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Perfectionnements aux conducteurs électriques.
La présente invention concerne des perfectionne- ments aux conducteurs électriques et plus particulièrement aux conducteurs électriques isolés qui sont exposés à des condi- tions inaccoutumées et rigoureuses telles que des conditions im- pliquant une corrosion chimique, un contact avec de l'huile et une exposition à un courant de tension élevée, qui se rencontrent par exemple dans les conducteurs isolés à haute tension et 'les câbles sous-marins et souterrains.
Conformément à la présente invention, ce conducteur perfectionne est obtenu par le fait qu'on produit sur un con- ducteur électrique une .gaine de produit de réaction au polysul- fure d'oléfine. On a désigné par ces termes des polysulfures organiques provenant de la réaction de polysulfures solubles avec des corps méthylèniques tels que les dihalures de mé-
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thylène ou la formaldéhyde ou avec d'autres corps oléfiaiaues, particulièrement des dihalures d'oléfine, comme par exemple les dihalures d'éthylène, de propylène ou du butylène, ce qui donne des produits ayant la formule empirique CnH2nSx, conte- nant de 3 à 5 fois la quantité de soufre de polysulfure dans la molécule, en comparaison de celle contenue dans le sulfure simple correspondant.
Des produits de ce type sont décrite par exemple au brevet anglais N 302.270. Le produit de réac- tion plastique au polysulfure d'oléfine peut être préparé par 1'exécution de la réaction de formation entrele corps a.ctif de méthylène ou d'une autre oléfine et le polysulfure soluble, en présence d'agents de dispersion appropriés tels que de l'hy- droxyde de magnésium précipité. L'emploi d'agents de dispersion tels que de l'hydroxyde de magnésium dans des réactions du type indiqué est décrit dans le brevet anglais N 359.000.
Lors de la préparation de la matière plastique au polysulfure d'oléfine comme gaine pour un conducteur, il est préférable de stabiliser les propriétés de la matière plastique au polysulfure d'oléfine et d'empêcher son durcissement sub- séqaent par un traitement à chaud dans lequel, par exemple, la matière plastique est chauffée à une température modérée, soit entre 200 et 3000 F. pendant une période suffisante pour pro- duire la stabilisation désirée de ses propriétés mécaniques, des périodes plus longues étant nécessaires à des températures plus basses. Par exemple une température de 2870 F pendant une pério- de de 40 à 60 minutes a été trouvée satisfaisante.
Pour augmenter la facilité dans les manipulations de la matière plastique, particulièrement lorsque des dispositifs de moulage tels que des presses à refoulement sont employés pour appliquer ou former la gaine sur le conducteur électrique, la masse plastique au polysulfure d'oléfine peut être modifiée par l'incorporation de certains agents de composition pour ra- mollir le composé, lui dernier de la plasticité et du collant
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et pour modifier ses propriétés isolantes. Ainsi, par exemple, de petites proportions de caoutchouc brut, variant de 3 à 10 livres pour 100 livres de matière plastique au polysulfure d'o- léfine, peuvent être incorporées pour donner une plasticité sup- plémentaire et de la. cohérence ou de l'agglutination pendant la fabrication.
Les matières appelées "véhicules de soufre" de l'industrie du caoutchouc (c'est à dire des substances basiques qui favorisent la formatiqn de composés du soufre à partir du soufre lilbre aux températures-de vulcanisation), telles que l'o- xyde de zinc ou la litharge, peuvent être incorporées, de même qu'on peut ajouter des agents de ramollissement tels que les acides gras et les savons d'acide gras, et des matières de charge telles que }'oxyde de magnésium, le carbonate de magnésium, du blanc d'Espagne, du noir de carbone ou des substances ayant une fonction analogue.
D'autres ingrédients de composition peu- vent être incorporés en petites proportions, par exemple des ci- res, des corps azotés organiques employés comme accélérateurs dans l'industrie du caoutchouc, tels que la diphénylguanidine et l'hexaméthylènetétramine, et des agents réducteurs orga.niques capables d'agir comme anti-oxydants dans l'industrie du caout- chouc peuvent être incorporés et sont particulièrement désira- bles lorsque de minimes proportions de caoutchouc sont comprises dans le composé* A la place de caoutchouc on peut employer comme agent de ramollissement de minimes proportions de composé de phé- nol et de soufre, préparé par exemple par la réaction entre le phénol et le chlorure de soufre; on peut employer par exemple de 1 à 5 parties de ce composé pour 100 parties de polysulfure d'o- léfine.
