Brevet FR2985596A1 — publié le 20130712

Câble en aluminium apte à empêcher la propaciation d'un incendie La présente invention concerne un câble à base d'aluminium apte à résister à des conditions thermiques extrêmes et plus particulièrement apte à 5 éviter la propagation d'un incendie. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des câbles d'énergie ou de télécommunication qui sont destinés à rester opérationnels pendant un temps défini lorsqu'ils sont soumis à de fortes chaleurs et/ou directement à des flammes. 10 Aujourd'hui, un des enjeux majeurs de l'industrie du câble est l'amélioration du comportement et des performances des câbles dans des conditions thermiques extrêmes, notamment celles rencontrées lors d'un incendie. Pour des raisons essentiellement de sécurité, il est en effet indispensable de maximiser les capacités du câble à retarder la propagation 15 des flammes d'une part, et à résister au feu d'autre part. Un ralentissement significatif de la progression des flammes, c'est autant de temps gagné pour évacuer les lieux et/ou pour mettre en oeuvre des moyens d'extinction appropriés. Une meilleure résistance au feu offre au câble la possibilité de fonctionner plus longtemps, sa dégradation étant moins rapide. 20 Qu'il soit électrique ou optique, destiné au transport d'énergie ou à la transmission de données, un câble est schématiquement constitué d'au moins un élément conducteur s'étendant à l'intérieur d'au moins un élément isolant. Il est à noter qu'au moins un des éléments isolants peut également jouer le rôle de moyen de protection et/ou que le câble peut comporter en outre au 25 moins un élément de protection spécifique, formant une gaine. En particulier, un câble présentant un élément conducteur en aluminium et qui est installé à proximité d'un matériau inflammable doit pouvoir supporter des températures de feu pouvant aller de 750°C à 900°C pour ne pas être propagateur d'incendie. Or, ces températures de feu sont supérieures à la température de fusion de l'aluminium qui est de l'ordre de 658°C. Or il est connu que parmi les meilleurs matériaux isolants et/ou de protection utilisés dans la câblerie, nombre d'entre eux sont malheureusement 5 aussi d'excellentes matières inflammables. C'est notamment le cas des polyoléfines et de leurs copolymères, comme par exemple le polyéthylène, le polypropylène, les copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle, les copolymères d'éthylène et de propylène. Quoi qu'il en soit, dans la pratique, cette inflammabilité excessive s'avère totalement incompatible avec les 10 impératifs de tenue au feu précédemment évoqués. Dans le domaine de la câblerie, il existe de nombreuses méthodes pour améliorer le comportement au feu des polymères employés comme matériaux d'isolation et/ou de gainage. La solution la plus répandue jusqu'à maintenant a consisté à employer 15 des composés halogénés, sous forme d'un sous-produit halogéné dispersé dans une matrice polymère, ou directement sous forme d'un polymère halogéné comme dans le cas d'un polychlorure de vinyle (PVC) par exemple. Cependant, les réglementations actuelles tendent désormais à interdire l'utilisation de ce type de substances en raison essentiellement de leur toxicité 20 et de leur corrosivité potentielles, que ce soit au moment de la fabrication du matériau, ou lors de sa décomposition par le feu. Ceci est d'autant plus vrai que la décomposition en question peut intervenir accidentellement lors d'un incendie, mais également volontairement au cours d'une incinération. Quoi qu'il en soit, le recyclage des matériaux halogénés demeure toujours 25 particulièrement problématique. C'est pourquoi on a de plus en plus recours à des charges ignifugeantes non halogénées, et notamment aux hydroxydes métalliques tels que l'hydroxyde d'aluminium ou l'hydroxyde de magnésium. Ce type de solutions techniques présente toutefois l'inconvénient de nécessiter de grandes 30 quantités de charges pour atteindre un niveau d'efficacité satisfaisant, que ce soit en termes de capacité à retarder la propagation des flammes, que de résistance au feu. A titre d'exemple, la teneur en hydroxydes métalliques peut atteindre typiquement 150 à 200% en poids par rapport à la quantité totale de résine. Or toute incorporation massive de charges induit une augmentation considérable de la viscosité de la matière, et par conséquent une diminution notable de la vitesse d'extrusion, d'où une baisse de productivité