Brevet FR2917887A1 — publié le 20081226

CONDUCTEUR ELECTRIQUE ISOLE La présente invention se rapporte à un conducteur électrique isolé (ou câble électrique), et s'applique typiquement, mais non exclusivement, aux conducteurs électriques isolés pour batteries dans le domaine de l'automobile. De nombreux isolants pour conducteurs électriques à base de polymère d'éthylène et de polymère de propylène, lorsqu'ils subissent une contrainte de pliage ou de compression, présentent au niveau de la zone de pliure ou de compression un blanchiment de leur surface. Ce blanchiment, dû à la déformation mécanique de l'isolant, induit ainsi une fragilité mécanique et électrique dudit isolant, cette fragilité pouvant aller jusqu'à son craquement. De ce fait, l'isolant ne protège plus mécaniquement, électriquement et chimiquement le conducteur électrique de façon optimale. Le problème technique à résoudre, par l'objet de la présente invention, est de proposer un conducteur électrique isolé comprenant un conducteur électrique entouré par une couche isolante extrudée, ladite couche isolante extrudée permettant d'éviter les problèmes de l'état de la technique en offrant notamment des propriétés de résistances mécaniques améliorées permettant d'éviter le blanchiment de ladite couche sous l'action de déformations mécaniques de type pliure ou compression. La solution du problème technique posé réside, selon la présente invention, par le fait que ladite couche est obtenue à partir d'une composition comprenant un polymère constitué de 80 % en poids d'un copolymère d'éthylène et de 20 % en poids d'un homopolymère ou copolymère de propylène. La Demanderesse a découvert de façon surprenante qu'en choisissant spécifiquement ledit polymère, le blanchiment des zones de pliure ou de compression de la couche isolante extrudée conforme à la présente invention est limité de façon significative, voire évité. Ladite couche garde ainsi ses propriétés mécaniques, électriques et de résistances chimiques quelque soit la configuration du conducteur électrique isolé, c'est-à-dire même lorsque ce dernier subit une déformation mécanique du type pliure ou compression. Dans un exemple particulier, le copolymère d'éthylène est un copolymère d'éthylène-octène. Avantageusement, le copolymère d'éthylène-octène a une faible densité, ce qui lui permet d'absorber une grande quantité de charges lors de sa mise en oeuvre, et une faible cristallinité, ce qui lui permet d'avoir une bonne tenue au froid, notamment à des températures pouvant aller jusqu'à -40 C. Dans un exemple particulier, le copolymère de propylène est un copolymère de propylène-éthylène. Dans un mode de réalisation préféré, le polymère est greffé silane afin d'être réticulé par un procédé bien connu de l'homme du métier dit réticulation silane . Dans un mode de réalisation particulier, la composition comprend en 15 outre une charge ignifugeante. La charge ignifugeante peut être un hydroxyde métallique, de préférence le dihydroxyde de magnésium (MDH) ou le trihydroxyde d'aluminium (ATH). Dans un autre mode de réalisation particulier, la composition comprend 20 en outre un agent protecteur choisi parmi les antioxydants et les désactivateurs de métal, ou leur mélange. Les antioxydants peuvent être typiquement des thioesters et/ou des phénols encombrés, tandis que les désactivateurs de métal, utilisés pour limiter la dégradation catalytique de la couche isolante par le métal du conducteur 25 électrique, sont par exemple des composés phénoliques bien connus de l'homme du métier. Dans un autre mode de réalisation particulier, la composition comprend en outre une cire du type amide d'acide gras. L'amide d'acide gras permet de faciliter l'extrusion de la composition et 30 peut être par exemple choisi parmi les familles suivantes : acétamide, propionamide, n-butyramide, n-valeramide, n-caproamide, stearamide, erucamide, lauroylamide, miristique amide, arachidamide, behenamide, oleamide, ethylene-bis-stearamide, ethylene-bis-oleamide, et oleyl palmitamide, ou leur mélange. Dans un autre mode de réalisation particulier, la composition comprend 5 en outre un agent colorant. L'agent colorant est typiquement un colorant minéral ou organique bien connu de l'homme du métier, de préférence possédant une tenue à des températures élevées, notamment de l'ordre de 150 et 200 C. A titre d'exemple, l'agent colorant peut être du noir de carbone 10 (pigments). Dans un mode de réalisation préféré, le conducteur électrique a une section transversale supérieure à 6 mm2, pouvant atteindre 90 mm2, voire 150 mm2. Cette section est typique des conducteurs électriques pour batteries 15 dans le domaine de l'automobile. La composition selon la présente invention permet ainsi d'obtenir une couche isolante dite super souple , utilisée pour ce type de conducteurs. