EP4264644A1 - Procede de fabrication d'un câble electrique presentant une conductivite thermique amelioree - Google Patents

Procede de fabrication d'un câble electrique presentant une conductivite thermique amelioree

Info

Publication number
EP4264644A1
EP4264644A1 EP21851613.6A EP21851613A EP4264644A1 EP 4264644 A1 EP4264644 A1 EP 4264644A1 EP 21851613 A EP21851613 A EP 21851613A EP 4264644 A1 EP4264644 A1 EP 4264644A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
approximately
process according
polymer material
thermoplastic polymer
iii
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP21851613.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gabriele Perego
Christelle Mazel
Claire GRANGER
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 EP4264644A1 publication Critical patent/EP4264644A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06—Insulating conductors or cables
    • H01B13/14—Insulating conductors or cables by extrusion
    • H01B13/147—Feeding of the insulating material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/22—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • H01B13/24—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by extrusion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C08L23/12—Polypropene
    • 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
    • H01B3/20—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances liquids, e.g. oils
    • 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
    • H01B3/44—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 vinyl resins; acrylic resins
    • H01B3/441—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 vinyl resins; acrylic resins from alkenes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C08L2203/202—Applications use in electrical or conductive gadgets use in electrical wires or wirecoating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group

Definitions

  • the invention relates to a process for manufacturing a cable comprising at least one electrically insulating layer obtained from a polymer composition comprising at least one thermoplastic polymer material based on polypropylene and polyethylene, at least one dielectric liquid, and at at least one thermally conductive inorganic nanofiller, said method comprising premixing the thermally conductive inorganic nanofiller with the polyethylene.
  • the invention applies typically but not exclusively to electric cables intended for the transport of energy, in particular to medium voltage (in particular from 6 to 45-60 kV) or high voltage (in particular greater than 60 kV, and up to 400 kV), whether in direct or alternating current, in the fields of air, submarine, or land electricity transmission.
  • medium voltage in particular from 6 to 45-60 kV
  • high voltage in particular greater than 60 kV, and up to 400 kV
  • the invention applies in particular to electric cables having improved thermal conductivity.
  • a medium or high voltage power transmission cable preferably comprises, from the inside to the outside:
  • an elongated electrically conductive element in particular made of copper or aluminum
  • an electrically insulating protective sheath surrounding said electrical screen comprising an electrically insulating layer obtained from a polymer composition comprising at least one thermoplastic polymer material based on polypropylene and boron nitride having a particle size distribution D50 of at over 3 p.m.
  • the electrically insulating layer is manufactured by impregnating the dielectric liquid in the polymer material in order to obtain granules of polymer material impregnated with said dielectric liquid, mixing the granules with a powder of boron nitride having a particle size distribution D50 of at most 15 ⁇ m in order to form a polymer composition, then extruding the polymer composition around the core of the cable.
  • the thermal conductivity properties of the electrically obtained layer are not optimized.
  • the incorporation of boron nitride or other inorganic fillers in a polymer material is generally difficult to implement due to the presence of agglomerates, which makes the process sometimes long and/or requiring specific equipment which increase the cost of cable production.
  • the object of the present invention is therefore to overcome the drawbacks of the techniques of the prior art by proposing a method of manufacturing an electric cable, in particular at medium or high voltage, based on propylene polymer(s), said process being easy to implement, inexpensive, not requiring complex equipment, and being able to lead to a cable, being able to operate at temperatures above 70° C., and having improved thermal conductivity properties, while guaranteeing good mechanical properties, particularly in terms of elongation at break and tensile strength.
  • the first subject of the invention is a method for manufacturing an electric cable comprising at least one elongated electrically conductive element and at least one electrically insulating layer obtained from a polymer composition comprising at least one thermoplastic polymer material based on polypropylene and polyethylene, at least one dielectric liquid, and at least one thermally conductive inorganic nanofiller, said method being characterized in that it comprises at least the following steps: i) mixing the nanoscale thermally conductive inorganic nanofiller with an ethylene polymer to form a nanofilled ethylene polymer, ii) mixing the nanofilled ethylene polymer with at least one propylene polymer, to form a nanofilled thermoplastic polymer material, ill) mixing the nanofilled thermoplastic polymer material with the dielectric liquid to form a polymer composition, and iv) extruding the polymer composition around the elongated electrically conductive member.
  • the method of the invention is simple to implement, inexpensive, and it does not require complex equipment. It also makes it possible to obtain a cable that can operate at temperatures above 70°C, and has improved thermal conductivity properties, while guaranteeing good mechanical properties.
  • the dispersion of the inorganic nanofiller in the ethylene polymer during step i) before bringing it into contact with the propylene polymer according to step ii) makes it possible to promote the dispersion of the inorganic nanofiller within the thermoplastic polymer material , to promote the creation of several levels of percolation, and to improve the thermal conductivity of the layer thus obtained.
  • Step i) includes mixing the inorganic nanofiller with the ethylene polymer.
  • This step i) can be carried out at a temperature ranging from approximately 140° C. to approximately 240° C., and preferably from approximately 160° C. to approximately 220° C.
  • Step i) is advantageously carried out with a mixer suitable for mixing several solids, such as for example a single-screw extruder, a twin-screw extruder, in particular co-rotating or counter-rotating, a buss co-kneader, or a closed mixing device.
  • a mixer suitable for mixing several solids such as for example a single-screw extruder, a twin-screw extruder, in particular co-rotating or counter-rotating, a buss co-kneader, or a closed mixing device.
  • This step i) can last from approximately 1 min to approximately 1 hour, and preferably from approximately 5 minutes to approximately 30 minutes.
  • step i) depends on the type of mixing device used. In the case of an extrusion device, we will rather speak of residence time and not of duration strictly speaking.
  • the thermally conductive inorganic nanofiller preferably represents from 20% to 80% by weight approximately, and in a particularly preferred manner from 40% to 75% by weight approximately, relative to the total weight of the nanofilled ethylene polymer (i.e. ethylene polymer and thermally conductive inorganic nanofiller).
  • the thermally conductive inorganic nanofiller may have a thermal conductivity of at least 1 W/mk approximately at 20°C, and preferably of at least 5 W/mk approximately at 20°C.
  • the thermal conductivity is preferably measured according to the method well known under the anglicism “Transient Plane Source or TPS”.
  • the thermal conductivity is measured using a device marketed under the reference HOT DISK TPS 2500S by the company THERMOCONCEPT.
  • the thermally conductive inorganic nanofiller can be chosen from silicates, boron nitride, carbonates, metal oxides, and one of their mixtures, and preferably from silicates, carbonates, metal oxides, and one of their mixtures.
  • a mixture of thermally conductive inorganic nanofillers is preferably a mixture of two or three of said thermally conductive inorganic nanofillers.
  • silicates mention may be made of aluminum, calcium or magnesium silicates.
  • Aluminum silicates are preferred.
  • the aluminum silicates can be chosen from kaolins and any other mineral or clay mainly comprising kaolinite.
  • any other mineral or clay mainly comprising kaolinite means any other mineral or clay comprising at least 50% by weight approximately, preferably at least 60% by weight approximately, and more preferably at least less than 70% by weight approximately, of kaolinite, relative to the total weight of the mineral or the clay.
  • Kaolins in particular calcined kaolin, are preferred.
  • carbonates mention may be made of chalk, calcium carbonate (e.g. aragonite, vaterite, calcite, or a mixture of at least two of the aforementioned compounds), magnesium carbonate, limestone, or any other mineral mainly comprising calcium carbonate or magnesium carbonate.
  • calcium carbonate e.g. aragonite, vaterite, calcite, or a mixture of at least two of the aforementioned compounds
  • magnesium carbonate e.g. aragonite, vaterite, calcite, or a mixture of at least two of the aforementioned compounds
  • limestone e.g. a mixture of at least two of the aforementioned compounds
  • any other mineral mainly comprising calcium carbonate or magnesium carbonate mainly comprising calcium carbonate or magnesium carbonate.
  • any other mineral mainly comprising calcium carbonate or magnesium carbonate means any other mineral comprising at least 50% by weight approximately, preferably at least 60% by weight approximately, and preferably still at least 70% by weight approximately, of calcium carbonate or magnesium carbonate, relative to the total weight of the mineral.
  • metal oxides mention may be made of aluminum oxide, a hydrated aluminum oxide, magnesium oxide, silicon dioxide, or zinc oxide.
  • aluminum oxide also well known as "alumina” is a chemical compound with the formula AI2O3.
  • the hydrated aluminum oxide or hydrated alumina can be a monohydrated or polyhydrated aluminum oxide, and preferably monohydrated or trihydrated.
  • aluminum oxide monohydrate examples include boehmite, which is the gamma polymorph of AIO(OH) or Al2O3.H2O; or the diaspore, which is the alpha polymorph of AIO(OH) or Al2O3.H2O.
  • gibbsite or hydrargillite which is the gamma polymorph of AI(OH)s
  • bayerite which is the alpha polymorph of AI(OH)s
  • nordstrandite which is the beta polymorph of AI(OH)s.
  • Hydrated aluminum oxide is also well known as “aluminum oxide hydroxide” or “alumina hydroxide”.
  • Aluminum oxide, magnesium oxide, and silicon dioxide are preferred.
  • the aluminum oxide (respectively magnesium oxide) is preferably calcined aluminum oxide (respectively calcined magnesium oxide).
  • the silicon dioxide is preferably fumed silica, the expression “fused silica” being well known under the Anglicism “fumed silica”.
  • the thermally conductive inorganic nanofiller is chosen from kaolins, chalk, a calcined magnesium oxide, fumed silica, and a calcined aluminum oxide.
  • the thermally conductive inorganic nanofiller of the invention is a filler of nanometric dimension.
  • the thermally conductive inorganic nanofiller(s) of the invention typically have at least one of their dimensions of nanometric size (10 ⁇ 9 meters).
  • the nanofiller(s) of the invention i.e. one or more elementary particles
  • the nanofiller(s) of the invention can have at least one of their dimensions of at least approximately 1 nm, and preferably of at least approximately 5 nm.
  • the nanofiller(s) of the invention may have at least one of their dimensions ranging from approximately 1 to 800 nm, and particularly preferably from approximately 5 to 600 nm.
  • nanometric thermally conductive inorganic filler nanoparticles makes it possible to improve the thermal conductivity of the polymer composition.
  • the term “dimension” represents the distribution of sizes D50, this distribution being conventionally determined by methods well known to those skilled in the art.
  • the dimension of the thermally conductive nanofiller(s) according to the invention may for example be determined by microscopy, in particular by scanning electron microscope (SEM) or by transmission electron microscope (TEM), or by laser diffraction.
  • the D50 size distribution is preferably measured by laser diffraction, for example using a laser beam diffraction particle sizer.
  • the D50 size distribution indicates that 50% by volume of the particle population has an equivalent sphere diameter less than the given value.
  • the thermally conductive inorganic nanofiller can be "treated” or “untreated”, and preferably “treated”.
  • Thermally conductive inorganic nanofiller means a thermally conductive inorganic nanofiller that has undergone a surface treatment, or in other words, a surface-treated thermally conductive inorganic nanofiller. Said surface treatment makes it possible in particular to modify the surface properties of the thermally conductive inorganic nanofiller, for example to improve the compatibility of the thermally conductive inorganic nanofiller with the thermoplastic polymer material, and in particular with the ethylene polymer.
  • the thermally conductive inorganic nanofiller of the invention is silanized, or in other words is processed to obtain a silanized thermally conductive inorganic nanofiller.
  • the surface treatment used to obtain the silanized thermally conductive inorganic nanofiller is in particular a surface treatment from at least one silane compound (with or without coupling agent), this type of surface treatment being well known to man of career.
  • the silanized thermally conductive inorganic nanofiller of the invention may comprise siloxane and/or silane groups at its surface.
  • Said groups can be of the vinylsilane, alkylsilane, epoxysilane, methacryloxysilane, acryloxysilane, aminosilane or mercaptosilane type.
  • the silane compound used to obtain the silanized thermally conductive inorganic nanofiller can be chosen from:
  • alkyltrimethoxysilane or alkyltriethoxysilane such as for example octadecyltrimethoxysilane (OdTMS - C18), octyl(triethoxy)silane (OTES - C8), methyl trimethoxysilane, hexadecyl trimethoxysilane,
  • - methacryloxylsilane or acryloxysilane such as for example 3-methacryloxypropyl methyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyl trimethoxysilane, 3-methacryloxypropyl trimethoxysilane, 3-acryloxypropyl trimethoxysilane, and
  • the thermally conductive inorganic nanofiller may have a specific surface according to the BET method ranging from 1 to 1000 m 2 /g approximately, preferably from 50 to 750 m 2 /g approximately, and in a particularly preferred manner from 100 to 500 m 2 /g about.
