EP3745426B1 - Cable de communication sans halogenes - Google Patents

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EP3745426B1
EP3745426B1 EP20177102.9A EP20177102A EP3745426B1 EP 3745426 B1 EP3745426 B1 EP 3745426B1 EP 20177102 A EP20177102 A EP 20177102A EP 3745426 B1 EP3745426 B1 EP 3745426B1
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EP
European Patent Office
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cable
copolymer
advantageously
siloxane
insulation material
Prior art date
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Active
Application number
EP20177102.9A
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German (de)
English (en)
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EP3745426A1 (fr
Inventor
Pierre-Yves MIKUS
Stéphanie Evelyne HUGUENOT
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Axon Cable SA
Original Assignee
Axon Cable SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Axon Cable SA filed Critical Axon Cable SA
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Publication of EP3745426B1 publication Critical patent/EP3745426B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/29—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame
    • H01B7/292—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame using material resistant to heat
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/46—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes silicones

Definitions

  • the present invention relates to Halogen-free communication cables resistant to high temperatures ( ⁇ 130° C.) and to radiation (> 100 Mrad) comprising a layer of halogen-free dielectric insulating material.
  • fluorinated dielectrics such as fluorinated ethylene propylene (FEP), (perfluoroalkoxy) PFA and more particularly polytetrafluoroethylene (PTFE) and expanded or alveolar PTFE making it possible to obtain dielectric constants of less than 2.1.
  • FEP fluorinated ethylene propylene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • expanded or alveolar PTFE making it possible to obtain dielectric constants of less than 2.1.
  • these materials are by nature said to be “halogenated” (presence of fluorine atoms) which can pose safety problems for questions of toxicity of the fumes given off during their degradation, in the event of a fire for example.
  • Their resistance to radiation is also very low due to their particular chemical structure and nature ( ⁇ 5Mrad according to the IEC 60544-4 standard dated 2003 and when irradiated in a standard atmosphere).
  • High temperature resistant halogen-free communication cables comprising a layer of halogen-free dielectric insulating material are known from the document US 9,587,703 B2 .
  • the inventors realized surprisingly that it was possible to manufacture halogen-free cables but having good thermal resistance, in particular at temperatures ⁇ 130° C., by using a layer of dielectric insulating material based on high temperature siloxane copolymer expanded and/or cellular and/or in the form of foam.
  • polyimide-siloxane or polyarylketone-siloxane copolymers that are expanded and/or cellular and/or in the form of foam and more particularly polyetherimide-siloxanes that are expanded and/or cellular and/or in the form of foam have the particularity of be a "halogen-free" solution and resist high levels of radiation ( ⁇ 300Mrad according to IEC 60544-4 dated 2003) and high temperatures ( ⁇ 130-150°C) while also ensuring excellent flexibility, similar to fluorinated thermoplastics such as FEP or ethylene tetrafluoroethylene (ETFE) and greater than that of polyolefins.
  • fluorinated thermoplastics such as FEP or ethylene tetrafluoroethylene (ETFE)
  • the present invention therefore relates to a communication cable according to claim 1 comprising a layer of dielectric insulating material based on expanded and/or cellular high-temperature siloxane copolymer and/or in the form of foam.
  • the term “layer of dielectric insulating material based on expanded and/or cellular high-temperature siloxane copolymer and/or in the form of foam” means any layer of dielectric insulating material whose main constituent, in particular the main polymer, is the expanded and/or cellular high-temperature siloxane copolymer and/or in the form of a foam.
  • the expanded and/or cellular and/or foamed high-temperature siloxane copolymer represents at least 50% by weight of the dielectric layer, more particularly at least 70% by weight, even more particularly at least 80% by weight, preferably at least 90% by weight, more preferably 100% by weight.
  • the siloxane copolymer is the only component, in particular the only polymer, of the layer of dielectric insulating material.
  • high temperature siloxane copolymer means any copolymer resistant to high temperatures (in particular ⁇ 130° C., more particularly between 130 and 150° C.), (advantageously resistant to at least 10,000 h at these temperatures , in particular the resistance to high temperatures is measured according to standard IEC 60216-2 dated 2005, more particularly it is the temperature of continuous use) of which one of the monomers is a siloxane, more particularly obtained by copolymerization of siloxane.
  • it is a copolymer whose degradation temperature is ⁇ 130°C, more particularly between 130 and 150°C.
  • the siloxane content of the layer of dielectric insulating material in mass % is between 10 and 40% relative to the total mass of the layer of dielectric insulating material, in particular between 15% and 30% relative to the total mass of the layer of dielectric insulating material.
  • the high temperature siloxane copolymer is a polyetherimide-siloxane.
