CA2801931A1 - Energy and/or telecommunications cable capable of preventing fire from spreading - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un câble (1) d'énergie et/ou de télécommunication comprenant : - au moins un élément électriquement conducteur (2) allongé, et - une première couche (3) de protection thermique entourant coaxialement ledit élément électriquement conducteur (2), caractérisé en ce que la première couche (3) de protection thermique comprend des fibres de verre, d'une masse volumique d'au moins 0,5 g/cm3.The present invention relates to a cable (1) of energy and / or telecommunication comprising: - at least one elongated electrically conductive element (2), and - a first thermal protection layer (3) coaxially surrounding said electrically conductive element (2), characterized in that the first thermal protection layer (3) comprises glass fibers having a density of at least 0.5 g / cm3.
Description
Câble d'énergie et/ou de télécommunication apte à empêcher la Propagation 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
éviter la propagation d'un incendie.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des câbles d'énergie et/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.
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 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.
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.
II 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 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 Energy and / or telecommunication cable capable of preventing the Propagation of a fire The present invention relates to an aluminum-based cable suitable for withstand extreme thermal conditions, and more particularly suitable for avoid the spread of a fire.
The invention finds a particularly advantageous application, but non-exclusive, in the field of energy cables and / or telecommunications, which are intended to remain operational for a period of time defined when they are subjected to intense heat and / or directly to flames.
Today, one of the major challenges of the cable industry is improving the behavior and performance of cables in extreme thermal conditions, in particular those encountered during a fire. For reasons essentially of security, it is indeed essential to maximize cable capabilities to delay the propagation flames on the one hand, and resist fire on the other. A slowdown significant increase in the flames, this is the time saved for evacuate the premises and / or to implement extinguishing means appropriate. Better fire resistance gives the cable the ability to to work longer, its degradation being less rapid.
Whether electric or optical, intended for the transport of energy or for transmission of data, a cable is schematically made up of at least a conductive element extending inside at least one insulating element.
It should be noted that at least one of the insulating elements can also play the role of means of protection and / or that the cable may further comprise minus a specific protective element, forming a sheath.
In particular, a cable having an aluminum conductive element and which is installed near a flammable material must be able
2 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 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 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 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
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 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 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 , i I I 2 withstand temperatures of between 750 C and 900 C
not be a fire propagator. However, these fire temperatures are higher at the melting temperature of aluminum which is of the order of 658 C.
However, it is known that among the best insulating materials and / or protection used in the cable, many of them are unfortunately also excellent flammable materials. This is particularly the case polyolefins and their copolymers, such as, for example, polyethylene, polypropylene, copolymers of ethylene and vinyl acetate, copolymers of ethylene and propylene. Anyway, in practice, this excessive flammability is totally incompatible with the fire resistance requirements previously mentioned.
In the field of cable, there are many methods for improve the fire behavior of polymers used as materials insulation and / or sheathing.
The most common solution so far has been to employ halogenated compounds as a dispersed halogenated by-product in a polymer matrix, or directly in the form of a polymer halogen as in the case of a polyvinyl chloride (PVC) for example.
However, current regulations now tend to prohibit the use of this type of substance mainly because of their toxicity and their potential corrosivity, whether at the time of manufacture of material, or during its decomposition by fire. This is all the more true that the decomposition in question can occur accidentally during a fire, but also voluntarily during an incineration. What anyway, the recycling of halogenated materials is still particularly problematic.
That's why we use more and more fireproof fillers halogenated, and in particular to metal hydroxides such as aluminum hydroxide or magnesium hydroxide. This type of solutions However, the technical disadvantages of quantities of charges to achieve a satisfactory level of efficiency, that this in terms of the ability to delay the spread of flames, fire resistance. For example, the content of metal hydroxides can , i II
3 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 but de la présente invention est de pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant 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 présente invention a pour objet un câble d'énergie et/ou de télécommunication comprenant :
- au moins un élément électriquement conducteur allongé, et -une première couche de protection thermique entourant coaxialement ledit élément électriquement conducteur, caractérisé en ce que la première couche de protection thermique comprend des fibres de verre, d'une masse volumique d'au moins 0,5 g/cm3.
