Brevet FR2689512A1 — publié le 19931008

Matériau synthétique notamment pour l'isolation électrique des câbles d'éneraie haute-tension La présente invention concerne un matériau synthétique notamment mais non exclusivement pour l'isolation électrique des câbles d'énergie haute-tension en courant continu. Le transport d'énergie par câbles sous-marins en courant continu présente plusieurs avantages (puissance élevée et faibles pertes diélectriques) par rapport au transport par câbles en courant alternatif, lorsque les distances atteignent ou dépassent 30 km (par exemple entre la France et l'Angleterre). Les câbles utilisés actuellement pour le courant continu sont isolés par un procédé de bain d'huile fluide, mettant en oeuvre des rubans de papier imprégné d'huile de15 faible viscosité Cette technologie est fiable mais reste coûteuse, tant en raison des conditions de réalisation que d'exploitation (poids, gainage de plomb, etc). Les matériaux isolants synthétiques, largement utilisés pour les câbles en courant alternatif, sont attrayants -et justifient des études entreprises depuis vingt-cinq ans Les principaux matériaux macromoléculaires utilisés en câblerie haute-tension alternative sont les polyéthylènes et les polycarbonates Aujourd'hui aucun câble à isolation synthétique extrudée n'est commercialisé pour le courant continu haute-tension en raison de l'insuffisance de ses propriétés hydrophobes. La présente invention a pour but de réaliser un matériau synthétique d'isolation, qui soit extrudable à chaud, qui présente de bonnes qualités d'isolement, de30 bonnes propriétés mécaniques au voisinage de la température ambiante, qui soit stable dans le temps, et dont les propriétés d'hydrophobie soient meilleures que celles des matériaux connus, en particulier pour l'isolement des câbles sous-marins hautetension en courant continu.35 La présente invention a pour objet un matériau synthétique, notamment pour l'isolation électrique des câbles d'énergie haute-tension en courant continu, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'un mélange comportant: un premier polymère choisi parmi les polyoléfines, telles que les polyéthylènes, les polypropylènes, les polystyrènes et leur copolymères, un copolymère, dont au moins un premier monomère constitutif est susceptible d'assurer la compatibilité de ce copolymère avec ledit premier polymère, et dont au moins un10 second monomère constitutif est un éther vinylique fluoré, la proportion dudit copolymère dans le mélange étant comprise entre 1 % et 20 % en poids dudit premier polymère. Selon un premier mode de réalisation, ledit premier polymère est choisi parmi les polyéthylènes et ledit copolymère est un copolymère de polyéthylène et de polyéther vinylique fluoré. Selon un autre mode de réalisation, ledit premier polymère est un polypropylène et ledit copolymère est un copolymère de polypropylène et de polyéther vinylique20 fluoré. Selon un autre mode de réalisation, ledit premier polymère est un polystyrène et ledit copolymère est un copolymère de polystyrène et de polyéther vinylique fluoré. Selon un mode de réalisation préférentiel, ledit mélange comporte en outre un second polymère, incompatible avec ledit premier polymère, dans une proportion inférieure à 40 % en poids dudit mélange, ledit copolymère étant compatible avec ledit second polymère, ce dernier étant choisi parmi les polymères fluorés tels que les30 polytétrafluoroéthylènes (PTFE), les polyvinyldifluorés (PVDF) et leurs copolymères alternés. De préférence on pourra utiliser comme second polymère l'éthylènetétrafluoroéthylène, et l'éthylène chlorotrifluo- roéthylène (HALAR). Ledit matériau formé par ledit premier, ledit second et ledit copolymère compatibilisant sera appelé ci-après "alliage de polymères". Ledit copolymère peut être un copolymère séquencé dibloc ou tribloc, dont un premier bloc est constitué par des motifs monomères identiques à ceux dudit premier polymère, et dont un second bloc est constitué par des motifs monomères identiques à ceux dudit second polymère. Ledit copolymère peut être également obtenu par réaction chimique de greffage de molécules dudit premier/ou dudit second polymère, sur une chaine macromoléculaire compatible avec ledit second/ou ledit premier polymère. Ce greffage peut être aussi réalisé au moment dudit mélange. Ledit second polymère qui constitue normalement une phase distincte lorsqu'il est en mélange avec ledit premier polymère, est choisi fusible ou soluble dans un solvant du premier polymère, de façon à pouvoir être mis en mélange avec ce premier polymère et ledit copolymère.20 De façon préférentielle, le mélange est assuré à l'état fondu à une température supérieure à la température de fusion de chacun des constituants Ledit