  • the layer of dielectric insulating material further comprises another insulating thermoplastic polymer, advantageously chosen from the group consisting of polyaryletherketones (PAEK), polyetheretherketones (PEEK), polyetherketones (PEK), polyetherketoneetherketoneketones ( PEKEKK), polyetherketoneketones (PEKK), polyarylethersulfones (PAES), polyphenylsulfides (PPS), thermoplastic polyimides (TPI) and mixtures thereof.
  • PAEK polyaryletherketones
  • PEEK polyetheretherketones
  • PEK polyetherketones
  • PEKEKK polyetherketoneetherketoneketones
  • PEKK polyarylethersulfones
  • PAES polyphenylsulfides
  • TPI thermoplastic polyimides
  • the layer of dielectric insulating material does not comprise polymers other than the siloxane copolymer high temperature and the optional insulating thermoplastic polymer, in particular no other polymers than the high temperature siloxane copolymer and the optional insulating thermoplastic polymer chosen from the group consisting of polyaryletherketones (PAEK), polyetheretherketones (PEEK), polyetherketones (PEK), polyetherketoneetherketoneketones (PEKEKK), polyetherketoneketones (PEKK), polyarylethersulphones (PAES), polyphenylsulphides (PPS), thermoplastic polyimides (TPI) and mixtures thereof, more particularly no polymers other than the high siloxane copolymer temperature.
  • PAEK polyaryletherketones
  • PEEK polyetheretherketones
  • PEK polyetherketones
  • PEKEKK polyetherketoneetherketoneketones
  • PAES polyarylethersulphones
  • PPS polyphenyl
  • the layer of dielectric insulating material according to the invention does not comprise any polyester, advantageously any polyester/polyether block copolymer.
  • this family of material is very polar: its dielectric constant varies from 3.4 to 8 at 1 MHz, which is the opposite of the direction of the objective of reduction of this dielectric constant value to improve the final performance.
  • the dielectric constant of Hytrel 4056 is 4.7 at 1Mhz.
  • polyester in particular polyester/polyether block copolymer
  • TPC-ET copolyester-ether
  • the term “expanded and/or cellular and/or foamed high-temperature siloxane copolymer” means any high-temperature siloxane copolymer according to the invention having air or gas voids in its structure.
  • the air or gas void content (% by foaming or air void volume) of the expanded and/or cellular high-temperature siloxane copolymer and/or in the form of foam according to the invention is ⁇ 10 % by volume relative to the total volume of said copolymer, even more advantageously between 10 and 50% by volume relative to the total volume of said copolymer, advantageously between 20 and 50%, more advantageously between 30 and 50%, in particular between 40 and 50%, by volume relative to the volume total of said copolymer.
  • the incorporation of gas or air into the structure of the copolymer according to the invention can be carried out by chemical or physical processes well known to those skilled in the art such as foaming or expansion or by a particular design of the extruded layer of the copolymer according to the invention around the central conductor such as a honeycomb shape (or honeycomb) or by a mixture of these two techniques (honeycomb structure + foaming) which would make it possible to improve even more the final dielectric properties (dielectric constant decrease, mass gain).
  • the high temperature siloxane copolymer according to the invention is expanded or in the form of a foam, in particular in the form of a foam.
  • the expanded high-temperature siloxane copolymer or in the form of a foam according to the invention is obtained by physical means (for example by introducing gas under pressure in the molten state during the process) or chemically (for example by adding additives in the copolymer according to the invention and allowing the formation of gaseous compounds during the transformation process), advantageously by chemical means, for example by chemical foaming of an intimate mixture of the copolymer with a pore-forming agent and/or an agent expansion such as talc or clay or mixtures thereof.
  • the dielectric insulating layer additionally contains a pore-forming agent and/or an expansion agent, such as talc or clay or their mixtures, in particular talc.
  • the content of a blowing agent and/or a blowing agent is between 1 and 50% by mass relative to the total mass of the dielectric insulating layer, depending on the blowing agent and/or blowing agent used. If possible, it is as low as possible so as not to impact the electrical properties, to allow processing and to allow maximum foaming.
  • the content can be between 1 and 20% by mass relative to the total mass of the dielectric insulating layer, advantageously between 5 and 15% by mass relative to the total mass of the dielectric insulating layer.
  • the layer of dielectric insulating material does not comprise any components other than the high temperature siloxane copolymer, the optional insulating thermoplastic polymer and the optional pore-forming agent and/or blowing agent, in particular not components other than the high-temperature siloxane copolymer, any insulating thermoplastic polymer chosen from the group consisting of polyaryletherketones (PAEK), polyetheretherketones (PEEK), polyetherketones (PEK), polyetherketoneetherketoneketones (PEKEKK), polyetherketoneketones ( PEKK), polyarylethersulphones (PAES), polyphenylsulphides (PPS), polyimide thermoplastics (TPI) and mixtures thereof and any blowing agent and/or blowing agent, more particularly no other components than the high siloxane copolymer temperature and any blowing agent and/or blowing agent.
