EP3828900A1 - Câble comprenant une couche résistante au feu - Google Patents

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EP3828900A1
EP3828900A1 EP20208863.9A EP20208863A EP3828900A1 EP 3828900 A1 EP3828900 A1 EP 3828900A1 EP 20208863 A EP20208863 A EP 20208863A EP 3828900 A1 EP3828900 A1 EP 3828900A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cable
fire
solid composition
electrically conductive
resistant layer
Prior art date
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Pending
Application number
EP20208863.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Christophe Brismalein
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
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nexans SA filed Critical Nexans SA
Publication of EP3828900A1 publication Critical patent/EP3828900A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01B7/295—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame using material resistant to flame
    • 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
    • H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/025—Other inorganic material
    • 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
    • H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/04—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances mica
    • 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
    • H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/10—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances metallic oxides

Definitions

  • the present invention relates to a cable comprising at least one elongated electrically conductive element, and at least one organic-inorganic fire resistant hybrid layer based on an aluminosilicate surrounding said elongated electrically conductive element, said fire resistant layer being a contact layer.
  • a cable comprising at least one elongated electrically conductive element, and at least one organic-inorganic fire resistant hybrid layer based on an aluminosilicate surrounding said elongated electrically conductive element, said fire resistant layer being a contact layer.
  • safety cables typically but not exclusively applies to fire-resistant safety cables, in particular halogen-free, capable of operating for a given period of time under fire conditions, without being a fire propagator or generator of significant smoke.
  • safety cables are in particular power transmission cables, or low-frequency transmission cables, such as control or signaling cables, in particular in the railway field and / or for use in underground metropolitan networks.
  • An electric cable may comprise one or more elongated electrically conductive elements, and optionally one or more elongated optical conductive elements (s), one or more electrically insulating layer (s), and an outer protective sheath intended to mechanically protect the underlying elements of said cable.
  • the materials that can be used to improve the fire resistance of one of the layers or of the protective sheath of said cable are composite materials based on polymers, in particular silicone polymers, and flame retardant fillers. Despite the presence of such fillers, fire resistance is not always fully satisfactory.
  • so-called "fire-resistant" cables are cables configured to be able to continue to operate with acceptable performance even if, in the event of a fire, they are directly exposed to flames for a period of time. a certain time, at temperatures of 750 ° C to 900 ° C or even at higher temperatures.
  • a fire resistant cable comprising an elongated electrically conductive element surrounded by an inorganic braid made of a ceramic or a high temperature glass, the inorganic braid being surrounded by a layer of a polymer ceramifiable such as silicone rubber which turns into ceramic at high temperatures corresponding to fire conditions.
  • the inorganic braid and the ceramifiable layer have a not insignificant bulk, and the mechanical and fire resistance properties are not optimized.
  • the aim of the present invention is to provide a cable, in particular an electric cable, exhibiting improved fire resistance, good mechanical properties, in particular in terms of flexibility, and preferably having reduced bulk.
  • the first object of the invention is a cable comprising at least one elongated electrically conductive element, and at least one fire resistant layer surrounding said elongated electrically conductive element, characterized in that said fire resistant layer is in direct physical contact with said element elongated electrically conductive, and in that said fire-resistant layer is obtained by heat treatment of a powdery solid composition comprising at least one aluminosilicate.
  • the fire-resistant layer of the cable of the invention in direct physical contact with said elongated electrically conductive element, said layer being obtained by heat treatment of a powder composition comprising at least one aluminosilicate, the cable exhibits improved fire resistance. , and reduced bulk. Furthermore, said cable can be used as a telecommunication cable. Finally, the cable of the invention has, at the end of its manufacture, all the properties to withstand a fire or lower temperatures than those reached in the event of a fire, which is not the case with cables based on ceramic layer (s). In fact, such cables require a transformation of the ceramifiable layer into a ceramic layer during a fire in order to allow fire resistance and cracks can be created during the transformation of the ceramifiable layer into ceramic at high temperature.
  • the fire resistant layer is the fire resistant layer
  • the expression “in direct physical contact” means that no layer of any kind whatsoever comes between said elongated electrically conductive element and said fire-resistant layer.
  • the cable does not include any intermediate layer (s), in particular layer (s) comprising at least one polymer, positioned between said elongated electrically conductive member and said fire resistant layer.
  • the fire-resistant layer of the cable of the invention is in particular intended to withstand a fire or high temperatures corresponding to fire conditions.
  • the fire resistant layer of the cable of the invention is preferably an organic-inorganic hybrid layer.
  • it includes both inorganic and organic constituents.
  • This hybrid character makes it possible to give said layer properties of fire resistance and flexibility.
  • the expression “inorganic component” means a component free from carbon-hydrogen bond (s), and / or the expression “inorganic component” means a component integrating one or more metal atoms in its structure.
  • the expression “organic constituent” means a constituent which is not inorganic.
  • the fire-resistant layer of the cable of the invention is obtained by heat treatment of a solid pulverulent composition.
  • the heat treatment allows the solid powdery composition to be fixed around the elongated electrically conductive element in the form of a fire resistant layer.
  • the heat treatment of the solid pulverulent composition is preferably carried out at a temperature of at most approximately 500 ° C, particularly preferably at most approximately 400 ° C, more particularly preferably at most approximately 300 ° C. , and even more particularly preferably at most approximately 200 ° C.
  • the heat treatment of the pulverulent solid composition can be carried out at a temperature of at least approximately 180 ° C, particularly preferably at least approximately 190 ° C, and more particularly preferably at least approximately 200 ° C. .
  • the heat treatment of the solid pulverulent composition is preferably carried out for a period ranging from 1 min to approximately 2 h, particularly preferably ranging from 5 min to approximately 1 hour, more particularly preferably ranging from 10 min to 45 min approximately.
  • the fire-resistant layer of the cable of the invention is preferably not (or is preferably different from) a ceramic layer and / or a layer obtained by sintering or by melting inorganic constituents.
  • the fire-resistant layer of the cable of the invention is preferably not (or is preferably different from) a ceramifiable polymer layer.
  • the fire-resistant layer can be obtained by heat treatment using a tube furnace, a row of heating ceramic heating parts, or any other continuous heating technique (UV, IR, etc.) .
  • the fire-resistant layer is obtained by heat treatment of the powdery solid composition at atmospheric pressure.
  • the fire resistant layer preferably has a rough appearance.
  • the fire-resistant layer of the cable of the invention may have a thickness ranging from 5 to 200 ⁇ m approximately, preferably from 50 to 175 ⁇ m approximately, and particularly preferably from 75 to 150 ⁇ m approximately.
  • the thickness of said fire resistant layer has no significant impact on the diameter of the cable, which has a great advantage in terms of cable design.
  • Said fire resistant layer is preferably an electrically insulating layer.
