EP3257057A1 - Dispositif électrique comprenant une couche réticulée - Google Patents

Dispositif électrique comprenant une couche réticulée

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Publication number
EP3257057A1
EP3257057A1 EP16705264.6A EP16705264A EP3257057A1 EP 3257057 A1 EP3257057 A1 EP 3257057A1 EP 16705264 A EP16705264 A EP 16705264A EP 3257057 A1 EP3257057 A1 EP 3257057A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
oligomer
siloxane
layer
electrically insulating
polymer composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP16705264.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bernard Dalbe
Jean-François LARCHE
Aurore Jabiole
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nexans SA
Original Assignee
Nexans SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Nexans SA filed Critical Nexans SA
Publication of EP3257057A1 publication Critical patent/EP3257057A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/28Protection against damage caused by moisture, corrosion, chemical attack or weather
    • H01B7/282Preventing penetration of fluid, e.g. water or humidity, into conductor or cable
    • H01B7/2825Preventing penetration of fluid, e.g. water or humidity, into conductor or cable using a water impermeable sheath
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/54Silicon-containing compounds
    • C08K5/541Silicon-containing compounds containing oxygen
    • C08K5/5415Silicon-containing compounds containing oxygen containing at least one Si—O bond
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02Disposition of insulation
    • H01B7/0208Cables with several layers of insulating material
    • H01B7/0225Three or more layers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/16Elastomeric ethene-propene or ethene-propene-diene copolymers, e.g. EPR and EPDM rubbers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/28Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances natural or synthetic rubbers
    • HELECTRICITY
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    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/14Extreme weather resilient electric power supply systems, e.g. strengthening power lines or underground power cables

Definitions

  • the present invention relates to an electric device of the electric cable or accessory type for electric cable, comprising at least one crosslinked layer.
  • the medium and high voltage power cables typically comprise a central electrical conductor surrounded by a succession of three crosslinked layers of the type a first semiconductor layer, an electrically insulating layer and a second semiconductor layer.
  • This type of crosslinked layer generally comprises protective agents intended to control and reduce the water absorption and to guarantee the electrical insulation of the cable over time.
  • these protective agents may be lead-based compounds such as lead oxides.
  • lead-based compounds are not environmentally friendly compounds.
  • the object of the present invention is to overcome the drawbacks of the techniques of the prior art by providing an electrical device comprising a crosslinked layer environmentally friendly, while ensuring good electrical and mechanical properties throughout the life of the device electric.
  • the present invention relates to an electrical device comprising a crosslinked layer obtained from a crosslinkable polymer composition comprising a polymeric material and a protective agent, characterized in that the protective agent is a siloxane oligomer.
  • the invention advantageously has an environmentally friendly electrical device, with a protection system that does not include a lead-based compound. More particularly, the crosslinked layer of the invention does not include a lead compound. In addition, the crosslinked layer of the invention has very good mechanical and electrical properties, including water absorption and dielectric losses significantly limited by this new protective agent.
  • the crosslinked layer of the electrical device of the invention thus has stable electrical insulation properties over time.
  • the crosslinked layer of the invention has dielectric losses, evaluated by the value of tangent delta (tan ⁇ ) according to ASTM D150:
  • siloxane oligomer at most 0.020 to 130 ° C after immersion in water at 90 ° C for four weeks.
  • the siloxane oligomer of the present invention is for controlling and reducing water absorption in the electrical device. It advantageously makes it possible to guarantee good electrical insulation of the electrical device over time, replacing the lead oxides used in the prior art for this type of function.
  • siloxane oligomer is understood to mean a compound resulting from the covalent linking of a small number of identical or different monomer units of siloxane, and more particularly resulting from the covalent linkage of at least two identical or different monomeric units of siloxane.
  • the number of monomer units of the siloxane oligomer can range from 2 to 40, preferably from 2 to 20, and particularly preferably from 2 to 10.
  • the siloxane oligomer conventionally comprises at least two "Si-O" groups, these groups being in particular constitutive of its main chain.
  • the siloxane oligomer may comprise at least one alkoxy group.
  • the siloxane oligomer is an alkylated oligomer, or in other words an oligomer comprising at least one alkyl group.
  • the alkylated oligomer may optionally comprise at least one alkene group.
  • the alkylated siloxane oligomer may comprise at least one alkyl group and at least one alkene group.
  • the alkylated siloxane oligomer may comprise only alkyl groups.
  • the siloxane oligomer may be linear, cyclic and / or branched.
  • the siloxane oligomer may be of the homo-oligomeric type.
  • the homo-oligomer of siloxane is a compound resulting from the covalent linking of a small number of identical monomeric units.
  • Said monomeric unit or in other words each of the constituent monomer units of the homo-oligomer, may comprise at least one alkoxyl group.
  • Said alkoxyl group may be the group -OR 2 described below in formula I, or an alkoxyl group whose alkyl group is different from R 2 .
  • siloxane oligomer of the homo-oligomeric type can be defined according to the following formula I:
  • R 1 is chosen from the following groups: C 1 -C 6 alkyl (linear or branched), halogen, vinyl, methacryloxyalkyl, acryloxyalkyl, glycidyloxyalkyl, bisalkoxysilylalkyl;
  • - R 2 are identical or different groups and may be chosen independently of each other from the following groups: C 1 -C 6 alkyl (linear or branched), preferably C 1 -C 3 (linear or branched); and n is an integer indicating the degree of oligomerization and may range from 2 to 40, preferably from 2 to 20, preferably from 2 to 10, and particularly preferably from 2 to 5.
  • R 1 is CH 3 - and R 2 is C 2 H 5 -.
  • the siloxane oligomer may be of the co-oligomeric type.
  • the siloxane co-oligomer is a compound derived from the covalent linking of a small number of different monomer units, preferably at least two different monomer units.
  • Said two different monomer units may comprise:
  • a first monomeric unit comprising at least a first alkoxyl group
  • a second monomer unit comprising at least a second alkoxyl group the second alkoxyl group may in particular be identical to or different from the first alkoxyl group.
  • Said first alkoxyl group may be the group -OR'i described hereinafter in formula II, or an alkoxyl group whose alkyl group is different from RV.
  • Said second alkoxyl group may be the group -OR'i described hereinafter in formula II, or an alkoxyl group whose alkyl group is different from R
  • siloxane oligomer of the co-oligomeric type can be defined according to the following formula II:
  • R'i are identical or different groups and may be chosen independently of one another from the following groups: C 1 -C 6 alkyl (linear or branched), preferably C 1 -C 3 (linear or branched); - R 'and R' 2 are identical or different groups and may be chosen independently of one another from the following groups: (C 1 -C 6 ) alkyl (linear or branched), halogen, vinyl, methacryloxyalkyl, acryloxyalkyl, glycidyloxyalkyl, bisalkoxysilylalkyl; and
  • x and y are identical or different integers, the sum of which indicates the degree of oligomerization.
  • the sum "x + y" can range from 2 to 40, preferably from 2 to 20, preferably from 2 to 10, and particularly preferably from 2 to 5.
  • R'i is C 2 H 5 -
  • R 'is CH 2 CH-
  • R' 2 is C 3 H 7 -.
  • the co-oligomer of the second embodiment may be preferably an alkylated and vinylated siloxane oligomer.
  • the crosslinkable composition of the invention may comprise a sufficient amount of siloxane oligomer (s) to provide the desired properties.
  • the crosslinkable polymer composition may comprise at most 10.0 parts by weight of siloxane oligomer, and preferably at most 5.0 parts by weight of siloxane oligomer, per 100 parts by weight of material. polymer in the crosslinkable composition.
  • the crosslinkable polymer composition may further comprise at least 0.1 part by weight of siloxane oligomer per 100 parts by weight of polymeric material in the crosslinkable composition.
  • the siloxane homo-oligomer is especially the particularly preferred protection agent to optimize the desired properties.
  • the crosslinkable polymer composition of the invention may further comprise at least one siloxane monomer.
  • the siloxane monomer conventionally comprises a single "Si-0" group.
  • the siloxane monomer may comprise at least one alkoxy group.
  • a siloxane monomer may be:
  • the crosslinkable polymer composition may comprise at most
  • the crosslinkable polymer composition may further comprise at least 0.1 part by weight of siloxane monomer per 100 parts by weight of polymeric material in the crosslinkable polymer composition.
  • the polymer material of the invention may comprise one or more polymers, the term "polymer” being understood by any type of polymer well known to those skilled in the art such as homopolymer or copolymer (eg block copolymer, copolymer statistical, terpolymer, ..atc).
  • the polymeric material is in particular different from the siloxane oligomer.
  • the polymer material is conventionally derived from the covalent linking of a large number of identical or different monomer units, and more particularly from the covalent linking of more than 40 identical or different monomer units.
  • the polymer may be of the thermoplastic or elastomeric type, and may be crosslinked by techniques well known to those skilled in the art.
  • the polymeric material may comprise one or more olefin polymers, and preferably one or more ethylene polymers and / or one or more several propylene polymers.
  • An olefin polymer is conventionally a polymer obtained from at least one olefin monomer.
  • the polymeric material comprises more than 50% by weight of olefin polymer (s), preferably more than 70% by weight of olefin polymer (s), and particularly preferably more than 90% by weight of olefin polymer (s), based on the total weight of polymer material.
  • the polymeric material is composed solely of one or more olefin polymer (s), and preferably one or more ethylene polymer (s).