  • the specific surface area of the inorganic thermally conductive inorganic filler nanofiller can be easily determined according to DIN 9277 (2010).
  • the ethylene polymer can be an ethylene homo- or copolymer.
  • the ethylene polymer when it is an ethylene copolymer, it may be a copolymer of ethylene and an olefin chosen from the following olefins: propylene, 1-butene, isobutylene, 1-pentene, 4-methyl-1- pentene, 1-hexene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, and a mixture thereof.
  • the olefin is preferably from the following olefins: propylene, 1-hexene and 1-octene.
  • the ethylene polymer preferably comprises at least about 80% by mole of ethylene, more preferably at least about 90% by mole of ethylene, and more particularly preferably at least about 95% by mole of ethylene. , based on the total number of moles of the ethylene polymer.
  • the ethylene polymer is a low density polyethylene, a linear low density polyethylene, a medium density polyethylene, or a high density polyethylene, and preferably a linear low density polyethylene; in particular according to the ISO 1183A standard (at a temperature of 23°C). Indeed, such a linear low density polyethylene facilitates step i), ie the dispersion of the nanofiller in the ethylene polymer.
  • the ethylene polymer preferably has an elastic modulus of at least 200 MPa, and particularly preferably at least 250 MPa.
  • the elastic modulus or Young's modulus of a polymer (known under the anglicism "Tensile Modulus") is well known to those skilled in the art, and can be easily determined according to the ISO 527-1 standard. , -2 (2012).
  • the ISO 527 standard presents a first part, denoted “ISO 527-1”, and a second part, denoted “ISO 527-2” specifying the test conditions relating to the general principles of the first part of the ISO 527 standard.
  • the expression “low density” means having a density ranging from 0.91 to 0.925 g/cm 3 approximately, said density being measured according to the ISO 1183A standard (at a temperature of 23° C.).
  • the expression “medium density” means having a density ranging from 0.926 to 0.940 g/cm 3 approximately, said density being measured according to the ISO 1183A standard (at a temperature of 23° C.).
  • the expression “high density” means having a density ranging from 0.941 to 0.965 g/cm 3 , said density being measured according to the ISO 1183A standard (at a temperature of 23° C.).
  • the ethylene polymer preferably represents from 20% to 80% by weight approximately, and particularly preferably from 25% to 60% by weight approximately, relative to the total weight of the nanocharged ethylene polymer (i.e. of the polymer of ethylene and thermally conductive inorganic nanofiller).
  • Step ii) comprises mixing the nanofilled ethylene polymer obtained in step i) with at least one propylene polymer, to form a nanofilled thermoplastic polymer material.
  • This step ii) makes it possible to form a thermoplastic polymer material having several levels of percolation.
  • This step ii) can be carried out at a temperature ranging from approximately 180° C. to approximately 240° C., and preferably from approximately 200° C. to approximately 220° C.
  • Step ii) is advantageously carried out with a mixer suitable for mixing several solids, such as for example a single-screw extruder, a twin-screw, in particular co-rotating or counter-rotating, a buss co-kneader, or a closed mixing device.
  • a mixer suitable for mixing several solids such as for example a single-screw extruder, a twin-screw, in particular co-rotating or counter-rotating, a buss co-kneader, or a closed mixing device.
  • This step ii) may have a residence time ranging from approximately 1 min to approximately 1 hour, and preferably from approximately 5 minutes to approximately 30 minutes.
  • thermoplastic polymer material with good mechanical properties, particularly in terms of elastic modulus, and electrical properties.
  • the propylene polymer (or the propylene polymers when there are several of them) is (are) used in an amount such that it (they) represent(s) preferably at least 50% by weight approximately, particularly preferably from 55% to 90% by weight approximately, and more particularly preferably from 60% to 85% by weight approximately, relative to the total weight of the thermoplastic polymer material based polypropylene and polyethylene.
  • the propylene polymer can be a propylene Pi homopolymer or copolymer, and preferably a propylene Pi copolymer.
  • the propylene homopolymer Pi preferably has an elastic modulus ranging from approximately 1250 to 1600 MPa.
  • the elastic modulus or Young's modulus of a polymer (known under the anglicism "Tensile Modulus") is well known to those skilled in the art, and can be easily determined according to the ISO 527-1 standard. , -2 (2012).
  • the ISO 527 standard presents a first part, denoted “ISO 527-1”, and a second part, denoted “ISO 527-2” specifying the test conditions relating to the general principles of the first part of the ISO 527 standard.
  • the propylene homopolymer Pi can represent at least 10% by weight, and preferably 15 to 30% by weight, relative to the total weight of the thermoplastic polymer material based on polypropylene and polyethylene.
  • copolymers of propylene Pi of copolymers of propylene and of olefin, the olefin being chosen in particular from ethylene and an olefin ai other than propylene.
  • the ethylene or the olefin ai different from the propylene of the copolymer of propylene and olefin preferably represents at most 45% by mole approximately, in a particularly preferred manner at most 40% by mole approximately, and more particularly preferably at most 35% by mole, relative to the total number of moles of copolymer of propylene and olefin.
  • the mole percentage of ethylene or olefin ai in the propylene copolymer Pi can be determined by nuclear magnetic resonance (NMR), for example according to the method described in Masson et al., Int. J. Polymer Analysis & Characterization, 1996, Vol.2, 379-393.
  • NMR nuclear magnetic resonance
  • Propylene and ethylene copolymers are preferred as the propylene Pi copolymer.
  • the propylene copolymer Pi can be a homophasic propylene copolymer or a heterophasic propylene copolymer, and preferably a homophasic propylene copolymer.
  • the homophasic propylene copolymer Pi preferably has an elastic modulus ranging from approximately 600 to 1200 MPa, and in a particularly preferred manner ranging from approximately 800 to 1100 MPa.
  • the homophasic propylene copolymer Pi is advantageously a random copolymer of propylene Pi.
  • the ethylene or the olefin ai different from the propylene of the homophasic propylene copolymer Pi preferably represents at most 20% by mol approximately, in a particularly preferred manner at most 15% by mol approximately, and more particularly preferably at most 10% in mole approximately, relative to the total number of moles of the homophasic propylene copolymer Pi.
  • the ethylene or the olefin ai different from the propylene of the homophasic propylene copolymer Pi can represent at least 1% by mole, relative to the total number of moles of homophasic propylene copolymer Pi.
  • the heterophasic (or heterophase) propylene copolymer Pi may comprise a thermoplastic phase of the propylene type and a thermoplastic elastomer phase of the copolymer type of ethylene and an olefin ci2.
  • the olefin 012 of the thermoplastic elastomer phase of the heterophasic propylene copolymer Pi may be propylene.
  • thermoplastic elastomer phase of the heterophasic propylene copolymer Pi can represent at least 20% by weight approximately, and preferably at least 45% by weight approximately, relative to the total weight of the heterophasic propylene copolymer Pi.
  • the heterophasic propylene copolymer Pi preferably has an elastic modulus ranging from approximately 50 to 1200 MPa, and in a particularly preferred manner: either an elastic modulus ranging from approximately 50 to 550 MPa, and more particularly preferably ranging from 50 to 300 MPa about ; or an elastic modulus ranging from approximately 600 to 1200 MPa, and more particularly preferably ranging from approximately 800 to 1200 MPa.
  • heterophasic propylene copolymer By way of example of a heterophasic propylene copolymer, mention may be made of the heterophasic propylene copolymer marketed by the company LyondelIBasell under the reference Adflex® Q 200 F, or the heterophasic copolymer marketed by the company LyondelIBasell under the reference EP®2967.
  • the propylene homopolymer or copolymer Pi may have a melting point above approximately 110° C., preferably above approximately 130° C., in a particularly preferred manner above approximately 135° C., and more particularly preferably ranging from 140 to 170°C approximately.
  • the propylene Pi homopolymer or copolymer can have an enthalpy of fusion ranging from approximately 20 to 100 J/g.
  • the propylene homopolymer P1 preferably has an enthalpy of fusion ranging from approximately 80 to 90 J/g.
  • the homophasic propylene copolymer Pi preferably has an enthalpy of fusion ranging from approximately 40 to 90 J/g, and in a particularly preferred manner ranging from 50 to 85 J/g.
  • the heterophasic propylene copolymer Pi preferably has an enthalpy of fusion ranging from approximately 20 to 50 J/g.
  • the propylene Pi homopolymer or copolymer can have a melt index ranging from 0.5 to 3 g/10 min; in particular determined at approximately 230° C. with a load of approximately 2.16 kg according to the ASTM D1238-00 standard, or the ISO 1133 standard.
  • the homophasic propylene copolymer Pi preferably has a melt index ranging from 1.0 to 2.75 g/10 min, and more preferably ranging from 1.2 to 2.5 g/10 min; in particular determined at approximately 230° C. with a load of approximately 2.16 kg according to the ASTM D1238-00 standard, or the ISO 1133 standard.
  • the heterophasic propylene copolymer Pi can have a melt index ranging from 0.5 to 1.3 g/10 min, and preferably ranging from 0.6 to 1.2 g/10 min approximately; in particular determined at approximately 230° C. with a load of approximately 2.16 kg according to the ASTM D1238-00 standard, or the ISO 1133 standard.
  • the propylene Pi homopolymer or copolymer can have a density ranging from approximately 0.81 to 0.92 g/cm 3 ; in particular determined according to the ISO 1183A standard (at a temperature of 23°C).
  • the propylene copolymer Pi preferably has a density ranging from 0.85 to 0.91 g/cm 3 , and in a particularly preferred manner ranging from 0.87 to 0.91 g/cm 3 ; in particular determined according to the ISO 1183A standard (at a temperature of 23°C).
  • Step ii) can implement several propylene polymers.
  • step ii) comprises mixing the nanofilled ethylene polymer obtained in step i) with several propylene polymers, to form a nanofilled thermoplastic polymer material.
  • the propylene polymers may be several different propylene Pi copolymers, in particular two different propylene Pi copolymers, said propylene Pi copolymers being as defined above.
  • step ii) can implement a homophasic propylene copolymer (as the first propylene Pi copolymer) and a heterophasic propylene copolymer (as the second propylene Pi copolymer), or two heterophasic propylene copolymers different.
  • said heterophasic propylene copolymer preferably has an elastic modulus ranging from approximately 50 to 300 MPa.
  • the two heterophasic propylene copolymers have a different elastic modulus.
  • a first heterophasic propylene copolymer has an elastic modulus ranging from 50 to 550 MPa approximately, and in a particularly preferred manner ranging from 50 to 300 MPa approximately; and a second heterophasic propylene copolymer has an elastic modulus ranging from approximately 600 to 1200 MPa, and more particularly preferably ranging from approximately 800 to 1200 MPa.
  • the first and second heterophasic propylene copolymers have a melt index as defined in the invention.
  • These combinations of propylene copolymers Pi can advantageously make it possible to improve the mechanical properties of the electrically insulating layer.
  • the combination makes it possible to obtain optimized mechanical properties of the electrically insulating layer, in particular in terms of elongation at break, and flexibility; and/or makes it possible to form a more homogeneous electrically insulating layer, in particular promotes the dispersion of the dielectric liquid in the thermoplastic polymer material based on polypropylene and polyethylene of said electrically insulating layer.
  • propylene Pi copolymers with an ethylene polymer makes it possible to further improve the mechanical properties of the electrically insulating layer, while guaranteeing good thermal conductivity.
  • the propylene Pi copolymer or the propylene Pi copolymers when there are several of them represent(s) at least 50% by weight approximately, preferably from 55 to 90% by weight. weight approximately, and particularly preferably from 60 to 90% by weight approximately, per relative to the total weight of the thermoplastic polymer material based on polypropylene and polyethylene.
  • the homophasic propylene copolymer Pi can represent at least 30% by weight, and preferably from 40 to 80% by weight, relative to the total weight of the thermoplastic polymer material based on polypropylene and polyethylene.
  • the heterophasic propylene copolymer Pi or the heterophasic propylene copolymers Pi when there are several of them, can represent from 1 to 50% by weight approximately, preferably from 5 to 45% by weight approximately, and in such a way particularly preferred from 10 to 50% by weight approximately, relative to the total weight of the thermoplastic polymer material based on polypropylene and polyethylene.