  • the expression “electrically insulating layer” means a layer whose electrical conductivity can be at most 1.10 -8 S / m (siemens per meter) approximately, preferably at most 1.10 -9 S / m, and particularly preferably at most 1.10 -10 S / m (Siemens per meter), measured at 25 ° C in direct current.
  • the fire-resistant layer is preferably an electrically insulating layer, it generally does not comprise particles of conductive metal at zero oxidation degree and / or conductive charges.
  • the fire-resistant layer preferably does not include polymeric materials based on silicon and oxygen such as polyorganosiloxanes or rubbers or silicone resins.
  • the powdery solid composition is a solid composition.
  • the powdery solid composition is a composition which is solid at room temperature, for example at a temperature ranging from 18 to 25 ° C. approximately.
  • the expression “powdery solid composition” means that the composition is in the form of a powder.
  • the pulverulent solid composition may be in the form of a powder with particles with a size ranging from approximately 1 to 200 ⁇ m, and preferably ranging from approximately 5 to 100 ⁇ m.
  • the term “dimension” means the number-average dimension of all the particles of a given population, this dimension being conventionally determined by well-known methods of the person skilled in the art.
  • the size of the particle or particles according to the invention can for example be determined by microscopy, in particular by scanning electron microscope (SEM) or by transmission electron microscope (TEM).
  • the powdery solid composition comprises at least one aluminosilicate.
  • the powdery solid composition comprises at least 5% by weight approximately of said aluminosilicate, preferably at least 7.5% by weight approximately of said aluminosilicate, and particularly preferably at least 10% by weight approximately of said aluminosilicate, relative to the total weight of said powdery solid composition.
  • the powdery solid composition may comprise at most 40% by weight approximately of the aluminosilicate, preferably at most 30% by weight approximately. of said aluminosilicate, and particularly preferably at most approximately 25% by weight of said aluminosilicate, relative to the total weight of said powdery solid composition.
  • the aluminosilicate is preferably mica, and particularly preferably muscovite type mica.
  • the powdery solid composition can further comprise at least one polymeric material.
  • the polymer material is preferably chosen from epoxy resins.
  • the epoxy resins can represent at least 50% by weight approximately of the total weight of polymeric material of the powdery solid composition, preferably at least 75% by weight approximately of the total weight of polymer material of the powdery solid composition, and particularly preferably at least about 90% by weight of the total weight of polymeric material of the powdery solid composition.
  • the polymer material is chosen from cycloaliphatic epoxy resins, epoxy resins of polyglycidyl ethers, epoxy resins of polyglycidyl esters, epoxy composite resins obtained by copolymerization with glycidyl methacrylate , and epoxy resins obtained from glycerides of unsaturated fatty acids.
  • Polyglycidyl ether epoxy resins are particularly preferred.
  • epoxy resins of polyglycidyl ethers mention may be made of the condensation reaction products of epichlorohydrin with polyphenols such as bisphenol A or bisphenol F, aliphatic epoxy resins of polyglycidyl ethers, aromatic epoxy resins of polyglycidyl ethers, or a mixture thereof.
  • the powdery solid composition may comprise at least about 25% by weight of the polymeric material, preferably at least about 30% by weight of the polymeric material, and particularly preferably at least about 35% by weight of the polymeric material, based on the weight. total of said powdery solid composition.
  • the powdery solid composition may comprise at most about 60% by weight of the polymeric material, preferably at most 55% by weight. approximately of the polymeric material, and particularly preferably at most 50% by weight approximately of the polymeric material, relative to the total weight of said powdery solid composition.
  • the association of the aluminosilicate with a polymer material as defined in the invention makes it possible to obtain a layer having good fire resistance properties and good mechanical properties, in particular in terms of flexibility, while guaranteeing minimal bulk.
  • the powdery solid composition can comprise one or more metal oxide (s), and preferably several metal oxides.
  • the metal oxide (s) can provide temperature resistance of the fire-resistant layer.
  • the metal oxide (s) can be chosen from copper oxide, iron oxide, manganese oxide, zinc oxide, chromium oxide, titanium oxide, oxide of silicon, and a mixture thereof, and preferably from copper oxide, iron oxide, manganese oxide, and a mixture thereof.
  • the pulverulent solid composition may comprise from 0.1 to 20% by weight of one or more metal oxides, and preferably from 0.5 to 5% by weight of one or more metal oxides, relative to the total weight. of the powdery solid composition.
  • the powdery solid composition comprises a mixture of oxides of manganese and copper, and advantageously a mixture of oxides of iron, manganese and copper.
  • a mixture allows better temperature resistance of the layer, in particular at a temperature greater than or equal to 1000 ° C.
  • the pulverulent solid composition preferably comprises from 0.5 to 5% by weight of said mixture, relative to the total weight of the pulverulent solid composition.
  • the above mixture of oxides may be in the form of a mixed oxide of manganese and copper, and preferably of a mixed oxide of manganese, copper and iron. Such a mixture allows better temperature resistance of the layer, in particular at a temperature greater than or equal to 1000 ° C.
  • the powdery solid composition can advantageously further comprise a mixture of a silicon oxide (eg quartz) and of a zinc oxide, and preferably from 0.1 to 5% by weight of said mixture, relative to the total weight of the pulverulent solid composition.
  • a silicon oxide eg quartz
  • a zinc oxide e.g., zinc oxide
  • the powdery solid composition may further comprise one or more metals, preferably chosen from zinc, nickel, aluminum, and an alloy of at least two of the aforementioned metals.
  • the solid pulverulent composition may comprise from 0.1 to 15% by weight of one or more metals, and preferably from 1 to 10% by weight of one or more metals, relative to the total weight of the solid pulverulent composition.
  • the solid pulverulent composition comprises a mixture of zinc and an alloy of nickel and aluminum, and more particularly preferably from 5 to 15% by weight of said mixture, relative to to the total weight of the powdery solid composition.
  • the powdery solid composition may further comprise one or more compounds comprising magnesium and / or calcium.
  • the powdery solid composition comprises at least silicon, aluminum, oxygen, potassium and carbon.
  • the cable is preferably a telecommunications cable of the LAN cable type (well known under the anglicism “ Local Area Network” and which may be a UTP, SFTP, etc. type cable); an energy or power supply cable; a security cable for fire alarm or emergency lighting systems; or a signaling cable, for example providing remote controls and teletransmissions for underground rail networks ....
  • the elongated electrically conductive element of the cable of the invention may have a melting point of at least about 900 ° C, preferably at least about 950 ° C, particularly preferably at least about 1000 ° C. , and more particularly preferably at least approximately 1050 ° C.
  • the elongated electrically conductive element is made of copper or a copper alloy such as an alloy of copper and nickel.
  • the cable according to the present invention preferably comprises a plurality of elongated electrically conductive elements.
  • each of the elongated electrically conductive elements may be individually surrounded by at least one fire resistant layer as defined above, each of said fire resistant layers being in direct physical contact with each of said elongated electrically conductive elements.