  • PAEK polyaryletherketones
  • PEEK polyetheretherketones
  • PEK polyetherketone
  • the layer of dielectric insulating material according to the invention has a dielectric constant of between 2 and 2.9, in particular between 2 and 2.7, more particularly between 2 and 2.5, even more particularly between 2 and 2, 3.
  • the layer of dielectric insulating material according to the invention has a density between 0.6 and 1.1, in particular between 0.6 and 1, more particularly between 0.6 and 0.9, even more particularly between 0 .6 and 0.7.
  • the layer of dielectric insulating material according to the invention resists radiation (in particular >100 Mrad, more particularly between 100 and 300 Mrad, in particular measured according to standard IEC 60544-4 dated 2003).
  • the layer of dielectric insulating material according to the invention is obtained by extrusion foaming or extrusion of a honeycomb design or foaming extrusion of a honeycomb design.
  • the layer of dielectric insulating material according to the invention is halogen-free, in particular without fluorine atoms.
  • the final thickness of the layer of dielectric insulating material according to the invention is a function of the desired electrical performance (characteristic impedance in particular) and of the diameter of the central conductor. It can therefore vary by several mm.
  • the thickness is between 0.5mm and 5mm.
  • the cable according to the invention is a coaxial or twisted pair or controlled impedance cable.
  • it is a high frequency and advantageously high temperature cable (in particular capable of withstanding temperatures ⁇ 130°C, more particularly between 130 and 150°C), even more advantageously resistant to radiation (in particular >100Mrad, more particularly between 100 and 300 Mrad according to standard IEC 60544-4 dated 2003).
  • it is a halogen-free cable.
  • the layer of dielectric insulating material of the cable according to the invention is arranged around the central conductor, in particular directly around the central conductor, advantageously by extrusion foaming or extrusion of a honeycomb design or extrusion foaming of a honeycomb design.
  • Cable center conductor materials are well known to those skilled in the art. It can be copper clad steel (Copper Clad Steel), silver clad copper (SPC) or steel reinforced aluminum (SCA) or any other type of standard conductor suitable for high voltage applications. frequency and high temperature for coaxial or impedance-controlled cables. This can be tinned copper (TPC) for twisted pair or impedance controlled cables.
  • one (or more) layer(s) of metal shielding material(s) is (are) arranged around the layer of dielectric insulating material.
  • Metal cable shield materials are well known to those skilled in the art. It can be silver plated copper (SPC) or tinned copper (TPC) or any other type of conductor for shielding suited to the application and the targeted end performance.
  • an outer sheath is placed around the layer of metallic shielding material.
  • Cable outer sheath materials are well known to those skilled in the art. It may be a polyimide-siloxane or polyaryletherketone-siloxane copolymer such as polyetherimide-siloxane copolymers, polysulphones (PSU), polyethersulphones (PES(U)), polyphenylsulphones (PPSU), polysulphides (PPS), polyaryletherketones (PAEK), polyetheretherketones (PEEK), polyetherketones (PEK), polyetherketoneetherketoneketones (PEKEKK), polyetherketoneketones (PEKK), polyimides (PI), thermoplastic polyimides (TPI), polyetherimides (PEI), polyamide -imides (PAI) or a mixture thereof.
  • PSU polysulphones
  • PES(U) polyphenylsulphones
  • PPS polysulphides
  • this outer sheath is based on a polyimide-siloxane or polyaryletherketone-siloxane copolymer, which makes it possible to retain the flexibility and the thermal and radiation resistance of this type of copolymer.
  • the present invention relates, according to claim 11, furthermore to the use of an expanded and/or cellular high-temperature siloxane copolymer and/or in the form of a foam as dielectric insulating material for a communication cable, advantageously for a coaxial cable or a twisted or impedance-controlled pairs.
  • the expanded and/or cellular and/or foamed high-temperature siloxane copolymer is advantageously as described above.
  • the high temperature siloxane copolymer is in the form of a layer of dielectric insulating material, in particular as described above.