  • the ethylene polymer preferably represents from 5% to 50% by weight approximately, and particularly preferably from 10% to 40% by weight approximately, relative to the total weight of the thermoplastic polymer material based on polypropylene and polyethylene.
  • Step iii) comprises mixing the nanofilled thermoplastic polymer material obtained in step ii) with the dielectric liquid to form a polymer composition.
  • This step iii) makes it possible to bring the dielectric liquid possibly comprising one or more additives into contact with the nanocharged thermoplastic polymer material.
  • Step iii) is preferably carried out at a temperature ranging from 170° C. to 240° C. approximately, and in a particularly preferred manner from 180° C. to 220° C. approximately.
  • Step iii) is preferably carried out using an extruder.
  • the extruder preferably includes a screw.
  • the extruder implementing step iii) of the method of the invention is a single-screw extruder. It therefore comprises a single screw.
  • the extruder may be provided with at least one feed hopper connected to the extruder and configured to introduce or inject constituents into the extruder.
  • step iii) is carried out according to the following sub-steps: iii-1) introducing the dielectric liquid into an extruder by means of a feed hopper, iii-2 ) introducing the nanocharged thermoplastic polymer material [from step ii)], in particular in the form of granules, into the extruder by means of the feed hopper, iii-3) mixing the dielectric liquid and the thermoplastic polymer material nanocharged within the extruder, in order to form the polymer composition, and iii-4) melting the thermoplastic polymer material.
  • the dielectric liquid and the nanofilled thermoplastic polymer material are preferably brought into a first zone of the screw, called the feed zone (sub-steps iii-1 and iii-2)).
  • the feed zone or first zone of the screw is located in particular at the entrance to the extruder.
  • the resulting mixture can then be brought from the feed zone to one or more intermediate zones of the screw allowing the transport of the polymer composition to the head of the extruder located at the outlet of the extruder, and the gradual melting of the thermoplastic polymer material (substeps iii-3) and iii-4)).
  • Sub-step iii-1) (respectively sub-step iii-2) can be implemented at a pressure of at most 5 bars, preferably at most 3 bars, and preferably at most 1 .5 bars.
  • sub-step iii-1) (respectively sub-step iii-2) is carried out at atmospheric pressure, namely at a pressure approximately equal to 1 bar.
  • said nanofilled thermoplastic polymer material Before sub-step iii-2) of introducing the nanofilled thermoplastic polymer material into the extruder, said nanofilled thermoplastic polymer material may be heated beforehand to a temperature ranging from 40° C. to 100° C.
  • the sub-steps iii-1) and iii-2) are concomitant.
  • the dielectric liquid is introduced at the same time that the nanofilled thermoplastic polymer material in solid form in the feed zone, through the hopper of the extruder.
  • the polymer composition is brought (continuously) from the feed zone to one or more intermediate zones of the screw allowing the transport of the composition towards the head of the extruder located at the exit of the extruder, and the gradual melting of the polymer.
  • the intermediate zones are located between the feed zone and the extruder head.
  • the intermediate zones can include one or more heating zones, making it possible to control the temperature in the extruder.
  • the molten (melting) state is reached when the thermoplastic polymer material is heated to a temperature greater than or equal to its melting temperature.
  • sub-steps iii-3) and iii-4) are concomitant.
  • Sub-step iii-4) [respectively sub-step iii-3)] can be carried out at a temperature ranging from 170° C. to 240° C. approximately, and in a particularly preferred manner from 180° C. to 220° C. approximately .
  • Sub-step iii-4) [respectively sub-step iii-3)] can be carried out at a pressure ranging from 1 to 300 bars.
  • the dielectric liquid and the nanocharged thermoplastic polymer material can be brought into contact in the feed hopper or in the extruder, in particular in the feed zone; and preferably in the feed hopper.
  • the bringing into contact of the charged dielectric liquid and of the thermoplastic polymer material can be carried out at a temperature ranging from 15° C. to 80° C. approximately, and preferably at room temperature.
  • ambient temperature means a temperature varying from 15 to 35° C. approximately, and preferably varying from 20 to 25° C. approximately.
  • the bringing into contact is preferably carried out at a pressure of at most 5 bars, preferably of at most 3 bars, and preferably of at most 1.5 bars. In a mode of particularly preferred embodiment, the contacting is carried out at atmospheric pressure, namely approximately equal to 1 bar.
  • Sub-step iii-3) or bringing the dielectric liquid and the nanocharged thermoplastic polymer material into contact preferably does not include a step of impregnating the nanocharged thermoplastic polymer material with the dielectric liquid.
  • the dielectric liquid is not completely absorbed by the nanocharged thermoplastic polymer material, in particular before the melting of the nanocharged thermoplastic polymer material according to sub-step iii-4).
  • a conventional impregnation step is long and requires a minimum amount of dielectric liquid (approximately 10-15% relative to the total mass of the polymer composition).
  • the extruder comprises a barrier screw and/or a grooved barrel.
  • a specific sleeve i.e. grooved sleeve
  • a specific screw i.e. barrier screw
  • the dielectric liquid forms an intimate mixture with the nanocharged thermoplastic polymer material.
  • the dielectric liquid can comprise at least one liquid chosen from a mineral oil (eg naphthenic oil, paraffinic oil or aromatic oil), a vegetable oil (eg soybean oil, linseed oil, rapeseed oil, corn oil or castor oil ), a synthetic oil such as an aromatic hydrocarbon (alkylbenzene, alkylnaphthalene, alkylbiphenyl, alkydiarylethylene, etc.), a silicone oil, an ether-oxide, an organic ester, and an aliphatic hydrocarbon, and preferably from a mineral oil (eg naphthenic oil, paraffinic oil or aromatic oil), a vegetable oil (eg soybean oil, linseed oil, rapeseed oil, corn oil or castor oil), a synthetic oil such as an aromatic hydrocarbon ( alkylbenzene, alkylnaphthalene, alkylbiphenyl, alkydiarylethylene, etc.), a silicone oil, and an aliphatic hydrocarbon
  • the dielectric liquid may comprise at least approximately 70% by weight of the liquid making up the dielectric liquid, and preferably at least 80% by weight approximately of the liquid making up the dielectric liquid, relative to the total weight of the dielectric liquid.
  • Mineral oil is preferred as the liquid composing the dielectric liquid.
  • the dielectric liquid particularly preferably comprises at least one mineral oil, and at least one polar compound of the benzophenone or acetophenone type, or one of their derivatives.
  • the mineral oil is preferably chosen from naphthenic oils and paraffinic oils.
  • Mineral oil is obtained from the refining of crude oil.
  • the mineral oil comprises a paraffinic carbon (Cp) content ranging from approximately 45 to 65 atomic %, a naphthenic carbon (Cn) content ranging from approximately 35 to 55 atomic and an aromatic carbon (Ca) content ranging from approximately 0.5 to 10 atomic %.
  • Cp paraffinic carbon
  • Cn naphthenic carbon
  • Ca aromatic carbon
  • the polar compound of benzophenone, acetophenone type or one of their derivatives represents at least 2.5% by weight approximately, preferably at least 3.5% by weight approximately, and in a particularly preferred manner at least 4% by weight approximately, relative to the total weight of the dielectric liquid.
  • the polar compound makes it possible to improve the dielectric strength of the electrically insulating layer.
  • the dielectric liquid may comprise at most 30% by weight approximately, preferably at most 20% by weight approximately, and even more preferably at most 15% by weight approximately, of polar compound of the benzophenone or acetophenone type or one of their derivatives, for relative to the total weight of the dielectric liquid.
  • This maximum quantity makes it possible to guarantee moderate or even low dielectric losses (eg less than approximately 10' 3 ), and also to prevent migration of the dielectric liquid out of the electrically insulating layer.
  • the polar compound of benzophenone or acetophenone type or one of their derivatives is chosen from benzophenone, dibenzosuberone, fluorenone and anthrone. Benzophenone is particularly preferred.
  • One or more additives may form part of the constituents of the dielectric liquid, of the charged dielectric liquid, or of the polymer composition.
  • Additives may be selected from processing aids such as lubricants, compatibilizers, coupling agents, antioxidants, anti-UV agents, antioxidants, anti-copper agents, anti-treeing agents of water, pigments, and a mixture thereof.
  • processing aids such as lubricants, compatibilizers, coupling agents, antioxidants, anti-UV agents, antioxidants, anti-copper agents, anti-treeing agents of water, pigments, and a mixture thereof.
  • the antioxidants make it possible to protect the polymer composition from the thermal stresses generated during the stages of manufacture of the cable or operation of the cable.
  • the antioxidants are preferably selected from hindered phenols, thioesters, sulfur-based antioxidants, phosphorus-based antioxidants, amine-type antioxidants, and a mixture thereof.
  • hindered phenols include 1,2-bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamoyl)hydrazine (Irganox® MD 1024), pentaerythritol tetrakis(3-(3, 5-di-te/'t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate) (Irganox® 1010), octadecyl 3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate (Irganox® 1076), 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-te/'t-butyl-4-hydroxybenzyl)benzene (Irganox® 1330), 4,6-bis(octylthiomethyl) -o-cresol (Irgastab® KV10 or Irganox® 1520), 2,2'-thiobis(6-te/'t-butyl
  • sulfur-based antioxidants include thioethers such as didodecyl-3,3'-thiodipropionate (Irganox® PS800), distearyl thiodipropionate or dioctadecyl-3,3'-thiodipropionate (Irganox® PS802), bis[2-methyl-4- ⁇ 3-n-alkyl (C12 or C14) thiopropionyloxy ⁇ -5-te/'t-butylphenyl]sulphide, thiobis-[2-te/7-butyl-5 - methyl-4,1-phenylene] bis [3-(dodecylthio)propionate], or 4,6-bis(octylthiomethyl)-o-cresol (Irganox® 1520 or Irgastab® KV10).
  • thioethers such as didodecyl-3,3'-thiodipropionate (Irganox® PS
  • phosphorus-based antioxidants examples include tris(2,4-di-te/i-butyl-phenyl)phosphite (Irgafos® 168) or bis(2,4-di-te /i-Butylphenyl)pentaerythritol diphosphite (Ultranox® 626).
  • amine-type antioxidants include phenylene diamines (e.g. paraphenylene diamines such as 1 PPD or 6PPD), diphenylamine styrene, diphenylamines, 4-(1-methyl-1-phenylethyl)- N-[4-(1-methyl-1-phenylethyl)phenyl]aniline (Naugard 445), mercapto benzimidazoles, or polymerized 2,2,4-trimethyl-1,2 dihydroquinoline (TMQ).
  • phenylene diamines e.g. paraphenylene diamines such as 1 PPD or 6PPD
  • diphenylamine styrene diphenylamines
  • diphenylamines 4-(1-methyl-1-phenylethyl)- N-[4-(1-methyl-1-phenylethyl)phenyl]aniline (Naugard 445)
  • mercapto benzimidazoles or polymerized 2,
  • Irganox B 225 which comprises an equimolar mixture of Irgafos 168 and Irganox 1010 as described above.
  • the antioxidant can represent from 3% to 25% by weight approximately, and preferably from 5% to 20% by weight approximately, relative to the total weight of the dielectric liquid.
  • thermoplastic polymer material of the polymer composition of the electrically insulating layer of the cable of the invention is preferably heterophase (i.e. it comprises several phases).
  • the presence of several phases generally comes from the mixture of two different polyolefins, such as a mixture of a propylene polymer and an ethylene polymer, or a mixture of different propylene polymers.
  • a polymer composition comprising at least said thermoplastic polymer material, said dielectric liquid, and said thermally conductive inorganic filler is obtained.
  • the polymer composition of the electrically insulating layer of the invention is a thermoplastic polymer composition. It is therefore not reticulum labiate.
  • the polymer composition does not include crosslinking agents, silane-type coupling agents, peroxides and/or additives which allow crosslinking. Indeed, such agents degrade the thermoplastic polymer material based on polypropylene and polyethylene.
  • the polymer composition is preferably recyclable.
  • the polymer composition may comprise at least 1% by weight approximately, preferably at least 2% by weight approximately, more preferably at least 5% by weight approximately, and more particularly preferably at least 10% by weight approximately, of thermally conductive inorganic filler relative to the total weight of the polymer composition.
  • the polymer composition may comprise at most 50% by weight approximately, particularly preferably at most 40% by weight approximately, and more particularly preferably at most 30% by weight approximately, thermally conductive inorganic filler relative to the total weight of the polymer composition.
