Câble de sécurité résistant au feu à une seule enveloppe isolante
La présente invention concerne un câble de sécurité résistant au feu. En particulier, la présente invention concerne un câble résistant au feu, qui comprend au moins deux conducteurs électriques entourés par une couche isolante commune.
Plus particulièrement, la présente invention concerne un câble sensiblement plat résistant au feu, qui comprend au moins deux conducteurs électriques qui sont adjacents les uns par rapport aux autres, et qui sont entourés par une couche isolante commune.
Les câbles de sécurité sont notamment des câbles de transport d'énergie ou de transmission de données, tels que pour des applications de contrôle ou de signalisation.
Les câbles de sécurité résistant au feu doivent, pendant un incendie, maintenir une fonction électrique. De préférence, lesdits câbles doivent en outre ne pas propager le feu. Lesdits câbles de sécurité sont utilisés, par exemple, pour les éclairages des sorties de secours et dans les installations d'ascenseurs.
Les câbles résistant au feu doivent répondre à des critères fixés notamment par la norme française NF C 32-070. Selon cette norme, le câble est déposé horizontalement dans un four tubulaire qui est monté en température jusqu' à 9200C pendant 50 minutes. Le câble ne doit pas présenter de court-circuit durant cette montée en température ainsi que pendant 15 minutes à 920 0C. Durant tout ce temps, pour simuler les chutes d' objet lors d'un incendie, le câble est soumis périodiquement à un choc par une barre métallique pour ébranler le câble.
Les câbles satisfaisant à l'essai défini par NF C 32-070, paragraphe 2-3 appartiennent à la catégorie CRl .
Des critères similaires à ceux qui sont définis dans la norme française NF C 32-070 sont également définis par des normes internationales, telles que IEC 60331 , ou des normes européennes, telles que EN 50200.
Les documents JP 01-1 17204 et JP 01-030106 divulguent deux câbles plats résistant au feu, lesdits câbles comprenant plusieurs
conducteurs entourés d'un isolant et d'une gaine extérieure de polyéthylène, Ia couche isolante de chaque conducteur électrique étant constituée de rubans de mica.
Le demandeur a remarqué qu'un câble résistant au feu qui est doté d'une couche isolante constituée de rubans de mica présentait plusieurs inconvénients. En particulier, un tel câble peut présenter un déjoint (ou espace laissant apparaître le conducteur) au niveau de l'enveloppe en ruban de mica, ce qui entraîne un défaut dans la protection des conducteurs conduisant à un court-circuit. Les câbles résistant au feu présentant une section transversale sensiblement ronde sont également connus. De tels câbles peuvent comporter plus de deux conducteurs isolés, au moins un conducteur isolé étant superposé sur les autres de manière à assurer une section transversale ronde du câble. Par exemple, le document EP 942 439 décrit un câble de sécurité, rond, résistant au feu et sans halogène, comportant au moins un conducteur, un isolant autour de chaque conducteur et une gaine extérieure, des espaces vides étant prévus entre ladite gaine et ledit isolant de chaque conducteur électrique. L'isolant de chaque conducteur est réalisé en une composition formée d'une matière polymérique contenant au moins une charge formatrice de céramique et apte à se transformer au moins superficiellement en l'état de céramique à des hautes températures correspondant à des conditions d'incendie. La gaine extérieure est réalisée en une composition polyoléfinique contenant au moins une charge d'hydroxyde métallique. Néanmoins, les câbles résistant au feu tels que décrits ci- dessus, présentent plusieurs inconvénients. Par exemple, lors d'un incendie, ils présentent un risque élevé de pollution de la couche isolante par les cendres résultant de la combustion de la gaine extérieure.
En effet, la gaine extérieure se transforme généralement, sous l'action d'un feu, en cendres qui peuvent gêner la transformation de la
matière polymérique de l'isolant en céramique, entraînant l'apparition de fissures dans l'isolation du conducteur.
En outre, la superposition des conducteurs isolés peut entraîner une augmentation notable de la taille des fissures, résultant d'un écrasement de(s) couche(s) isolante(s) contaminée(s) par lesdites cendres. Ces inconvénients conduisent à une réduction de la protection isolante par la ou les couche(s) isolante(s) du câble et à une augmentation du risque de mise en court-circuit des conducteurs. Ces risques concernent notamment les éléments isolés superposés. En outre, ces cendres peuvent conduire à une augmentation de la conductivité volumique et superficielle de l'isolation, ce qui nuit au bon fonctionnement du câble.