Il a été mis en évidence qu'une telle couche en fibres de verre 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, la première couche de protection thermique 3 typically reach 150 to 200% by weight relative to the total amount of resin. However, any massive incorporation of charges induces an increase considerable viscosity of the material, and consequently a decrease in noticeable extrusion speed, resulting in a significant drop in productivity.
The addition of too large quantities of fire retardant additives is also causing a significant deterioration of properties mechanical and electrical cable.
GB 2 035 666 discloses, in its prior art, a suitable cable to operate at high temperatures comprising at least one conductor aluminum or copper, coated longitudinally or helically a mineral insulating layer based on glass fibers. It is stated that this material is difficult to manipulate and that the manufacturing process is so tedious and long. On the other hand, it is stated in this document that the fiberglass layer exhibits instability of behavior at temperatures of about 400-500 C, and that around 700-800 C, the fiberglass has a viscous phase, making it less insulating.
Thus, the purpose of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art by proposing a power cable and / or telecommunications fireproofing, said cable furthermore making it possible to avoid the problems of the state of the art, in particular by offering mechanical properties significantly improved while providing service functionality when of a fire.
The present invention relates to a power cable and / or telecommunication comprising:
at least one elongated electrically conductive element, and a first layer of thermal protection surrounding coaxially said electrically conductive element, characterized in that the first thermal protection layer comprises glass fibers having a density of at least 0.5 g / cm3.
It has been demonstrated that such a fiberglass layer allows to make the cable fire-resistant by limiting the spread of a fire by this one to the surrounding objects (curtains, etc.), while ensuring a service feature. Indeed, the first layer of protection thermal
4 empêche l'élément électriquement conducteur de fondre, notamment quand celui-ci est en aluminium. Ainsi, la barrière thermique formée par la couche en fibres de verre empêchera la fusion dudit élément électriquement 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, permet ainsi de mieux résister au feu par rapport à la couche de fibre de verre décrite dans le document GB 2 035 666.
Dans un mode de réalisation préféré, la première couche peut comprendre au moins un ruban de fibres de verre. Ledit ruban entoure notamment hélicoïdalement l'élément électriquement conducteur.
Le ruban de fibres de verre peut recouvrir l'élément électriquement conducteur avec un taux de recouvrement de l'ordre de 15% - 20 %.
La première couche de l'invention peut avoir une masse volumique d'au moins 0,8 g/cm3, et de préférence d'au moins 1 g/cm3.
La première couche peut avoir une masse volumique d'au plus 2 g/cm3, et de préférence d'au plus 1,5 g/cm3.
De façon particulièrement préférée, la première couche peut avoir une masse volumique allant de 1,0 à 1,5 g/cm3.
La première couche de l'invention peut être avantageusement utilisée comme barrière thermique, notamment contre les flammes. Elle permet de maintenir l'intégrité de l'élément électriquement conducteur pour une température d'au moins 800 C, et de préférence d'au moins 1000 C. Elle évite ainsi la fusion de l'élément électriquement conducteur lors d'un incendie.
Avantageusement, la première couche de l'invention peut avoir une conductivité thermique d'au plus 0,25 W/m C (watt par mètre-degré Celsius).
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.
De préférence, la première couche (en fibre de verre) présente une masse surfacique pouvant aller de 120 à 160 g/m2.
L'élément électriquement conducteur de l'invention peut être un matériau choisi parmi l'aluminium (AI) ou un alliage d'aluminium. L'alliage d'aluminium peut être choisi parmi de l'aluminium cuivré, de l'aluminium nickel, et de l'aluminium cuivré et nickelé, ou une de leurs combinaisons. 4 prevents the electrically conductive element from melting, especially when this one is made of aluminum. Thus, the thermal barrier formed by the layer in glass fibers will prevent fusion of said electrically conductive element and, therefore, will also prevent the ignition of materials surrounding areas that may result from molten aluminum droplets while allowing the cable to work despite the fire.
The first layer of fiberglass makes it easier to resist fire compared to the fiberglass layer described in the document GB 2,035,666.