  • the cable comprises at least one twisted pair of elongated electrically conductive elements or at least a fourth of elongated electrically conductive elements (ie four elongated electrically conductive elements rotating in a star around a central axis forming a double pair, or twist of two twisted pairs of elongated electrically conductive elements); each of the elongated electrically conductive elements being individually surrounded by at least one fire resistant layer as defined above, each of said layers being in direct physical contact with each of said elongated electrically conductive elements.
  • the twisting of the individually insulated elongated electrically conductive elements can lead to the existence of multiple mechanical stresses between said elongated electrically conductive elements. individually isolated.
  • the fire resistant layer of the invention is capable of withstanding such mechanical stresses without deterioration.
  • the cable comprises a plurality of twisted pairs of elongated electrically conductive elements or of quads of elongated electrically conductive elements, as defined above.
  • the elongated electrically conductive element (s) can have a cross section ranging from approximately 0.002 to 1 mm 2 , and preferably ranging from approximately 0.01 to 5 mm 2.
  • the cable further comprises at least one polymer layer surrounding said fire-resistant layer.
  • Said polymer layer is preferably an electrically insulating layer.
  • the polymer layer comprises a polymer material chosen from crosslinked and non-crosslinked polymers.
  • the polymeric material can be a homopolymer or a copolymer having thermoplastic and / or elastomeric properties.
  • the polymer material can be chosen from polyolefins, polyurethanes, polyamides, polyesters, polyvinyls, halogenated polymers such as fluoropolymers (eg polytetrafluoroethylene PTFE) or chlorinated polymers (eg polyvinyl chloride PVC), and polyorganosiloxanes .
  • Polyolefins and in particular ethylene polymers and propylene polymers, are preferred.
  • ethylene polymers As examples of ethylene polymers, mention may be made of linear low density polyethylenes (LLDPE), low density polyethylenes (LDPE), medium density polyethylenes (MDPE), high density polyethylenes (HDPE), copolymers of 'ethylene and vinyl acetate (EVA), copolymers of ethylene and butyl acrylate (EBA), methyl acrylate (EMA), 2-hexylethyl acrylate (2HEA), ethylene copolymers and alpha-olefins such as for example polyethylene-octene (PEO), ethylene and propylene copolymers (EPR), ethylene / ethyl acrylate copolymers (EEA), or ethylene propylene terpolymers (EPT) such as, for example, ethylene propylene diene monomer (EPDM) terpolymers.
  • LLDPE linear low density polyethylenes
  • LDPE low density polyethylenes
  • MDPE medium density polyethylenes
  • HDPE high density
  • the expression “low density polyethylene” means a polyethylene having a density ranging from approximately 0.91 to 0.925, said density being measured according to the ISO 1183A standard (at a temperature of 23 ° C.).
  • the expression “medium density polyethylene” means a polyethylene having a density ranging from approximately 0.926 to 0.940, said density being measured according to the ISO 1183A standard (at a temperature of 23 ° C.).
  • high density polyethylene means a polyethylene having a density ranging from approximately 0.941 to 0.965, said density being measured according to the ISO 1183A standard (at a temperature of 23 ° C.).
  • the polymer layer is preferably a layer extruded by techniques well known to those skilled in the art.
  • the cable comprises a plurality of elongated electrically conductive elements, each of the elongate electrically conductive elements being individually surrounded by at least one fire resistant layer as defined above, each of said layers being in direct physical contact with each of said elongated electrically conductive elements , the polymeric layer may surround the plurality of insulated elongate electrically conductive elements.
  • the cable includes a plurality of polymer layers, each of the polymer layers surrounding each of the elongated insulated electrically conductive elements. This embodiment is preferred.
  • the cable according to the present invention may further include a protective sheath.
  • said protective sheath is preferably the outermost layer of said cable.
  • said protective sheath surrounds the polymer layer or layers if they exist, or surrounds the elongated electrically conductive element or elements insulated with the fire-resistant layer or layers.
  • the protective outer sheath is preferably made of a halogen-free material. It can be carried out conventionally from materials retarding the spread of flame or resisting the spread of flame. In particular, if the latter do not contain halogen, we speak of HFFR type sheathing (for the anglicism “ Halogen Free Flame Retardant ”).
  • It comprises at least one polymer material.
  • the polymer material is chosen from crosslinked and noncrosslinked polymers.
  • the polymeric material can be a homo- or a co-polymer having thermoplastic and / or elastomeric properties.
  • the polymeric material of said sheath can be chosen from polyolefins, polyurethanes and polyorganosiloxanes, and preferably from polyolefins.
  • the polymeric material of said sheath is particularly preferably an ethylene polymer, and more particularly preferably a linear low density polyethylene.
  • the protective outer sheath may further include a hydrated flame retardant mineral filler.
  • This hydrated flame-retardant mineral filler acts mainly by physical means by decomposing endothermically (eg release of water), which has the consequence of lowering the temperature of the sheath and limiting the propagation of flames along the cable.
  • endothermically eg release of water
  • the hydrated flame retardant mineral filler can be a metal hydroxide such as magnesium hydroxide or aluminum trihydroxide.
  • the outer protective sheath may further comprise an inert filler, in particular chosen from talc, micas, chalk, dehydrated clays, and one of their mixtures.
  • an inert filler in particular chosen from talc, micas, chalk, dehydrated clays, and one of their mixtures.
  • the powdery solid composition is as defined in the first subject of the invention.
  • the heat treatment is as defined in the first subject of the invention. It makes it possible to obtain the fire-resistant layer from the powdery solid composition.
  • the fire-resistant layer thus obtained can be cooled to room temperature.
  • Step i) is preferably carried out according to electrostatic spraying deposition of the powdery solid composition, for example using a gun (electrostatic paint gun).
  • Step i) is preferably carried out at room temperature.
  • the heat treatment is as defined in the first subject of the invention, and it makes it possible to obtain the fire-resistant layer from the powdery solid composition.
  • the heat treatment is preferably carried out using a tube furnace, a row of heating ceramic heating parts, or any other continuous heating technique (UV, IR, etc.).
  • the third subject of the invention is the use of a powdery solid composition comprising at least one aluminosilicate and as defined in the first subject of the invention, to improve the fire resistance of a power cable, of a safety cable, or a signal cable.
  • the two individually insulated elongated electrically conductive elements were then twisted together to form a pair. Then an HFFR type protective sheath was extruded around the pair of individually insulated elongated electrically conductive elements to form a cable according to the invention.
  • the cable obtained above was introduced in a horizontal position on two metal rings and heated in a flame at 750 ° C for 90 minutes then without flame for 15 minutes under an electrical voltage equal to 250V, in order to test the fire resistance of the layer.
  • test is declared satisfactory if there is no short circuit during the total duration of the test equal to 105 minutes.
  • the fire-resistant layer thus formed meets the requirements of standard IEC 60331-23.