De plus, lors d'un incendie, des objets tels qu' une poutrelle ou des éléments d'une structure de bâtiment, peuvent tomber et venir heurter le câble et ainsi endommager ce dernier et altérer la tenue mécanique de l' isolant transformé en céramique ou en cours de transformation en céramique de chaque conducteur. La chute d' un tel objet peut conduire à ce qu'un conducteur isolé soit comprimé entre ledit objet et un autre conducteur du même câble, venant endommager l'isolant transformé en céramique ou en cours de transformation en céramique, et entraînant ainsi une mise en court-circuit des deux conducteurs.
Il existe donc un besoin pour un câble résistant au feu permettant de pallier les inconvénients présentés ci-dessus. Le demandeur a trouvé qu'un câble résistant au feu présentant une couche isolante commune qui entoure les conducteurs électriques, permet de surmonter les inconvénients mentionnés ci-dessus.
La présente invention a pour objet un câble de sécurité, résistant au feu, ledit câble comprenant : - au moins deux conducteurs électriques, lesdits conducteurs électriques étant séparés entre eux par au moins un espace ;
- une couche isolante commune entourant les conducteurs électriques et remplissant ledit ou lesdits espaces, ladite couche isolante étant constituée à partir d'au moins une matière polymérique
apte à se transformer au moins superficiellement en l'état de céramique à des températures élevées dans les incendies, et
- une gaine extérieure autour de ladite couche isolante.
Ce câble est de préférence sans halogène et non-propagateur d'incendie. Par "câble sans halogène", on entend un câble dont tous les constituants ne sont sensiblement pas halogènes. Encore plus préférentiellement, les constituants ne comportent aucun composé halogène.
Selon l'invention, le câble comprend une couche isolante commune qui entoure les conducteurs et remplit les espaces, un espace séparant deux conducteurs adjacents. Ladite couche isolante commune forme ainsi une enveloppe mécaniquement solidaire à l'intérieur de laquelle les conducteurs électriques sont inclus.
De préférence, en section droite, le contour extérieur de la couche isolante du câble suit sensiblement la forme de l'enveloppe des conducteurs, ce qui entraîne une inclusion des conducteurs dans la couche isolante.
De manière plus détaillée, la couche isolante du câble a de préférence une épaisseur qui est sensiblement constante sur l'extrados des conducteurs électriques et qui peut être réduite à une valeur minimale suffisante pour conférer au câble la protection typique d'une couche isolante de câble.
Une couche isolante commune selon l'invention présente l'avantage d'éviter, lors d'un incendie, toute insertion des cendres résiduelles de la gaine entre chaque conducteur isolé lors de la transformation en céramique de l'isolant, et de réduire l'apparition de fissures. Il permet aussi une meilleure cohésion mécanique des conducteurs entre eux une fois l'isolant transformé en céramique. Cela permet ainsi de réduire les risques de court-circuit entre conducteurs électriques tout en conservant l' intégrité du câble.
Le matériau de la gaine extérieure comprend de préférence un copolymère éthylène/alcool vinylique (ou EVA), un polysil oxane, une polyoléfine telle qu' un polyéthylène, un ρoly(chlorure de vinyle) (ou PVC), ou un de leurs mélanges. Le matériau de la gaine extérieure
peut comprendre en outre des charges minérales susceptibles de se transformer en cendres résiduelles sous l'effet de températures élevées d'un incendie, telles que de la craie, du kaolin, des oxydes métalliques comme l'alumine hydratée, ou des hydroxydes métalliques comme l'hydroxyde de magnésium, les oxydes ou hydroxydes métalliques pouvant servir de charges ignifugeantes.
Le matériau de la gaine extérieure peut éventuellement être expansé de manière à améliorer notamment la résistance au choc du câble, choc auquel elle peut être soumis suite à la chute d' un objet pendant l 'incendie.
La gaine extérieure peut se présenter sous la forme d'une seule couche ou de plusieurs couches de matière(s) polymérique(s), par exemple, 2, 3 ou 4 couches. Par exemple, il est possible de doter le câble d'une couche de gaine appropriée permettant de conférer une fonction technique particulière, par exemple, pour absorber des chocs accidentels sur le câble ou améliorer la résistance aux fluides du câble.
