le conducteur extérieur est directement exposé aux flammes. Le polyester brûle et l'isolant plastique fond. Le plastique fondu s'écouLe à travers les fentes formées dans le conducteur extérieur, s'enflamme et tombe en brûlant du câble. Cette matière plastique fondue et brûlante risque même de contribuer à l'extension de l'incendie et eLle peut brûler la peau ou les vêtements de personnes combattant l'incendie ou fuyant devant lui. Un exemple d'un procédé de l'art antérieur pour fabriquer un câble coaxial rayonnant et réfractaire, est décrit dans la demande de modèle d'utilité japonais publiée sous le n 16682/1977. Selon ce procédé, un ruban résistant à la chaleur, fait d'un maté- riau inorganique tel que l'amiante, est enroulé en hélice entre un isolant de polyéthytène et un conducteur extérieur. Le ruban résis- tant à la chaleur empêche pendant Longtemps la fusion du poly- éthylene isolant. De plus, ce ruban préserve l'isolement entre les conducteurs intérieur et extérieur même après la fusion de l'isolant en polyéthylène. Donc, les propriétés de radiocommuni- cation du câble peuvent être maintenues inchangées pendant un certain temps après que l'incendie s'est déclaré. Cependant, le câble décrit dans le document précité ne constitue toujours pas une solution idéale au problème décrit dans ce qui précède car, au bout d'un certain temps, le polyéthyLène formant l'isolant suinte à travers les joints à recouvrement ou les déjoints du ruban non organique enroulé en hélice et s'écoule à l'extérieur à travers les fentes. De plus, comme le ruban est reLa- tivement épais, de l'ordre de 0,25 à 0,5 mm, le diélectrique ainsi interposé entre les conducteurs intérieur et extérieur est important, ce qui provoque d'importantes pertes de transmission. Un autre exemple d'un câble coaxial 'rayonnant de l'art antérieur est décrit dans la demande de modèle d'utilité japonais (OPI) n 3537/1980. Dans ce câble, un ruban résistant à La chaleur, en résine polyimide, est enroulé en hélice entre un conducteur extérieur et un isolant de polyethylène. En raison de la présence du ruban résistant à la chaleur,, les conducteurs intérieur et extérieur ne sont pas court-circuités, même en cas de fusion de l'isolant de polyethylene. Toutefois, ce câble pose également le problème que le polyethylene formant l'isolant suinte à travers les joints à recou- vrement des spires du ruban enroulé en hélice, pour s'écouler ensuite à l'extérieur à travers les fentes et tomber sous forme de gouttes brûlantes du câble. L'un des buts de l'invention est d'éliminer les diffi- cultés décrites ci-dessus des câbles connus. Plus précisément, l'invention vise à procurer un câble coaxial rayonnant et réfrac- taire, avec un isolant qui soit empêché de s'écouler hors du câble et de brûler au cas o le câble est soumis à un incendie. Dans un câble selon l'invention, un film sous forme d'une bande de matériau organique résistant à la chaleur est disposé longitudinalement entre un isolant et un conducteur extérieur, de manière que le film recouvre l'isolant coaxialement et que ses deux bords longitudinaux soient dirigés vers le haut après la pose du câble. Ce film résistant à la chaleur ne se décompose pas, même à des températures de l'ordre de 500 C. Des exemples de matériaux organiques utilisables selon l'invention pour ce ruban résistant à la chaleur sont des polyimides, des polyamides, des phénoliques et le polytétrafluoréthylène. L'épaisseur du film est de préférence de à 50 pm. La bande formée par le film est disposée dans le sens de la longueur du câble en étant recourbée, en section, à la façon d'une auge, autour de l'isolant du câble, de manière que les deux bords longitudinaux de la bande soient dirigés vers le haut lorsque le câble est posé. Ainsi, même si l'isolant fond sous l'effet de la chaleur, iL ne peut pas s'écouler hors du c ble. De plus, même si l'isolant fond, le film résistant à La chaleur empêche le court- circuit des conducteurs intérieur et extérieur, de sorte que les radiocommunications peuvent se poursuivre. Si L'on utilise un ruban composite constitué d'un ruban résistant à La chaleur et d'un ruban métalique, d'aluminium par exemple, destiné à former le conducteur extérieur, le film résis- tant à la chaleur