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière des exemples qui vont suivre, lesdits exemples étant 20 donnés à titre illustratif et nullement limitatif. Afin de montrer les avantages des compositions selon la présente invention, des couches isolantes extrudées ont été préparées à partir de compositions selon l'invention et selon l'art antérieur afin d'étudier leur blanchiment et leur résistance au choc selon la norme ISO-6722 Partie 1 ≈25 8.2. La préparation des couches isolantes, et notamment leur mode de réticulation, sont donnés à titre d'exemple et ne sont nullement limitatif. Dans une première étape, on mélange en continue et en chauffant les différents constituant du Tableau 1 (compositions A à c), à l'aide d'un 30 mélangeur monovis Buss ou d'une extrudeuse bivis. Il est à noter que les quantités mentionnées dans le Tableau 1 sont classiquement exprimées en parties en poids pour 100 parties en poids de polymère dans la composition. A B C PEO 60 70 80 PP 40 30 20 Agent de réticulation silane (alkoxysilane ou 2,5 2,5 2,5 carboxysilane) et peroxyde organique Tableau 1 La température du mélange de cette première étape est telle qu'elle permet typiquement de mettre en oeuvre le polymère tout en décomposant le peroxyde organique. Le PEO un copolymère d'éthylène-octène, référencé Engage 8450 et 10 commercialisé par la société Dow Elastomers Le PP est un copolymère de propylène-éthylène, référencé Moplen RP315M (PEO) et commercialisé par la société Basell. Cette première étape permet d'obtenir un polymère greffé silane, le polymère greffé silane étant typiquement obtenu sous forme de granulés 15 (respectivement granulés A à c). Dans une deuxième étape, on mélange en continue et en chauffant 100 parties en poids de polymère greffé silane (granulés A à c) aux différentes quantités de cire, d'agents protecteurs et de charges ignifugeantes détaillés dans le Tableau 2 (compositions A' à C' ). 20 L'homme du métier comprend aisément que les quantités mentionnées dans le Tableau 2 sont exprimées en parties en poids pour 100 parties en poids de polymère greffé silane dans la composition. A' B' C' Polymère greffé silane 100 Cire 1 Agents protecteurs 4 Charge ignifugeante 150 156 150 Tableau 2 Le mélange est effectué à l'aide d'un autre mélangeur monovis Buss ou 5 d'une autre extrudeuse bivis. La cire, les agents protecteurs et les charges ignifugeantes sont ajoutés au polymère greffé silane à l'aide d'une trémie doseuse classique. La température du mélange de cette deuxième étape est telle qu'elle permet typiquement de mettre en oeuvre les granulés de polymère greffé silane 10 tout en évitant la décomposition des charges ignifugeantes. La cire est un amide d'acide gras référencé Crodamide 203, commercialisé par la société Croda France. L'agent protecteur est la combinaison d'antioxydants (Irganox 1010 et/ou Irganox PS 802) et de désactivateurs de métal (Irganox 1024 et/ou 15 Naugard XL1), le choix des antioxydants et des désactivateurs de métal étant uniquement donnés à titre d'exemple. La charge ignifugeante est de l'ATH commercialisé par la société Albermarle. Cette deuxième étape permet d'obtenir un polymère greffé silane 20 chargé, le polymère greffé silane chargé étant typiquement obtenu sous forme de granulés (respectivement granulés A' à C' ). Dans une troisième étape, les granulés de polymère greffé silane chargé (granulés A' à C') sont mis en oeuvre dans une extrudeuse monovis en présence d'un catalyseur de la réaction de condensation de groupements silanols et d'un 25 agent colorant, par exemple du noir de carbone. 6 Le catalyseur ainsi que l'agent colorant sont typiquement ajouté au polymère greffé silane chargé sous forme d'un mélange maître respectif à base d'une polyoléfine compatible avec ledit polymère greffé. A titre d'exemple, le mélange maître contenant ledit catalyseur est ajouté en une quantité d'environ 2 % en poids au polymère greffé silane chargé, et le mélange maître contenant ledit agent colorant est ajouté en une quantité d'environ 1,5 % en poids au polymère greffé silane chargé. L'agent colorant permet de visualiser plus facilement les zones de blanchiment, notamment lorsque l'agent colorant est d'une couleur différente 10 de la couleur blanche. Le mélange du polymère greffe silane chargé, du catalyseur de condensation des silanols, et du noir de carbone est extrudé, par exemple sur un barreau d'aluminium (monobrin) d'une section de 150 mm2, en une épaisseur de 0,9 mm, pour obtenir une couche isolante de couleur noire. 