Il doit être bien entendu que la présence des ingré- 'dients de composition mentionnés ci-dessus dans le composé, ou d'un quelconque d'entre eux, n'est pas essentielle pour obtenir les propriétés désirables dans le.conducteur à gaine auquel la présente invention s'applique, vu q'un conducteur à gaine appro-
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prié peut être préparé par le fait qu'on enchasse le fil con- ducteur dans une masse de la matière plastique au polysulfure d'oléfine qui peut être stabilisée avant ou après que le con- ducteur est ainsi enveloppé, et la matière plastique peut en- suite être façonnée à la forme extérieure désirée, par moulage, par découpage ou par d'autres moyens appropriés,
Les diffé- rents ingrédients de composition indiqués ci-dessus et la ma- tière équivalente sont de préférence employés toutefois pour modifier la matière plastique, la ramnllir et lui donner la plasticité et la'cohésion, en premier lieu pour permettre son traitement dans des appareils actuellement employés habituel- lement pour le façonnage et le moulage de matières plastiques tells que le caoutchouc, dans l'industrie. En toutcas, les proportions des matières de composition employées sont réglées de façon à ne pas affecter de façon nuisible les propriétés dé- sirables du conducteur gainé et particulièrement sa résistance à l'attaque par les produits chimiques, les dissolvants et, dans les conducteurs à haute tension, l'effet de couronne.
Dans la mise en pratique de la présente invention, le conducteur gainé peut être pourvu de la gaine de matière plastique au polysulfure d'oléfine,appliquée directement sur la surface ou près de la surface du conducteur ou sur un revê- tement ou près d'un revêtement d'une.autre matière isolante placé directement sur le conducteur.
Pour nue l'invention puisse être clairement'comprise, elle est décrite ci-après à l'aide de certains exemplesparticu- liers de production de conducteurs gainés ; les détails de ces exemples ne doivent toutefois pas être considérés comme des limi- tations de la portée de l'invention, qui peut être réalisée de nombreuses manières différentes.
Exemple 1.
Pour la préparation de la matière de gainage au poly- sulfure d'oléfine, une quantité appropriée, par exemple 50 livres de la matière plastique au polysulfure d'oléfine est broyée dans
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un moulin ordinaire à caoutchouc jusqu'à ce qu'elle soit. ramol- lie. Ensuite 3 livres de caoutchouc naturel, avantageusement sous la forme de feuille fumée, sont ajoutées au moulin et trai- tées jusqu'à ce qu'elles soient complètement incorporées.. Les ingrédients supplémentaires désirés de composition sont alors ajoatés au moulin ; ce sont par exemple 4 livres d'oxyde de zinc, 2 onces de diphénylguanidine, 6 onces d'un anti-oxydant na approprié, par exemple de la bétaphtylamine, 8 onces de noir de carbone, 4 onces d'acide stéarique, 4 onces de cire de paraf- fine et 3 onces de soufre.
Le broyage est continué jusqu'à ce qu'une incorporation complète des ingrédients de composition soit effectuée. La température du broyage peutvarier ; des températures allant par exemple de 140 à 180 F ont été trou- vées satisfaisantes. Le mélange résultant est d'une nature qui se met facilement en tube dans une presse à tuber à expulsion ordinaire et le tubage peut être fait avantageusement avec une température du corps de la machine de tubage d'environ 120 à 140 F et une température de' la .tête d'environ 150 à 180 F.
Le composé est alors refoulé sous la forme d'un tube d'un diamètre approprié pour contenir le conducteur électrique, soit nu, soit recourert d'un revêtement préalable en matière isolante. En cas d'emploi comme gainage pour un conducteur nu, ce dernier peut être introduit dans le tube de composé plastique d'oléfine et ce dernier est alors chauffé à des températures de stabilisation. Lorsqu'un revêtement préalable d'isolement tel que du papier huilé, de la toile huilée ou de la toile la- quée est appliqué sur le conducteur, il est désirable d'effectuer la stabilisation de la gaine de composés au polysulfure d'olé- fine avant son application sur le aonducteur .