second polymère doit être thermiquement stable aux températures utilisées pour la préparation de l'alliage ou pour son extrusion.25 Selon une première variante d'alliage selon l'invention, ledit premier polymère est un polyéthylène, ou un de ses copolymères, ledit second polymère est un polytétrafluoréthylène et ledit copolymère est un copolymère de polyéthylène et de polyéther vinylique fluoré.30 Selon une seconde variante d'alliage selon l'invention, ledit premier polymère est un polypropylène, ou un de ses copolymères, ledit second polymère est un polyvinyldifluoré et ledit copolymère est un copolymère de polypropylène et de polyéther vinylique fluoré.35 Selon une troisième variante d'alliage selon l'invention, ledit premier polymère est un polystyrène ou un de ses copolymères, ledit second polymère est un polyvinyldifluoré et ledit copolymère est un copolymère de polystyrène et de polyéther vinylique fluoré. L'alliage de polymères selon l'invention est extrudable et pas nécessairement réticulé chimiquement Sa propriété d'hydrophobie est stable dans le temps et il possède les mêmes qualités mécaniques et électriques que ledit premier polymère. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante de l'exemple de réalisation donné ci-dessous. On réalise un matériau comportant comme premier polymère du polyéthylène et comme copolymère la composition obtenue de la manière suivante:15 0,5 % d'oxyde de chrome sur alumine (catalyseur) sont dissous dans la cyclohexanone. De l'éthylène, substitué à 50 % en masse par l'éther vinylique perfluoré, est dissous dans la cyclohexanone dans la proportion 5 pour 95 La réaction est conduite à 1000 C20 sous 10 bars pendant 16 heures L'évaporation du solvant fournit le copolymère. On mélange le premier polymère avec 10 % du copolymère. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit On pourra, sans sortir du cadre de l'invention, remplacer tout moyen par un moyen équivalent. REVENDICATIONS 1/ Matériau synthétique, notamment pour l'isolation électrique des câbles d'énergie haute-tension en courant continu, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'un mélange comportant un premier polymère choisi parmi les polyoléfines, telles que les polyéthylènes, les polypropylènes, les polystyrènes et leur copolymères, un copolymère, dont au moins un premier monomère constitutif est susceptible d'assurer la compatibilité de ce copolymère avec ledit premier polymère, et dont au moins un second monomère constitutif est un éther vinylique fluoré, la proportion dudit copolymère dans le mélange étant comprise entre 1 % et 20 % en poids dudit premier polymère.15 2/ Matériau synthétique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit premier polymère est choisi parmi les polyéthylènes et que ledit copolymère est un copolymère de polyéthylène et de polyéther vinylique fluoré.20 3/ Matériau synthétique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit premier polymère est un polypropylène et que ledit copolymère est un copolymère de polypropylène et de polyéther vinylique fluoré. 4/ Matériau synthétique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit premier polymère est un polystyrène et que ledit copolymère est un copolymère de polystyrène et de polyéther vinylique fluoré. 5/ Matériau synthétique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit mélange comporte en outre un second polymère, incompatible avec ledit premier polymère, dans une proportion inférieure à 40 % en poids dudit mélange, ledit copolymère étant compatible avec ledit second polymère, ce dernier étant choisi parmi les polymères fluorés tels que les polytétrafluoroéthylènes (PTFE), les35 polyvinyldifluorés (PVDF) et leurs copolymères alternés. 6/ Matériau synthétique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit second polymère est choisi parmi l'éthylène- tétrafluoroéthylène et l'éthylène chlorotrifluoroéthylène (HALAR).5 7/ Matériau synthétique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit premier polymère est un polyéthylène, ou un de ses copolymères, ledit second polymère est un polytétrafluoréthylène et ledit copolymère est un copolymère de polyéthylène et de polyéther vinylique10 fluoré. 8/ Matériau synthétique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit premier polymère est un polypropylène, ou un de ses copolymères, ledit second polymère est un polyvinyldifluoré et ledit copolymère est un15 copolymère de polypropylène et de polyéther vinylique fluoré. 9/ Matériau synthétique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit premier polymère est un polystyrène ou un de ses copolymères, ledit second polymère20 est un polyvinyldifluoré et ledit copolymère est un copolymère de polystyrène et de polyéther vinylique fluoré.