importante. L'addition de trop grandes quantités d'additifs retardateurs de feu est également à l'origine d'une détérioration significative des propriétés mécaniques et électriques du câble. Le document GB 2 035 666 décrit, dans son art antérieur, un câble apte à fonctionner à hautes températures comprenant au moins un conducteur en aluminium ou en cuivre, revêtu longitudinalement ou de manière hélicoïdale d'une couche isolante minérale à base de fibres de verre. Il est indiqué que ce matériau est difficilement manipulable et que le procédé de fabrication est ainsi fastidieux et long. D'autre part, il est indiqué, dans ce document, que la couche en fibres de verre présente une instabilité de comportement à des températures de l'ordre de 400-500°C, et qu'aux environs de 700-800°C, la fibre de verre présente une phase visqueuse, la rendant moins isolante. Ainsi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention, est de proposer un câble d'énergie et/ou de télécommunication résistant au feu, ledit câble permettant en outre d'éviter les problèmes de l'état de la technique en offrant notamment des propriétés mécaniques sensiblement améliorées, tout en présentant une fonctionnalité de service lors d'un incendie. La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, à fournir un câble comprenant au moins un élément conducteur électrique et une première couche de protection thermique entourant ledit élément conducteur, caractérisé en ce que la première couche comprend au moins un ruban en fibre de verre d'une masse volumique allant de 1,0 à 1,5 g/cm3. Il a été mis en évidence qu'un tel ruban en fibre de verre d'une masse volumique allant de 1.0 à 1,5 g/cm3 permet de rendre le câble résistant au feu en limitant la propagation d'un incendie par celui-ci aux objets environnants (rideaux, etc), tout en assurant une fonctionnalité de service. En effet, le ruban en fibre de verre empêche le conducteur électrique de fondre, notamment quand celui-ci est en aluminium, et présente de ce fait un point de fusion relativement bas, de l'ordre de 658°C. Ainsi, la barrière thermique formée par le ruban en fibre de verre empêchera la fusion des brins d'aluminium du conducteur et, par conséquent, empêchera également l'inflammation des matériaux environnants pouvant résulter de gouttes d'aluminium en fusion tout en permettant au câble de fonctionner malgré l'incendie. La première couche en fibre de verre sous forme de ruban, permet ainsi de mieux résister au feu par rapport à la couche de fibre de verre décrite dans le document GB 2 035 666. L'élément électriquement conducteur convenant selon l'invention est par exemple du type multibrins et peut correspondre à de l'aluminium, ou à un alliage d'aluminium tel que l'aluminium cuivré, l'aluminium nickel, et l'aluminium cuivré et nickelé ; ou une de leurs combinaisons. De préférence, la première couche en fibre de verre présente une 15 masse surfacique pouvant aller de 120 à 160 g/m2. Préférentiellement, l'épaisseur de la première couche varie de 0,10 mm à 0,40 mm. Par exemple, si la première couche ne comprend qu'un ruban de fibre de verre, l'épaisseur sera de l'ordre de 0,10 mm et si elle en comprend deux, l'épaisseur sera de l'ordre de 0,40 mm. 20 Selon une caractéristique de l'invention, la première couche recouvre l'élément électriquement conducteur avec un taux de recouvrement de l'ordre de 15% - 20 %. Avantageusement, le câble comprend une deuxième couche, entourant ladite première couche. Cette deuxième couche peut être formée par extrusion 25 ou par rubanage selon des techniques connues de l'homme du métier de sorte à être composée d'une seule ou de plusieurs sous-couches, telles que de préférence deux. De préférence, la deuxième couche est électriquement isolante et est en matériau choisi parmi le groupe suivant : un caoutchouc synthétique tel 30 que le caoutchouc de silicone et des copolymères d'éthylène, tels que l'éthylène-acétate de vinyle (EVA), ou une de leurs combinaisons. De manière avantageuse, l'épaisseur de la deuxième couche varie de 0,5 mm à 3,0 mm. Selon une caractéristique de l'invention, la première couche est en contact avec l'élément conducteur et ladite deuxième couche est en contact avec la première couche. La présente invention a également pour objet l'utilisation d'un câble tel 5 que décrit ci-dessus afin de limiter la propagation d'un incendie. Pour une meilleure compréhension de l'invention, la description fera référence à un dessin annexé et qui figure uniquement à titre illustratif et non limitatif. 