Ceci peut être réalisé de n'importe quelle manière appropriée, par exemple en plaçant le tube dans un moule s'adaptant à celui-ci extérieu- rement et en refoulant dans le tube de la vapeur sous une pres- sions suffisante pour donner la température désirée, ou de pré-
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férence en refoulant une gaine de plomb autour du tube de com- posé plastiqae d'oléfine et en effectuant ensuite la stabilisa- tion par refoulement, dans le tube, de vapeur ou d'eau chaude sous une pression suffisante à une température appropriée de stabilisation soit;environ 287 F.
Le tube stabilisé est alors refroidi, le gainage de plomb est enlevé et le conducteur est introduit. De préférence, avant l'introduction du conducteur, le tube est rempli d'huile et ensuite vidé en vue de laisser une pellicule lubrifiante d'- huile sur sa paroi intérieure. Lorsque le conducteur possède un revêtement préliminaire de papier huilé ou de toile huilée l'huile employée pour lubrifier l'intérieur du tube est de pré- férence de la même nature que celle employée pour imprégner le revêteent de apier ou de toile. Le conducteur est ensuite re- poussé ou attiré dans le tube pour former le conducteur gainé termine.
Si on le désire, de l'huile isolante peut être refoulée dans le tube pour remplir les interstices ou les inégalités entre la surface intérieur du tube et la surface extérieure du conducteur ou le revêtement isolant- primaire de ce dernier, ceci étant particulièrement-désirable lorsque le conducteur était sous la forme d'un câble constitué par plusieurs fils.
Les extrémités du câble peuvent alors être serrées, entourées de raban ou fermées autrement de façon . retenir l'huile.
D'autres méthodes de-formation d'un conducteur gainé peuvent être employées et, comme on l'a indiqué plus haut, la composition de-la matière plastique au polysulfire d'oléfine peut être modifiée suivant les désirs. L'exemple suivant montre la formation d'un conducteur à. gaine dans lequel le gainage de composés au polysulfure d'oléfine est appliqué directement à la surface d'un conducteur métallique, de préférence par une opéra- tion de refoulement.
Exemp le II,
Un composé approprié pour cette application peut être
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préparé en incorporant dans un moulin, comme on l'a décrit à propos de l'exemple 1, à, 22 livres de matière plastique au polysulfure d'oléfine, 1 libre de caoutchouc naturel, 11 livres de blanc d'Espagne, 1,5 livre d'oxyde de zins, 6 onces de li- tharge et 8 onces de cire de paraffine. Ce composé préparé et traité comme on l'a décrit d'après l'exemple 1, est alors re- foulé dans,une presse à refoulement chauffée, autour du fil- oudu câble du conducteur comme noyau, en formant un gainage sur celui-ci et est stabilisé par chauffage à la vapeur ou à l'eau chaude dans les conditions exposées ci-dessus.
Il est à remar- quer que l'emploi de noir de carbone est éliminé dans la pro- duction de ce composé et que le blanc d'Espagne est employé comme matière .de charge, des prppriétés diélectriques supérieu- res étant ainsi obtenues. D"autres matières de charge non con- ductrices peuvent être employées, comme par exemple la 'china clay ou le sulfate de baryum.
Dans les exemples particuliers qui précèdent, la pré- paration de compositions qui peuvent être facilement façonnées par expulsion dans des presses à refoulement modérément chauf- fées a été décrite vu que ces dispositifs sont d'un usage com- mun dans l'industrie. On voit immédiatement que de nombreuses autres modifications de composés peuvent être employées, par- ticulièrement lorsque les autres méthodes de façonnage ou'de moulage de la gaine sur les conducteurs sont employées. Dans tous les composés toutefois, la matière plastique au polysulfu- re d'oléfine, suivant la présenté invention, forme le consti- tuant plastique principal du composé. Ainsi le caoutchouc peut être entièrement supprimé ou peut être employé comme on l'a dé- crit ci-dessus.