  • the polymer composition may typically comprise from 0.01 to 5% by weight approximately, and preferably from 0.1 to 2% by weight approximately, of additives, relative to the total weight of the thermoplastic polymer material based on polypropylene and polyethylene .
  • the dielectric liquid represents from 1% to 20% by weight approximately, preferably from 2 to 15% by weight approximately, and in a particularly preferred manner from 3 to 12% by weight approximately, relative to the total weight of the polymer composition.
  • thermoplastic polymer material based on polypropylene and polyethylene can represent at least 50% by weight approximately, preferably at least 70% by weight approximately, and in a particularly preferred manner at least 80% by weight approximately, relative to the total weight of the polymer composition.
  • the method may further comprise, before step iii), a step io) of preparing the dielectric liquid.
  • the dielectric liquid can be prepared by mixing the different constituents of the dielectric liquid.
  • Step io) can then be carried out by mixing the mineral oil with the polar compound.
  • Stage io) can be carried out at a temperature ranging from approximately 20° C. to approximately 100° C., in particular in order to guarantee a homogeneous mixture of the mineral oil with the polar compound.
  • One or more of the additives as defined in the invention can be added during step io), i), ii), or iii).
  • the additive is an antioxidant, it is preferably added during step io).
  • step io) comprises mixing the liquid making up the dielectric liquid, optionally the polar compound, with at least one antioxidant.
  • step io) comprises mixing the mineral oil with optionally the polar compound, and with the antioxidant.
  • Step io) is optional.
  • the various constituents of the dielectric liquid can be mixed with the nanocharged thermoplastic polymer material without prior step io).
  • step iii) a homogeneous polymer composition is obtained and it can then be extruded around the elongated electrically conductive element according to step iv), to obtain an electrically insulating layer (extruded) surrounding said electrically elongated conductor.
  • Step iv) can be carried out by techniques well known to those skilled in the art, for example using an extruder.
  • step iv) consists in recovering the polymer composition formed in one or more intermediate zones of the extruder and brought to the level of the head of the extruder for the applied around the elongated electrically conductive element.
  • step iv) the composition comprising the nanocharged thermoplastic polymer material in the molten state and the dielectric liquid passes in particular under pressure through a die.
  • step iv) the polymer composition at the extruder outlet is said to be
  • a layer is therefore obtained extruded around said electrically conductive element, which may or may not be in direct physical contact with said elongated electrically conductive element.
  • the method of the invention preferably does not include a step of crosslinking the layer obtained in step iv).
  • the electrically insulating layer and/or the semi-conductive layer(s) of the electric cable of the invention can be obtained by successive extrusion or by co-extrusion.
  • the different compositions can be extruded one after the other to successively surround the elongated electrically conductive element, and thus form the different layers of the electric cable of the invention.
  • co-extrusion can alternatively be extruded concomitantly by co-extrusion using a single extruder head, co-extrusion being a process well known to those skilled in the art.
  • the temperature within the extrusion device is preferably higher than the melting temperature of the majority polymer or of the polymer having the highest melting temperature, among the polymers used in the composition to be enforce.
  • This step iv) can be carried out at a temperature ranging from approximately 180° C. to approximately 240° C., and preferably ranging from approximately 200° C. to approximately 220° C.
  • the electrically insulating layer of the cable of the invention is a non-crosslinked layer or in other words a thermoplastic layer.
  • the expression "uncrosslinked layer” or "thermoplastic layer” means a layer whose gel content according to the ASTM D2765-01 standard (xylene extraction) is at most approximately 30%, preferably at most approximately 20%, particularly preferably at most approximately 10%, more particularly preferably at most 5%, and even more particularly preferably 0%.
  • the electrically insulating layer preferably non-crosslinked, has a thermal conductivity of at least 0.30 W/mK at 40° C., preferably of at least 0.31 W/ mK at 40°C, particularly preferably at least 0.32 W/mK at 40°C, more preferably at least 0.33 W/mK at 40°C, even more particularly preferably at least 0.34 W/mK at 40°C, and even more preferably at least 0.35 W/mK at 40°C.
  • the electrically insulating layer preferably non-crosslinked, has a tensile strength (RT) of at least 8.5 MPa, preferably of at least approximately 10 MPa, and particularly preferably of at least approximately 15 MPa, before aging (according to standard CEI 20-86).
  • RT tensile strength
  • the electrically insulating layer preferably non-crosslinked, has an elongation at break (ER) of at least approximately 250%, preferably of at least approximately 300%, and particularly preferably of at least approximately 350%, before aging (according to standard CEI 20-86).
  • ER elongation at break
  • the electrically insulating layer preferably non-crosslinked, has a tensile strength (RT) of at least 8.5 MPa, preferably of at least approximately 10 MPa, and particularly preferably of at least approximately 15 MPa, after aging (according to standard CEI 20-86).
  • RT tensile strength
  • the electrically insulating layer preferably non-crosslinked, has an elongation at break (ER) of at least approximately 250%, preferably of at least approximately 300%, and particularly preferably of at least approximately 350%, after aging (according to standard CEI 20-86).
  • ER elongation at break
  • RT tensile strength
  • ER elongation at break
  • Aging is generally carried out at 135°C for 240 hours (or 10 days).
  • the electrically insulating layer of the cable of the invention is preferably a recyclable layer.
  • the electrically insulating layer of the invention may be an extruded layer, in particular by methods well known to those skilled in the art.
  • the electrically insulating layer has a variable thickness depending on the type of cable envisaged.
  • the thickness of the electrically insulating layer is typically approximately 4 to 5.5 mm, and more particularly approximately 4.5 mm.
  • the thickness of the electrically insulating layer typically varies from 17 to 18 mm (for voltages of the order of approximately 150 kV) and to go up to thicknesses ranging approximately 20 to 25 mm for voltages above 150 kV (high voltage cables).
  • the aforementioned thicknesses depend on the size of the elongated electrically conductive element.
  • the term "electrically insulating layer” means a layer whose electrical conductivity can be at most 1.10'8 S/m (siemens per meter), preferably at most 1.10'9 S/m, and particularly preferably at most 1.10'1 ° S/m, measured at approximately 25° C. in direct current.
  • the electrically insulating layer of the invention may comprise at least the thermoplastic polymer material based on polypropylene and polyethylene, at least the thermally conductive inorganic filler, and the dielectric liquid, the aforementioned ingredients being as defined in the invention.
  • the proportions of the various ingredients in the electrically insulating layer may be identical to those as described in the invention for these same ingredients in the polymer composition.
  • the cable of the invention relates more particularly to the field of electric cables operating in direct current (DC) or in alternating current (AC).
  • the electrically insulating layer of the invention may surround the elongated electrically conductive element.
  • the elongated electrically conductive element is preferably positioned in the center of the cable.
  • the elongated electrically conductive element can be a single-body conductor such as for example a metal wire or a multi-body conductor such as a plurality of twisted or untwisted metal wires.
  • the elongated electrically conductive member can be aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, or a combination thereof.
  • the electric cable comprises:
  • the electrically insulating layer more particularly has an electrical conductivity lower than that of the semi-conducting layer. More particularly, the electrical conductivity of the semiconductor layer can be at least 10 times greater than the electrical conductivity of the electrically insulating layer, preferably at least 100 times greater than the electrical conductivity of the electrically insulating layer, and in a particularly preferably at least 1000 times greater than the electrical conductivity of the electrically insulating layer.
  • the semiconductor layer may surround the electrically insulating layer.
  • the semiconductor layer can then be an outer semiconductor layer.
  • the electrically insulating layer may surround the semiconductor layer.
  • the semiconductor layer can then be an internal semiconductor layer.
  • the semiconductor layer is preferably an inner semiconductor layer.
  • the electrical cable of the invention may further comprise another semi-conducting layer.
  • the cable of the invention may comprise:
  • the electrically insulating layer being as defined in the invention.
  • the term "semiconducting layer” means a layer whose electrical conductivity can be strictly greater than 1.10 -8 S/m (siemens per meter), preferably at least 1.10' 3 S/m, and preferably may be less than 1 ⁇ 10 3 S/m, measured at 25° C. in direct current.
  • the first semiconductor layer, the electrically insulating layer and the second semiconductor layer constitute a three-layer insulation.
  • the electrically insulating layer is in direct physical contact with the first semiconductor layer
  • the second semiconductor layer is in direct physical contact with the electrically insulating layer.
  • the first semiconductor layer (respectively the second semiconductor layer) is preferably obtained from a polymer composition comprising at least one thermoplastic polymer material based on polypropylene as defined in the invention, and optionally at least one electrically conductive load as defined in the invention.
  • the electrically conductive filler preferably represents an amount sufficient for the layer to be semiconductive.
  • the polymer composition at least 6% by weight approximately of electrically conductive filler, preferably at least 10% by weight approximately of electrically conductive filler, preferably at least 15% by weight approximately of electrically conductive filler, and even more preferably at least least 25% by weight of electrically conductive filler, relative to the total weight of the polymer composition.
  • the polymer composition may comprise at most 45% by weight approximately of electrically conductive filler, and preferably at most 40% by weight approximately of electrically conductive filler, relative to the total weight of the polymer composition.
  • the first semiconductor layer (respectively the second semiconductor layer) is preferably a thermoplastic layer or an uncrosslinked layer.
  • the cable may further comprise an outer protective sheath surrounding the electrically insulating layer (or the second semi-conducting layer if it exists).
  • the outer protective sheath may be in direct physical contact with the electrically insulating layer (or the second semi-conductor layer if it exists).
  • the outer protective sheath may be an electrically insulating sheath.
  • the electrical cable may further comprise an electrical screen (e.g. metal) surrounding the second semi-conducting layer.
  • an electrical screen e.g. metal
  • the electrically insulating sheath surrounds said electrical shield and the electrical shield is between the electrically insulating sheath and the second semi-conducting layer.
  • This metallic screen can be a so-called "wired” screen composed of a set of copper or aluminum conductors arranged around and along the second semi-conducting layer, a so-called “ribboned” screen composed of one or more ribbons metal conductors in copper or aluminum possibly placed in a helix around the second semi-conductive layer or a metal conductive strip in aluminum placed longitudinally around the second semi-conductive layer and sealed with glue in the areas of overlapping portions of said tape, or of a so-called “sealed” screen of the metal tube type optionally composed of lead or lead alloy and surrounding the second semi-conductor layer.
  • This last type of screen makes it possible in particular to act as a barrier to moisture which tends to penetrate the electrical cable in the radial direction.
  • the metal screen of the electric cable of the invention may comprise a so-called “wired” screen and a so-called “watertight” screen or a so-called “wired” screen and a so-called “taped” screen.
  • All types of metal screens can play the role of earthing the electric cable and can thus carry fault currents, for example in the event of a short circuit in the network concerned.
  • Figure 1 shows a device for implementing a method according to the invention. For reasons of clarity, only the essential elements for the understanding of the invention have been represented schematically, and this without respecting the scale.
  • the device 1 comprises a container 2 which can be supplied with granules of a nanofilled thermoplastic polymer material based on polyethylene and polypropylene (i.e. ethylene polymer + thermally conductive inorganic filler; previously mixed with a polymer of propylene), a container 3 which can be supplied with a dielectric liquid, a supply hopper 4 which can be supplied at ambient temperature with the granules of nanocharged thermoplastic polymer material contained in the container 2 and with the dielectric liquid contained in the container 3, and an extruder 5 comprising a grooved sleeve 6 and/or a barrier screw 7, as well as an extruder head 8.
  • a container 2 which can be supplied with granules of a nanofilled thermoplastic polymer material based on polyethylene and polypropylene (i.e. ethylene polymer + thermally conductive inorganic filler; previously mixed with a polymer of propylene)
  • a container 3 which can be supplied with a dielectric liquid
  • the granules of nanocharged thermoplastic polymer material and the dielectric liquid are introduced via the supply hopper 4 into a zone feed 9 of the screw according to step iii), then brought from the feed zone 9 to one or more intermediate zones ires 10 allowing the transport of the polymer composition to the head of the extruder 8 located at the outlet of the extruder 5 and the gradual melting of the nanocharged thermoplastic polymer material, said intermediate zones 10 being located between the feed zone 9 and the extruder head 8. Finally, at the level of the extruder head 8, the polymer composition is applied around an elongated electrically conductive element.