  • the polymeric material of the invention may comprise one or more olefin polymers selected from linear low density polyethylene (LLDPE); a very low density polyethylene (VLDPE); low density polyethylene (LDPE); medium density polyethylene (MDPE); high density polyethylene (HDPE); an ethylene-propylene elastomeric copolymer (EPR); an ethylene propylene diene monomer terpolymer (EPDM); a copolymer of ethylene and vinyl ester such as a copolymer of ethylene and vinyl acetate (EVA); a copolymer of ethylene and acrylate such as a copolymer of ethylene and butyl acrylate (EBA) or a copolymer of ethylene and methyl acrylate (EMA); a copolymer of ethylene and alpha-olefin such as an ethylene-octene copolymer (PEO) or a copolymer of ethylene and butene (PEB); a functionalized ole
  • the polymeric material is selected from an ethylene-propylene-diene-monomer (EPDM) terpolymer, an ethylene-propylene rubber (EPR), and a mixture thereof.
  • EPDM ethylene-propylene-diene-monomer
  • EPR ethylene-propylene rubber
  • the crosslinkable polymer composition of the invention may comprise at least 20% by weight of polymer material, preferably at least 30% by weight of polymer material, and preferably at least 40% by weight of polymer material, relative to the total weight of the crosslinkable polymer composition.
  • the polymer composition of the invention is a crosslinkable composition. It may advantageously be free of halogenated compounds.
  • the crosslinkable polymer composition is crosslinked by crosslinking processes well known to those skilled in the art, such as, for example, peroxide crosslinking, electron beam crosslinking, silane crosslinking, ultraviolet radiation crosslinking, etc.
  • the preferred method for crosslinking the polymer composition is peroxide crosslinking.
  • the crosslinkable polymer composition may comprise a crosslinking agent of the organic peroxide type.
  • the polymeric composition may comprise a sufficient amount of one or more crosslinking agents to provide said crosslinked layer.
  • the crosslinkable polymer composition may comprise from 0.01 to 10.0 parts by weight of crosslinking agent per 100 parts by weight of polymeric material in the crosslinkable polymer composition.
  • the crosslinkable polymer composition may advantageously comprise at most 5.0 parts by weight of crosslinking agent, and preferably at most 2.0 parts. by weight of crosslinking agent, per 100 parts by weight of polymer material in the crosslinkable polymer composition.
  • the polymer composition of the invention may further comprise a metal oxide, such as, for example, zinc oxide (ZnO).
  • a metal oxide such as, for example, zinc oxide (ZnO).
  • ZnO zinc oxide
  • the metal oxide may act as a thermal stabilizer and / or improve the electrical properties of the crosslinked layer.
  • the metal oxide may be added to the crosslinkable polymer composition in an amount ranging from 1.0 to 10.0 parts by weight per 100 parts by weight of polymeric material.
  • the crosslinkable polymer composition of the invention may further comprise one or more fillers.
  • the filler of the invention may be a mineral or organic filler. It can be chosen from an inert or reinforcing filler.
  • the inert or reinforcing filler may be chosen from at least one of the following fillers: clay (Kaolin), preferably calcined; chalk ; talc.
  • the crosslinkable polymer composition of the invention does not comprise a hydrated filler or capable of releasing water.
  • a hydrated filler or capable of releasing water mention may be made of metal hydroxides such as, for example, magnesium dihydroxide (MDH) or aluminum trihydroxide (ATH). This type of charges has the disadvantage of adversely affecting the properties desired in the present invention.
  • the crosslinkable polymer composition may comprise at least 1% by weight filler (s), preferably at least 10% by weight filler (s), and preferably at most 50% by weight filler (s), relative to total weight of the crosslinkable polymer composition.
  • the electrical device in order to guarantee a so-called "Halogen-Free" electrical device, preferably does not include / understand compounds halogenated.
  • halogenated compounds can be of any kind, such as, for example, fluorinated polymers or chlorinated polymers such as polyvinyl chloride (PVC), halogenated plasticizers, halogenated mineral fillers, etc.
  • the crosslinkable polymer composition of the invention may typically additionally comprise additives in an amount of 0.01 to 20% by weight based on the total weight of the crosslinkable polymer composition.
  • protective agents such as antioxidants, anti-UV, anti-copper agents, anti-tree water agents,
  • processing agents such as plasticizers, lubricants (e.g. zinc stearate), oils, waxes, and the like.
  • crosslinking coagents such as triallyl cyanurates
  • the antioxidants make it possible to protect the composition of the thermal stresses generated during the steps of manufacturing the device or operating the device.
  • the antioxidants are preferably chosen from:
  • hindered phenolic antioxidants such as tetrakismethylene (3,5-di-t-butyl-4-hydroxy-hydrocinnamate) methane, octadecyl 3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate 2,2'-thiodiethylene bis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], 2,2'-thiobis (6-t-butyl-4-methylphenol), 2,2'-Methylenebis (6-t-butyl-4-methylphenol), 1,2-bis (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyhydrocinnamoyl) hydrazine, and [2,2'-oxamido] -bis (ethyl 3 (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate)];
  • thioethers such as 4,6-bis (octylthiomethyl) -o-cresol, bis [2-methyl-4- ⁇ 3-n-alkyl (C 12 or C 14) thiopropionyloxy ⁇ -5-t-butylphenyl] tallow and Thiobis- [2-t-butyl-5-methyl-4,1-phenylene] bis [3- (dodecylthio) propionate];
  • sulfur-based antioxidants such as Dioctadecyl-3,3'-thiodipropionate or Didodecyl-3,3'-thiodipropionate;
  • phosphorus-based antioxidants such as phosphites or phosphonates, for instance Tris (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite or bis (2,4-di-t-butylphenyl) pentaerythritol diphosphite; and
  • amine-type antioxidants such as phenylenediamines (IPPD, 6PPD ....), diphenylamine styrene, diphenylamines, mercaptobenzimidazoles and 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline polymerized (TMQ).
  • TMQs can have different grades, namely:
  • a so-called "standard” grade with a low degree of polymerization that is to say with a residual monomer level greater than 1% by weight and having a residual NaCl content of from 100 ppm to more than 800 ppm (parts per million by weight);
  • high degree of polymerization grade with a high degree of polymerization, that is to say with a residual monomer content of less than 1% by weight and having a residual NaCl content that can range from 100 ppm to more than 800 ppm;
  • the type of stabilizer and its level in the composition of the invention are conventionally chosen as a function of the maximum temperature experienced by the polymers during the production of the mixture and during their use, in particular by extrusion, as well as according to the maximum duration of exposure to this temperature.
  • the reticulated layer and the electrical device are conventionally chosen as a function of the maximum temperature experienced by the polymers during the production of the mixture and during their use, in particular by extrusion, as well as according to the maximum duration of exposure to this temperature.
  • the crosslinked layer can easily be characterized by determining its gel level according to ASTM D2765-01.
  • said crosslinked layer may advantageously have a gel level, according to ASTM D2765-01 (xylene extraction), of at least 50%, preferably at least 70%, preferably at least 80% by weight. %, and particularly preferably at least 90%.
  • the crosslinked layer of the invention may be selected from an electrically insulating layer, a protective sheath, and their combination.
  • the crosslinked layer of the invention may be the outermost layer of the electrical device.
  • the term "electrically insulating layer” means a layer whose electrical conductivity can be at most 1.10 "9 S / m (siemens per meter) (at 25 ° C), and preferably at most 1.10 12 S / m (at 25 ° C).
  • the crosslinked layer of the invention may be an extruded layer or a molded layer, by methods well known to those skilled in the art.
  • the electrical device of the invention relates more particularly to the field of electric cables or accessories for electric cable, operating in direct current (DC) or alternating current (AC).
  • the electrical device of the invention may be an electric cable or an accessory for an electric cable.
  • the device according to the invention is an electric cable comprising an elongated electrically conductive element surrounded by said crosslinked layer.
  • the crosslinked layer is an electrically insulating layer.
  • the crosslinked layer is preferably an extruded layer by techniques well known to those skilled in the art.
  • the crosslinked layer of the invention can surround the elongated electrically conductive element according to several variants.
  • the crosslinked layer may be in direct physical contact with the elongated electrically conductive element.
  • the crosslinked layer may be the electrically insulating layer of an insulating system comprising:
  • the elongated electrically conductive member may be surrounded by a first semiconductor layer, an electrically insulating layer surrounding the first semiconductor layer, and a second semiconductor layer surrounding the electrically insulating layer, the reticulated layer being the electrically insulating layer.
  • the device according to the invention is an accessory for an electric cable, said accessory comprising said crosslinked layer.
  • Said accessory is intended to surround, or surround when positioned around the cable, the elongated electrically conductive element of an electric cable. More particularly, said accessory is intended to surround or surround an electric cable, and preferably it is intended to surround or surround at least a portion or end of an electric cable.
  • the accessory may be in particular a junction or a termination for an electric cable.
  • the accessory may be typically a hollow longitudinal body, such as for example a junction or termination for electric cable, wherein at least a portion of an electric cable is intended to be positioned.
  • the accessory comprises at least one semiconductor element and at least one electrically insulating element, these elements being intended to surround at least one part or end of an electric cable.
  • the semiconductor element is well known for controlling the geometry of the electric field when the electric cable, associated with said accessory, is energized.
  • the crosslinked layer of the invention may be said electrically insulating element of the accessory.
  • the accessory When the accessory is a junction, the latter allows to connect together two electrical cables, the junction being intended to surround or surrounding at least in part these two electrical cables. More particularly, the end of each electrical cable to be connected is positioned inside said junction.