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Abstract

La présente invention concerne un câble comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé, et au moins une couche hybride organique-inorganique résistante au feu à base d'un aluminosilicate entourant ledit élément électriquement conducteur allongé, ladite couche résistante au feu étant une couche en contact physique direct avec ledit élément électriquement conducteur allongé, un procédé de préparation d'un tel câble, et l'utilisation d'une composition pulvérulente à base d'un aluminosilicate pour améliorer la résistance au feu.

Description

  • La présente invention concerne un câble comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé, et au moins une couche hybride organique-inorganique résistante au feu à base d'un aluminosilicate entourant ledit élément électriquement conducteur allongé, ladite couche résistante au feu étant une couche en contact physique direct avec ledit élément électriquement conducteur allongé, un procédé de préparation d'un tel câble, et l'utilisation d'une composition pulvérulente à base d'un aluminosilicate pour améliorer la résistance au feu.
  • Elle s'applique typiquement mais non exclusivement aux câbles de sécurité résistants au feu, notamment sans halogène, susceptibles de fonctionner pendant un laps de temps donné dans des conditions d'incendie, sans être pour autant propagateur d'incendie, ni générateur de fumées importantes. Ces câbles de sécurité sont en particulier des câbles de transport d'énergie, ou des câbles de transmission basse fréquence, tels que des câbles de contrôle ou de signalisation, notamment dans le domaine ferroviaire et/ou pour une utilisation dans les réseaux métropolitains souterrains.
  • Un câble électrique peut comprendre un ou plusieurs éléments conducteurs électrique(s) allongé(s), et éventuellement un ou plusieurs éléments conducteurs optique(s)) allongé(s), une ou plusieurs couche(s) électriquement isolante(s), et une gaine extérieure de protection destinée à protéger mécaniquement les éléments sous-jacents dudit câble.
  • Les matériaux pouvant être utilisés pour améliorer la résistance au feu d'une des couches ou de la gaine de protection dudit câble sont des matériaux composites à base de polymères, en particulier de polymères siliconés, et des charges ignifugeantes. Malgré la présence de telles charges, la résistance au feu ne donne pas toujours entièrement satisfaction. En particulier, selon la norme de résistance au feu IEC 60331, les câbles dits « résistants au feu » sont des câbles configurés pour pouvoir continuer de fonctionner avec des performances acceptables même si, en cas d'incendie, ils sont directement exposés aux flammes pendant une certaine durée, à des températures de 750°C à 900°C ou même à des températures supérieures.
  • De la demande de brevet US 2006/175075 A1 est connu un câble résistant au feu comprenant un élément conducteur électrique allongé entouré par une tresse inorganique constituée d'une céramique ou d'un verre haute température, la tresse inorganique étant entourée par une couche d'un polymère céramifiable tel qu'un caoutchouc silicone qui se transforme en céramique à de hautes températures correspondant à des conditions d'incendie. Toutefois, la tresse inorganique et la couche céramifiable présentent un encombrement non négligeable, et les propriétés mécaniques et de résistance au feu ne sont pas optimisées.
  • Le but de la présente invention est de fournir un câble, notamment un câble électrique, présentant une résistance au feu améliorée, de bonnes propriétés mécaniques, notamment en termes de flexibilité, et de préférence ayant un encombrement diminué.
  • L'invention a pour premier objet un câble comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé, et au moins une couche résistante au feu entourant ledit élément électriquement conducteur allongé, caractérisé en ce que ladite couche résistante au feu est en contact physique direct avec ledit élément électriquement conducteur allongé, et en ce que ladite couche résistante au feu est obtenue par traitement thermique d'une composition solide pulvérulente comprenant au moins un aluminosilicate.
  • Grâce à la couche résistante au feu du câble de l'invention en contact physique direct avec ledit élément électriquement conducteur allongé, ladite couche étant obtenue par traitement thermique d'une composition pulvérulente comprenant au moins un aluminosilicate, le câble présente une résistance au feu améliorée, et un encombrement diminué. Par ailleurs, ledit câble peut être utilisé en tant que câble de télécommunication. Enfin, le câble de l'invention présente, à l'issue de sa fabrication, toutes les propriétés pour résister à un incendie ou à des températures plus faibles que celles atteintes en cas d'incendie, ce qui n'est pas le cas des câbles à base de couche(s) céramifiable(s). En effet, de tels câbles nécessitent une transformation de la couche céramifiable en couche céramique lors d'un incendie pour permettre une résistance au feu et des fissures peuvent se créer lors de la transformation en céramique de la couche céramifiable à haute température.
    • La couche résistante au feu
  • Dans la présente invention, l'expression « en contact physique direct » signifie qu'aucune couche, de quelque nature que ce soit, ne vient s'intercaler entre ledit élément électriquement conducteur allongé et ladite couche résistante au feu. En d'autres termes, le câble ne comprend pas de couche(s) intermédiaire(s), notamment de couche(s) comprenant au moins un polymère, positionnée(s) entre ledit élément électriquement conducteur allongé et ladite couche résistante au feu.
  • La couche résistante au feu du câble de l'invention est notamment destinée à résister à un incendie ou à de hautes températures correspondant à des conditions d'incendie.
  • La couche résistante au feu du câble de l'invention est de préférence une couche hybride organique-inorganique. En d'autres termes, elle comprend à la fois des constituants inorganiques et des constituants organiques. Ce caractère hybride permet de conférer à ladite couche des propriétés de résistance au feu et de flexibilité. Dans l'invention, l'expression « constituant inorganique » signifie un constituant exempt de liaison(s) carbone-hydrogène, et/ou l'expression « constituant inorganique » signifie un constituant intégrant un ou plusieurs atomes métalliques dans sa structure. Dans l'invention, l'expression « constituant organique » signifie un constituant qui n'est pas inorganique.
  • La couche résistante au feu du câble de l'invention est obtenue par traitement thermique d'une composition pulvérulente solide. Le traitement thermique permet de fixer la composition solide pulvérulente autour de l'élément électriquement conducteur allongé sous la forme d'une couche résistante au feu.
  • Le traitement thermique de la composition pulvérulente solide est réalisé de préférence à une température d'au plus 500°C environ, de façon particulièrement préférée d'au plus 400°C environ, de façon plus particulièrement préférée d'au plus 300°C environ, et de façon encore plus particulièrement préférée d'au plus 200°C environ.
  • Le traitement thermique de la composition solide pulvérulente peut être réalisé à une température d'au moins 180°C environ, de façon particulièrement préférée d'au moins 190°C environ, et de façon plus particulièrement préférée d'au moins 200°C environ.
  • Le traitement thermique de la composition pulvérulente solide est réalisé de préférence pendant une durée allant de 1 min à 2h environ, de façon particulièrement préférée allant de 5 min à 1h environ, de façon plus particulièrement préférée allant de 10 min à 45 min environ.