assure en plus le renforcement du conducteur extérieur et on peut se dispenser d'un film de renforcement parti- culier. Il n'est pas obligatoire que le film résistant à la chaleur et le conducteur extérieur se présentent sous forme d'un compo- site; autrement dit, le film résistant à la chaleur et le conduc- teur extérieur peuvent se présenter comme des éléments séparés. Dans ce cas, il est avantageux que le conducteur extérieur soit doublé d'un film de renforcement, de polyester par exemple. Il n'est pas souhaitable que la gaine protectrice soit détruite immédiatement lorsqu'elle est exposée au feu. Pour cette raison, le matériau constitutif de la gaine devrait être tel que la gaine est carbonisée ou réduite en cendres avant de tomber du cable; en d'autres termes, il est préférable que la gaine protec- trice soit faite d'un matériau qui résiste au feu. Cependant, si la couche protectrice de matériau résistant au feu est disposée direc- tement sur le conducteur extérieur, les pertes de transmission sont accrues, du fait que le matériau résistant au feu occasionne d'importantes pertes diélectriques. Pour vaincre cette difficulté, il est préférable de couvrir le conducteur extérieur d'une gaine intérieure de matériau à faibles pertes, de polyéthylène par exemple, et de couvrir cette gaine intérieure d'une gaine exté- rieure de matériau résistant au feu. Ce dernier matériau peut contenir, comme composant essentiel, du chlorure de polyvinyle ou être élaboré par addition d'un produit inorganique résistant au feu, tel que l'hydroxyde de magnésium ou l'hydrate d'alumine, à une matrice d'une polyoLéfine teLle que le polyéthylène. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que de la figure unique du dessin annexé, qui est un écorché d'un câble coaxial rayonnant et ignifugé selon l'invention. Le câble coaxial représenté, constituant un mode de réalisation préféré de L'invention, comporte un conducteur inté- rieur 1, formé de préférence par un tube d'aluminium. Le conducteur intérieur 1 est entouré par un isolant 2. Celui-ci est constitué de préférence d'un ruban de plastique 3 enroulé en hélice sur le conducteur intérieur 1 et d'un tube de plastique 4 extrudé autour du ruban 3. Le ruban 3 et le tube 4 sont de préférence tous deux en polyethylene afin de minimiser la perte de signal. Un film 5 résistant à la chaleur et un conducteur exté- rieur 6 sont formés autour de l'isolant 2. Le film 5 et le conduc- teur 6 sont réalisés par l'assemblage, au moyen d'un adhésif, d'un film de polyimide d'une épaisseur de 25 pm et d'un ruban d'alu- minium dans lequel sont formées des fentes 7. Le ruban composite ainsi obtenu est orienté dans le sens de la longueur du câble à fabriquer et est recourbé, en section, autour de l'isolant 2, avec l'aluminium à l'extérieur. Comme le montre le dessin, le conducteur extérieur 6 d'aluminium - se présentant au départ sous forme d'une bande plus large que le film résistant à la chaleur 5 - forme un chevauchement 14 qui coïncide grosso modo avec les bords longitu- dinaux 12 et 13 du film 5. Le câble est pourvu d'un fil porteur 11 disposé radialement à l'extérieur de l'ensemble décrit jusqu'ici, à une position qui correspond sensiblement à celle du chevauchement 14. De ce fait, lorsque le câble est installé, les deux bords 12 et 13 du film 5 résistant à la chaleur sont dirigés vers le haut. De cette manière, l'intervalle entre les bords 12 et 13 du film 5 étant situé en haut, l'isolant fondu ne peut pas s'échapper à l'extérieur au cas o le câble est exposé à une température élevée. La gaine protectrice 8 est constituée de préférence d'une partie intérieure 9 et d'une partie extérieure 10. La gaine inté- rieure 9 est formée de préférence par extrusion de polyéthylène et son épaisseur de paroi préférée est de I mm. La gaine extérieure 10 est formée par extrusion de chlorure de polyvinyle et son épaisseur de paroi préférée est de 2 mm. Elle peut être faite aussi d'une matrice de polyoléfine dans laquelle est imprégné un produit inor- ganique ignifuge. Afin de confirmer les performances de résistance au feu du câble ainsi construit, un litre d'alcool éthylique a été disposé à 20 cm au-dessous d'un tel câble (ayant de préférence un diamètre extérieur de 50 