Dans les câbles de l'invention, l'isolant est constitué notamment à partir d'au moins une matière polymérique apte à se transformer au moins superficiellement en l'état de céramique à des températures élevées dans les incendies, notamment comprises dans l'intervalle allant de 4000C à 12000C. Cette transformation à l'état de céramique de la matière polymérique de l'isolant permet d'assurer le maintien de l'intégrité physique du câble et son fonctionnement électrique dans les conditions de l'incendie. La matière polymérique de la couche isolante est de préférence un polysiloxane tel qu'un caoutchouc de silicone réticulé. La couche isolante peut comprendre en outre, de préférence, une charge formatrice de céramique sous l'effet des températures élevées des incendies, telle que la silice ou des oxydes métalliques. Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, Ia matière polymérique de la couche isolante peut être expansée. Cette expansion permet notamment d'améliorer la résistance au choc du conducteur isolé, choc auquel il peut être soumis lors d'un incendie suite à la chute d'un objet tel qu'une poutrelle.
L'isolant peut se présenter sous la forme d'une seule couche ou de plusieurs couches de matière(s) polymérique(s), comme 2 ou 3 couches ou plus.
Le câble selon l'invention, comprenant au moins deux conducteurs inclus dans une même couche isolante, peut comprendre en outre une matière de bourrage entre ladite couche isolante et la gaine extérieure.
La matière du bourrage est de préférence choisie parmi un copolymère éthylène/alcool vinylique (ou EVA) , un polysiloxane, une polyoléfine telle qu'un polyéthylène, un poly(chlorure de vinyle) (ou
PVC), ou un de leurs mélanges. La matière du bourrage peut en outre comprendre des charges minérales susceptibles de se transformer en cendres résiduelles sous l'effet de températures élevées d'un incendie, telles que de la craie, du kaolin, des oxydes métalliques comme l'alumine hydratée, ou des hydroxydes métalliques comme l'hydroxyde de magnésium, les oxydes ou hydroxydes métalliques pouvant servir de charges ignifugeantes
Le câble selon l'invention peut être, en section droite, rond ou sensiblement plat. Un câble sensiblement plat est un câble qui présente, en section droite, au moins deux faces sensiblement planes et sensiblement parallèles au plan comprenant les axes des conducteurs. De préférence, Ie câble plat présente un profil extérieur sensiblement rectangulaire, et mieux encore il comporte, en section droite, au moins deux faces sensiblement planes et sensiblement parallèles au plan comprenant les axes des conducteurs et deux portions latérales sensiblement arrondies qui sont reliées auxdites deux faces.
Plus particulièrement, un câble sensiblement plat selon la présente invention comprend au moins deux conducteurs entourés par une couche isolante commune, qui sont adjacents entre eux et côte à côte, et leurs axes se trouvant dans un même plan compris entre lesdites au moins deux faces.
La disposition des axes des conducteurs électriques dans un même plan permet en outre d'augmenter la tenue électrique des conducteurs en réduisant toute mise en court-circuit des conducteurs.
En effet, lors d'un incendie, cette disposition particulière des conducteurs électriques permettant de limiter le nombre de zones de contact entre les conducteurs isolés, en particulier pour un câble à partir de trois conducteurs, conduit également à une limitation des risques de mise en court-circuit lors de la transformation en céramique de l'isolant ou lorsque l'isolant est déjà sous forme de céramique. De préférence, les espaces séparant les conducteurs adjacents entre eux dans un câble plat sont répartis transversalement à l'axe du câble et présentent une dimension identique.
De préférence, le câble résistant au feu, sensiblement plat de la présente invention, comprend une gaine de câble ayant un contour extérieur qui épouse sensiblement la forme de la couche isolante. Par exemple, pour un câble à deux conducteurs, le câble présente ainsi en section droite une forme de "8".
De manière plus détaillée, la gaine du câble, en section droite, présente un contour extérieur (ou profil extérieur) qui suit sensiblement la forme de l'enveloppe des conducteurs isol és situés à l'intérieur de la gaine du câble, leurs axes se trouvant dans un même plan. En d'autres termes, la gaine du câble a de préférence une épaisseur qui est sensiblement constante sur l'extrados des conducteurs isolés et qui peut être réduite à une valeur minimale suffisante pour conférer au câble la protection typique d'une gaine de câble.