  • the termination is intended to surround or at least partly surrounds an electric cable. More particularly, the end of the electrical cable to be connected is positioned within said termination.
  • the crosslinked layer is preferably a layer molded by techniques well known to those skilled in the art.
  • the elongated electrically conductive element of the electrical cable may be a metal wire or a plurality of twisted or non-twisted metal wires, in particular made of copper and / or aluminum, or one of their alloys.
  • Another subject of the invention relates to a method of manufacturing an electric cable according to the invention, characterized in that it comprises the following steps:
  • Step i can be performed by techniques well known to those skilled in the art, using an extruder.
  • the extruder output composition is said to be "non-crosslinked", the temperature as well as the processing time within the extruder being optimized accordingly.
  • non-crosslinked is meant a layer whose gel level according to ASTM D2765-01 (xylene extraction) is at most 20%, preferably at most 10%, preferably at most 5%. %, and particularly preferably 0%.
  • an extruded layer is thus obtained around said electrically conductive element, which may or may not be directly in physical contact with said electrically conductive element.
  • the constituent compounds of the polymer composition of the invention may be mixed, in particular with the polymer material in the molten state, in order to obtain a homogeneous mixture.
  • the temperature within the mixer may be sufficient to obtain a polymeric material in the molten state, but is limited to prevent decomposition of the crosslinking agent when it exists, and thus the crosslinking of the polymeric material.
  • the homogeneous mixture can be granulated, by techniques well known to those skilled in the art. These granules can then feed an extruder to perform step i.
  • the mixture may be prepared in the form of strips, especially when the polymeric material is of the elastomer type, the strips being used to feed an extruder to perform step i.
  • Step ii may be carried out thermally, for example by means of a continuous vulcanization line ("CV line"), a steam tube, a bath of molten salt, a furnace or a thermal chamber, these techniques being well known to those skilled in the art.
  • CV line continuous vulcanization line
  • steam tube a steam tube
  • bath of molten salt a furnace or a thermal chamber
  • Stage ii thus makes it possible to obtain a crosslinked layer, in particular having a gel level, according to ASTM D2765-01, of at least 40%, preferably at least 50%, preferably at least 60%, and particularly preferably at least 70%.
  • Another subject of the invention relates to a method of manufacturing an accessory for an electric cable, characterized in that it comprises the following steps:
  • Step i may be carried out by techniques well known to those skilled in the art, in particular by molding or injection molding.
  • the constituent compounds of the polymer composition of the invention may be mixed as described above for the manufacture of a cable.
  • Step ii may be carried out thermally, for example using a heating mold, which may be the mold used in step i.
  • the composition of step i can then be subjected to a sufficient temperature and for a sufficient time, in order to obtain the desired crosslinking.
  • a molded and crosslinked layer is then obtained.
  • Step ii thus makes it possible to obtain a crosslinked layer, in particular having a gel level, according to ASTM D2765-01, of at least 40%, preferably at least 50%, preferably at least 60%, and particularly preferably at least 70%.
  • the crosslinked layer may also be characterized by standard NF EN 60811-2-1 (or "Hot Set Test”) with a hot creep under load (elongation under load in percentage) of at most 175%.
  • the crosslinking temperature and the crosslinking time of the extruded and / or molded layer used are in particular functions of the thickness of the layer, the number of layers, the presence or absence of a catalyst. crosslinking, the type of crosslinking, etc.
  • the temperature profile of the extruder and the extrusion rate are parameters on which the skilled person can also play to ensure the achievement of the desired properties.
  • Figure 1 shows a schematic view of an electric cable according to a preferred embodiment according to the invention.
  • FIG. 2 represents a schematic view of an electrical device according to the invention, comprising a junction in longitudinal section, this junction surrounding the end of two electric cables.
  • FIG. 3 represents a schematic view of an electrical device according to a first variant of the invention, comprising a termination in longitudinal section, this termination surrounding the end of a single electrical cable.
  • the medium or high voltage power cable 1, illustrated in FIG. 1 comprises an elongate central conducting element 2, in particular made of copper or aluminum.
  • the energy cable 1 further comprises several layers arranged successively and coaxially around this conductive element 2, namely: a first semiconductor layer 3 called “internal semiconductor layer”, an electrically insulating layer 4, a second layer 5 semiconductor so-called “external semiconductor layer”, a metal shield 6 of grounding and / or protection, and an outer protective sheath 7.
  • the electrically insulating layer 4 is an extruded and crosslinked layer, obtainable from the crosslinkable polymer composition according to the invention.
  • the semiconductor layers are also extruded and crosslinked layers.
  • Figure 2 shows a device 101 comprising a junction 20 partially surrounding two electrical cables 10a and 10b.
  • the electric cables 10a and 10b respectively comprise an end 10'a and 10'b, intended to be surrounded by the junction 20.
  • the body of the junction 20 comprises a first semiconductor element 21 and a second semiconductor element 22, separated by an electrically insulating element 23, said semiconductor elements 21, 22 and said electrically insulating element 23 surround the ends 10'a and 10'b respectively electric cables 10a and 10b.
  • This junction 20 makes it possible to electrically connect the first cable 10a to the second cable 10b, in particular thanks to an electrical connector 24 disposed at the center of the junction 20.
  • Said electrically insulating element 23 may be a crosslinked layer as described in the invention.
  • the first electrical cable 10a comprises an electrical conductor 2a surrounded by a first semiconductor layer 3a, an electrically insulating layer 4a surrounding the first semiconductor layer 3a, and a second semiconductor layer 5a surrounding the electrically insulating layer 4a.
  • the second electrical cable 10b comprises an electrical conductor 2b surrounded by at least a first semiconductor layer 3b, an electrically insulating layer 4b surrounding the first semiconductor layer 3b, and a second semiconductor layer 5b surrounding the electrically insulating layer 4b .
  • These electric cables 10a and 10b may be those described in the present invention.
  • the second semiconductor layer 5a, 5b is at least partially stripped so that the electrically insulating layer 4a, 4b is at least partially positioned inside. of the junction 20, without being covered with the second semiconductor layer 5a, 5b of the cable.
  • the electrically insulating layers 4a, 4b are directly in physical contact with the electrically insulating element 23 and the first semiconductor element 21 of the junction 20.
  • the second semiconductor layers 5a, 5b are in direct physical contact with the second semiconductor element 22 of the junction 20.
  • Figure 3 shows a device 102 comprising a termination 30 surrounding a single electrical cable 10c.
  • the electric cable 10c comprises an end 10'c, intended to be surrounded by the termination 30.
  • the body of the termination 30 comprises a semiconductor element 31 and an electrically insulating element 32, said semiconductor element 31 and said electrically insulating element 32 surround the end 10'c of the electric cable 10c.
  • Said electrically insulating element 32 may be a crosslinked layer as described in the invention.
  • the electrical cable 10c comprises an electrical conductor 2c surrounded by a first semiconductor layer 3c, an electrically insulating layer 4c surrounding the first semiconductor layer 3c, and a second semiconductor layer 5c surrounding the electrically insulating layer 4c.
  • This electric cable 10c may be that described in the present invention.
  • the second semiconductor layer 5c is at least partially stripped so that the electrically insulating layer 4c is at least partially positioned inside the terminal 30, without being covered by the second semiconductor layer 5c of the cable.
  • the electrically insulating layer 4c is directly in physical contact with the electrically insulating element 32 of the termination 30.
  • the second semiconductor layer 5c is in direct physical contact with the semiconductor element. conductor 31 of the junction 30.
  • Table 1 below groups crosslinkable polymer compositions whose amounts of the compounds are expressed in parts by weight per 100 parts by weight of polymer material in the crosslinkable polymer composition.
  • the polymeric material in Table 1 is composed solely of EPDM.
  • compositions C1 to C4 are comparative tests, and compositions 11 to 12 are in accordance with the invention.
  • Siloxane oligomer 2 0 0 0 0 0 2
  • Polymeric material is EPDM marketed by Dow under the reference Nordel IP4520;
  • Inert load is calcined kaolin marketed by IMERYS under the reference Polarity 503S;
  • Thermal stabilizer is zinc oxide (ZnO), marketed by Grillo-Werke AG under the reference ZnO pharma4;
  • VTEO is a silane monomer of the vinyltriethoxy silane type, sold by the company Evonik under the reference Dynasylan VTEO;
  • MEMO is a silane monomer of the methacryloxypropyltrimethoxy silane type, sold by the company Evonik under the reference
  • VTMOEO is a silane monomer of the vinyltrimethoxy ethoxy silane type, sold by the company Evonik under the reference Dynasylan VTMOEO;
  • Siloxane oligomer 1 comprises a homo-oligomer of methyltriethoxysilane and is marketed by Crompton under the reference Silquest RC-1 Silane;
  • Siloxane oligomer 2 comprises a siloxane co-oligomer with vinyl, propyl and ethoxy groups and is marketed by the company Evonik under the reference Dynasylan 6598;
  • - Implementing agents includes:
  • paraffinic oil 20 parts by weight of paraffinic oil per 100 parts by weight of polymer material in the crosslinkable polymer composition, said paraffinic oil being marketed by Nynas under the reference Nypar;
  • Crosslinking co-agent is a triallyl cyanurate, marketed by Kettlitz under the reference TAC / 70;
  • Antioxidant is a polymerized 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline sold by Flexsys under the reference Flectol TMQ;
  • Crosslinking agent is an organic peroxide of the Dicumyl peroxide type (DCP), sold by Arkema under the reference Luperox DCP, whose half-life time is 6 minutes at 162 ° C.