mm) et allumé. Au bout de 10 minutes environ, une partie de la gaine protectrice, carbonisée ou réduite en cendres, avait disparu. Cependant, il n'y a eu aucun écoulement de poly- éthylène pendant 25 minutes de chauffage continu et toutes les flammes se sont éteintes d'elles-mêmes après que tout l'alcool avait brûlé. Le même test a été appliqué à un câble coaxial rayonnant de l'art antérieur, comprenant un ruban de polyimide enroulé en hélice autour d'un isolant 2, ainsi qu'un ruban composite constitué d'un ruban d'aluminium et d'un film de polyester et disposé longi- tudinalement autour de l'isotant. Au cours de cet essai, après la disparition par combustion de la gaine protectrice, Le polyéthylène commençait à fondre, à tomber en gouttes des fentes et s'enflam- mait. Le polyéthylène fondu continuait à brûler pendant près de minutes après que tout l'alcool avait brûlé. Ainsi qu'il vient d'être décrit, le câble coaxial rayon- nant selon l'invention apporte les avantages suivants: (a) Même si le polyéthylène formant l'isolant 2 fond au cours d'un incendie, il est maintenu dans le câble. Le polyéthylène est donc empêché de brûler et de tomber, de sorte que le câble ne peut pas provoquer de sinistres secondaires. (b) Même si l'isolant de polyéthyltne a été fondu, le film 5 résistant à la chaleur empêche le court-circuit des conduc- teurs intérieur et extérieur. Les radiocommunications peuvent donc être poursuivies indéfiniment dans une situation de détresse provoquée par un incendie. (c) L'emploi du film organique résistant à La chaleur, dont L'épaisseur est seulement de 10 à 50 pm, réduit Les pertes diélectriques entre Les conducteurs, permettant ainsi une trans- mission à faibles pertes, en comparaison avec les pertes de trans- mission provoquées par L'utilisation de matériau inorganique dans L'art antérieur. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et l'homme de l'art pourra y apporter diverses modifi- cations, sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Câble coaxial rayonnant ou à fuites, doté de propriétés de résistance au feu, comprenant un conducteur intérieur (1), un conducteur extérieur (6) dans lequel sont formées des fentes (7) pour le rayonnement à l'extérieur d'un signal propagé à l'intérieur du câble, ainsi qu'un isolant (2) entre les deux conducteurs, caractérisé en ce qu'un film (5) résistant à La chaleur est disposé longitudinalement sous forme d'une bande entre l'isolant -(2) et le conducteur extérieur (6), de manière que les bords longitudinaux (12, 13) du film (5) délimitent entre eux un intervalLe dirigé vers le haut, de sorte que l'isolant (2), même s'il est fondu sous l'effet de la chaleur dans le cas d'un incendie, est contenu à L'intérieur du film (5). 2. Câble selon la revendication 1, dans lequel le film (5) est relié par un adhésif au conducteur extérieur (6). 3. Câble selon la revendication 1, dans lequel l'isolant (2) est constitué d'un ruban de plastique (3) enrouLé en hélice sur le conducteur intérieur (1) et d'un tube de plastique (4) formé autour du ruban de plastique. 4. Câble selon la revendication 3, dans lequel le ruban (3) et le tube (4) sont en polyethylene. 5. Câble selon la revendication 1, dans lequel le film (5) est fait d'un matériau organique résistant à la chaleur, choisi dans le groupe de résines comprenant les polyimides, les poly- amides, les phénoliques et le polytétrafluoréthylène. 6. Câble selon la revendication 1, dans lequel le conducteur extérieur (6) est en aluminium. 7. Câble selon la revendication 1, comprenant en outre une gaine protectrice (8) qui entoure et protege le conducteur exté- rieur (6). 8. Câble selon la revendication 7, dans lequel la gaine protectrice est constituée d'une gaine intérieure (9) faite d'un matériau à faibles pertes diélectriques et d'une gaine extérieure (10) en matériau ignifuge. 9. C ble selon La revendication 8, dans Lequel La gaine intérieure (9) est en polyethylene. 10. Cible selon la revendication 9, dans lequel la gaine extérieure (10) est formée essentiellement de chlorure de poly- vinyle. 11. Câble selon la revendication 9, dans tequel la gaine extérieure (10) est formée d'une matrice de polyoLéfine dans laquelle est imprégné un produit inorganique ignifuge.