De cette manière, le câble de la présente invention conduit à une réduction de la quantité de matière de gaine utilisée pour la réalisation du câble, notamment pour le câble à deux conducteurs. Cela entraîne d'une part la réduction du coût de fabrication du câble, et d'autre part une diminution de la durée d'incandescence, de l'énergie calorifique dégagée lors d'un incendie et de la quantité de cendres résultant de la combustion de la gaine. Ces aspects sont particulièrement avantageux car le risque d'apparition de fissures pouvant être provoquées par les cendres lors de la transformation en
céramique de l'isolant aux températures élevées d'un incendie peut être réduit de manière importante.
D' autre part, pour les câbles à partir de trois conducteurs, la surface extérieure de la gaine est plus grande dans la présente invention, ce qui permet un meilleur échange thermique et une meilleure et plus rapide combustion de la gaine qui perturbera moins la transformation en céramique de l'isolant lors de l'incendie.
Un autre objet de l'invention consiste en un procédé de fabrication des câbles selon l'invention comprenant l'extrusion d'une matière polymérique de l'isolant - apte à se transformer au moins superficiellement en l'état de céramique à des températures élevées dans les incendies - sur des conducteurs métalliques entrant dans une même tête d' extrusion de telle sorte que le matériau d'isolation ainsi déposé rende solidaire chaque conducteur ainsi isolé. L'invention et les avantages qu'elle apporte seront mieux compris grâce aux exemples de réalisation donnés ci-après à titre indicatif et non-limitatif, et qui sont illustrés par les dessins annexés sur lesquels :
La Fig. 1 représente une vue en coupe transversale d'un câble rond à trois conducteurs électriques selon un premier mode de réalisation.
La Fig. 2 représente une vue en coupe transversale d'un câble rond à trois conducteurs électriques selon un deuxième mode de réalisation. La Fig. 3 représente une vue en coupe transversale d'un câble dit plat à deux conducteurs électriques, selon un troisième mode de réalisation.
La Fig. 4 représente une vue en coupe transversale d'un câble dit plat à trois conducteurs électriques, selon un quatrième mode de réalisation.
La Fig. 5 représente une vue en coupe transversale d'un câble dit plat à deux conducteurs électriques, selon un cinquième mode de réalisation.
Sur la Fig. 1 est représenté un câble 10 rond à trois conducteurs électriques 2a, 2b et 2c, ces derniers s'étendant longitudinalement à l'intérieur d'une couche isolante commune 3.
Selon ce mode de réalisation, le conducteur électri que 2c est superposé aux conducteurs électriques 2a et 2b. En d'autres termes, les axes des deux conducteurs 2a et 2b sont disposés parallèl ement l'un par rapport à l'autre dans un même plan médian longitudinal Pl , tandis que le conducteur 2c est placé au-dessus des conducteurs 2a et 2b, son axe étant parallèle à ceux des conducteurs 2a et 2b et étant situé dans un plan médian longitudinal P2 perpendiculaire à Pl .
Les conducteurs 2a, 2b, 2c sont séparés entre eux par un espace 5. De préférence, les espaces 5 qui séparent des conducteurs adjacents ont des dimensions identiques. De préférence, les conducteurs 2a et 2b sont situés à équidistance du plan P2, de part et d'autre du plan P2. En particulier, les conducteurs 2a et 2b sont séparés par un espace 5 qui mesure de préférence d'environ 0, 1 mm à environ 10 mm (dimension transversale).
Selon la présente invention, le câble 10 comprend une couche isolante commune 3 qui entoure les trois conducteurs 2a, 2b et 2c. Par conséquent, le matériau de la couche isolante 3 remplit les espaces 5 qui séparent les trois conducteurs, de manière à obtenir une couche isolante commune 3 sous la forme d'une enveloppe solidaire mécaniquement.
Sur la Fig. 1, la couche isolante 3 présente un contour extérieur qui épouse sensiblement la forme de l'enveloppe des conducteurs, ladite couche isolante présentant une épaisseur sensiblement constante sur l'extrados des conducteurs.
Le matériau de l'isolant 3 est de préférence un polysiloxane comprenant notamment une charge de renforcement de type silice. L'isolant 3 comporte de préférence une seule couche de polysiloxane.
Le câble 10 montré sur la Fig. 1 comprend en outre une gaine extérieure 4 qui entoure la couche isolante 3 de manière à ce que la section transversale du câble présente une forme circulaire.