Lorsqu'on désire des résistances élevées aux Actions chimiques et à l'effet de couronne, il est préférable que la proportion de caoutchouc ne dépa,sse pas 5% de laproportior, de matière plastique au polysulfure d'oléfine ; mais des propor- tions plus élevées de caoutchouc peuvent être employées lorsque
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ces propriétés ne sont pais requises à un degré aussi élevé.
Bien que différents agents de ramollissement puissent être employés et soient désirables lorsque le procédé de moulage par expulsion est employé., lorsque d'autres méthodes de mou- late sont employées on peut les réduire en proportion ou les supprimer entièrement. La matière plastique au polysulfure d'o- léfine peut être formée par la réaction de polysulfures solu- bles avec un corpsapproprié oléfinique ou méthylènique, comme les dihalures de méthylène, la formaldéhyde ou des dihalures d'éthylène, de propylène , de butylène ou des oléfines supé- rieures.
Pour des composés.destinés au moulage par expulsion, on préfère employer la matière plastique au polysulfure d'é- thylène, dérivée de la réaction de bichlorure d'éthylène avec des-polysulfures solubles et contenant de 3,8 à 5 fois la pro- portion de soufre qui serait présente dans les sulfures sim- ples correspondants. On peut toutefois employer des composées formés avec une proportion plus faible de soufre de préférence au moins trois fois celle présente dans les sulfures simples correspondants.
Dans les opérations de moulage avec limasse plastique au polysulfure, dans l'opération de stabilisation , on trouve que le composé adhère fortement à différents métaux tels que le fer, l'acier, le cuivre, etc.. Lorsqu'il doit être stabilisé en présence de semblables métaux et particulièrement du fer et de l'acier et que l'adhérence n'est pas désirée, on peut l'évi- ter en huilant le métal. Par la stabilisation en contact direct avec ces métaux, on peut obtenir des articles composites fortement dhérents comme lorsques des conducteurs gainés sont préparés conformément à la présente invention avec le composé de polysul- fure d'oléfine directeoment on contact avec le métal du coiiduc- teur.
Le composé au polysulfure d'oléfine n'adhère pas aux sur- faces d'aluminium ordinaires, même si elles sont polies, à *Oins que la surface d'aluminium soit décapée ou rendue rugueuse
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par une action mécanique ou par l'emploi d'un. acide approprié, comme par exemple l'acide chlorhydrique, ou d'une lessive con- centrée comme par exemple une solution de soude caustioue.
Jusqu'à présent, dans la préparation de conducteurs gainés qui sont destinés à rencontrer des conditions particulièrement difficiles, comme par exemple le contact avec de l'eau salée ou les acides du sol, ou l'effet de couronne dû à des courants de haut voltage, il a été nécessaire d'appliquer a.u conducteur isolé un gainage extérieur d'une matière spéciale telle que le pelomb métallique, ce qui introduisait de nombreux inconvé- nients sérieux tels que le poids, l'effet de condensateur, la conductibilité du* gainage, etc..
Par l'emploi d'un conducteur gainé au moyen de matière plastique au polysulfure d' ol:3fi.YlG, conformément à la présente invention, la, résistance complète à l'action chimique, y compris celle de l'eau salée et des acides du sol et à, l'effet de couronne est obtsnue sans emploi de gainage métallique extérieur et en même temps une résis- tance complète aux agents dissolvants, comme les huiles, est obtenue de la même manière. Par exemple lors de l'exposition aux essais de coaronne usuels (explosition à une atmosphère contenant de l'ozone dans des conditions de température éle- vées) un conducteur gainé au caoutchouc a montré une rupture complète du ca,outchouc en une heure.
Lors d'un essai semblable, aucune action n'était apparent.e sur un conducteur gainé au moyen de matière plastique au polysulfure d'oléfine après plus de 1000 heures d'essai. Le gainage plastique au polysulfure d'oléfine a une résistance très élevée, un gainage de cinq seizièmes de pouce d'épaisseur résistant à, des voltages attei- gnant et dépassant cinquantemille..
Revendications.
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