  • DCP Dicumyl peroxide type
  • compositions summarized in Table 1 are implemented as follows.
  • a first step for each composition (C1 to C4, 11 and 12), the various constituents are mixed with the polymeric material (EPDM) at a temperature of about 115 to 120 ° C, in an internal mixer.
  • a second step once the compositions have been mixed, 100 ⁇ 100 mm plates with a thickness of 1 mm are formed using a twin-cylinder inside which the mixed compositions pass.
  • said plates are crosslinked in a compression-molding press at a temperature of 180 ° C.
  • the measurements are made using a Diana dielectric analyzer on samples of diameter 10 cm and thickness 1 mm, taken from the reticulated plates.
  • the sample is introduced into the dielectric analyzer Diana and the measurements are made at a voltage of 1 kV.
  • the delta tangent measurement is carried out successively at 3 temperatures: 23 ° C, 90 ° C and 130 ° C.
  • the results given in the table for each temperature is the average of 3 measurements made on 3 different samples. This method is applied successively as follows:
  • the crosslinked layer of the invention (Compositions 11 and 12) has very good dielectric properties, especially delta tangent values whose increase is significantly limited, which is at most 0.020 to 130 ° C., after immersion in water at 90 ° C for two weeks, and at most 0.020 to 130 ° C, after immersion in water at 90 ° C for four weeks.
  • composition 11 a homo-oligomer of siloxane
  • composition 12 a siloxane co-oligomer

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif électrique (1, 20, 30) comprenant une couche réticulée (3, 4, 5) obtenue à partir d'une composition polymère réticulable comprenant un matériau polymère et un agent de protection, caractérisé en ce que l'agent de protection est au moins un oligomère de siloxane.

Description

Dispositif électrique comprenant une couche réticulée
La présente invention se rapporte à un dispositif électrique du type câble électrique ou accessoire pour câble électrique, comprenant au moins une couche réticulée.
Elle s'applique typiquement, mais non exclusivement, aux domaines des câbles d'énergie à basse tension (notamment inférieure à 6kV), à moyenne tension (notamment de 6 à 45-60 kV) ou à haute tension (notamment supérieur à 60 kV, et pouvant aller jusqu'à 800 kV), qu'ils soient à courant continu ou alternatif.
Les câbles d'énergie moyenne et haute tension comprennent typiquement un conducteur électrique central entouré par une succession de trois couches réticulées du type une première couche semi-conductrice, une couche électriquement isolante et une seconde couche semi-conductrice.
Ce type de couche réticulée comprend généralement des agents de protection destinés à contrôler et réduire l'absorption d'eau et à garantir l'isolation électrique du câble dans le temps.
Classiquement, ces agents de protection peuvent être des composés à base de plomb tels que des oxydes de plomb. Toutefois, les composés à base de plomb ne sont pas des composés respectueux de l'environnement.
Le but de la présente invention est de pallier les inconvénients des techniques de l'art antérieur en proposant un dispositif électrique comprenant une couche réticulée respectueuse de l'environnement, tout en garantissant de bonnes propriétés électriques et mécaniques tout au long de la vie du dispositif électrique.
La présente invention a pour objet un dispositif électrique comprenant une couche réticulée obtenue à partir d'une composition polymère réticu lable comprenant un matériau polymère et un agent de protection, caractérisé en ce que l'agent de protection est un oligomère de siloxane.
L'invention présente avantageusement un dispositif électrique respectueux de l'environnement, avec un système de protection ne comprenant pas de composé à base de plomb. Plus particulièrement, la couche réticulée de l'invention ne comprend pas de composé à base de plomb. En outre, la couche réticulée de l'invention présente de très bonnes propriétés mécaniques et électriques, notamment une absorption d'eau ainsi que des pertes diélectriques limitées de façon significative grâce à ce nouvel agent de protection.
La couche réticulée du dispositif électrique de l'invention a ainsi des propriétés d'isolation électrique stables dans le temps.
Plus particulièrement, la couche réticulée de l'invention présente des pertes diélectriques, évaluées par la valeur de tangente delta(tan δ) selon la norme ASTM D150 :
- d'au plus 0,020 à 130°C, après une immersion dans l'eau à 90°C pendant deux semaines, et/ou
- d'au plus 0,020 à 130°C, après une immersion dans l'eau à 90°C pendant quatre semaines. L'oligomère de siloxane
L'oligomère de siloxane de la présente invention est destiné à contrôler et à réduire l'absorption d'eau dans le dispositif électrique. Il permet avantageusement de garantir une bonne isolation électrique du dispositif électrique dans le temps, en remplacement des oxydes de plomb utilisés dans l'art antérieur pour ce type de fonction.
Dans la présente invention, on entend par le terme « oligomère de siloxane » un composé issu de l'enchaînement covalent d'un petit nombre de motifs monomères identiques ou différents de siloxane, et plus particulièrement issu de l'enchaînement covalent d'au moins deux motifs monomères identiques ou différents de siloxane. De préférence, le nombre de motifs monomères de l'oligomère de siloxane peut aller de 2 à 40, de préférence de 2 à 20, et de façon particulièrement préférée de 2 à 10.
L'oligomère de siloxane comprend classiquement au moins deux groupements « Si-0 », ces groupements étant notamment constitutifs de sa chaîne principale. En outre, l'oligomère de siloxane peut comprendre au moins un groupement alkoxy.
De préférence, l'oligomère de siloxane est un oligomère alkylé, ou en d'autres termes un oligomère comprenant au moins un groupement alkyle. L'oligomère alkylé peut comprendre optionnellement au moins un groupement alcène.
Selon une première variante, l'oligomère de siloxane alkylé peut comprendre au moins un groupement alkyle et au moins un groupement alcène. Le groupement alcène peut être du type vinyle, tel que par exemple le groupement CH2=CH-. On parle alors d'oligomère de siloxane alkylé et vinylé.
Selon une seconde variante, l'oligomère de siloxane alkylé peut ne comprendre que des groupements alkyles.
L'oligomère de siloxane peut être linéaire, cyclique et/ou ramifié.
Dans un premier mode de réalisation, l'oligomère de siloxane peut être du type homo-oligomère. A ce titre, l'homo-oligomère de siloxane est un composé issu de l'enchaînement covalent d'un petit nombre de motifs monomères identiques.
Ledit motif monomère, ou en d'autres termes chacun des motifs monomères constitutifs de l'homo-oligomère, peut comprendre au moins un groupement alkoxyle.
Ledit groupement alkoxyle peut être le groupement -OR2 décrit ci- après dans la formule I, ou bien un groupement alkoxyle dont le groupement alkyle est différent de R2.
Plus particulièrement, l'oligomère de siloxane du type homo-oligomère peut être défini selon la formule I suivante :
dans laquelle:
- Ri est choisi parmi les groupements suivants : alkyle en Ci-Ce (linéaire ou ramifié), halogène, vinyle, méthacryloxyalkyle, acryloxyalkyle, glycidyloxyalkyle, bisalkoxysilylalkyle ;
- R2 sont des groupements identiques ou différents et peuvent être choisis indépendamment les uns des autres parmi les groupements suivants: alkyle en Ci-C6 (linéaire ou ramifié), de préférence en C1-C3 (linéaire ou ramifié) ; et - n est un entier indiquant le degré d'oligomérisation et peut aller de 2 à 40, de préférence de 2 à 20, de préférence de 2 à 10, et de façon particulièrement préférée de 2 à 5.
De préférence, Ri est choisi parmi les groupements suivants : CH3-, C2H5-, C3H7-, i- C4H9- , C6H13-, i-C6H13-, CH2=CH- (vinyle); et R2 est choisi parmi les groupements suivants: CH3- ou C2H5-.
De façon particulièrement préférée, Ri est CH3- et R2 est C2H5-.
Dans un second mode de réalisation, l'oligomère de siloxane peut être du type co-oligomère. A ce titre, le co-oligomère de siloxane est un composé issu de l'enchaînement covalent d'un petit nombre de motifs monomères différents, de préférence d'au moins deux motifs monomères différents.
Lesdits deux motifs monomères différents peuvent comprendre :
- un premier motif monomère comprenant au moins un premier groupement alkoxyle, et
- un deuxième motif monomère comprenant au moins un deuxième groupement alkoxyle, le deuxième groupement alkoxyle pouvant être notamment identique ou différent au premier groupement alkoxyle.
Ledit premier groupement alkoxyle peut être le groupement -OR'i décrit ci-après dans la formule II, ou bien un groupement alkoxyle dont le groupement alkyle est différent de RV
Ledit deuxième groupement alkoxyle peut être le groupement -OR'i décrit ci-après dans la formule II, ou bien un groupement alkoxyle dont le groupement alkyle est différent de R
Plus particulièrement, l'oligomère de siloxane du type co-oligomère peut être défini selon la formule II suivante :
dans laquelle :
- R'i sont des groupements identiques ou différents et peuvent être choisis indépendamment les uns des autres parmi les groupements suivants : alkyle en Ci-C6 (linéaire ou ramifié), de préférence en Ci-C3 (linéaire ou ramifié) ; - R' et R'2 sont des groupements identiques ou différents et peuvent être choisis indépendamment l'un de l'autre parmi les groupements suivants : alkyle en Ci-C6 (linéaire ou ramifié), halogène, vinyle, méthacryloxyalkyle, acryloxyalkyle, glycidyloxyalkyle, bisalkoxysily lalky le ; et
- x et y sont des entiers identiques ou différents, dont la somme indique le degré d'oligomérisation. La somme « x + y » peut aller de 2 à 40, de préférence de 2 à 20, de préférence de 2 à 10, et de façon particulièrement préférée de 2 à 5.