  • La couche résistante au feu du câble de l'invention n'est pas de préférence (ou est différente de préférence d') une couche céramique et/ou une couche obtenue par frittage ou par fusion de constituants inorganiques.
  • La couche résistante au feu du câble de l'invention n'est pas de préférence (ou est différente de préférence d') une couche polymère céramifiable.
  • La couche résistante au feu peut être obtenue par traitement thermique à l'aide d'un four tubulaire, d'une rangée de pièces chauffantes en céramique chauffante, ou de toute autre technique de chauffe en continu (UV, IR,...).
  • Dans un mode de réalisation particulier, la couche résistante au feu est obtenue par traitement thermique de la composition solide pulvérulente à pression atmosphérique.
  • La couche résistante au feu a de préférence un aspect rugueux.
  • La couche résistante au feu du câble de l'invention peut avoir une épaisseur allant de 5 à 200 µm environ, de préférence de 50 à 175 µm environ, et de façon particulièrement préférée de 75 à 150 µm environ.
  • L'épaisseur de ladite couche résistante au feu n'a pas d'impact significatif sur le diamètre du câble, ce qui présente un grand avantage en termes de design du câble.
  • Ladite couche résistante au feu est de préférence une couche électriquement isolante.
  • Selon la présente invention, l'expression « couche électriquement isolante » signifie une couche dont la conductivité électrique peut être d'au plus 1.10-8 S/m (siemens par mètre) environ, de préférence d'au plus 1.10-9 S/m, et de façon particulièrement préférée d'au plus 1.10-10 S/m (Siemens par mètre), mesurée à 25°C en courant continu.
  • La couche résistante au feu étant de préférence une couche électriquement isolante, elle ne comprend généralement pas de particules de métal conducteur au degré d'oxydation zéro et/ou de charges conductrices.
  • Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l'invention, la couche résistante au feu comprend :
    • de 40% à 50% en poids de carbone,
    • de 25% à 55% en poids d'oxygène,
    • de 5% à 15% en poids de silicium,
    • de 1% à 10% en poids d'aluminium,
    • de 1% à 7% en poids de potassium,
    • optionnellement de 0,5% à 2,5% en poids de manganèse,
    • optionnellement de 1% à 2% en poids de fer, et
    • optionnellement de 0,1% à 2% en poids de cuivre.
  • La couche résistante au feu comprend en outre avantageusement :
    • de 0,1% à 0,5% en poids de zinc,
    • de 0% à 0,2% en poids de chrome,
    • de 0% à 0,5% en poids de magnésium,
    • de 0% à 0,4% en poids de sodium, et
    • de 0% à 0,3% en poids de titane.
  • La couche résistante au feu ne comprend pas de préférence de matériaux polymères à base de silicium et d'oxygène tels que les polyorganosiloxanes ou les caoutchoucs ou résines silicones.
    • La composition solide pulvérulente
  • La composition solide pulvérulente est une composition solide. En d'autres termes, la composition solide pulvérulente est une composition solide à température ambiante, par exemple à une température allant de 18 à 25°C environ.
  • Dans l'invention, l'expression « composition solide pulvérulente » signifie que la composition est sous la forme d'une poudre.
  • La composition solide pulvérulente peut être sous la forme d'une poudre de particules de dimension allant de 1 à 200 µm environ, et de préférence allant de 5 à 100 µm environ.
  • En considérant plusieurs particules de la poudre de composition solide pulvérulente selon l'invention, le terme « dimension » signifie la dimension moyenne en nombre de l'ensemble des particules d'une population donnée, cette dimension étant classiquement déterminée par des méthodes bien connues de l'homme du métier.
  • La dimension de la ou des particules selon l'invention peut être par exemple déterminée par microscopie, notamment par microscope électronique à balayage (MEB) ou par microscope électronique transmission (MET).
  • La composition solide pulvérulente comprend au moins un aluminosilicate.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention, la composition solide pulvérulente comprend au moins 5% en poids environ dudit aluminosilicate, de préférence au moins 7,5% en poids environ dudit aluminosilicate, et de façon particulièrement préférée au moins 10% en poids environ dudit aluminosilicate, par rapport au poids total de ladite composition solide pulvérulente.
  • La composition solide pulvérulente peut comprendre au plus 40% en poids environ de l'aluminosilicate, de préférence au plus 30% en poids environ dudit aluminosilicate, et de façon particulièrement préférée au plus 25% en poids environ dudit aluminosilicate, par rapport au poids total de ladite composition solide pulvérulente.
  • L'aluminosilicate est de préférence du mica, et de façon particulièrement préférée du mica de type muscovite.
  • La composition solide pulvérulente peut comprendre en outre au moins un matériau polymère.
  • Le matériau polymère est de préférence choisi parmi les résines époxydes.
  • Les résines époxydes peuvent représenter au moins 50% en poids environ du poids total de matériau polymère de la composition solide pulvérulente, de préférence au moins 75% en poids environ du poids total de matériau polymère de la composition solide pulvérulente, et de façon particulièrement préférée au moins 90% en poids environ, du poids total de matériau polymère de la composition solide pulvérulente.
  • Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le matériau polymère est choisi parmi les résines époxydes cycloaliphatiques, les résines époxydes d'éthers polyglycidyliques, les résines époxydes d'esters polyglycidyliques, les résines composites époxydes obtenues par copolymérisation avec du méthacrylate de glycidyl, et les résines époxydes obtenues à partir de glycérides d'acides gras insaturés.
  • Les résines époxydes d'éthers polyglycidyliques sont particulièrement préférées.
  • À titre d'exemples préférés de résines époxydes d'éthers polyglycidyliques, on peut citer les produits de réaction de condensation de l'épichlorhydrine avec des polyphénols tels que le bisphénol A ou le bisphénol F, les résines époxydes aliphatiques d'éthers polyglycidyliques, les résines époxydes aromatiques d'éthers polyglycidyliques, ou un de leurs mélanges.
  • La composition solide pulvérulente peut comprendre au moins 25% en poids environ du matériau polymère, de préférence au moins 30% en poids environ du matériau polymère, et de façon particulièrement préférée au moins 35% en poids environ du matériau polymère, par rapport au poids total de ladite composition solide pulvérulente.
  • La composition solide pulvérulente peut comprendre au plus 60% en poids environ du matériau polymère, de préférence au plus 55% en poids environ du matériau polymère, et de façon particulièrement préférée au plus 50% en poids environ du matériau polymère, par rapport au poids total de ladite composition solide pulvérulente.
  • L'association de l'aluminosilicate avec un matériau polymère tel que défini dans l'invention permet d'obtenir une couche présentant de bonnes propriétés de résistance au feu et de bonnes propriétés mécaniques notamment en termes de flexibilité, tout en garantissant un encombrement minimal.
  • La composition solide pulvérulente peut comprendre un ou plusieurs oxyde(s) de métal, et de préférence plusieurs oxydes de métal.
  • Le ou les oxydes de métal peuvent apporter une tenue en température de la couche résistante au feu.