  • a single strand SPC AWG19 conductor (0.91mm diameter) is coated with a layer of dielectric insulating material obtained by extrusion foaming a mixture of 90% by weight of polyetherimide-siloxane copolymer containing 40% by weight of siloxane with 10% by weight of talc so as to obtain a layer of polyetherimide-siloxane copolymer in the form of a foam with a density of 0.85 and containing 28% void space by volume relative to the total volume of the layer (Ex 1: the diameter of the conductor coated with the layer of dielectric insulating material is 3.6 mm) and was compared with an identical conductor coated with a layer of dielectric insulating material obtained by extrusion of the same polyetherimide-siloxane copolymer containing 40% by weight of siloxane (comparative example 1: the diameter of the conductor coated with the layer of dielectric insulating material is 3.6 mm) at the level of its capacitance and its dielectric constant
  • Example 1 therefore has a better dielectric constant than Comparative Example 1.
  • the new electrical properties of the dielectric material according to the invention make it possible (due to the reduction in the dielectric constant) to increase the speed of propagation of the electrical signals, and/or to reduce the dimensions (thickness of the dielectric around the central conductor), and/or to reduce the attenuation.
  • the use of an expanded and/or cellular high-temperature siloxane copolymer and/or in the form of foam according to the invention, in particular of a polyetherimide-siloxane copolymer in the form of foam therefore makes it possible to manufacture lighter cables, smaller and more flexible with better electrical characteristics.
  • the gains estimated at the level of the reduction of the dielectric constant were calculated according to the % by volume of gas introduced into the dielectric layer according to the invention based on the polyetherimide-siloxane copolymer of example 1 by foaming are collected in the table 2 below.

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Description

    Domaine Technique
  • La présente invention concerne des câbles de communication sans Halogènes (« Halogen-free ») résistants aux hautes températures (≥ 130°C) et aux radiations (> 100 Mrad) comprenant une couche de matière isolante diélectrique sans halogène.
    • Technique antérieure
  • Les câbles coaxiaux et à paires torsadées les plus performants d'un point de vue tenue thermique, souplesse et performances électriques sont aujourd'hui ceux basés sur l'utilisation de diélectriques fluorés de type éthylène propylène fluoré (FEP), (perfluoroalkoxy) PFA et plus particulièrement polytétrafluoroéthylène (PTFE) et PTFE expansé ou alvéolaires permettant d'obtenir des constantes diélectriques inférieures à 2,1. Ces matériaux sont cependant par nature dits « Halogénés » (présence d'atomes de fluors) ce qui peut poser des problèmes de sécurité pour des questions de toxicité des fumées dégagées lors de leur dégradation, en cas d'incendie par exemple. Leur tenue aux radiations est également très faible de par leur structure et nature chimique particulière (≤5Mrad suivant la norme IEC 60544-4 datée de 2003 et lorsque irradiés en atmosphère standard).
  • Il existe également des solutions performantes non-halogénées sur la base de l'utilisation de polyoléfines comme les polyéthylènes et relativement résistantes aux radiations (≈50-100Mrad d'après la norme IEC 60544-4 datée de 2003). Ces matériaux sont également apolaires ce qui permet d'obtenir d'excellentes valeurs de constante diélectriques, de l'ordre de 2,2 pour un diélectrique plein et jusqu'à 1,5 ou inférieur pour des PE (polyéthylènes) moussés ou alvéolaires. La tenue thermique des polyoléfines est cependant limitée (≤100°C) en raison des liaisons C-H faibles.
  • Des câbles de communication sans halogènes résistants aux hautes températures comprenant une couche de matière isolante diélectrique sans halogène sont connus du document US 9,587,703 B2 .
    • Exposé de l'invention
  • Les inventeurs se sont aperçus de façon surprenante qu'il était possible de fabriquer des câbles sans halogène mais ayant une bonne tenue thermique en particulier à des températures ≥130°C, en utilisant une couche de matière isolante diélectrique à base de copolymère siloxane haute température expansé et/ou alvéolaire et/ou sous forme de mousse. En effet, en particulier les copolymères polyimides-siloxanes ou polyarylcétones-siloxanes expansés et/ou alvéolaires et/ou sous forme de mousse et plus particulièrement les polyétherimides-siloxanes expansés et/ou alvéolaires et/ou sous forme de mousse, présentent la particularité d'être une solution « sans halogène » et de résister à de hauts niveaux de radiations (≥300Mrad selon la norme IEC 60544-4 datée de 2003) et à de hautes températures (≥130-150°C) tout en assurant également une excellente flexibilité, similaire aux fluorés thermoplastiques de type FEP ou éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE) et supérieure à celle des polyoléfines.
  • La présente invention concerne donc un câble de communication selon la revendication 1 comprenant une couche de matière isolante diélectrique à base de copolymère siloxane haute température expansé et/ou alvéolaire et/ou sous forme de mousse.