De préférence, R'2 et R' sont choisis indépendamment parmi les groupements suivants : CH3-, C2H5-, C3H7-, i-C4H9-, C6H13-, i-C6H13-, CH2=CH- (vinyle); et R'i est choisi parmi les groupements suivants: CH3- ou C2H5-.
De façon particulièrement préférée, R'i est C2H5-, R' est CH2=CH-, et R'2 est C3H7-.
Le co-oligomère du second mode de réalisation peut être de préférence un oligomère de siloxane alkylé et vinylé.
La composition réticu lable de l'invention peut comprendre une quantité suffisante d'oligomère(s) de siloxane pour pouvoir obtenir les propriétés désirées.
A titre d'exemple, la composition polymère réticulable peut comprendre au plus 10,0 parties en poids d'oligomère de siloxane, et de préférence au plus 5,0 parties en poids d'oligomère de siloxane, pour 100 parties en poids de matériau polymère dans la composition réticulable. La composition polymère réticulable peut comprendre en outre au moins 0,1 partie en poids d'oligomère de siloxane pour 100 parties en poids de matériau polymère dans la composition réticulable.
Dans la présente invention, l'homo-oligomère de siloxane est notamment l'agent de protection particulièrement préféré pour optimiser les propriétés désirées.
La composition polymère réticulable de l'invention peut comprendre en outre au moins un monomère de siloxane.
Le monomère de siloxane comprend classiquement un unique groupement « Si-0 ». En outre, le monomère de siloxane peut comprendre au moins un groupement alkoxy. A titre d'exemple, un monomère de siloxane peut être :
- un composé représenté par la formule I avec n = 1 , ou
- un composé représenté par la formule II avec x = 1 et y = 0, ou x = 0 et y = 1.
La composition polymère réticulable peut comprendre au plus
10,0 parties en poids de monomère de siloxane, et de préférence au plus 5,0 parties en poids de monomère de siloxane, pour 100 parties en poids de matériau polymère dans la composition polymère réticulable. La composition polymère réticulable peut comprendre en outre au moins 0,1 partie en poids de monomère de siloxane pour 100 parties en poids de matériau polymère dans la composition polymère réticulable.
Le matériau polymère
Le matériau polymère de l'invention peut comprendre un ou plusieurs polymère(s), le terme « polymère » pouvant s'entendre par tout type de polymère bien connu de l'homme du métier tel que homopolymère ou copolymère (e.g. copolymère séquencé, copolymère statistique, terpolymère, ..atc).
Le matériau polymère est notamment différent de l'oligomère de siloxane. Le matériau polymère est classiquement issu de l'enchaînement covalent d'un grand nombre de motifs monomères identiques ou différents, et plus particulièrement issu de l'enchaînement covalent de plus de 40 motifs monomères identiques ou différents.
Le polymère peut être du type thermoplastique ou élastomère, et peut être réticulé par des techniques étant bien connues de l'homme du métier.
Dans un mode de réalisation particulier, le matériau polymère, ou en d'autres termes la matrice polymère de la composition réticulable, peut comprendre un ou plusieurs polymères d'oléfine, et de préférence un ou plusieurs polymères d'éthylène et/ou un ou plusieurs polymères de propylène. Un polymère d'oléfine est classiquement un polymère obtenu à partir d'au moins un monomère d'oléfine.
Plus particulièrement, le matériau polymère comprend plus de 50% en poids de polymère(s) d'oléfine, de préférence plus de 70% en poids de polymère(s) d'oléfine, et de façon particulièrement préféré plus de 90% en poids de polymère(s) d'oléfine, par rapport au poids total de matériau polymère. De préférence, le matériau polymère est uniquement composé d'un ou de plusieurs polymère(s) d'oléfine, et de préférence d'un ou de plusieurs polymère(s) d'éthylène.
A titre d'exemple, le matériau polymère de l'invention peut comprendre un ou plusieurs polymères d'oléfine choisis parmi un polyéthylène linéaire basse densité (LLDPE); un polyéthylène très basse densité (VLDPE); un polyéthylène basse densité (LDPE); un polyéthylène moyenne densité (MDPE); un polyéthylène haute densité (HDPE); un copolymère élastomère d'éthylène-propylène (EPR); un terpolymère éthylène propylène diène monomère (EPDM); un copolymère d'éthylène et de vinyle ester tel qu'un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle (EVA); un copolymère d'éthylène et d'acrylate tel qu'un copolymère d'éthylène et d'acrylate de butyle (EBA) ou un copolymère d'éthylène et d'acrylate de méthyle (EMA); un copolymère d'éthylène et d'alpha-oléfine tel qu'un copolymère d'éthylène et d'octène (PEO) ou un copolymère d'éthylène et de butène (PEB); un polymère d'oléfine fonctionnalisé ; du polypropylène ; un copolymère du propylène ; et un de leurs mélanges.
De préférence, le matériau polymère est choisi parmi un terpolymère d'éthylène-propylène-(diène)-monomère (EPDM), un caoutchouc d'éthylène- propylène (EPR), et un de leur mélange.
La composition polymère réticulable de l'invention peut comprendre au moins 20 % en poids de matériau polymère, de préférence au moins 30 % en poids de matériau polymère, et de préférence au moins 40% en poids de matériau polymère, par rapport au poids total de la composition polymère réticulable.
La composition polymère réticulable
La composition polymère de l'invention est une composition réticulable. Elle peut être avantageusement exempte de composés halogénés. La composition polymère réticulable est réticulée par des procédés de réticulation bien connus de l'homme du métier, tels que par exemple la réticulation peroxyde, la réticulation par faisceau d'électrons, la réticulation silane, la réticulation par rayonnement ultra-violets, ..etc.
La procédé préféré pour réticuler la composition polymère est la réticulation peroxyde. A ce titre, la composition polymère réticulable peut comprendre un agent de réticulation du type peroxyde organique.
La composition polymère peut comprendre une quantité suffisante d'un ou de plusieurs agents de réticulation, afin d'obtenir ladite couche réticulée.
A titre d'exemple, la composition polymère réticulable peut comprendre de 0,01 à 10,0 parties en poids d'agent de réticulation pour 100 parties en poids de matériau polymère dans la composition polymère réticulable.
De préférence, notamment lors de l'utilisation d'un agent de réticulation de type peroxyde organique, la composition polymère réticulable peut avantageusement comprendre au plus 5,0 parties en poids d'agent de réticulation, et de préférence au plus 2,0 parties en poids d'agent de réticulation, pour 100 parties en poids de matériau polymère dans la composition polymère réticulable.
La composition polymère de l'invention peut comprendre en outre un oxyde métallique, tel que par exemple de l'oxyde de zinc (ZnO). Selon le type de matériau polymère utilisé, l'oxyde métallique peut jouer le rôle de stabilisant thermique ou/et améliorer les propriétés électriques de la couche réticulée.
L'oxyde métallique peut être ajouté à la composition polymère réticulable en une quantité pouvant aller de 1,0 à 10,0 parties en poids pour 100 parties en poids de matériau polymère.
Les charges
La composition polymère réticulable de l'invention peut en outre comprendre une ou plusieurs charges.
La charge de l'invention peut être une charge minérale ou organique. Elle peut être choisie parmi une charge inerte ou renforçante. La charge inerte ou renforçante peut être choisi parmi au moins l'une des charges suivantes : de l'argile (Kaolin), de préférence calcinée ; de la craie ; du talc.
Dans un mode de réalisation particulier, la composition polymère réticu lable de l'invention ne comprend pas de charge hydratée ou apte à libérer de l'eau. A titre d'exemple de charge hydratée ou apte à libérer de l'eau, on peut citer les hydroxydes métalliques tels que par exemple le dihydroxyde de magnésium (MDH) ou le trihydroxyde d'aluminium (ATH). Ce type de charges présente l'inconvénient d'agir de façon néfaste sur les propriétés souhaitées dans la présente invention.
La composition polymère réticulable peut comprendre au moins 1% en poids de charge(s), de préférence au moins 10% en poids de charge(s), et de préférence au plus 50% en poids de charge(s), par rapport au poids total de la composition polymère réticulable.
Selon une autre caractéristique de l'invention, et afin de garantir un dispositif électrique dit « Halogen-Free », le dispositif électrique, ou en d'autres termes les éléments qui composent ledit dispositif électrique, ne comprend/comprennent de préférence pas de composés halogénés. Ces composés halogénés peuvent être de toutes natures, tels que par exemple des polymères fluorés ou des polymères chlorés comme le polychlorure de vinyle (PVC), des plastifiants halogénés, des charges minérales halogénées, ..etc.
Les additifs
La composition polymère réticulable de l'invention peut typiquement comprendre en outre des additifs en une quantité de 0,01 à 20 % en poids par rapport au poids total de la composition polymère réticulable.
Les additifs sont bien connus de l'homme du métier et peuvent être par exemple choisis parmi :
- des agents de protection, tels que des antioxydants, des anti-UV, des anti-cuivre, des agents anti-arborescences d'eau,
- des agents de mise en œuvre, tels que des plastifiants, des lubrifiants (e.g. stéarate de zinc), des huiles, des cires,
- des agents compatibilisants,
- des agents de couplage, - des retardateurs de grillage,
- des pigments,
- des catalyseurs de réticulation,
- des coagents de réticulation tels que des triallyl cyanurates,
- et un de leurs mélanges.