  • a nanofilled polyethylene was prepared as follows: a linear low density polyethylene LLDPE sold under the trade name BPD 3642 by Ineos was mixed with alumina sold under the trade name Timal 17 by Alteo using a twin-screw extruder (“Leistritz twin screw extruder”) at a temperature of approximately 165 to 180° C., then melted at approximately 200° C. (screw speed: 15 revolutions/min), to form a filled polyethylene comprising 36.5 % by weight of polyethylene and 63.5% by weight of alumina, based on weight total filled polyethylene.
  • the alumina used has a D50 of approximately 400 nm and a specific surface area of approximately 8 m 2 /g.
  • a layer in accordance with the invention i.e. obtained from a polymer composition comprising at least one thermoplastic polymer material based on polypropylene and polyethylene, at least one dielectric liquid, and at least one thermally conductive inorganic filler was prepared from the way detailed below.
  • Table 1 below collates the amounts of the compounds present in the polymer composition in accordance with the invention which are expressed in percentages by weight, relative to the total weight of the polymer composition.
  • Irganox® B 225 comprising an equimolar mixture of Irgafos® 168 and Irganox® 1010;
  • Dielectric liquid comprising 95.0% by weight of an oil marketed by Nynas under the reference BNS 28 and 5.0% by weight of benzophenone.
  • the nanofilled polyethylene is then mixed in a container with the following constituents: heterophase propylene copolymer, additional linear low density polyethylene, and random propylene copolymer of the polymer composition referenced in Table 1 and dielectric liquid as prepared above. Then, the resulting mixture is homogenized using a twin-screw extruder (“Leistritz twin screw extruder”) at a temperature of approximately 165 to 180°C, then melted at approximately 200°C (screw speed: 15 rpm).
  • twin-screw extruder (“Leistritz twin screw extruder”) at a temperature of approximately 165 to 180°C, then melted at approximately 200°C (screw speed: 15 rpm).
  • the homogenized and molten mixture is then put into the form of granules.
  • the granules were then hot pressed to form a layer in the form of a plate.
  • the polymer composition was thus prepared in the form of a layer 1 mm thick for the evaluation of its mechanical properties and also of a layer 8 mm thick to perform the thermal conductivity measurements.
  • RT tensile strength
  • ER elongation at break

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un câble comprenant au moins une couche électriquement isolante obtenue à partir d'une composition polymère comprenant au moins un matériau polymère thermoplastique à base de polypropylène et de polyéthylène, au moins un liquide diélectrique, et au moins une charge inorganique thermiquement conductrice, ledit procédé mettant en œuvre le mélange préalable de la charge inorganique thermiquement conductrice avec le polyéthylène.

Description

Description
Titre de l'invention : Procédé de fabrication d’un câble électrique présentant une conductivité thermique améliorée
L’invention concerne un procédé de fabrication d’un câble comprenant au moins une couche électriquement isolante obtenue à partir d’une composition polymère comprenant au moins un matériau polymère thermoplastique à base de polypropylène et de polyéthylène, au moins un liquide diélectrique, et au moins une nanocharge inorganique thermiquement conductrice, ledit procédé mettant en œuvre le mélange préalable de la nanocharge inorganique thermiquement conductrice avec le polyéthylène.
L’invention s’applique typiquement mais non exclusivement aux câbles électriques destinés au transport d’énergie, notamment aux câbles d’énergie à moyenne tension (notamment de 6 à 45-60 kV) ou à haute tension (notamment supérieure à 60 kV, et pouvant aller jusqu’à 400 kV), qu’ils soient en courant continu ou alternatif, dans les domaines du transport d’électricité aérien, sous-marin, ou terrestre.
L’invention s’applique en particulier aux câbles électriques présentant une conductivité thermique améliorée.
Un câble de transport d’énergie à moyenne ou à haute tension comprend de préférence, de l’intérieur vers l’extérieur :
- un élément électriquement conducteur allongé, notamment en cuivre ou en aluminium ;
- une couche semi-conductrice interne entourant ledit élément électriquement conducteur allongé ;
- une couche électriquement isolante entourant ladite couche semi-conductrice interne ;
- une couche semi-conductrice externe entourant ladite couche isolante,
- éventuellement un écran électrique entourant ladite couche semi-conductrice externe, et
- éventuellement une gaine de protection électriquement isolante entourant ledit écran électrique. De la demande internationale WO2019072388A1 , est connu un câble comprenant une couche électriquement isolante obtenue à partir d’une composition polymère comprenant au moins un matériau polymère thermoplastique à base de polypropylène et du nitrure de bore ayant une distribution de taille de particules D50 d’au plus 15 pm. Plus particulièrement, la couche électriquement isolante est fabriquée par imprégnation du liquide diélectrique dans le matériau polymère afin d’obtenir des granulés de matériau polymère imprégné dudit liquide diélectrique, mélange des granulés avec une poudre de nitrure de bore ayant une distribution de taille de particules D50 d’au plus 15 pm afin de former une composition polymère, puis extrusion de la composition polymère autour de l’âme du câble. Toutefois, les propriétés de conductivité thermique de la couche électriquement ainsi obtenue ne sont pas optimisées. Par ailleurs, l’incorporation du nitrure de bore ou d’autres charges inorganiques dans un matériau polymère est généralement difficile à mettre en œuvre de par la présence d’agglomérats, ce qui rend le procédé parfois long et/ou nécessitant des appareillages spécifiques qui augmentent le coût de production du câble.
Le but de la présente invention est par conséquent de pallier les inconvénients des techniques de l’art antérieur en proposant un procédé de fabrication d’un câble électrique, notamment à moyenne ou haute tension, à base de polymère(s) de propylène, ledit procédé étant facile à mettre en œuvre, peu coûteux, ne nécessitant pas d’appareillages complexes, et pouvant conduire à un câble, pouvant fonctionner à des températures supérieures à 70°C, et présentant des propriétés de conductivité thermique améliorées, tout en garantissant de bonnes propriétés mécaniques, notamment en termes d’élongation à la rupture et de résistance à la traction.
Le but est atteint par l’invention qui va être décrite ci-après.
L’invention a pour premier objet un procédé de fabrication d’un câble électrique comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé et au moins une couche électriquement isolante obtenue à partir d’une composition polymère comprenant au moins un matériau polymère thermoplastique à base de polypropylène et de polyéthylène, au moins un liquide diélectrique, et au moins une nanocharge inorganique thermiquement conductrice, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend au moins les étapes suivantes : i) mélanger la nanocharge inorganique thermiquement conductrice nanométrique avec un polymère d’éthylène pour former un polymère d’éthylène nanochargé, il) mélanger le polymère d’éthylène nanochargé avec au moins un polymère de propylène, pour former un matériau polymère thermoplastique nanochargé, ill) mélanger le matériau polymère thermoplastique nanochargé avec le liquide diélectrique pour former une composition polymère, et iv) extruder la composition polymère autour de l’élément électriquement conducteur allongé.
Le procédé de l’invention est simple à mettre en œuvre, peu coûteux, et il ne nécessite pas d’appareillages complexes. Il permet par ailleurs d’obtenir un câble pouvant fonctionner à des températures supérieures à 70°C, et présentant des propriétés de conductivité thermique améliorées, tout en garantissant de bonnes propriétés mécaniques.
La dispersion de la nanocharge inorganique dans le polymère d’éthylène lors de l’étape i) avant la mise en contact avec le polymère de propylène selon l’étape ii) permet de favoriser la dispersion de la nanocharge inorganique au sein du matériau polymère thermoplastique, de favoriser la création de plusieurs niveaux de percolation, et d’améliorer la conductivité thermique de la couche ainsi obtenue.
Etape i)
L’étape i) comprend le mélange de la nanocharge inorganique avec le polymère d’éthylène.
Cette étape i) peut être effectuée à une température allant de 140°C environ à 240°C environ, et de préférence de 160°C environ à 220°C environ.
L’étape i) est avantageusement effectuée avec un mélangeur adapté pour mélanger plusieurs solides, tel que par exemple une extrudeuse monovis, une extrudeuse bivis, en particulier co-rotative ou contrarotative, un co-malaxeur buss, ou un dispositif de mélange fermé.
Cette étape i) peut durer de 1 min environ à 1 heure environ, et de préférence de 5 minutes environ à 30 minutes environ.
La durée de l’étape i) dépend du type de dispositif de mélange utilisé. Dans le cas d’un dispositif d’extrusion on parlera plutôt de temps de résidence et non de durée à proprement parlé. La nanocharqe inorganique thermiquement conductrice
À l’issue de l’étape i), la nanocharge inorganique thermiquement conductrice représente de préférence de 20% à 80% en poids environ, et de façon particulièrement préférée de 40% à 75% en poids environ, par rapport au poids total du polymère d’éthylène nanochargé (i.e. du polymère d’éthylène et de la nanocharge inorganique thermiquement conductrice).
La nanocharge inorganique thermiquement conductrice peut avoir une conductivité thermique d’au moins 1 W/mk environ à 20°C, et de préférence d’au moins 5 W/mk environ à 20°C.
Dans la présence invention, la conductivité thermique est de préférence mesurée selon la méthode bien connue sous l’anglicisme « Transient Plane Source ou TPS ». De manière avantageuse, la conductivité thermique est mesurée à l’aide d’un appareil commercialisé sous la référence HOT DISK TPS 2500S par la société THERMOCONCEPT.
La nanocharge inorganique thermiquement conductrice peut être choisie parmi les silicates, le nitrure de bore, les carbonates, les oxydes de métaux, et un de leurs mélanges, et de préférence parmi les silicates, les carbonates, les oxydes de métaux, et un de leurs mélanges.
Un mélange des nanocharges inorganiques thermiquement conductrices est de préférence un mélange de deux ou trois desdites nanocharges inorganiques thermiquement conductrices.
Parmi les silicates, on peut citer les silicates d’aluminium, de calcium, ou de magnésium.
Les silicates d’aluminium sont préférés.
Les silicates d’aluminium peuvent être choisis parmi les kaolins et tout autre minéral ou argile comprenant majoritairement de la kaolinite.
Dans la présente invention, l’expression « tout autre minéral ou argile comprenant majoritairement de la kaolinite » signifie tout autre minéral ou argile comprenant au moins 50% en poids environ, de préférence au moins 60% en poids environ, et de préférence encore au moins 70% en poids environ, de kaolinite, par rapport au poids total du minéral ou de l’argile. Les kaolins, en particulier le kaolin calciné, sont préférés.
Parmi les carbonates, on peut citer la craie, le carbonate de calcium (e.g. aragonite, vatérite, calcite, ou un mélange d’au moins deux des composés précités), le carbonate de magnésium, le calcaire, ou tout autre minéral comprenant majoritairement du carbonate de calcium ou du carbonate de magnésium.
Dans la présente invention, l’expression « tout autre minéral comprenant majoritairement du carbonate de calcium ou du carbonate de magnésium » signifie tout autre minéral comprenant au moins 50% en poids environ, de préférence au moins 60% en poids environ, et de préférence encore au moins 70% en poids environ, de carbonate de calcium ou de carbonate de magnésium, par rapport au poids total du minéral.
La craie et le carbonate de calcium sont préférés.
Parmi les oxydes de métaux, on peut citer l’oxyde d’aluminium, un oxyde d’aluminium hydraté, l’oxyde de magnésium, le dioxyde de silicium, ou l’oxyde de zinc.
Dans la présente invention, l’oxyde d’aluminium, également bien connu sous le nom « alumine », est un composé chimique de formule AI2O3.
L’oxyde d’aluminium hydraté ou alumine hydratée peut être un oxyde d’aluminium monohydraté ou polyhydraté, et de préférence monohydraté ou trihydraté.
À titre d’exemple d’oxyde d’aluminium monohydraté, on peut citer, la boéhmite, qui est le polymorphe gamma de AIO(OH) ou AI2O3.H2O ; ou la diaspore, qui est le polymorphe alpha de AIO(OH) ou AI2O3.H2O.
À titre d’exemple d’oxyde d’aluminium polyhydraté, et de préférence trihydraté, on peut citer, le gibbsite ou hydrargillite, qui est le polymorphe gamma de AI(OH)s ; la bayerite qui est le polymorphe alpha de AI(OH)s ; ou la nordstrandite, qui est le polymorphe béta de AI(OH)s.
L’oxyde d’aluminium hydraté est également bien connu sous le nom « hydroxyde d’oxyde d’aluminium » ou « hydroxyde d’alumine ».
L’oxyde d’aluminium, l’oxyde de magnésium, et le dioxyde de silicium sont préférés. L’oxyde d’aluminium (respectivement l’oxyde de magnésium) est de préférence un oxyde d’aluminium calciné (respectivement un oxyde de magnésium calciné).