In a preferred embodiment, the first layer may include at least one fiberglass ribbon. Said ribbon surrounds in particular helically the electrically conductive element.
The fiberglass ribbon can cover the element electrically driver with a recovery rate of around 15% - 20%.
The first layer of the invention may have a density of from less than 0.8 g / cm3, and preferably at least 1 g / cm3.
The first layer may have a density of at most 2 g / cm3, and preferably at most 1.5 g / cm3.
In a particularly preferred manner, the first layer may have a density ranging from 1.0 to 1.5 g / cm3.
The first layer of the invention can be advantageously used as a thermal barrier, especially against flames. She allows to maintain the integrity of the electrically conductive element for a at least 800 C, and preferably at least 1000 C. It avoids thus the fusion of the electrically conductive element during a fire.
Advantageously, the first layer of the invention may have a thermal conductivity of not more than 0.25 W / m C (watt per meter-degree Celsius).
Preferably, the thickness of the first layer varies from 0.10 mm to 0.40 mm. For example, if the first layer only includes one fiberglass ribbon, the thickness will be of the order of 0.10 mm and if it comprises two, the thickness will be of the order of 0.40 mm.
Preferably, the first layer (fiberglass) has a mass per unit area ranging from 120 to 160 g / m2.
The electrically conductive element of the invention can be a material selected from aluminum (AI) or an aluminum alloy. The alloy aluminum can be selected from copper aluminum, aluminum nickel, and copper-plated and nickel-plated aluminum, or a combination thereof.
5 L'élément électriquement conducteur peut être par exemple du type monobrin ou multibrins.
Avantageusement, le câble de l'invention peut comprendre une deuxième couche entourant ladite première couche. Cette deuxième couche peut être formée par extrusion 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 peut être en un matériau choisi parmi un caoutchouc synthétique, tel que par exemple le caoutchouc de silicone, et une polyoléfine, tel que par exemple des copolymères d'éthylène du type 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.
Lorsque le câble de l'invention comprend ladite deuxième couche, la première couche peut être directement en contact physique avec l'élément électriquement conducteur, et ladite deuxième couche peut être directement en contact physique avec la première couche. Ledit câble peut également comprendre une gaine de protection entourant la deuxième couche.
Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, le câble d'énergie et/ou de télécommunication est un conducteur électrique isolé dans lequel l'élément électriquement conducteur allongé est un élément central.
La présente invention a également pour objet l'utilisation d'un câble tel 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.
I I 5 The element electrically conductive may be for example of the type single-stranded or multi-stranded.
Advantageously, the cable of the invention may comprise a second layer surrounding said first layer. This second layer can be formed by extrusion or by taping according to known techniques of the skilled person so as to be composed of one or more underlays, such as preferably two.
Preferably, the second layer is electrically insulating and can be of a material selected from synthetic rubber, such as silicone rubber, and a polyolefin, such as, for example, copolymers of ethylene ethylene-vinyl acetate (EVA), or one of their combinations.
Advantageously, the thickness of the second layer varies from 0.5 mm to 3.0 mm.
When the cable of the invention comprises said second layer, the first layer can be directly in physical contact with the element electrically conductive, and said second layer can be directly in physical contact with the first layer. Said cable can also include a protective sheath surrounding the second layer.
In a particularly preferred embodiment, the power cable and / or telecommunication is an isolated electrical conductor in which the elongated electrically conductive element is a central element.
The present invention also relates to the use of a cable such described above to limit the spread of a fire.
For a better understanding of the invention, the description will reference to an accompanying drawing, which is for illustrative and no limiting.
II
6 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.
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 ceci sans respect de l'échelle sur la figure 1.
Le câble d'énergie 1, représenté sur la figure 1, est un conducteur électrique isolé comprenant un élément conducteur 2 central, notamment en aluminium, de type multibrins, et, successivement et coaxialement autour de cet élément, une première couche 3 formée d'une bande (ruban) de fibre de verre commercialisé par la société STEVTISS ou TISSTECH, ou un ruban de fibre de verre commercialisé par la société SCAPA sous la référence SFR10/103.