Plus particulièrement, les antioxydants permettent de protéger la composition des contraintes thermiques engendrées lors des étapes de fabrication du dispositif ou de fonctionnement du dispositif.
Les antioxydants sont choisis de préférence parmi :
- les antioxydants phénoliques à encombrement stérique tels que le tetrakisméthylene(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy-hydrocinnamate) méthane, le octadecyl 3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphényle)propionate, le 2,2'- thiodiéthylène bis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphényle) propionate], le 2,2'- Thiobis(6-t-butyle-4-méthylephénol), le 2,2'-méthylenebis(6-t-butyle-4- méthylphénol), le 1 ,2-Bis(3,5-di-t-butyle-4-hydroxyhydrocinnamoyl) hydrazine, et le [2,2'-oxamido-bis(éthyl 3(3,5-di-t-butyle-4-hydroxyphényle) propionate)] ;
- les thioéthers tels que le 4,6-bis(octylthiométhyle)-o-crésol, le Bis[2- méthyle-4-{ 3-n-alkyle (C12 ou C14)thiopropionyloxy} -5-t- butylphényle] suif ide et le Thiobis-[2-t-butyl-5-méthyle-4,1 -phénylène] bis [3- (dodecyltio)propionate] ;
- les antioxydants à base de soufre tels que le Dioctadecyl-3,3'- thiodipropionate ou le Didodecyl-3,3'-thiodipropionate ;
- les antioxydants à base de phosphore tels que les phosphites ou phosphonates comme par exemple le Tris(2,4-di-t-butyl-phényle)phosphite ou le Bis(2,4-di-t-butylphényle) pentaerythritol diphosphite ; et
- les antioxydants de type aminé tels que les phénylène diamines (IPPD, 6PPD....), les diphénylam ine styrène, les diphénylam ines, les mercapto benzim idazoles et le 2,2,4-trim ethy I- 1 ,2 dihydroquinoline polymérisé (TMQ).
Les TMQ peuvent avoir différents grades, à savoir :
- un grade dit « standard » avec un faible degré de polymérisation, c'est-à-dire avec un taux de monomère résiduel supérieur à 1% en poids et ayant une teneur en NaCI résiduelle pouvant aller de 100 ppm à plus de 800 ppm (parties par million massiques) ;
- un grade dit « à haut degré de polymérisation » avec un haut degré de polymérisation, c'est-à-dire avec un taux de monomère résiduel inférieur à 1% en poids et ayant une teneur en NaCI résiduelle pouvant aller de 100 ppm à plus de 800 ppm ;
- un grade dit « à faible teneur en sel résiduel » avec une teneur en NaCI résiduelle inférieure à 100 ppm.
Le type de stabilisant et son taux dans la composition de l'invention sont classiquement choisis en fonction de la température maximale subie par les polymères pendant la production du mélange et pendant leur mise en œuvre, notamment par extrusion, ainsi que selon la durée maximale d'exposition à cette température. La couche réticulée et le dispositif électrique
Dans la présente invention, la couche réticulée peut être facilement caractérisée par la détermination de son taux de gel selon la norme ASTM D2765-01.
Plus particulièrement, ladite couche réticulée peut avoir avantageusement un taux de gel, selon la norme ASTM D2765-01 (extraction au xylène), d'au moins 50%, de préférence d'au moins 70%, de préférence d'au moins 80%, et de façon particulièrement préférée d'au moins 90%.
La couche réticulée de l'invention peut être choisie parmi une couche électriquement isolante, une gaine de protection, et leur combinaison. La couche réticulée de l'invention peut être la couche la plus à l'extérieur du dispositif électrique.
Dans la présente invention, on entend par « couche électriquement isolante » une couche dont la conductivité électrique peut être d'au plus 1.10"9 S/m (siemens par mètre) (à 25°C), et de préférence d'au plus 1.1012 S/m (à 25°C).
La couche réticulée de l'invention peut être une couche extrudée ou une couche moulée, par des procédés bien connus de l'homme du métier. Le dispositif électrique de l'invention concerne plus particulièrement le domaine des câbles électriques ou des accessoires pour câble électrique, fonctionnant en courant continu (DC) ou en courant alternatif (AC).
Le dispositif électrique de l'invention peut être un câble électrique ou un accessoire pour câble électrique.
Selon un premier mode de réalisation, le dispositif selon l'invention est un câble électrique comprenant un élément électriquement conducteur allongé, entouré par ladite couche réticulée. De préférence la couche réticulée est une couche électriquement isolante.
Dans ce mode de réalisation, la couche réticulée est de préférence une couche extrudée par des techniques bien connues de l'homme du métier.
La couche réticulée de l'invention peut entourer l'élément électriquement conducteur allongé selon plusieurs variantes.
Selon une première variante, la couche réticulée peut être directement en contact physique avec l'élément électriquement conducteur allongé. On parle dans cette première variante de câble basse tension.
Selon une deuxième variante, la couche réticulée peut être la couche électriquement isolante d'un système isolant comprenant :
une première couche semi-conductrice entourant l'élément électriquement conducteur,
- une couche électriquement isolante entourant la première couche semi-conductrice, et
- une deuxième couche semi-conductrice entourant la couche électriquement isolante.
Plus particulièrement, l'élément électriquement conducteur allongé peut être entouré par une première couche semi-conductrice, une couche électriquement isolante entourant la première couche semi-conductrice, et une deuxième couche semi-conductrice entourant la couche électriquement isolante, la couche réticulée étant la couche électriquement isolante.
On parle dans cette deuxième variante de câble moyenne ou haute tension. Selon un deuxième mode de réalisation, le dispositif selon l'invention est un accessoire pour câble électrique, ledit accessoire comprenant ladite couche réticulée.
Ledit accessoire est destiné à entourer, ou entoure lorsqu'il est positionné autour du câble, l'élément électriquement conducteur allongé d'un câble électrique. Plus particulièrement, ledit accessoire est destiné à entourer ou entoure un câble électrique, et de préférence il est destiné à entourer ou entoure au moins une partie ou extrémité d'un câble électrique. L'accessoire peut être notamment une jonction ou une terminaison pour câble électrique.
L'accessoire peut être typiquement un corps longitudinal creux, tel que par exemple une jonction ou une terminaison pour câble électrique, dans lequel au moins une partie d'un câble électrique est destinée à être positionnée.
L'accessoire comporte au moins un élément semi-conducteur et au moins un élément électriquement isolant, ces éléments étant destinés à entourer au moins une partie ou extrémité d'un câble électrique. L'élément semi-conducteur est bien connu pour contrôler la géométrie du champ électrique, lorsque le câble électrique, associé audit accessoire, est sous tension.
La couche réticulée de l'invention peut être ledit élément électriquement isolant de l'accessoire.
Lorsque l'accessoire est une jonction, cette dernière permet de connecter ensemble deux câbles électriques, la jonction étant destinée à entourer ou entourant au moins en partie ces deux câbles électriques. Plus particulièrement, l'extrémité de chaque câble électrique destiné à être connecté est positionnée à l'intérieur de ladite jonction.
Lorsque le dispositif de l'invention est une terminaison pour câble électrique, la terminaison est destinée à entourer ou entoure au moins en partie un câble électrique. Plus particulièrement, l'extrémité du câble électrique destiné à être connecté est positionnée à l'intérieur de ladite terminaison. Lorsque le dispositif électrique est un accessoire pour câble électrique, la couche réticulée est de préférence une couche moulée par des techniques bien connues de l'homme du métier.
Dans la présente invention, l'élément électriquement conducteur allongé du câble électrique peut être un fil métallique ou une pluralité de fils métalliques, torsadé(s) ou non, notamment en cuivre et/ou en aluminium, ou un de leurs alliages.
Un autre objet de l'invention concerne un procédé de fabrication d'un câble électrique selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
i. extruder la composition polymère réticulable autour d'un élément électriquement conducteur allongé, pour obtenir une couche extrudée, et
ii. réticuler la couche extrudée de l'étape i.
L'étape i peut être réalisée par des techniques bien connues de l'homme du métier, à l'aide d'une extrudeuse.
Lors de l'étape i, la composition en sortie d'extrudeuse est dite « non réticulée », la température ainsi que le temps de mise en œuvre au sein de l'extrudeuse étant optimisés en conséquent.
On entend par « non réticulée » une couche dont le taux de gel selon la norme ASTM D2765-01 (extraction au xylène) est d'au plus 20%, de préférence d'au plus 10%, de préférence d'au plus 5%, et de façon particulièrement préférée de 0%.
En sortie d'extrudeuse, on obtient donc une couche extrudée autour dudit élément électriquement conducteur, pouvant être ou non, directement en contact physique avec ledit élément électriquement conducteur.
Préalablement à l'étape i, les composés constitutifs de la composition polymère de l'invention peuvent être mélangés, notamment avec le matériau polymère à l'état fondu, afin d'obtenir un mélange homogène. La température au sein du mélangeur peut être suffisante pour obtenir un matériau polymère à l'état fondu, mais est limitée pour éviter la décomposition de l'agent de réticulation lorsqu'il existe, et donc la réticulation du matériau polymère. Puis, le mélange homogène peut être granulé, par des techniques bien connues de l'homme du métier. Ces granulés peuvent ensuite alimenter une extrudeuse pour réaliser l'étape i. Alternativement, le mélange peut être préparé sous forme de bandes, notamment lorsque le matériau polymère est du type élastomère, les bandes étant mise en œuvre pour alimenter une extrudeuse pour réaliser l'étape i.