Le dioxyde de silicium est de préférence de la silice pyrogénée, l’expression « silice pyrogénée » étant bien connue sous l’anglicisme « fumed silica ».
Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l’invention, la nanocharge inorganique thermiquement conductrice est choisie parmi les kaolins, la craie, un oxyde de magnésium calciné, de la silice pyrogénée, et un oxyde d’aluminium calciné.
La nanocharge inorganique thermiquement conductrice de l’invention est une charge de dimension nanométrique.
La ou les nanocharge(s) inorganique(s) thermiquement conductrice(s) de l’invention ont typiquement au moins une de leurs dimensions de taille nanométrique (10-9 mètre).
Plus particulièrement, la ou les nanocharge(s) de l’invention (i.e. une ou des particules élémentaires) peu(ven)t avoir au moins une de leurs dimensions d’au plus 1000 nm (nanomètres) environ, de préférence d’au plus 900 nm environ, de préférence d’au plus 800 nm environ, de préférence d’au plus 600 nm environ, et plus préférentiellement d’au plus 400 nm environ.
En outre, la ou les nanocharge(s) de l’invention peu(ven)t avoir au moins une de leurs dimensions d’au moins 1 nm environ, et de préférence d’au moins 5 nm environ.
De préférence, la ou les nanocharge(s) de l’invention peu(ven)t avoir au moins une de leurs dimensions allant de 1 à 800 nm environ, et de façon particulièrement préférée de 5 à 600 nm environ.
L’utilisation de nanoparticules de charge inorganique thermiquement conductrice nanométriques permet d’améliorer la conductivité thermique de la composition polymère.
En considérant plusieurs nanoparticules de charge inorganique thermiquement conductrice selon l’invention, le terme « dimension » représente la distribution de tailles D50, cette distribution étant classiquement déterminée par des méthodes bien connues de l’homme du métier. La dimension de la ou des nanocharges thermiquement conductrices selon l’invention peut être par exemple déterminée par microscopie, notamment par microscope électronique à balayage (MEB) ou par microscope électronique transmission (MET), ou par diffraction laser.
La distribution des tailles D50 est de préférence mesurée par diffraction laser, par exemple à l’aide d’un granulomètre à diffraction de rayon laser. La distribution des tailles D50 indique que 50% en volume de la population des particules a un diamètre de sphère équivalente inférieure à la valeur donnée.
La nanocharge inorganique thermiquement conductrice peut être « traitée » ou « non traitée », et de préférence « traitée ».
On entend par « nanocharge inorganique thermiquement conductrice traitée » une nanocharge inorganique thermiquement conductrice ayant subi un traitement de surface, ou en d’autres termes, une nanocharge inorganique thermiquement conductrice traitée en surface. Ledit traitement de surface permet notamment de modifier les propriétés de surface de la nanocharge inorganique thermiquement conductrice, par exemple pour améliorer la compatibilité de la nanocharge inorganique thermiquement conductrice avec le matériau polymère thermoplastique, et notamment avec le polymère d’éthylène.
Dans un mode de réalisation préféré, la nanocharge inorganique thermiquement conductrice de l’invention est silanisée, ou en d’autres termes est traitée pour obtenir une nanocharge inorganique thermiquement conductrice silanisée.
Le traitement de surface utilisé pour obtenir la nanocharge inorganique thermiquement conductrice silanisée est notamment un traitement de surface à partir d’au moins un composé silane (avec ou sans agent de couplage), ce type de traitement de surface étant bien connu de l’homme du métier.
Ainsi, la nanocharge inorganique thermiquement conductrice silanisée de l’invention peut comprendre à sa surface des groupements siloxane et/ou silane. Lesdits groupements peuvent être du type vinylsilane, alkylsilane, epoxysilane, methacryloxysilane, acryloxysilane, aminosilane ou mercaptosilane.
Le composé silane utilisé pour obtenir la nanocharge inorganique thermiquement conductrice silanisée peut être choisi parmi :
- des alkyltriméthoxysilane ou des alkyltriéthoxysilane, tels que par exemple octadecyltriméthoxysilane (OdTMS - C18), octyl(triéthoxy)silane (OTES - C8), methyl triméthoxysilane, hexadecyl triméthoxysilane,
- des vinyltriméthoxysilane ou des vinyltriéthoxysilane,
- des méthacryloxylsilane ou des acryloxysilane, tels que par exemple 3- méthacryloxypropyl méthyldiméthoxysilane, 3-méthacryloxypropyl triméthoxysilane, 3-méthacryloxypropyl triméthoxysilane, 3-acryloxypropyl triméthoxysilane, et
- un de leurs mélanges
La nanocharge inorganique thermiquement conductrice peut avoir une surface spécifique selon la méthode BET allant de 1 à 1000 m2/g environ, de préférence de 50 à 750 m2/g environ, et de façon particulièrement préférée de 100 à 500 m2/g environ.
Dans la présente invention, la surface spécifique de la nanocharge inorganique charge inorganique thermiquement conductrice peut être facilement déterminée selon la norme DIN 9277 (2010).
Le polymère d’é
Le polymère d’éthylène peut être un homo- ou copolymère d’éthylène.
Lorsque le polymère d’éthylène est un copolymère d’éthylène, il peut être un copolymère d’éthylène et d’une oléfine choisie parmi les oléfines suivantes : propylène, 1 -butène, isobutylène, 1 -pentène, 4-méthyl-1-pentène, 1-hexène, 1 - octène, 1 -décène, 1 -dodécène, et un de leurs mélanges. L’oléfine est de préférence parmi les oléfines suivantes : propylène, 1 -hexène et 1 -octène.
Le polymère d’éthylène comprend de préférence au moins 80% en mole environ d’éthylène, de façon particulièrement préférée au moins 90% en mole environ d’éthylène, et de façon plus particulièrement préférée au moins 95% en mole environ d’éthylène, par rapport au nombre de moles total du polymère d’éthylène.
Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, le polymère d’éthylène est un polyéthylène basse densité, un polyéthylène linéaire basse densité, un polyéthylène moyenne densité, ou un polyéthylène haute densité, et de préférence un polyéthylène linéaire basse densité ; notamment selon la norme ISO 1183A (à une température de 23°C). En effet, un tel polyéthylène linéaire basse densité facilite l’étape i), i.e. la dispersion de la nanocharge dans le polymère d’éthylène. Le polymère d’éthylène a de préférence un module élastique d’au moins 200 MPa, et de façon particulièrement préférée d’au moins 250 MPa.
Dans la présente invention, le module élastique ou module d’Young d’un polymère (connu sous l’anglicisme « Tensile Modulus ») est bien connu de l’homme du métier, et peut être facilement déterminé selon la norme ISO 527-1 , -2 (2012). La norme ISO 527 présente une première partie, notée « ISO 527-1 », et une deuxième partie, notée « ISO 527-2 » spécifiant les conditions d’essai relatives aux principes généraux de la première partie de la norme ISO 527.
Dans la présente invention, l’expression « basse densité » signifie ayant une densité allant de 0,91 à 0,925 g/cm3 environ, ladite densité étant mesurée selon la norme ISO 1183A (à une température de 23°C).
Dans la présente invention, l’expression « moyenne densité » signifie ayant une densité allant de 0,926 à 0,940 g/cm3 environ, ladite densité étant mesurée selon la norme ISO 1183A (à une température de 23°C).
Dans la présente invention, l’expression « haute densité » signifie ayant une densité allant de 0,941 à 0,965 g/cm3, ladite densité étant mesurée selon la norme ISO 1183A (à une température de 23°C).
Le polymère d’éthylène représente de préférence de 20% à 80% en poids environ, et de façon particulièrement préférée de 25% à 60% en poids environ, par rapport au poids total du polymère d’éthylène nanochargé (i.e. du polymère d’éthylène et de la nanocharge inorganique thermiquement conductrice).
Etape ii)
L’étape ii) comprend le mélange du polymère d’éthylène nanochargé obtenu à l’étape i) avec au moins un polymère de propylène, pour former un matériau polymère thermoplastique nanochargé.
Cette étape ii) permet de former un matériau polymère thermoplastique ayant plusieurs niveaux de percolation.
Cette étape ii) peut être effectuée à une température allant de 180°C environ à 240°C environ, et de préférence de 200°C environ à 220°C environ.
L’étape ii) est avantageusement effectuée avec un mélangeur adapté pour mélanger plusieurs solides, tel que par exemple une extrudeuse monovis, une extrudeuse bivis, en particulier co-rotative ou contrarotative, un co-malaxeur buss, ou un dispositif de mélange fermé.
Cette étape ii) peut avoir un temps de résidence allant de 1 min environ à 1 heure environ, et de préférence de 5 minutes environ à 30 minutes environ.
La combinaison de polymères d’éthylène et de propylène permet d’obtenir un matériau polymère thermoplastique présentant de bonnes propriétés mécaniques, notamment en termes de module élastique, et électriques.
Le polymère de propylène
Lors de l’étape ii), le polymère de propylène (ou les polymères de propylène lorsqu’il y en a plusieurs) est(sont) utilisé(s) en une quantité de sorte qu’il(s) représente(nt) de préférence au moins 50% en poids environ, de façon particulièrement préférée de 55% à 90% en poids environ, et de façon plus particulièrement préférée de 60% à 85% en poids environ, par rapport au poids total du matériau polymère thermoplastique à base de polypropylène et de polyéthylène.
Le polymère de propylène peut être un homopolymère ou un copolymère de propylène Pi, et de préférence un copolymère de propylène Pi.
L’homopolymère de propylène Pi a de préférence un module élastique allant de 1250 à 1600 MPa environ.
Dans la présente invention, le module élastique ou module d’Young d’un polymère (connu sous l’anglicisme « Tensile Modulus ») est bien connu de l’homme du métier, et peut être facilement déterminé selon la norme ISO 527-1 , -2 (2012). La norme ISO 527 présente une première partie, notée « ISO 527-1 », et une deuxième partie, notée « ISO 527-2 » spécifiant les conditions d’essai relatives aux principes généraux de la première partie de la norme ISO 527.
L’homopolymère de propylène Pi peut représenter au moins 10% en poids, et de préférence de 15 à 30% en poids, par rapport au poids total du matériau polymère thermoplastique à base de polypropylène et de polyéthylène.
À titre d’exemples de copolymères de propylène Pi, on peut citer les copolymères de propylène et d’oléfine, l’oléfine étant notamment choisie parmi l’éthylène et une oléfine ai différente du propylène. L’éthylène ou l’oléfine ai différente du propylène du copolymère de propylène et d’oléfine représente de préférence au plus 45% en mole environ, de façon particulièrement préférée au plus 40% en mole environ, et de façon plus particulièrement préférée au plus 35% en mole environ, par rapport au nombre de moles total de copolymère de propylène et d’oléfine.
Le pourcentage en mole d’éthylène ou d’oléfine ai dans le copolymère de propylène Pi peut être déterminé par résonance magnétique nucléaire (RMN), par exemple selon la méthode décrite dans Masson et al., Int. J. Polymer Analysis & Characterization, 1996, Vol.2, 379-393.
L’oléfine ai différente du propylène peut répondre à la formule CH2=CH-R1, dans laquelle R1 est un groupe alkyle linéaire ou ramifié ayant de 2 à 12 atomes de carbone, notamment choisie parmi les oléfines suivantes : 1 -butène, 1-pentène, 4- méthyl-1-pentène, 1-hexène, 1-octène, 1 -décène, 1-dodécène, et un de leurs mélanges.
Les copolymères de propylène et d’éthylène sont préférés à titre de copolymère de propylène Pi.
Le copolymère de propylène Pi peut être un copolymère de propylène homophasique ou un copolymère de propylène hétérophasique, et de préférence un copolymère de propylène homophasique.
Dans l’invention, le copolymère de propylène homophasique Pi a de préférence un module élastique allant de 600 à 1200 MPa environ, et de façon particulièrement préférée allant de 800 à 1100 MPa environ.
Le copolymère de propylène homophasique Pi est avantageusement un copolymère statistique de propylène Pi.
L’éthylène ou l’oléfine ai différente du propylène du copolymère de propylène homophasique Pi représente de préférence au plus 20% en mole environ, de façon particulièrement préférée au plus 15% en mole environ, et de façon plus particulièrement préférée au plus 10% en mole environ, par rapport au nombre de moles total du copolymère de propylène homophasique Pi. L’éthylène ou l’oléfine ai différente du propylène du copolymère de propylène homophasique Pi peut représenter au moins 1 % en mole environ, par rapport au nombre de moles total de copolymère de propylène homophasique Pi.