  • Au sens de la présente invention on entend par « couche de matière isolante diélectrique à base de copolymère siloxane haute température expansé et/ou alvéolaire et/ou sous forme de mousse » toute couche de matière isolante diélectrique dont le principal constituant, en particulier le principal polymère, est le copolymère siloxane haute température expansé et/ou alvéolaire et/ou sous forme de mousse. En particulier le copolymère siloxane haute température expansé et/ou alvéolaire et/ou sous forme de mousse représente au moins 50% en poids de la couche diélectrique, plus particulièrement au moins 70% en poids, encore plus particulièrement au moins 80 % en poids, avantageusement au moins 90% en poids, plus avantageusement 100% en poids. Dans ce dernier cas le copolymère siloxane est le seul composant, en particulier le seul polymère de la couche de matière isolante diélectrique.
  • Au sens de la présente invention on entend par « copolymère siloxane haute température » tout copolymère résistant aux hautes températures (en particulier ≥130°C, plus particulièrement comprise entre 130 et 150°C), (avantageusement résistant au moins 10000 h à ces températures, en particulier la résistance aux hautes températures est mesurée selon la norme IEC 60216-2 datée de 2005, plus particulièrement il s'agit de la température d'utilisation continue) dont l'un des monomères est un siloxane, plus particulièrement obtenu par copolymérisation de siloxane. En particulier il s'agit de copolymère dont la température de dégradation est ≥130°C, plus particulièrement comprise entre 130 et 150°C. De façon avantageuse la teneur en siloxane de la couche de matière isolante diélectrique en % massique est comprise entre 10 et 40 % par rapport à la masse totale de la couche de matière isolante diélectrique, en particulier comprise entre 15% et 30% par rapport à la masse totale de la couche de matière isolante diélectrique. Selon l'invention le copolymère siloxane haute température est un polyétherimide-siloxane.
  • Dans un mode de réalisation avantageux, la couche de matière isolante diélectrique comprend en outre un autre polymère thermoplastique isolant, avantageusement choisi dans le groupe constitué par les polyaryléthercétones (PAEK), les polyétheréthercétones (PEEK), les polyéthercétones (PEK), les polyéthercétoneéthercétonecétones (PEKEKK), les polyéthercétonescétones (PEKK), les polyaryléthersulfones (PAES), les polyphénylsulfides (PPS), les thermoplastiques polyimides (TPI) et leurs mélanges. En effet ces polymères permettent l'augmentation de la Tg ou l'obtention d'une structure semi-cristalline avec une température de fusion élevée ce qui permet d'améliorer encore la tenue en température de la couche de matière isolante diélectrique.
  • Dans un mode de réalisation avantageux, la couche de matière isolante diélectrique ne comprend pas d'autres polymères que le copolymère siloxane haute température et l'éventuel polymère thermoplastique isolant, en particulier pas d'autres polymères que le copolymère siloxane haute température et l'éventuel polymère thermoplastique isolant choisi dans le groupe constitué par les polyaryléthercétones (PAEK), les polyétheréthercétones (PEEK), les polyéthercétones (PEK), les polyéthercétoneéthercétonecétones (PEKEKK), les polyéthercétonescétones (PEKK), les polyaryléthersulfones (PAES), les polyphénylsulfides (PPS), les thermoplastiques polyimides (TPI) et leurs mélanges, plus particulièrement pas d'autres polymères que le copolymère siloxane haute température.
  • Dans un mode de réalisation avantageux, la couche de matière isolante diélectrique selon l'invention ne comprend pas de polyester, avantageusement de copolymère à bloc polyester/polyéther.
  • En effet, cette famille de matériau (polyester, en particulier copolymère à bloc polyester/polyéther) est très polaire : sa constante diélectrique varie de 3,4 à 8 à 1Mhz, ce qui va à l'inverse du sens de l'objectif de réduction de cette valeur de constante diélectrique pour améliorer les performances finales. Par exemple la constante diélectrique de l'Hytrel 4056 est de 4,7 à 1Mhz.
  • Par ailleurs ces matériaux (polyester, en particulier copolymère à bloc polyester/polyéther) présentent une relative faible tenue thermique, en général au maximum 3000h à 125°C pour les TPC-ET (copolyester-éther). Or, plus la part massique d'ester augmente (pour assurer une meilleure stabilité thermique), plus la polarité augmente et donc la constante diélectrique ainsi que la rigidité du matériau augmentent également.