L'étape ii peut être réalisée par voie thermique, par exemple à l'aide d'une ligne continue de vulcanisation (« CV line »), d'un tube vapeur, d'un bain de sel fondu, d'un four ou d'une chambre thermique, ces techniques étant bien connues de l'homme du métier.
L'étape ii permet ainsi d'obtenir une couche réticulée, ayant notamment un taux de gel, selon la norme ASTM D2765-01, d'au moins 40%, de préférence d'au moins 50%, de préférence d'au moins 60%, et de façon particulièrement préférée d'au moins 70%.
Un autre objet de l'invention concerne un procédé de fabrication d'un accessoire pour câble électrique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
i. mouler la composition polymère réticulable, pour obtenir une couche moulée, et
ii. réticuler la couche moulée de l'étape i.
L'étape i peut être réalisée par des techniques bien connues de l'homme du métier, notamment par moulage ou injection-moulage.
Préalablement à l'étape i, les composés constitutifs de la composition polymère de l'invention peuvent être mélangés, comme décrit ci-avant pour la fabrication d'un câble.
L'étape ii peut être réalisée par voie thermique, par exemple à l'aide d'un moule chauffant, qui peut être le moule utilisé dans l'étape i. Dans le moule, la composition de l'étape i peut ensuite être soumise à une température suffisante et pendant un temps suffisant, pour pouvoir obtenir la réticulation souhaitée. On obtient alors une couche moulée et réticulée.
L'étape ii permet ainsi d'obtenir une couche réticulée, ayant notamment un taux de gel, selon la norme ASTM D2765-01, d'au moins 40%, de préférence d'au moins 50%, de préférence d'au moins 60%, et de façon particulièrement préférée d'au moins 70%.
La couche réticulée peut être également caractérisée par la norme NF EN 60811-2-1 (ou « Hot Set Test ») avec un fluage à chaud sous charge (allongement sous charge en pourcentage) d'au plus 175%.
Dans la présente invention, la température de réticulation et le temps de réticulation de la couche extrudée et/ou moulée mis en œuvre sont notamment fonctions de l'épaisseur de la couche, du nombre de couches, de la présence ou non d'un catalyseur de réticulation, du type de réticulation, ..etc.
L'homme du métier pourra facilement déterminer ces paramètres en suivant l'évolution de la réticulation grâce à la détermination du taux de gel selon la norme ASTM D2765-01 pour obtenir une couche réticulée.
Lorsqu'une extrudeuse est utilisée, le profil de température de l'extrudeuse et la vitesse d'extrusion sont des paramètres sur lesquels l'homme du métier pourra également jouer pour garantir l'obtention des propriétés souhaitées.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description d'exemples non limitatifs d'un câble électrique selon l'invention et d'accessoire pour câble électrique selon l'invention, faits en référence aux figures.
La figure 1 représente une vue schématique d'un câble électrique selon un mode de réalisation préféré conforme à l'invention.
La figure 2 représente une vue schématique d'un dispositif électrique selon l'invention, comprenant une jonction en coupe longitudinale, cette jonction entourant l'extrémité de deux câbles électriques.
La figure 3 représente une vue schématique d'un dispositif électrique selon une première variante de l'invention, comprenant une terminaison en coupe longitudinale, cette terminaison entourant l'extrémité d'un unique câble électrique.
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. Le câble d'énergie 1 à moyenne ou haute tension, illustré dans la figure 1, comprend un élément conducteur 2 central allongé, notamment en cuivre ou en aluminium. Le câble d'énergie 1 comprend en outre plusieurs couches disposées successivement et coaxialement autour de cet élément conducteur 2, à savoir : une première couche 3 semi-conductrice dite « couche semi-conductrice interne », une couche 4 électriquement isolante, une deuxième couche 5 semi-conductrice dite « couche semi-conductrice externe », un écran métallique 6 de mise à la terre et/ou de protection, et une gaine extérieure de protection 7.
La couche 4 électriquement isolante est une couche extrudée et réticulée, pouvant être obtenue à partir de la composition polymère réticulable selon l'invention.
Les couches semi-conductrices sont également des couches extrudées et réticulées.
La présence de l'écran métallique 6 et de la gaine extérieure de protection 7 est préférentielle, mais non essentielle, cette structure de câble étant en tant que telle bien connue de l'homme du métier.
La figure 2 représente un dispositif 101 comprenant une jonction 20 entourant en partie deux câbles électriques 10a et 10b.
Plus particulièrement, les câbles électriques 10a et 10b comprennent respectivement une extrémité 10'a et 10'b, destinées à être entourées par la jonction 20.
Le corps de la jonction 20 comporte un premier élément semiconducteur 21 et un second élément semi-conducteur 22, séparés par un élément électriquement isolant 23, lesdits éléments semi-conducteur 21, 22 et ledit élément électriquement isolant 23 entourent les extrémités 10'a et 10'b respectivement des câbles électriques 10a et 10b.
Cette jonction 20 permet de connecter électriquement le premier câble 10a au second câble 10b, notamment grâce à un connecteur électrique 24 disposé au centre de la jonction 20.
Ledit élément électriquement isolant 23 peut être une couche réticulée telle que décrite dans l'invention. Le premier câble électrique 10a comprend un conducteur électrique 2a entouré par une première couche semi-conductrice 3a, une couche électriquement isolante 4a entourant la première couche semi-conductrice 3a, et une seconde couche semi-conductrice 5a entourant la couche électriquement isolante 4a.
Le second câble électrique 10b comprend un conducteur électrique 2b entouré par au moins une première couche semi-conductrice 3b, une couche électriquement isolante 4b entourant la première couche semi-conductrice 3b, et une seconde couche semi-conductrice 5b entourant la couche électriquement isolante 4b.
Ces câbles électriques 10a et 10b peuvent être ceux décrits dans la présente invention.
A ladite extrémité 10'a, 10'b de chaque câble électrique 10a, 10b, la seconde couche semi-conductrice 5a, 5b est au moins partiellement dénudée afin que la couche électriquement isolante 4a, 4b soit au moins partiellement positionnée à l'intérieur de la jonction 20, sans être recouverte de la seconde couche semi-conductrice 5a, 5b du câble.
A l'intérieur de la jonction 20, les couches électriquement isolantes 4a, 4b sont directement en contact physique avec l'élément électriquement isolant 23 et le premier élément semi-conducteur 21 de la jonction 20. Les deuxièmes couches semi-conductrices 5a, 5b sont directement en contact physique avec le second élément semi-conducteur 22 de la jonction 20.
La figure 3 représente un dispositif 102 comprenant une terminaison 30 entourant un unique câble électrique 10c.
Plus particulièrement, le câble électrique 10c comprend une extrémité 10'c, destinée à être entourée par la terminaison 30.
Le corps de la terminaison 30 comporte un élément semi-conducteur 31 et un élément électriquement isolant 32, ledit élément semi-conducteur 31 et ledit élément électriquement isolant 32 entourent l'extrémité 10'c du câble électrique 10c.
Ledit élément électriquement isolant 32 peut être une couche réticulée telle que décrite dans l'invention. Le câble électrique 10c comprend un conducteur électrique 2c entouré par une première couche semi-conductrice 3c, une couche électriquement isolante 4c entourant la première couche semi-conductrice 3c, et une seconde couche semi-conductrice 5c entourant la couche électriquement isolante 4c.
Ce câble électrique 10c peut être celui décrit dans la présente invention.
A ladite extrémité 10'c du câble électrique 10c, la seconde couche semi-conductrice 5c est au moins partiellement dénudée afin que la couche électriquement isolante 4c soit au moins partiellement positionnée à l'intérieur de la terminaison 30, sans être recouverte de la seconde couche semi- conductrice 5c du câble.
A l'intérieur de la terminaison 30, la couche électriquement isolante 4c, est directement en contact physique avec l'élément électriquement isolant 32 de la terminaison 30. La deuxième couche semi-conductrice 5c est directement en contact physique avec l'élément semi-conducteur 31 de la jonction 30.
Exemples
1. Compositions polymères réticulables électriquement isolantes
Le tableau 1 ci-dessous rassemble des compositions polymères réticulables dont les quantités des composés sont exprimées en parties en poids pour 100 parties en poids de matériau polymère dans la composition polymère réticulable.
Le matériau polymère dans le tableau 1 est composé uniquement d'EPDM.
Les compositions C1 à C4 sont des essais comparatifs, et les compositions 11 à 12 sont conformes à l'invention.