À titre d’exemple de copolymère statistique de propylène Pi, on peut citer celui commercialisé par la société Borealis sous la référence Bormed® RB 845 MO ou celui commercialisé par la société Total Petrochemicals sous la référence PPR3221 .
Le copolymère de propylène hétérophasique (ou hétérophasé) Pi peut comprendre une phase thermoplastique de type propylène et une phase élastomère thermoplastique de type copolymère d’éthylène et d’une oléfine ci2.
L’oléfine 012 de la phase élastomère thermoplastique du copolymère de propylène hétérophasique Pi peut être le propylène.
La phase élastomère thermoplastique du copolymère de propylène hétérophasique Pi peut représenter au moins 20% en poids environ, et de préférence au moins 45% en poids environ, par rapport au poids total du copolymère de propylène hétérophasique Pi.
Le copolymère de propylène hétérophasique Pi a de préférence un module élastique allant de 50 à 1200 MPa environ, et de façon particulièrement préférée : soit un module élastique allant de 50 à 550 MPa environ, et de façon plus particulièrement préférée allant de 50 à 300 MPa environ ; soit un module élastique allant de 600 à 1200 MPa environ, et de façon plus particulièrement préférée allant de 800 à 1200 MPa environ.
À titre d’exemple de copolymère de propylène hétérophasique, on peut mentionner le copolymère de propylène hétérophasique commercialisé par la société LyondelIBasell sous la référence Adflex® Q 200 F, ou le copolymère hétérophasique commercialisé par la société LyondelIBasell sous la référence EP®2967.
L’homopolymère ou le copolymère de propylène Pi peut avoir une température de fusion supérieure à 110°C environ, de préférence supérieure à 130°C environ, de façon particulièrement préférée supérieure à 135°C environ, et de façon plus particulièrement préférée allant de 140 à 170°C environ.
L’homopolymère ou le copolymère de propylène Pi peut avoir une enthalpie de fusion allant de 20 à 100 J/g environ. L’homopolymère de propylene Pi a de préférence une enthalpie de fusion allant de 80 à 90 J/g environ.
Le copolymère de propylène homophasique Pi a de préférence une enthalpie de fusion allant de 40 à 90 J/g environ, et de façon particulièrement préférée allant de 50 à 85 J/g.
Le copolymère de propylène hétérophasique Pi a de préférence une enthalpie de fusion allant de 20 à 50 J/g environ.
L’homopolymère ou le copolymère de propylène Pi peut avoir un indice de fluidité allant de 0,5 à 3 g/10 min ; notamment déterminé à 230°C environ avec une charge de 2,16 kg environ selon la norme ASTM D1238-00, ou la norme ISO 1133.
Le copolymère de propylène homophasique Pi a de préférence un indice de fluidité allant de 1 ,0 à 2,75 g/10 min, et de préférence encore allant de 1 ,2 à 2,5 g/10 min ; notamment déterminé à 230°C environ avec une charge de 2,16 kg environ selon la norme ASTM D1238-00, ou la norme ISO 1133.
Le copolymère de propylène hétérophasique Pi peut avoir un indice de fluidité allant de 0,5 à 1 ,3 g/10 min, et de préférence allant de 0,6 à 1 ,2 g/10 min environ ; notamment déterminé à 230°C environ avec une charge de 2,16 kg environ selon la norme ASTM D1238-00, ou la norme ISO 1133.
L’homopolymère ou le copolymère de propylène Pi peut avoir une densité allant de de 0,81 à 0,92 g/cm3 environ ; notamment déterminé selon la norme ISO 1183A (à une température de 23°C).
Le copolymère de propylène Pi a de préférence une densité allant de 0,85 à 0,91 g/cm3, et de façon particulièrement préférée allant de 0,87 à 0,91 g/cm3 ; notamment déterminé selon la norme ISO 1183A (à une température de 23°C).
L’étape ii) peut mettre en œuvre plusieurs polymères de propylène.
Dans ce mode de réalisation, l’étape ii) comprend le mélange du polymère d’éthylène nanochargé obtenu à l’étape i) avec plusieurs polymères de propylène, pour former un matériau polymère thermoplastique nanochargé.
Les polymères de propylène peuvent être plusieurs copolymères de propylène Pi différents, notamment deux copolymères de propylène Pi différents, lesdits copolymères de propylène Pi étant tels que définis ci-dessus. En particulier, l’étape ii) peut mettre en œuvre un copolymère de propylène homophasique (en tant que premier copolymère de propylène Pi) et un copolymère de propylène hétérophasique (en tant que deuxième copolymère de propylène Pi ), ou deux copolymères de propylène hétérophasiques différents.
Lorsqu’un copolymère de propylène homophasique et un copolymère de propylène hétérophasique sont utilisés, ledit copolymère de propylène hétérophasique a de préférence un module élastique allant de 50 à 300 Mpa environ.
Selon une forme de réalisation de l’invention, les deux copolymères de propylène hétérophasiques ont un module élastique différent. De préférence, un premier copolymère de propylène hétérophasique a un module élastique allant de 50 à 550 MPa environ, et de façon particulièrement préférée allant de 50 à 300 MPa environ ; et un deuxième copolymère de propylène hétérophasique a un module élastique allant de 600 à 1200 MPa environ, et de façon plus particulièrement préférée allant de 800 à 1200 MPa environ.
Avantageusement, les premier et deuxième copolymères de propylène hétérophasiques ont un indice de fluidité tel que défini dans l’invention.
Ces combinaisons de copolymères de propylène Pi peuvent permettre avantageusement d’améliorer les propriétés mécaniques de la couche électriquement isolante. En particulier, la combinaison permet d’obtenir des propriétés mécaniques optimisées de la couche électriquement isolante, notamment en termes d’élongation à la rupture, et de flexibilité ; et/ou permet de former une couche électriquement isolante plus homogène, notamment favorise la dispersion du liquide diélectrique dans le matériau polymère thermoplastique à base de polypropylène et de polyéthylène de ladite couche électriquement isolante.
Par ailleurs, la combinaison de copolymères de propylène Pi avec un polymère d’éthylène permet d’améliorer encore les propriétés mécaniques de la couche électriquement isolante, tout en garantissant une bonne conductivité thermique.
Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, le copolymère de propylène Pi ou les copolymères de propylène Pi lorsqu’il y en a plusieurs, représente(nt) au moins 50% en poids environ, de préférence de 55 à 90% en poids environ, et de façon particulièrement préférée de 60 à 90% en poids environ, par rapport au poids total du matériau polymère thermoplastique à base de polypropylene et de polyéthylène.
Le copolymère de propylène homophasique Pi peut représenter au moins 30% en poids, et de préférence de 40 à 80% en poids, par rapport au poids total du matériau polymère thermoplastique à base de polypropylène et de polyéthylène.
Le copolymère de propylène hétérophasique Pi ou les copolymères de propylène hétérophasiques Pi lorsqu’il y en a plusieurs, peu(ven)t représenter de 1 à 50% en poids environ, de préférence de 5 à 45% en poids environ, et de façon particulièrement préférée de 10 à 50% en poids environ, par rapport au poids total du matériau polymère thermoplastique à base de polypropylène et de polyéthylène.
Le polymère d’éthylène représente de préférence de 5% à 50% en poids environ, et de façon particulièrement préférée de 10% à 40% en poids environ, par rapport au poids total du matériau polymère thermoplastique à base de polypropylène et de polyéthylène.
Etape iii)
L’étape iii) comprend le mélange du matériau polymère thermoplastique nanochargé obtenu à l’étape ii) avec le liquide diélectrique pour former une composition polymère.
Cette étape iii) permet de mettre en contact le liquide diélectrique comprenant éventuellement un ou plusieurs additifs, avec le matériau polymère thermoplastique nanochargé.
L’étape iii) est de préférence effectuée à une température allant de 170°C à 240°C environ, et de façon particulièrement préférée de 180°C à 220°C environ.
L’étape iii) est de préférence effectuée à l’aide d’une extrudeuse.
L’extrudeuse comprend de préférence une vis.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’extrudeuse mettant en œuvre l’étape iii) du procédé de l’invention est une extrudeuse monovis. Elle comprend donc une unique vis. L’extrudeuse peut être munie d’au moins une trémie d’alimentation connectée à l’extrudeuse et configurée pour introduire ou injecter des constituants dans l’extrudeuse.
Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l’invention, l’étape iii) est réalisée selon les sous-étapes suivantes : iii-1 ) introduire le liquide diélectrique dans une extrudeuse au moyen d’une trémie d’alimentation, iii-2) introduire le matériau polymère thermoplastique nanochargé [issu de l’étape ii)], notamment sous la forme de granulés, dans l’extrudeuse au moyen de la trémie d’alimentation, iii-3) mélanger le liquide diélectrique et le matériau polymère thermoplastique nanochargé au sein de l’extrudeuse, afin de former la composition polymère, et iii-4) faire fondre le matériau polymère thermoplastique.
Au cours de l’étape iii), le liquide diélectrique et le matériau polymère thermoplastique nanochargé sont de préférence amenés dans une première zone de la vis, dénommée zone d’alimentation (sous-étapes iii-1 et iii-2)).
La zone d’alimentation ou première zone de la vis se situe notamment à l’entrée de l’extrudeuse.
Le mélange résultant peut ensuite être amené de la zone d’alimentation vers une ou plusieurs zones intermédiaires de la vis permettant le transport de la composition polymère vers la tête de l’extrudeuse située à la sortie de l’extrudeuse, et la fusion graduelle du matériau polymère thermoplastique (sous-étapes iii-3) et iii-4)).
La sous-étape iii-1) (respectivement la sous-étape iii-2) peut être mise en œuvre à une pression d’au plus 5 bars, de préférence d’au plus 3 bars, et de préférence d’au plus 1 ,5 bars. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, la sous-étape iii-1 ) (respectivement la sous-étape iii-2) est mise en œuvre à la pression atmosphérique, à savoir à une pression environ égale à 1 bar.
Avant la sous-étape iii-2) d’introduction du matériau polymère thermoplastique nanochargé dans l’extrudeuse, ledit matériau polymère thermoplastique nanochargé peut être préalablement chauffé à une température allant de 40°C à 100°C.
Selon un mode de réalisation préféré, les sous-étapes iii-1 ) et iii-2) sont concomitantes. En d’autres termes, le liquide diélectrique est introduit en même temps que le matériau polymère thermoplastique nanochargé sous forme solide dans la zone d’alimentation, à travers la trémie de l’extrudeuse.
Lors des sous-étapes iii-3) et iii-4), la composition polymère est amenée (de façon continue) de la zone d'alimentation vers une ou plusieurs zones intermédiaires de la vis permettant le transport de la composition vers la tête de l’extrudeuse située à la sortie de l’extrudeuse, et la fusion graduelle du polymère.
Les zones intermédiaires sont situées entre la zone d’alimentation et la tête d’extrudeuse.
Les zones intermédiaires peuvent comprendre une ou plusieurs zones de chauffe, permettant de contrôler la température dans l’extrudeuse.
L’état fondu (fusion) est atteint lorsque le matériau polymère thermoplastique est chauffé à une température supérieure ou égale à sa température de fusion.
Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l’invention, les sous- étapes iii-3) et iii-4) sont concomitantes.
La sous-étape iii-4) [respectivement la sous-étape iii-3)] peut être effectuée à une température allant de 170°C à 240°C environ, et de façon particulièrement préférée de 180°C à 220°C environ.
La sous-étape iii-4) [respectivement la sous-étape iii-3)] peut être effectuée à une pression allant de 1 à 300 bars.
Le liquide diélectrique et le matériau polymère thermoplastique nanochargé peuvent être mis en contact dans la trémie d’alimentation ou dans l’extrudeuse, notamment dans la zone d’alimentation ; et de préférence dans la trémie d’alimentation.
La mise en contact du liquide diélectrique chargé et du matériau polymère thermoplastique peut être effectuée à une température allant de 15°C à 80°C environ, et de préférence à température ambiante.
Dans la présente invention, l’expression « température ambiante » signifie une température variant de 15 à 35°C environ, et de préférence variant de 20 à 25°C environ.
La mise en contact est de préférence réalisée à une pression d’au plus 5 bars, de préférence d’au plus 3 bars, et de préférence d’au plus 1 ,5 bars. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, la mise en contact est réalisée à la pression atmosphérique, à savoir environ égale à 1 bar.