15 Dans une quatrième étape, la couche isolante est réticulée en présence d'eau pour obtenir un conducteur électrique isolé (conducteurs électriques isolés A à c obtenus respectivement à partir des compositions A' à C'). Le procédé décrit ci-avant est la réticulation silane connue de l'homme du métier, en particulier sous l'appellation réticulation dans la piscine ou 20 réticulation dans le sauna . Bien entendu, tout autre procédé bien connu de l'homme du métier peut être utilisé pour la réticulation du polymère de la composition selon la présente invention. Notamment, la réticulation de la composition peut s'effectuer par voie 25 photochimique telle que irradiation sous rayonnement béta, ou irradiation sous rayonnement ultraviolet en présence d'un photoamorceur. La réticulation en bain de sel ou en tube vapeur en présence d'un peroxyde organique sont deux autres procédés pouvant être également envisagés. Pour évaluer le blanchiment de la couche isolante des conducteurs électriques isolés A à c, une longueur de 250 mm de chacun desdits conducteurs est pliée à température ambiante avec un outil de pliage adapté pour barreau de 7,1 mm et forme ainsi une zone de pliure. A ladite zone de pliure apparaît clairement un blanchiment de la couche isolante noire pour les conducteurs électriques isolés A et B. Au contraire, la couleur noire de la couche isolante du conducteur électrique isolé C reste quant à elle totalement homogène sans zone de blanchiment apparente. Ensuite, afin d'évaluer la résistance au choc de la zone de pliure, lesdits conducteurs électriques isolés A à c pliés de 250 mm de longueur sont soumis au test selon la norme ISO 6722 Partie 1 ≈8.2. Lesdits conducteurs A à c subissent un choc sur leur zone de pliure à l'aide d'une masse de 300 g, après avoir été confinés pendant 6h00 à une 15 température de -30 C. Après le choc, les conducteurs A à c sont placés à température ambiante et aucune zone de blanchiment sur la couche isolante du conducteur électrique isolé C n'est observée, contrairement à celle des conducteurs électriques isolés A et B. 20 Puis, le test de résistance au choc est poursuivi avec l'étude de la rigidité électrique / tension de maintien selon la norme ISO-6722 Partie 1 ≈6.2 pour chaque conducteur électrique isolé A à C. Le protocole ci-après est appliqué pour chaque conducteur électrique isolé A à C. 25 Le conducteur électrique isolé est immergé dans une solution saline (3% en masse de NaCl dans l'eau) pendant 10 minutes. Puis, une tension de 1 kV AC (fréquence = 50 Hz) est appliquée 1 min entre le conducteur électrique et la solution Ainsi, durant ce test, aucun claquage ne se produit sur le conducteur 30 électrique isolé C, contrairement aux conducteurs électriques isolés A et B. Par conséquent, seul le conducteur électrique isolé C présente des propriétés mécaniques et électriques homogènes quelque soit la configuration dudit conducteur. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple qui vient d'être 5 décrit et porte dans sa généralité sur toutes les compositions envisageables à partir des indications générales fournies dans l'exposé de l'invention. REVENDICATIONS 1. Conducteur électrique isolé comprenant un conducteur électrique entouré par une couche isolante extrudée, ladite couche étant obtenue à partir d'une composition comprenant un polymère constitué de 80 % en poids d'un copolymère d'éthylène et de 20 % en poids d'un homopolymère ou copolymère de propylène. 2. Conducteur électrique isolé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le copolymère d'éthylène est un copolymère d'éthylène-octène. 3. Conducteur électrique isolé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le copolymère de propylène est un copolymère de propylène-éthylène. 4. Conducteur électrique isolé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le polymère est greffé silane. 5. Conducteur électrique isolé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la composition comprend en outre une charge ignifugeante. 6. Conducteur électrique isolé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la composition comprend en outre un agent protecteur choisi parmi les antioxydants et les désactivateurs de métal, ou leur mélange. 7. Conducteur électrique isolé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la composition comprend en outre une cire du type amide d'acide gras. 8. Conducteur électrique isolé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la composition comprend en outre un agent colorant. 9. Conducteur électrique isolé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conducteur électrique a une section transversale supérieure à 6 mm2.