  • Le ou les oxydes de métal peuvent être choisis parmi l'oxyde de cuivre, l'oxyde de fer, l'oxyde de manganèse, l'oxyde de zinc, l'oxyde de chrome, l'oxyde de titane, l'oxyde de silicium, et un de leurs mélanges, et de préférence parmi l'oxyde de cuivre, l'oxyde de fer, l'oxyde de manganèse, et un de leurs mélanges.
  • La composition solide pulvérulente peut comprendre de 0,1 à 20% en poids d'un ou plusieurs oxydes de métal, et de préférence de 0,5 à 5% en poids d'un ou plusieurs oxydes de métal, par rapport au poids total de la composition solide pulvérulente.
  • Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, la composition solide pulvérulente comprend un mélange d'oxydes de manganèse et de cuivre, et avantageusement un mélange d'oxydes de fer, de manganèse, et de cuivre. Un tel mélange permet une meilleure tenue en température de la couche, notamment à une température supérieure ou égale à 1000°C.
  • La composition solide pulvérulente comprend de préférence de 0,5 à 5% en poids dudit mélange, par rapport au poids total de la composition solide pulvérulente.
  • Le mélange d'oxydes précité peut être sous la forme d'un oxyde mixte de manganèse et de cuivre, et de préférence d'un oxyde mixte de manganèse, de cuivre et de fer. Un tel mélange permet une meilleure tenue en température de la couche, notamment à une température supérieure ou égale à 1000°C.
  • Selon cette forme de réalisation, la composition solide pulvérulente peut avantageusement comprendre en outre un mélange d'un oxyde de silicium (e.g. quartz) et d'un oxyde de zinc, et de préférence de 0,1 à 5% en poids dudit mélange, par rapport au poids total de la composition solide pulvérulente.
  • La composition solide pulvérulente peut comprendre en outre un ou plusieurs métaux, de préférence choisis parmi le zinc, le nickel, l'aluminium, et un alliage d'au moins deux des métaux précités.
  • La composition solide pulvérulente peut comprendre de 0,1 à 15% en poids d'un ou plusieurs métaux, et de préférence de 1 à 10% en poids d'un ou plusieurs métaux, par rapport au poids total de la composition solide pulvérulente.
  • Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, la composition solide pulvérulente comprend un mélange de zinc et d'un alliage de nickel et d'aluminium, et de façon plus particulièrement préférée de 5 à 15% en poids dudit mélange, par rapport au poids total de la composition solide pulvérulente.
  • La composition solide pulvérulente peut comprendre en outre un ou plusieurs composés comprenant du magnésium et/ou du calcium.
  • Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, la composition solide pulvérulente comprend au moins du silicium, de l'aluminium, de l'oxygène, du potassium et du carbone.
  • Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l'invention, la composition solide pulvérulente comprend :
    • de 40% à 50% en poids de carbone,
    • de 25% à 55% en poids d'oxygène,
    • de 5% à 15% en poids de silicium,
    • de 1% à 10% en poids d'aluminium,
    • de 1% à 7% en poids de potassium,
    • optionnellement de 0,5% à 2,5% en poids de manganèse,
    • optionnellement de 1% à 2% en poids de fer, et
    • optionnellement de 0,1% à 2% en poids de cuivre.
  • La composition solide pulvérulente comprend en outre avantageusement :
    • de 0,1% à 0,5% en poids de zinc,
    • de 0% à 0,2% en poids de chrome,
    • de 0% à 0,5% en poids de magnésium,
    • de 0% à 0,4% en poids de sodium, et
    • de 0% à 0,3% en poids de titane.
    Le câble
  • Le câble est de préférence un câble de télécommunications de type câble LAN (bien connu sous l'anglicisme « Local Area Network » et pouvant être un câble de type UTP, SFTP, etc...) ; un câble d'énergie ou d'alimentation d'électricité ; un câble de sécurité pour des systèmes d'alarme incendie ou d'éclairage de secours ; ou un câble de signalisation, par exemple assurant des télécommandes et télétransmissions pour réseaux ferroviaires souterrains....
  • L'élément électriquement conducteur allongé du câble de l'invention peut avoir une température de fusion d'au moins 900°C environ, de préférence d'au moins 950°C environ, de façon particulièrement préférée d'au moins 1000°C environ, et de façon plus particulièrement préférée d'au moins 1050°C environ.
  • Selon une forme de réalisation préférée, l'élément électriquement conducteur allongé est en cuivre ou en alliage de cuivre tel qu'un alliage de cuivre et de nickel.
  • Le câble conforme à la présente invention comprend de préférence une pluralité d'éléments électriquement conducteurs allongés. Dans ce cas, chacun des éléments électriquement conducteurs allongés peut être individuellement entouré par au moins une couche résistante au feu telle que définie précédemment, chacune desdites couches résistantes au feu étant en contact physique direct avec chacun desdits éléments électriquement conducteurs allongés.
  • De préférence, le câble comprend au moins une paire torsadée d'éléments électriquement conducteurs allongés ou au moins une quarte d'éléments électriquement conducteurs allongés (i.e. quatre éléments électriquement conducteurs allongés tournant en étoile autour d'un axe central formant une double paire, ou torsade de deux paires torsadées d'éléments électriquement conducteurs allongés) ; chacun des éléments électriquement conducteurs allongés étant individuellement entouré par au moins une couche résistante au feu telle que définie précédemment, chacune desdites couches étant en contact physique direct avec chacun desdits éléments électriquement conducteurs allongés.
  • Le torsadage des éléments électriquement conducteurs allongés individuellement isolés peut conduire à l'existence de multiples contraintes mécaniques entre lesdits éléments électriquement conducteurs allongés individuellement isolés. La couche résistante au feu de l'invention est capable de subir de telles contraintes mécaniques sans détérioration.
  • Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l'invention, le câble comprend une pluralité de paires torsadées d'éléments électriquement conducteurs allongés ou de quartes d'éléments électriquement conducteurs allongés, telles que définies précédemment.
  • Le ou les élément(s) électriquement conducteur(s) allongé(s) peu(ven)t présenter une section transversale allant de 0,002 à 1 mm2 environ, et de préférence allant de 0,01 à 5 mm2 environ.
  • Selon une forme de réalisation particulière et préférée de la présente invention, le câble comprend en outre au moins une couche polymère entourant ladite couche résistante au feu.
  • Ladite couche polymère est de préférence une couche électriquement isolante.
  • Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l'invention, la couche polymère comprend un matériau polymère choisi parmi les polymères réticulés et non réticulés.
  • Le matériau polymère peut être un homopolymère ou un copolymère ayant des propriétés thermoplastiques et/ou élastomères.
  • Le matériau polymère peut être choisi parmi les polyoléfines, les polyuréthanes, les polyamides, les polyesters, les polyvinyliques, les polymères halogénés tels que des polymères fluorés (e.g. polytétrafluoroéthylène PTFE) ou les polymères chlorés (e.g. polychlorure de vinyle PVC), et les polyorganosiloxanes.