  • Au sens de la présente invention on entend par « copolymère siloxane haute température expansé et/ou alvéolaire et/ou sous forme de mousse » tout copolymère siloxane haute température selon l'invention présentant des vides d'air ou de gaz dans sa structure. Selon l'invention, la teneur en vide d'air ou de gaz (% en volume moussage ou vide d'air) du copolymère siloxane haute température expansé et/ou alvéolaire et/ou sous forme de mousse selon l'invention est ≥ 10 % en volume par rapport au volume total dudit copolymère, de façon encore plus avantageuse comprise entre 10 et 50% en volume par rapport au volume total dudit copolymère, avantageusement entre 20 et 50%, plus avantageusement entre 30 et 50%, en particulier entre 40 et 50%, en volume par rapport au volume total dudit copolymère. L'incorporation de gaz ou d'air dans la structure du copolymère selon l'invention peut être réalisée par des procédés chimiques ou physiques bien connus de l'homme du métier tels que le moussage ou l'expansion ou par un design particulier de la couche extrudée du copolymère selon l'invention autour du conducteur central tel qu'une forme alvéolaire (ou en nid d'abeille) ou par un mélange de ces deux techniques (structure alvéolaire + moussage) ce qui permettrait d'améliorer d'autant plus les propriétés diélectriques finales (diminution de la constante diélectrique, gain de masse). Avantageusement, le copolymère siloxane haute température selon l'invention est expansé ou sous forme de mousse, en particulier sous forme de mousse. De façon avantageuse le copolymère siloxane haute température expansé ou sous forme de mousse selon l'invention est obtenu par voie physique (par exemple par introduction de gaz sous pression à l'état fondu au cours du process) ou chimique (par exemple par ajout d'additifs dans le copolymère selon l'invention et permettant la formation de composés gazeux au cours du procédé de transformation), avantageusement par voie chimique, par exemple par moussage chimique d'un mélange intime du copolymère avec un agent porogène et/ou un agent d'expansion tel que le talc ou l'argile ou leurs mélanges. Ainsi avantageusement la couche isolante diélectrique contient en outre un agent porogène et/ou un agent d'expansion, tel que le talc ou l'argile ou leurs mélanges, en particulier le talc. En général, avantageusement, la teneur en un agent porogène et/ou un agent d'expansion est comprise entre 1 et 50% en masse par rapport à la masse totale de la couche isolante diélectrique, en fonction de l'agent porogène et/ou de l'agent d'expansion utilisé. Si possible elle est la plus faible possible pour ne pas impacter les propriétés électriques, permettre la mise en oeuvre et permettre un moussage maximum. Ainsi dans le cas du talc la teneur peut être comprise entre 1 et 20% en masse par rapport à la masse totale de la couche isolante diélectrique, avantageusement entre 5 et 15% en masse par rapport à la masse totale de la couche isolante diélectrique.
  • Dans un mode de réalisation avantageux, la couche de matière isolante diélectrique ne comprend pas d'autres composants que le copolymère siloxane haute température, l'éventuel polymère thermoplastique isolant et l'éventuel agent porogène et/ou agent d'expansion, en particulier pas d'autres composants que le copolymère siloxane haute température, l'éventuel polymère thermoplastique isolant choisi dans le groupe constitué par les polyaryléthercétones (PAEK), les polyétheréthercétones (PEEK), les polyéthercétones (PEK), les polyéthercétoneéthercétonecétones (PEKEKK), les polyéthercétonescétones (PEKK), les polyaryléthersulfones (PAES), les polyphénylsulfides (PPS), les thermoplastiques polyimides (TPI) et leurs mélanges et l'éventuel agent porogène et/ou agent d'expansion, plus particulièrement pas d'autres composants que le copolymère siloxane haute température et l'éventuel agent porogène et/ou agent d'expansion.
  • Avantageusement, la couche de matière isolante diélectrique selon l'invention présente une constante diélectrique comprise entre 2 et 2,9, en particulier entre 2 et 2,7, plus particulièrement entre 2 et 2,5, encore plus particulièrement entre 2 et 2,3.
  • De façon avantageuse la couche de matière isolante diélectrique selon l'invention présente une densité entre 0,6 et 1,1, en particulier entre 0,6 et 1, plus particulièrement entre 0,6 et 0,9, encore plus particulièrement entre 0,6 et 0,7.
  • De façon avantageuse la couche de matière isolante diélectrique selon l'invention résiste aux radiations (en particulier >100Mrad, plus particulièrement entre 100 et 300 Mrad, en particulier mesurée selon la norme IEC 60544-4 datée de 2003).
  • Dans un mode de réalisation avantageux, la couche de matière isolante diélectrique selon l'invention est obtenue par extrusion moussage ou extrusion d'un design alvéolaire ou extrusion moussage d'un design alvéolaire.
  • Dans un mode de réalisation avantageux, la couche de matière isolante diélectrique selon l'invention est sans halogène, en particulier sans atomes de fluor.
  • Dans un mode de réalisation avantageux, l'épaisseur finale de la couche de matière isolante diélectrique selon l'invention est fonction des performances électriques souhaitées (impédance caractéristique notamment) et du diamètre du conducteur central. Elle peut donc varier de plusieurs mm. De façon avantageuse, l'épaisseur est comprise entre 0,5mm et 5mm.