La gaine extérieure 4 est constituée de préférence par un EVA comprenant éventuellement des charges telles que des oxydes ou hydroxydes métalliques.
Le câble 20 de la Fig. 2 diffère de celui de la Fig. 1 en ce qu'un espace supplémentaire 21 est présent entre les conducteurs isolés 2a,
2b, 2c.
Les conducteurs isolés 2a, 2b, 2c sont séparés entre eux par des espaces respectifs 5 et la partie du câble contenue entre les espaces 5 et les conducteurs isolés 2a, 2b, 2c définit ledit espace supplémentaire 21.
Dans ce deuxième mode de réalisation, les espaces 5 ont la forme de trois segments qui relient respectivement les conducteurs isolés 2a et 2b, 2b et 2c, et 2c et 2a, lesdits segments étant constitués du matériau isolant de la couche isolante 3. En section droite, l'isolant 3 du câble 20 est l'association de trois formes annulaires, deux formes étant alignées et la troisième se trouvant au-dessus des deux autres et en position centrée par rapport aux deux autres. Ces formes annulaires sont reliées deux à deux par un segment constitué d'isolant, mesurant par exemple, de 0, 1 mm à 20 mm. L'isolant a alors la forme d'un triangle équilatéral préférentiellement aux sommets arrondis.
Le câble 20 présente une gaine extérieure 4 qui entoure la couche isolante 3 et confère un profil rond en section droite au câble.
De préférence, l'espace supplémentaire 21 est constitué du même matériau que celui de la gaine extérieure 4. Alternativement, l'espace supplémentaire 21 peut être vide, c'est-à-dire qu'il peut ne contenir aucun matériau de remplissage, afin d'augmenter la séparation entre les conducteurs.
La Fig. 3 représente un câble plat 30 selon un troisième mode de réalisation de la présente invention.
Ce câble 30 comprend deux conducteurs électriques 2a et 2b, une couche isolante commune 3 entourant les deux conducteurs électriques 2a et 2b, et une gaine extérieure 4.
En section droite, le câble a un profil extérieur sensiblement rectangulaire comportant deux faces 31 et 32 sensiblement planes et sensiblement parallèles au plan P comprenant les axes des conducteurs, et deux portions latérales 33 et 34 sensiblement arrondies qui sont reliées auxdites deux faces 31 et 32.
Les deux conducteurs électriques 2a, 2b sont disposés parallèlement l'un par rapport à l'autre, adjacents entre eux et côte à côte, dans le plan médian longitudinal P du câble 30. Les conducteurs électriques 2a, 2b sont séparés par un espace 5. Cet espace 5 mesure d'environ 0, 1 mm à environ 10 mm.
Selon ce mode de réalisation, l'isolant 3 entoure les deux conducteurs et vient remplir l'espace 5, ce qui conduit à l'obtention d'une couche isolante commune 3 sous la forme d'une enveloppe solidaire mécaniquement. Selon le mode de réalisation représenté sur la Fig. 3, la couche isolante 3 présente un contour extérieur qui épouse sensiblement le contour extérieur de l'enveloppe des conducteurs 2a et 2b, ladite couche isolante 3 présentant une épaisseur qui est sensiblement constante sur l'extrados des conducteurs. Le matériau de l'isolant 3 est de préférence un polysiloxane comprenant notamment une charge de renforcement de type silice. De préférence, l'isolant 3 comporte une seule couche.
La gaine extérieure 4, déposée sur l'isolant 3, est constituée de préférence par un EVA comprenant éventuellement des charges telles que des oxydes ou hydroxydes métalliques.
Le câble 40 de la Fig. 4 diffère de celui de la Fig. 3 en ce qu'un conducteur 2c supplémentaire est introduit à l'intérieur de l'isolant 3, dans le plan médian longitudinal P du câble 1 , et en ce que le profil extérieur de la gaine extérieure 4 épouse sensiblement le contour extérieur de la couche isolante 3, la gaine extérieure 4 présentant une épaisseur qui est sensiblement constante sur l'extrados de la couche isolante 3.
Le câble 50 de la Fig. 5 diffère de celui de la Fig. 3 en ce que l'espace 5, qui sépare les conducteurs adjacents 2a, 2b, est allongé de
sorte que la distance entre lesdits conducteurs est augmentée de manière à réduire Ie risque de court-circuit.
L'espace 5 mesure, par exemple, de 0, 1 mm à 20mm.