  • Les polyoléfines, et notamment les polymères d'éthylène et les polymères de propylène, sont préférés.
  • À titre d'exemples de polymères d'éthylène, on peut citer les polyéthylènes linéaires basse densité (LLDPE), les polyéthylènes basse densité (LDPE), les polyéthylènes moyenne densité (MDPE), les polyéthylènes haute densité (HDPE), les copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle (EVA), les copolymères d'éthylène et d'acrylate de butyle (EBA), d'acrylate de méthyle (EMA), de 2-hexyléthyl acrylate (2HEA), les copolymères d'éthylène et d'alpha-oléfines tels que par exemple les polyéthylène-octène (PEO), les copolymères d'éthylène et de propylène (EPR), les copolymères d'éthylène/éthyle acrylate (EEA), ou les terpolymères d'éthylène et de propylène (EPT) tels que par exemple les terpolymères d'éthylène propylène diène monomère (EPDM).
  • Selon la présente invention, l'expression « polyéthylène basse densité » signifie un polyéthylène ayant une densité allant de 0,91 à 0,925 environ, ladite densité étant mesurée selon la norme ISO 1183A (à une température de 23°C).
  • Selon la présente invention, l'expression « polyéthylène moyenne densité » signifie un polyéthylène ayant une densité allant de 0,926 à 0,940 environ, ladite densité étant mesurée selon la norme ISO 1183A (à une température de 23°C).
  • Selon la présente invention, l'expression « polyéthylène haute densité » signifie un polyéthylène ayant une densité allant de 0,941 à 0,965 environ, ladite densité étant mesurée selon la norme ISO 1183A (à une température de 23°C).
  • La couche polymère est, de préférence, une couche extrudée par des techniques bien connues de l'homme du métier.
  • Lorsque le câble comprend une pluralité d'éléments électriquement conducteurs allongés, chacun des éléments électriquement conducteurs allongés étant individuellement entouré par au moins une couche résistante au feu telle que définie précédemment, chacune desdites couches étant en contact physique direct avec chacun desdits éléments électriquement conducteurs allongés, la couche polymère peut entourer la pluralité d'éléments électriquement conducteurs allongés isolés.
  • Dans un autre mode de réalisation, le câble comprend une pluralité de couches polymères, chacune des couches polymères entourant chacun des éléments électriquement conducteurs allongés isolés. Ce mode de réalisation est préféré.
  • Le câble conforme à la présente invention peut en outre comporter une gaine de protection. Dans ce cas, ladite gaine de protection est de préférence la couche la plus externe dudit câble.
  • Avantageusement, ladite gaine de protection entoure la ou les couches polymère(s) si elles existent, ou entoure l'élément ou les éléments électriquement conducteurs allongés isolés avec la ou les couches résistantes au feu.
  • La gaine externe de protection est de préférence réalisée en un matériau exempt d'halogène. Elle peut être réalisée classiquement à partir de matériaux retardant la propagation de la flamme ou résistant à la propagation de la flamme. Notamment, si ces derniers ne contiennent pas d'halogène, on parle de gainage de type HFFR (pour l'anglicisme « Halogen Free Flame Retardant »).
  • Elle comprend au moins un matériau polymère.
  • Le choix du matériau polymère n'est pas limitatif et ceux-ci sont bien connus de l'homme du métier.
  • Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le matériau polymère est choisi parmi les polymères réticulés et non réticulés.
  • Le matériau polymère peut être un homo- ou un co-polymère ayant des propriétés thermoplastiques et/ou élastomères.
  • Le matériau polymère de ladite gaine peut être choisi parmi les polyoléfines, les polyuréthanes, et les polyorganosiloxanes, et de préférence parmi les polyoléfines.
  • Le matériau polymère de ladite gaine est de façon particulièrement préférée un polymère d'éthylène, et de façon plus particulièrement préférée un polyéthylène linéaire basse densité.
  • La gaine externe de protection peut comprendre en outre une charge minérale ignifugeante hydratée. Cette charge minérale ignifugeante hydratée agit principalement par voie physique en se décomposant de manière endothermique (e.g. libération d'eau), ce qui a pour conséquence d'abaisser la température de la gaine et de limiter la propagation des flammes le long du câble. On parle notamment de propriétés de retard à la flamme, bien connues sous l'anglicisme « flame retardant ».
  • La charge minérale ignifugeante hydratée peut être un hydroxyde métallique tel que l'hydroxyde de magnésium ou le trihydroxyde d'aluminium.
  • La gaine externe de protection peut comprendre en outre une charge inerte, notamment choisi parmi le talc, les micas, la craie, les argiles déshydratées, et un de leurs mélanges.
    • Procédé de fabrication du câble
  • L'invention a pour deuxième objet un procédé de fabrication d'un câble conforme au premier objet de l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes :
    1. i) appliquer la composition solide pulvérulente directement autour d'au moins un élément électriquement conducteur allongé du câble, et
    2. ii) traiter thermiquement la composition solide pulvérulente, pour obtenir la couche résistante au feu.
  • La composition solide pulvérulente est telle que définie dans le premier objet de l'invention.
  • Le traitement thermique est tel que défini dans le premier objet de l'invention. Il permet d'obtenir la couche résistante au feu à partir de la composition solide pulvérulente.
  • À l'issue du traitement thermique, la couche résistante au feu ainsi obtenue peut être refroidie à température ambiante.
    • Etape i)
  • L'étape i) est de préférence effectuée selon un dépôt par pulvérisation électrostatique de la composition solide pulvérulente, par exemple à l'aide d'un pistolet (pistolet à peinture électrostatique).
  • L'étape i) est de préférence effectuée à température ambiante.
    • Etape ii)
  • Le traitement thermique est tel que défini dans le premier objet de l'invention, et il permet d'obtenir la couche résistante au feu à partir de la composition solide pulvérulente.
  • Le traitement thermique est de préférence effectué à l'aide d'un four tubulaire, d'une rangée de pièces chauffantes en céramique chauffante, ou de toute autre technique de chauffe en continue (UV, IR,...).
  • L'invention a pour troisième objet l'utilisation d'une composition solide pulvérulente comprenant au moins un aluminosilicate et telle que définie dans le premier objet de l'invention, pour améliorer la résistance au feu d'un câble d'énergie, d'un câble de sécurité, ou d'un câble de signalisation.
    • Brève description des dessins
  • Les dessins annexés illustrent l'invention :
    • La figure 1 représente de manière schématique une structure, en coupe transversale, d'un câble conforme à l'invention selon un premier mode de réalisation.
    • La figure 1 montre un câble (1) conforme à l'invention comprenant un élément électriquement conducteur allongé (2) et une couche résistante au feu (3) entourant ledit élément électriquement conducteur allongé (2), et étant en contact physique direct avec l'élément électriquement conducteur allongé (2). L'élément électriquement conducteur allongé (2) est notamment un fil de cuivre.