  • Avantageusement, le câble selon l'invention est un câble coaxial ou à paires torsadées ou à impédance contrôlée.
  • Dans un mode de réalisation avantageux, il s'agit d'un câble haute fréquence et avantageusement haute température (en particulier capable de résister à des températures ≥130°C, plus particulièrement comprise entre 130 et 150°C), encore plus avantageusement résistant aux radiations (en particulier >100Mrad, plus particulièrement entre 100 et 300 Mrad selon la norme IEC 60544-4 datée de 2003).
  • Dans un autre mode de réalisation avantageux, il s'agit d'un câble sans halogène.
  • Dans un mode de réalisation particulier, la couche de matière isolante diélectrique du câble selon l'invention est disposée autour du conducteur central, en particulier directement autour du conducteur central, avantageusement par extrusion moussage ou extrusion d'un design alvéolaire ou extrusion moussage d'un design alvéolaire. Les matériaux de conducteur central pour câble sont bien connus de l'homme du métier. Il peut s'agir d'acier revêtu de cuivre (Copper Clad Steel), de cuivre plaqué argent (SPC) ou d'aluminium renforcé par de l'acier (SCA) ou de tout autre type de conducteur standard adapté aux applications à haute fréquence et haute température pour les câbles coaxiaux ou à impédance contrôlée. Il peut s'agir de cuivre étamé (TPC) pour les câbles à paires torsadées ou à impédance contrôlée.
  • De façon avantageuse, une (ou plusieurs) couche(s) de matériau(x) de blindage métallique est (sont) disposée(s) autour de la couche de matière isolante diélectrique. Les matériaux de blindage métallique pour câble sont bien connus de l'homme du métier. Il peut s'agir de cuivre plaqué argent (SPC) ou de cuivre étamé (TPC) ou de tout autre type de conducteur pour un blindage adapté à l'application et aux performances finales ciblées.
  • De façon particulièrement avantageuse, une gaine externe est disposée autour de la couche de matériau de blindage métallique. Les matériaux de gaine externe pour câble sont bien connus de l'homme du métier. Il peut s'agir de copolymère polyimide-siloxane ou polyarylethercétone-siloxane tel que les copolymères polyétherimides-siloxanes, de polysulfones (PSU), de polyéthersulfones (PES(U)), de polyphénylsulfones (PPSU), de polysulfides (PPS), de polyaryléthercétones (PAEK), de polyétheréthercétones (PEEK), de polyéthercétones (PEK), de polyéthercétoneéthercétonecétones (PEKEKK), de polyéthercétonecétones (PEKK), de polyimides (PI), de polyimides thermoplastiques (TPI), de polyétherimides (PEI), de polyamide-imides (PAI) ou d'un mélange de ceux-ci. Dans un mode de réalisation avantageux, cette gaine externe est à base de copolymère polyimide-siloxane ou polyarylethercétone-siloxane, ce qui permet de conserver la souplesse et la tenue thermique et aux radiations de ce type de copolymère.
  • La présente invention concerne, selon revendication 11, en outre l'utilisation d'un copolymère siloxane haute température expansé et/ou alvéolaire et/ou sous forme de mousse en tant que matériau isolant diélectrique de câble de communication, avantageusement de câble coaxial ou à paires torsadées ou à impédance contrôlée.
  • Le copolymère siloxane haute température expansé et/ou alvéolaire et/ou sous forme de mousse est avantageusement tel que décrit ci-dessus.
  • De façon avantageuse le copolymère siloxane haute température se trouve sous la forme d'une couche de matière isolante diélectrique, en particulier telle que décrite ci-dessus.
  • L'invention sera mieux comprise à la lumière des exemples qui suivent qui sont donnés à titre indicatif non limitatif.
    • Exemple 1
  • Un conducteur monobrin SPC AWG19 (diamètre 0,91mm) est revêtu d'une couche de matière isolante diélectrique obtenue par extrusion moussage d'un mélange de 90% en poids de copolymère polyétherimide-siloxane contenant 40% en poids de siloxane avec 10% en poids de talc de façon à obtenir une couche de copolymère polyétherimide-siloxane sous forme de mousse de densité 0,85 et contenant 28 % de vide en volume par rapport au volume total de la couche (Ex 1 : le diamètre du conducteur revêtu de la couche de matière isolante diélectrique est de 3,6mm) et a été comparé à un conducteur identique revêtu d'une couche de matière isolante diélectrique obtenue par extrusion du même copolymère polyétherimide-siloxane contenant 40% en poids de siloxane (ex comparatif 1 : le diamètre du conducteur revêtu de la couche de matière isolante diélectrique est de 3,6 mm) au niveau de sa capacitance et de sa constante diélectrique mesurés à l'aide d'un capacimètre à eau selon le principe décrit dans Goldshtein et al (« CAPACITANCE CONTROL ON THE WIRE PRODUCTION LINE », MATEC Web of Conférences 79 01009 (2016), pages 1 à 8). Les résultats sont rassemblés dans le tableau 1 ci-après. Tableau 1
    Produit Ex comparatif 1 Ex 1
    Capacitance mesurée (pF/m) 177 90
    Constante diélectrique mesurée 3,08 2,22
  • L'exemple 1 a donc une meilleure constante diélectrique que l'exemple comparatif 1.