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 4 constituée de deux sous-couches d'un matériau extrudé à base de caoutchouc de silicone : une couche de couleur blanche matériau référencé El 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. Cette deuxième couche 4 est une couche optionnelle.
Dans cet exemple, l'épaisseur du ruban (i.e. première couche 3) est de 0,12 mm et sa masse volumique est de 1,16 g/cm3. L'épaisseur de la seconde couche 4 est de l'ordre de 2,7 mm.
Exemple 2 : procédé de réalisation d'un câble selon l'invention 6 On this drawing :
- Figure 1 illustrates a perspective view and partially in section of an energy cable according to a preferred embodiment of the invention.
Examples of realization:
Example 1 Example of Composition of a Cable According to the Invention (figure 1) For the sake of clarity, only the essential elements for the understanding of the invention have been schematically represented, and this without respect of the scale in Figure 1.
The power cable 1, shown in FIG. 1, is a conductor insulated electrical element comprising a central conducting element 2, in particular aluminum, multi-strand type, and, successively and coaxially around this element, a first layer 3 formed of a strip (ribbon) of glass sold by the company STEVTISS or TISSTECH, or a ribbon of fiberglass marketed by SCAPA under the reference SFR10 / 103.
This ribbon covers the conductive element with a recovery rate on the order of 15% - 20% so as to ensure that the entire surface of the the conductive element is protected from flames. Above this ribbon fiberglass is deposited a second layer 4 consisting of two sub-layers layers of an extruded material based on silicone rubber: a layer white material referenced El 111 polysiloxane polymer and a black layer material referenced EM107 ethylene copolymer in the European standard for rolling stock EN 50382-1. This second layer 4 is an optional layer.
In this example, the thickness of the ribbon (ie first layer 3) is 0.12 mm and its density is 1.16 g / cm3. The thickness of the second layer 4 is of the order of 2.7 mm.
Example 2: Process for producing a cable according to the invention
7 Ledit conducteur électrique 4 multibrins en aluminium est entouré par une première couche de ruban en fibre de verre tel que mentionné dans l'exemple 1. 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 qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. 7 Said multi-stranded aluminum electrical conductor is surrounded by a first layer of fiberglass tape as mentioned in Example 1. This fiberglass ribbon is then extrusion-coated with two layers of silicone rubber and polyolefin mentioned above.
Tape and extrusion techniques are well known the skilled person and will not be further explained in this request.
Experimental test The cable as described in Example 1 was subjected to a fire test.
A torch projecting a flame of 850 C was indeed positioned at proximity of the cable according to the invention for 1h so that the flame touches part of the cable. A sheet of paper has also been placed nearby cable, about 30 cm away from the flame of the torch.
It turned out that after one hour, that the second layer in silicone rubber and polyolefin got inflamed and completely burned in the area in contact with the flame but that the driver The aluminum strand remained intact thanks to the fiberglass ribbon.
Besides, this one too was intact. By the way, the paper sheet placed at 30 cm of the cable did not ignite, showing that the cable the invention is non-fire propagator.
Although the invention has been described in connection with a mode of particular achievement, it is obvious that it is by no means and that it includes all the technical equivalents of the means described as well as their combinations if they fall within the scope of the invention.
Claims (11)
- au moins un élément électriquement conducteur (2) allongé, et - une première couche (3) de protection thermique entourant coaxialement ledit élément électriquement conducteur (2), caractérisé en ce que la première couche (3) de protection thermique comprend des fibres de verre, d'une masse volumique d'au moins 0,5 g/cm3. 1. Cable (1) of energy and / or telecommunication comprising:
at least one elongated electrically conductive element (2), and a first layer (3) of thermal protection surrounding coaxially said electrically conductive element (2), characterized in that the first layer (3) of thermal protection comprises glass fibers having a density of at least 0.5 g / cm3.
160 g/m2. Cable (1) according to one of the preceding claims, characterized in that that the first layer (3) has a surface density of about 120 to 160 g / m2.
0,40 mm. Cable (1) according to one of the preceding claims, characterized in that that the thickness of the first layer (3) is of the order of 0.10 mm to 0.40 mm.
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