    • La figure 2 représente de manière schématique une structure, en coupe transversale, d'un câble conforme à l'invention selon un deuxième mode de réalisation.
    • La figure 2 montre un câble (10) conforme à l'invention comprenant l'élément électriquement conducteur allongé (2) et la couche résistante au feu (3) tels que décrits à la figure 1, ainsi qu'une couche polymère (4), de préférence électriquement isolante, entourant la couche résistante au feu (3). La couche polymère (4) peut être par exemple une couche d'un matériau polymère à base de polyéthylène, formée notamment par extrusion.
    • La figure 3 représente de manière schématique une structure, en coupe transversale, d'un câble conforme à l'invention selon un troisième mode de réalisation.
    • La figure 3 montre un câble (100) conforme à l'invention comprenant plusieurs éléments électriquement conducteurs allongés (2), chaque élément électriquement conducteur allongé (2) étant entouré successivement par la couche résistante au feu (3) et la couche polymère (4), de préférence électriquement isolante, chaque élément électriquement conducteur allongé, couche résistante au feu et couche électriquement isolante étant tels que décrits dans la figure 2. Dans ce mode de réalisation, le câble comprend quatre quartes. Le câble (100) comprend en outre une gaine de protection (5) entourant l'ensemble des éléments constitutifs du câble. La gaine de protection (5) peut être par exemple une couche polymère de type HFFR, formée notamment par extrusion. La gaine de protection peut en outre entourer un écran métallique (non représenté), ledit écran métallique entourant l'ensemble des éléments constitutifs du câble. L'écran métallique peut être par exemple un ou plusieurs rubans métalliques, notamment en acier galvanisé.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière des exemples qui vont suivre en référence aux figures annotées, lesdits exemples et figures étant donnés à titre illustratif et nullement limitatif.
    • Exemple
  • 500 g d'une composition solide pulvérulente vendue sous la dénomination commerciale T9 Noir Ultra Heliocoat par la société Oxyplast ont été pulvérisés de façon électrostatique sur deux éléments électriquement conducteurs allongés en cuivre de diamètre 1,2 mm ou de section 1,13 mm2 de section transversale. Les éléments électriquement conducteurs allongés ainsi obtenus ont été placés dans un four tubulaire à 232°C environ pendant 20 minutes, puis refroidis à température ambiante, pour former des éléments électriquement conducteurs allongés isolés individuellement avec une couche résistante au feu conforme à l'invention. Chacune des couches résistantes au feu a une épaisseur de 100 µm et une résistance de 1000 MΩ. Chacun des éléments électriquement conducteurs allongés individuellement isolés a ensuite été recouvert d'une couche de polyéthylène basse densité par extrusion. Les deux éléments électriquement conducteurs allongés individuellement isolés ont ensuite été torsadés ensemble pour former une paire. Puis une gaine de protection de type HFFR a été extrudée autour de la paire d'éléments électriquement conducteurs allongés individuellement isolés afin de former un câble conforme à l'invention.
    • Test de résistance au feu
  • Le câble obtenu ci-dessus a été introduit en position horizontale sur deux anneaux métalliques et chauffé à la flamme à 750°C pendant 90 minutes puis sans flamme pendant 15 minutes sous tension électrique égale à 250V, afin de tester la résistance au feu de la couche.
  • L'essai est déclaré satisfaisant s'il n'y aucun court-circuit pendant la durée totale du test égale à 105 minutes.
  • La couche résistante au feu ainsi formée satisfait aux exigences de la norme IEC 60331-23.

Claims (19)

  1. Câble comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé, et au moins une couche résistante au feu entourant ledit élément électriquement conducteur allongé, caractérisé en ce que ladite couche résistante au feu est en contact physique direct avec ledit élément électriquement conducteur allongé, et en ce que ladite couche résistante au feu est obtenue par traitement thermique d'une composition solide pulvérulente comprenant au moins un aluminosilicate.
  2. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement thermique est réalisé à une température d'au plus 500°C.
  3. Câble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le traitement thermique est réalisé à une température d'au moins 180°C.
  4. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le traitement thermique est réalisé pendant une durée allant de 1 min à 2h.
  5. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche résistante au feu a une épaisseur allant de 5 à 200 µm.
  6. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la composition solide pulvérulente comprend au moins 5% en poids dudit aluminosilicate, par rapport au poids total de ladite composition solide pulvérulente.
  7. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la composition solide pulvérulente comprend en outre au moins un matériau polymère.
  8. Câble selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau polymère est choisi parmi les résines époxydes.
  9. Câble selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la composition solide pulvérulente comprend au moins 25% en poids du matériau polymère, par rapport au poids total de ladite composition solide pulvérulente.
  10. Câble selon l'une quelconque des revendications précédente, caractérisé en ce que la composition solide pulvérulente comprend un ou plusieurs oxyde(s) de métal.
  11. Câble selon la revendication 10, caractérisé en ce que le ou les oxydes de métal sont choisis parmi l'oxyde de cuivre, l'oxyde de fer, l'oxyde de manganèse, l'oxyde de zinc, l'oxyde de chrome, l'oxyde de titane, l'oxyde de silicium, et un de leurs mélanges.
  12. Câble selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que la composition solide pulvérulente comprend de 0,1 à 20% en poids d'un ou plusieurs oxydes de métal, par rapport au poids total de la composition solide pulvérulente.
  13. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément électriquement conducteur allongé a une température de fusion d'au moins 900°C.
  14. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une couche polymère entourant ladite couche résistante au feu.
  15. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'éléments électriquement conducteurs allongés, chacun des éléments électriquement conducteurs allongés étant individuellement entouré par au moins une couche résistante au feu telle que définie à l'une quelconque des revendications 1 à 12, chacune desdites couches résistantes au feu étant en contact physique direct avec chacun desdits éléments électriquement conducteurs allongés.
  16. Procédé de fabrication d'un câble tel que défini à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes :
    i) appliquer la composition solide pulvérulente directement autour d'au moins un élément électriquement conducteur allongé du câble, et
    ii) traiter thermiquement la composition solide pulvérulente, pour obtenir la couche résistante au feu.
  17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que le traitement thermique ii) est effectué à une température d'au plus 500°C, et à la pression atmosphérique.
  18. Procédé selon la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que l'étape i) est effectuée selon un dépôt par pulvérisation électrostatique de la composition solide pulvérulente.
  19. Utilisation d'une composition solide pulvérulente comprenant au moins un aluminosilicate telle que définie à l'une quelconque des revendications 1 à 12, pour améliorer la résistance au feu d'un câble d'énergie, d'un câble de sécurité, ou d'un câble de signalisation.
EP20208863.9A 2019-11-29 2020-11-20 Câble comprenant une couche résistante au feu Pending EP3828900A1 (fr)

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