  • Ainsi, les nouvelles propriétés électriques du matériau diélectrique selon l'invention permettent (en raison de la diminution de la constante diélectrique) d'augmenter la vitesse de propagation des signaux électriques, et/ou de réduire les dimensions (épaisseur du diélectrique autour du conducteur central), et/ou de diminuer l'atténuation. L'utilisation d'un copolymère siloxane haute température expansé et/ou alvéolaire et/ou sous forme de mousse selon l'invention, en particulier d'un copolymère polyétherimide-siloxane sous forme de mousse, permet donc de fabriquer des câbles plus légers, plus petits et plus flexibles avec de meilleures caractéristiques électriques. Plus la constante diélectrique est faible et se rapproche de 1 (constante diélectrique de l'air) moins il y a de pertes électriques et meilleure est la fréquence de coupure et la vitesse de propagation.
    • Exemple 2
  • Les gains estimés au niveau de la réduction de la constante diélectrique ont été calculés en fonction du % en volume de gaz introduit dans la couche diélectrique selon l'invention à base du copolymère polyétherimide-siloxane de l'exemple 1 par moussage sont rassemblés dans le tableau 2 ci-après. Tableau 2
    % en volume moussage ou vide d'air Constante diélectrique à 1MHz Densité apparente
    50% 2,05 0,59
    40% 2,26 0,7
    30% 2,47 0,82
    20% 2,68 0,94
    10% 2,89 1,06
    0% 3,1 1,18

Claims (11)

  1. Câble de communication comprenant une couche de matière isolante diélectrique à base de copolymère siloxane haute température expansé et/ou alvéolaire et/ou sous forme de mousse, caractérisé en ce que le copolymère siloxane haute température est un polyétherimide-siloxane et en ce que la teneur en vides d'air ou de gaz du copolymère siloxane haute température expansé et / ou alvéolaire et / ou sous forme de mousse est ≥ 10 % en volume par rapport au volume total du copolymère.
  2. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en siloxane de la couche de matière isolante diélectrique en % massique est comprise entre 10% et 40% par rapport à la masse totale de la couche de matière isolante diélectrique.
  3. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche de matière isolante diélectrique comprend en outre un autre polymère thermoplastique isolant, avantageusement choisi dans le groupe constitué par les polyaryléthercétones, les polyétheréthercétones, les polyéthercétones, les polyéthercétoneéthercétonecétones, les polyéthercétonecétones, les polyaryléthersulfones, les polyphénylsulfides, les thermoplastiques polyimides et leurs mélanges.
  4. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le copolymère siloxane haute température de la couche de matière isolante diélectrique est expansé ou sous forme de mousse, avantageusement il est obtenu par voie physique ou chimique, plus avantageusement par voie chimique par moussage chimique d'un mélange intime du copolymère avec un agent porogène et/ou un agent d'expansion tel que le talc, l'argile ou leurs mélanges.
  5. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un câble coaxial ou à paires torsadées ou à impédance contrôlée.
  6. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un câble haute fréquence et avantageusement haute température.
  7. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la couche de matière isolante diélectrique est disposée autour du conducteur central.
  8. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une (ou des) couche(s) de matériau(x) de blindage métallique disposée(s) autour de la couche de matière isolante diélectrique.
  9. Câble selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une gaine externe disposée autour de la (ou des) couche(s) de matériau(x) de blindage métallique, avantageusement à base de copolymère polyimide-siloxane ou polyarylethercétone-siloxane.
  10. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que sa couche de matière isolante diélectrique ne comprend pas de polyester, avantageusement de copolymère à bloc polyester/polyéther.
  11. Utilisation d'un copolymère siloxane haute température expansé et/ou alvéolaire et/ou sous forme de mousse dont la teneur en vides d'air ou de gaz est ≥ 10 % en volume par rapport au volume total du copolymère, ledit copolymère siloxane haute température étant un polyétherimide-siloxane, en tant que matériau isolant diélectrique de câble de communication, avantageusement de câble coaxial ou à paires torsadées ou à impédance contrôlée.
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