Brevet FR3090988A1 — publié le 20200626

Description Titre de l'invention : Câble électrique résistant aux arborescences d'eau [0001] L'invention concerne un câble électrique comprenant au moins une couche élec- triquement isolante obtenue à partir d'une première composition comprenant au moins un polymère d'oléfine et au moins un polyalkylène glycol, et au moins une couche semi-conductrice obtenue à partir d'une deuxième composition comprenant au moins un polymère d'oléfine non polaire. [0002] L'invention s'applique typiquement mais non exclusivement aux câbles électriques destinés au transport d'énergie, notamment aux câbles d'énergie à moyenne tension (notamment de 6 à 45-60 kV) ou à haute tension (notamment supérieure à 60 kV, et pouvant aller jusqu'à 400 kV), qu'ils soient en courant continu ou alternatif, dans les domaines du transport d'électricité aérien, sous-marin, terrestre, ou encore de l'aéronautique. [0003] L'invention s'applique en particulier aux câbles électriques présentant une résistance améliorée au vieillissement en milieu humide sous tension électrique. [0004] Les câbles d'énergie moyenne et haute tension peuvent être en contact avec l'humidité environnante pendant leur durée de vie. La présence de l'humidité combinée à la présence d'un champ électrique ainsi que d'un matériau polymère favorisent la dégradation progressive des propriétés isolantes du câble. Cc mécanisme de dégradation bien connu sous les termes « croissance d'arborescences d'eau », peut ainsi mener au claquage du câble concerné et constitue donc une menace considérable pour la fiabilité du réseau de transport d'énergie avec des conséquences économiques bien connues engendrées par les défaillances de courant. [0005] De nombreux composés de structures chimiques variées réduisant la formation d'arborescences d'eau ont été proposés dans des câbles à hase de polyéthylène. En particulier, le document EP0223180A1 décrit une composition limitant ces arborescences d'eau, et destinée à être utilisée dans une couche électriquement isolante d'un câble électrique. Cette composition comprend un copolymère d'oligomère à base d'éthylène et d'un ester alpha-insaturé tel qu'un copolymère d'oligomère d'éthylène et d'acétate de vinyle, et un matériau polymère tel qu'un polyéthylène ou un polyvinyle acétal. Toutefois, même si cette composition permet de réduire les arborescences d'eau, elle n'est pas optimisée pour limiter de façon significative les dégradations liées aux arborescences d'eau. Par ailleurs, les copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle ne sont pas stables thermiquement, et peuvent par exemple se dégrader rapidement lors de la réticulation, notamment lorsqu'ils sont utilisés spécifiquement dans une couche élec- 2 triquement isolante. [0006] Le but de la présente invention est par conséquent de pallier les inconvénients des techniques de l'art antérieur en proposant un câble électrique, notamment à moyenne ou haute tension, ledit câble présentant une résistance améliorée aux vieillissements, dans un environnement humide en présence d'un champ électrique, de préférence tout en garantissant de bonnes propriétés mécaniques. [0007] Le but est atteint par l'invention qui va être décrite ci-après. [0008] L'invention a pour premier objet un câble électrique comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé, au moins une couche électriquement isolante entourant ledit élément électriquement conducteur allongé, et au moins une couche semi-conductrice, caractérisé en ce que la couche électriquement isolante est obtenue à partir d'une première composition comprenant au moins un polymère d'oléfine et au moins un polyalkylène glycol, et en ce que la couche semi-conductrice est obtenue à partir d'une deuxième composition comprenant au moins un polymère d'oléfine non polaire. [0009] Ainsi, grâce à la combinaison d'une couche électriquement isolante obtenue à partir d'une première composition comprenant au moins un polymère d'oléfine et au moins un polyalkylène glycol, et d'une couche semi-conductrice obtenue à partir d'une deuxième composition comprenant au moins un polymère d'oléfine non polaire, la résistance aux vieillissements, dans un environnement humide en présence d'un champ électrique, est améliorée de façon significative, de préférence tout en garantissant de bonnes propriétés mécaniques. [0010] La première composition [0011] Le polyalkylène glycol [0012] La première composition permettant d'obtenir la couche électriquement isolante comprend au moins un polyalkylène glycol. [0013] Le polyalkylène glycol est de préférence sous la forme solide à température ambiante (e.g. 18-25°C). Cela peut permettre une meilleure stabilité thermique, par exemple lors du procédé de fabrication de la couche électriquement isolante. En outre, la forme solide à température ambiante peut faciliter le transport et la mise en oeuvre du polyalkylène glycol. [0014] Le polyalkylène glycol peut avoir un poids moléculaire d'au moins 2000 g/mol, de préférence d'au moins 5000 g/mol environ, et de façon particulièrement préférée d'au moins 10000 g/mol environ. [0015] Le polyalkylène glycol a de préférence un poids moléculaire d'au plus 50000 g/mol environ, et de façon particulièrement préférée d'au plus 30000 g/mol environ. [0016] Le polyalkylène glycol peut être obtenu par polymérisation d'un ou plusieurs monomère(s) d'oxyde d'alkylène en présence d'eau et/ou d'un mono-, di- ou polyol, et 3 d'un catalyseur, notamment selon des conditions bien connus de l'art antérieur. [0017] Le polyalkylène glycol peut répondre à la formule (1) suivante : H-[{0-(CH,),,},-{0-(CH,-CHR,),},1,-OH (1), dans laquelle 1