Compositions polymères C1 C2 C3 C4 11 12 réticulables
Matériau polymère 100 100 100 100 100 100
Charge 65 65 65 65 65 65
Stabilisant thermique 5 5 5 5 5 5 Oxyde de plomb 4 0 0 0 0 0
VTEO 0 2 0 0 0 0
MEMO 0 0 2 0 0 0
VTMOEO 0 0 0 4 0 0
Oligomère de siloxanel 0 0 0 0 2 0
Oligomère de siloxane 2 0 0 0 0 0 2
Agents de mise en œuvre 24 24 24 24 24 24
Co-agent de réticulation 0,17 0,17 0,17 0,17 0,17 0,17
Antioxydant 1 1 1 1 1 1
Agent de réticulation 1,67 1,67 1,67 1,67 1,67 1,67
Tableau 1
L'origine des composés du tableau 1 est la suivante :
- Matériau polymère est de l'EPDM commercialisé par la société Dow sous la référence Nordel IP4520 ;
- Charge inerte est du kaolin calciné commercialisé par la société IMERYS sous la référence Polarité 503S ;
- Stabilisant thermique est de l'oxyde de zinc (ZnO), commercialisé par la société Grillo-Werke AG sous la référence ZnO pharma4 ;
- Oxyde de plomb commercialisé par la société OMYA sous la référence
Multidisperse ERD90 ;
- VTEO est un monomère de silane du type vinyltriéthoxy silane, commercialisé par la société Evonik sous la référence Dynasylan VTEO;
- MEMO est un monomère de silane du type methacryloxy propyltrimethoxy silane, commercialisé par la société Evonik sous la référence
Dynasylan MEMO ;
- VTMOEO est un monomère de silane du type vinyltrimethoxy ethoxy silane, commercialisé par la société Evonik sous la référence Dynasylan VTMOEO ;
- Oligomère de siloxane 1 comprend un homo-oligomère de méthyltriéthoxysilane, et est commercialisé par la société Crompton sous la référence Silquest RC-1 Silane ; - Oligomère de siloxane 2 comprend un co-oligomère de siloxane avec des groupements vinyl, propyl et éthoxy, et est commercialisé par la société Evonik sous la référence Dynasylan 6598;
- Agents de mise en œuvre comprend :
- 3 parties en poids de cire polyéthylène pour 100 parties en poids de matériau polymère dans la composition polymère réticu lable, ladite cire étant commercialisée par la société Honeywell sous la référence Polyethylene A-C ;
- 1 partie en poids de stéarate de zinc (lubrifiant) pour 100 parties en poids de matériau polymère dans la composition polymère réticulable, ledit stéarate de zinc étant commercialisé par la société Peter Greven sous la référence LIGA ; et
- 20 parties en poids d'huile paraffinique pour 100 parties en poids de matériau polymère dans la composition polymère réticulable, ladite huile paraffinique étant commercialisée par la société Nynas sous la référence Nypar ;
- Co-agent de réticulation est un triallyl cyanurate, commercialisé par la société Kettlitz sous la référence TAC/70 ;
- Antioxydant est un 2,2,4-trimethyl- 1 ,2 dihydroquinoline polymérisé, commercialisé par la société Flexsys sous la référence Flectol TMQ ; et
- Agent de réticulation est un peroxyde organique du type Dicumyl peroxide (DCP), commercialisé par la société Arkema sous la référence Luperox DCP, dont le temps de demi-vie est de 6 minutes à 162°C.
2. Préparation des couches réticulées
Les compositions rassemblées dans le tableau 1 sont mises en œuvre comme suit.
Dans un premier temps, pour chaque composition (C1 à C4, 11 et 12), on mélange les différents constituants avec le matériau polymère (EPDM) à une température d'environ 115 à 120 °C, dans un mélangeur interne. Dans un second temps, une fois les compositions mélangées, on forme des plaques de 100 x 100 mm avec une épaisseur de 1 mm, à l'aide d'un bicylindre à l'intérieur duquel passent les compositions mélangées.
Enfin, lesdites plaques sont réticulées dans une presse par compression-moulage, à une température de 180°C.
3. Caractérisation des couches réticulées
Les pertes diélectriques, évaluées par la mesure de tangente delta (Tan δ), ont été mesurées à partir des plaques formées ci-avant, selon la norme ASTM D150 (Protocole de mesure de la tangente delta).
Les mesures sont faites grâce à un analyseur diélectrique Diana sur des échantillons de diamètre 10 cm et d'épaisseur 1mm, prélevés dans les plaques réticulées.
L'échantillon est introduit dans l'analyseur diélectrique Diana et les mesures sont effectuées à une tension de 1 kV. Sur le même échantillon, la mesure de tangente delta est effectuée successivement à 3 températures : 23°C, 90°C et 130°C. Les résultats donnés dans le tableau pour chaque température est la moyenne de 3 mesures effectuées sur 3 échantillons différents. Cette méthode est appliquée successivement de la façon suivante :
- sur les échantillons non vieillis ;
- sur ces mêmes échantillons après immersion à 90°C dans l'eau distillée pendant 2 semaines ; et
- sur ces mêmes échantillons après immersion à 90°C dans l'eau distillée pendant 4 semaines.
Les résultats de tangente delta (Tan δ) concernant les plaques réticulées (échantillons) obtenues à partir des compositions C1 à C4, 11 et 12 du tableau 1 , sont rassemblés dans le tableau 2 ci-dessous.
Echantillons Températures C1 C2 C3 C4 11 12 de mesure
Tan δ avant à 90°C 0,0016 0,0017 0,0018 0,0064 0,0020 0,0019 im mersion
à 130°C 0,0041 0,0053 0,0059 0,0091 0,0052 0,006 Tan δ après
à 90°C 0,019 0,0092 0,0112 0,065 0,0031 0,0052 im mersion
dans l'eau à
90°C
à 130°C 0,059 0,025 0,028 0,118 0,009 0,015 pendant 2
semaines
Tan δ après
à 90°C 0,020 0,0082 0,012 0,028 0,0039 0,0076 im mersion
dans l'eau à
90°C
à 130°C 0,055 0,024 0,031 0,12 0,012 0,015 pendant 4
semaines
Tableau 2
Par conséquent, la couche réticulée de l'invention (Compositions 11 et 12) présente de très bonnes propriétés diélectriques, notamment des valeurs de tangente delta dont l'augmentation est limitée significativement, qui est d'au plus 0,020 à 130°C, après une immersion dans l'eau à 90°C pendant deux semaines, et d'au plus 0,020 à 130°C, après une immersion dans l'eau à 90°C pendant quatre semaines.
Plus particulièrement, ces propriétés sont améliorées d'autant plus grâce à l'utilisation d'un homo-oligomère de siloxane (Composition 11) par rapport à un co-oligomère de siloxane (composition 12).

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif électrique (1, 20, 30) comprenant une couche réticulée (3, 4, 5) obtenue à partir d'une composition polymère réticulable comprenant un matériau polymère et un agent de protection, caractérisé en ce que l'agent de protection est au moins un oligomère de siloxane.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oligomère de siloxane comprend de 2 à 40 motifs monomères.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'oligomère de siloxane est un homo-oligomère de siloxane
4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'oligomère de siloxane est un co-oligomère de siloxane.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le co-oligomère de siloxane comprend au moins deux motifs monomères différents, lesdits deux motifs monomères comprenant :
- un premier motif monomère comprenant au moins un premier groupement alkoxyle, et
- un deuxième motif monomère comprenant au moins un deuxième groupement alkoxyle.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'oligomère de siloxane est un oligomère alkylé ou un oligomère alkylé et vinylé.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la composition polymère réticulable comprend un agent de réticulation.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'agent de réticulation est un peroxyde organique.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau polymère comprend un ou plusieurs polymères d'oléfine.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le matériau polymère est choisi parmi un terpolymère d'éthylène-propylène-(diène)- monomère (EPDM), un caoutchouc d'éthylène-propylène (EPR), et un de leur mélange.
11.Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la composition polymère réticulable comprend en outre au moins un monomère de siloxane.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est un câble électrique comprenant un élément électriquement conducteur allongé, entouré par ladite couche réticulée.
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'élément conducteur allongé (2) est entouré par une première couche semi- conductrice (3), une couche électriquement isolante (4) entourant la première couche semi-conductrice, et une deuxième couche semi- conductrice (5) entourant la couche électriquement isolante, la couche réticulée étant la couche électriquement isolante (4).
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il est un accessoire (20,30) pour câble électrique, ledit accessoire comprenant la couche réticulée.
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'accessoire est une jonction ou une terminaison pour câble électrique.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7330100B2 (ja) * 2016-11-16 2023-08-21 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー 散逸率と添加剤受容性とのバランスを有する組成物

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1022633A (fr) * 1974-05-04 1977-12-13 Shuji Yamamoto Cable d'alimentation a double enduit avec remplissage d'oxide de calcium
EP0114495A3 (fr) * 1982-12-27 1984-10-17 Dow Corning Corporation Additifs contre les arborescences
US4550056A (en) * 1983-04-15 1985-10-29 Union Carbide Corporation Electrical cable containing cured elastomeric compositions
GB2210045A (en) * 1987-09-23 1989-06-01 Bp Chem Int Ltd Polymer composition
US5034278A (en) * 1988-07-28 1991-07-23 Union Carbide Chemicals And Plastics Technology Corporation Tree resistant compositions
US5225469A (en) * 1990-08-03 1993-07-06 Quantum Chemical Corporation Flame retardant polymeric compositions
JP5804684B2 (ja) * 2009-10-09 2015-11-04 株式会社ビスキャス 電気ケーブル終端接続部の組立方法
MX2009014225A (es) * 2009-12-21 2011-06-21 Conductores Monterrey S A De C V Cable eléctrico y composición aislante de base polietileno resistente a carbonización.
CN103524896B (zh) * 2013-09-30 2016-05-25 江苏达胜高聚物有限公司 一种125℃辐照交联epcv光伏用无卤绝缘电缆材料及其制备方法
CA2949134A1 (fr) * 2014-06-27 2015-12-30 General Cable Technologies Corporation Compositions thermoconductrices et cables associes

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