10 Sur ce dessin : La figure 1 illustre une vue en perspective et partiellement en coupe d'un câble d'énergie selon un mode de réalisation préféré de l'invention. 15 Exemples de réalisation : Exemple 1 : exemple de composition d'un câble selon l'invention (figure 1) Pour des raisons de clarté, seuls les éléments essentiels pour la compréhension de l'invention ont été représentés de manière schématique, et 20 ceci sans respect de l'échelle sur la figure 1. Le câble d'énergie, représenté sur la figure 1, comprend : un élément conducteur 2 central, notamment en aluminium, de type multibrins, et, successivement et coaxialement autour de cet élément, une première couche formée d'une bande de fibre de verre commercialisé par la société STEVTISS 25 ou TISSTECH. Ce ruban recouvre l'élément conducteur avec un taux de recouvrement de l'ordre de 15% - 20 % de manière à assurer que la totalité de la surface de l'élément conducteur est protégée des flammes. Au-dessus de ce ruban en fibre de verre est déposée une deuxième couche constituée de deux sous-couches d'un matériau extrudé à base de un caoutchouc de 30 silicone : une couche de couleur blanche matériau référencé EI 111 en polymère de polysiloxane et une couche noire matériau référencé EM107 en copolymère d'éthylène dans la norme européenne pour matériels roulants EN 50382-1. Dans cet exemple, l'épaisseur du ruban est de 0,12 mm et l'épaisseur de la seconde couche est de l'ordre de 2,7 mm. Exemple 2 : procédé de réalisation d'un câble selon l'invention Ledit conducteur électrique 4 multibrins en aluminium est entouré par une première couche de ruban en fibre de verre commercialisé par la société STEVTISS ou TISSTECH. Ce ruban en fibre de verre est ensuite revêtu par extrusion des deux couches de caoutchouc de silicone et de polyoléfine susmentionnées. Les techniques de rubanage et d'extrusion sont bien connues de l'homme du métier et ne seront pas davantage expliquées dans la présente demande. Test expérimental Le câble tel que décrit dans l'exemple 1 a été soumis à un test de feu. Un chalumeau projetant une flamme de 850°C a en effet été positionné à proximité du câble selon l'invention pendant 1h de sorte que la flamme touche une partie du câble. Une feuille de papier à également été placée à proximité du câble, à environ 30 cm tout en étant distante de la flamme du chalumeau. Il s'est avéré qu'au bout d'une heure, que la seconde couche en caoutchouc de silicone et de polyoléfine s'est enflammée et à complètement brûlée dans la zone en contact avec la flamme, mais que le conducteur multibrins en aluminium était resté intact grâce au ruban en fibre de verre. D'ailleurs, celui-ci aussi était intact. Par ailleurs, la feuille en papier placée à 30 cm du câble ne s'est pas enflammée, montrant ainsi que le câble selon l'invention est non propagateur d'incendie. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et 30 qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Câble (1) d'énergie ou de télécommunication comprenant au moins un élément électriquement conducteur (2) et une première couche (3) de protection thermique entourant ledit élément conducteur (2), caractérisé en ce que la première couche (3) comprend au moins un ruban de fibres de verre d'une masse volumique allant de 1,0 à 1,5 g/cm3. 2. Câble (1) selon la revendication 1, dans lequel l'élément électriquement conducteur (2) est en matériau choisi parmi le groupe 10 suivant : l'aluminium (AI) ou un alliage d'aluminium. 3. Câble (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième couche entourant ladite première couche. 15 4. Câble (1) selon la revendication 3, dans lequel la deuxième couche est en matériau choisi parmi le groupe suivant : un caoutchouc synthétique, et une polyoléfine, ou une de leurs combinaisons. 5. Câble (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce 20 que l'épaisseur de la première couche (3) est de l'ordre de 0,10 mm à 0,40 mm. 6. Câble (1) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'épaisseur de la deuxième couche est de l'ordre de 0,5 mm à 3,0 mm. 25 7. Câble (1) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la première couche (3) est en contact avec l'élément conducteur (2) et ladite deuxième couche (4) est en contact avec la première couche (3). 30 8. Utilisation du câble selon l'une des revendications 1 à 7 pour limiter la propagation d'un incendie.