La sous-étape iii-3) ou la mise en contact du liquide diélectrique et du matériau polymère thermoplastique nanochargé ne comprend pas de préférence une étape d’imprégnation du matériau polymère thermoplastique nanochargé par le liquide diélectrique. En d’autres termes, le liquide diélectrique n’est pas absorbé complètement par le matériau polymère thermoplastique nanochargé, notamment avant la fusion du matériau polymère thermoplastique nanochargé selon la sous- étape iii-4). En effet, une étape d’imprégnation conventionnelle est longue et requiert une quantité minimale de liquide diélectrique (10-15% environ par rapport à la masse totale de la composition polymère).
Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l’invention, l’extrudeuse comprend une vis barrière et/ou un fourreau rainuré. L’utilisation d’un fourreau spécifique (i.e. fourreau rainuré) et/ou d’une vis spécifique (i.e. vis barrière) permet d’obtenir une composition homogène facile à extruder, tout en évitant ou limitant la formation de défauts de structure dans la couche électriquement isolante thermoplastique obtenue.
À l’issue de l’étape iii), le liquide diélectrique forme un mélange intime avec le matériau polymère thermoplastique nanochargé.
Le liquide diélectrique
Le liquide diélectrique peut comprendre au moins un liquide choisi parmi une huile minérale (e.g. huile naphténique, huile paraffinique ou huile aromatique), une huile végétale (e.g. huile de soja, huile de lin, huile de colza, huile de maïs ou huile de ricin), une huile synthétique telle qu’un hydrocarbure aromatique (alkylbenzène, alkylnaphtalène, alkylbiphényle, alkydiaryléthylène, etc...), une huile de silicone, un éther-oxyde, un ester organique, et un hydrocarbure aliphatique, et de préférence parmi une huile minérale (e.g. huile naphténique, huile paraffinique ou huile aromatique), une huile végétale (e.g. huile de soja, huile de lin, huile de colza, huile de maïs ou huile de ricin), une huile synthétique telle qu’un hydrocarbure aromatique (alkylbenzène, alkylnaphtalène, alkylbiphényle, alkydiaryléthylène, etc...), une huile de silicone, et un hydrocarbure aliphatique. Le liquide composant le liquide diélectrique est généralement liquide à 20-25°C environ.
Le liquide diélectrique peut comprendre au moins 70% en poids environ du liquide composant le liquide diélectrique, et de préférence au moins 80% en poids environ du liquide composant le liquide diélectrique, par rapport au poids total du liquide diélectrique.
L’huile minérale est préférée en tant que liquide composant le liquide diélectrique.
Le liquide diélectrique comprend de façon particulièrement préférée au moins une huile minérale, et au moins un composé polaire de type benzophénone, acétophénone, ou un de leurs dérivés.
L’huile minérale est de préférence choisie parmi les huiles naphténiques et les huiles paraffiniques.
L’huile minérale est obtenue à partir du raffinage d’un brut pétrolier.
Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l’invention, l’huile minérale comprend une teneur en carbone paraffinique (Cp) allant de 45 à 65% atomique environ, une teneur en carbone naphténique (Cn) allant de 35 à 55% atomique environ et une teneur en carbone aromatique (Ca) allant de 0,5 à 10% atomique environ.
Dans un mode de réalisation particulier, le composé polaire de type benzophénone, acétophénone ou un de leurs dérivés représente au moins 2,5% en poids environ, de préférence au moins 3,5% en poids environ, et de façon particulièrement préférée au moins 4% en poids environ, par rapport au poids total du liquide diélectrique. Le composé polaire permet d’améliorer la rigidité diélectrique de la couche électriquement isolante.
Le liquide diélectrique peut comprendre au plus 30% en poids environ, de préférence au plus 20% en poids environ, et encore plus préférentiellement au plus 15% en poids environ, de composé polaire de type benzophénone, acétophénone ou un de leurs dérivés, par rapport au poids total du liquide diélectrique. Cette quantité maximale permet de garantir des pertes diélectriques modérées, voire faibles (e.g. inférieures à 10’3 environ), et également d’éviter la migration du liquide diélectrique hors de la couche électriquement isolante. Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, le composé polaire de type benzophénone, acétophénone ou un de leurs dérivés est choisi parmi la benzophénone, la dibenzosubérone, la fluorénone et l’anthrone. La benzophénone est particulièrement préférée.
Un ou plusieurs additifs peuvent faire partie des constituants du liquide diélectrique, du liquide diélectrique chargé, ou de la composition polymère.
Les additifs peuvent être choisis parmi des agents favorisant la mise en œuvre tels que des lubrifiants, des agents compatibilisants, des agents de couplage, des antioxydants, des agents anti-UV, des antioxydants, des agents anti-cuivre, des agents anti-arborescences d’eau, des pigments, et un de leurs mélanges.
Les antioxydants permettent de protéger la composition polymère des contraintes thermiques engendrées lors des étapes de fabrication du câble ou de fonctionnement du câble.
Les antioxydants sont choisis de préférence parmi les phénols encombrés, les thioesters, les antioxydants à base de soufre, les antioxydants à base de phosphore, les antioxydants de type amine, et un de leurs mélanges.
À titre d’exemples de phénols encombrés, on peut citer le 1 ,2-bis(3,5-di-tert-butyl -4- hydroxyhydrocinnamoyl) hydrazine (Irganox® MD 1024), le pentaérythritol tétrakis(3- (3,5-di-te/'t-butyl-4-hydroxyphényl)propionate) (Irganox® 1010), l’octadécyl 3-(3,5-di- tert-butyl-4-hydroxyphényl)propionate (Irganox® 1076), le 1 ,3,5-triméthyl-2,4,6- tris(3,5-di-te/'t-butyl-4-hydroxybenzyl)benzène (Irganox® 1330), le 4,6-bis (octylthiométhyl)-o-crésol (Irgastab® KV10 ou Irganox® 1520), le 2,2’-thiobis(6-te/'t- butyl-4-méthylphénol) (Irganox® 1081 ), le 2,2’- thiodiéthylène bis[3-(3,5-di-te/ -butyl- 4-hydroxyphényl) propionate] (Irganox® 1035), le tris (3,5-di-tert-butyl-4- hydroxybenzyl) isocyanurate (Irganox® 3114), le 2,2'-oxamido-bis(éthyl-3(3,5-di-te/'t- butyl-4-hydroxyphényle)propionate) (Naugard XL-1 ), ou le 2,2’-méthylènebis(6-te/'t- butyl-4-méthylphénol).
À titre d’exemples d’antioxydants à base de soufre, on peut citer les thioéthers tels que le didodécyl-3,3’-thiodipropionate (Irganox® PS800), le distéaryl thiodipropionate ou dioctadecyl-3,3’-thiodipropionate (Irganox® PS802), le bis[2-méthyle-4-{3-n-alkyle (C12 ou C14) thiopropionyloxy}-5-te/'t-butylphényl]sulfide, le thiobis-[2-te/7-butyl-5- méthyle-4,1-phénylène] bis [3-(dodécylthio)propionate], ou le 4,6- bis(octylthiométhyle)-o-crésol (Irganox® 1520 ou Irgastab® KV10).
À titre d’exemples d’antioxydants à base de phosphore, on peut citer le tris(2,4-di- te/ï-butyl-phényle)phosphite (Irgafos® 168) ou le bis(2,4-di-te/ï- butylphényl)pentaérythritol diphosphite (Ultranox® 626).
À titre d’exemples d’antioxydants de type amine, on peut citer les phénylène diamines (e.g. paraphénylènes diamines tels que 1 PPD ou 6PPD), les diphénylamine styrène, les diphénylamines, le 4-(1 -méthyl-1 -phényléthyl)-N-[4-(1 - méthyl-1 -phényléthyl)phényl]aniline (Naugard 445), les mercapto benzimidazoles, ou le 2,2,4-triméthyl-1 ,2 dihydroquinoline polymérisé (TMQ).
À titre d’exemples de mélanges d’antioxydants utilisables selon l’invention, on peut citer l’Irganox B 225 qui comprend un mélange équimolaire d’Irgafos 168 et d’Irganox 1010 tels que décrits ci-dessus.
L’antioxydant peut représenter de 3% à 25% en poids environ, et de préférence de 5% à 20% en poids environ, par rapport au poids total du liquide diélectrique.
La composition polymère
Le matériau polymère thermoplastique de la composition polymère de la couche électriquement isolante du câble de l’invention est de préférence hétérophasé (i.e. il comprend plusieurs phases). La présence de plusieurs phases provient généralement du mélange de deux polyoléfines différentes, tel qu’un mélange d’un polymère de propylène et d’un polymère d’éthylène, ou un mélange de polymères de propylène différents.
À l’issue de l’étape iii), une composition polymère comprenant au moins ledit matériau polymère thermoplastique, ledit liquide diélectrique, et ladite charge inorganique thermiquement conductrice est obtenue.
La composition polymère de la couche électriquement isolante de l’invention est une composition polymère thermoplastique. Elle n’est donc pas réticu labié.
En particulier, la composition polymère ne comprend pas d’agents de réticulation, d’agents de couplage de type silane, de peroxydes et/ou d’additifs qui permettent une réticulation. En effet de tels agents dégradent le matériau polymère thermoplastique à base de polypropylène et de polyéthylène. La composition polymère est de préférence recyclable.
La composition polymère peut comprendre au moins 1 % en poids environ, de préférence au moins 2% en poids environ, de façon particulièrement préférée au moins 5% en poids environ, et de façon plus particulièrement préférée au moins 10% en poids environ, de charge inorganique thermiquement conductrice par rapport au poids total de la composition polymère.
La composition polymère peut comprendre au plus 50% en poids environ, de façon particulièrement préférée au plus 40% en poids environ, et de façon plus particulièrement préférée au plus 30% en poids environ, charge inorganique thermiquement conductrice par rapport au poids total de la composition polymère.
La composition polymère peut typiquement comprendre de 0,01 à 5% en poids environ, et de préférence de 0,1 à 2% en poids environ d’additifs, par rapport au poids total du matériau polymère thermoplastique à base de polypropylène et de polyéthylène.
Le liquide diélectrique représente de 1 % à 20% en poids environ, de préférence de 2 à 15% en poids environ, et de façon particulièrement préférée de 3 à 12% en poids environ, par rapport au poids total de la composition polymère.
Le matériau polymère thermoplastique à base de polypropylène et de polyéthylène peut représenter au moins 50% en poids environ, de préférence au moins 70% en poids environ, et de façon particulièrement préférée au moins 80% en poids environ, par rapport au poids total de la composition polymère.
Le procédé peut comprendre en outre avant l’étape iii), une étape io) de préparation du liquide diélectrique.
Lors de l’étape io), le liquide diélectrique peut être préparé en mélangeant les différents constituants du liquide diélectrique.
L’étape io) peut alors être effectuée en mélangeant l’huile minérale avec le composé polaire.
L’étape io) peut être effectuée à une température allant de 20°C environ à 100°C environ, notamment afin de garantir un mélange homogène de l’huile minérale avec le composé polaire. Un ou plusieurs des additifs tels que définis dans l’invention peuvent être ajoutés lors de l’étape io), i), ii), ou iii).
Lorsque l’additif est un antioxydant, il est préférentiellement ajouté lors de l’étape io).
En d’autres termes, l’étape io) comprend le mélange du liquide composant le liquide diélectrique, éventuellement du composé polaire, avec au moins un antioxydant.
Lorsque l’antioxydant est présent, l’étape io) comprend le mélange de l’huile minérale avec éventuellement le composé polaire, et avec l’antioxydant.
L’étape io) est optionnelle. En d’autres termes, les différents constituants du liquide diélectrique peuvent être mélangés avec le matériau polymère thermoplastique nanochargé sans étape préalable io).
Etape iv)
À l’issue de l’étape iii) une composition polymère homogène est obtenue et elle peut être alors extrudée autour de l’élément électriquement conducteur allongé selon l’étape iv), pour obtenir une couche électriquement isolante (extrudée) entourant ledit élément électriquement conducteur allongé.
L’étape iv) peut être réalisée par des techniques bien connues de l’homme du métier, par exemple à l’aide d’une extrudeuse.
Lorsque l’étape iii) est effectuée au moyen d’une extrudeuse, l’étape iv) consiste à récupérer la composition polymère formée dans une ou plusieurs zones intermédiaires de l’extrudeuse et amenée au niveau de la tête de l’extrudeuse pour l’appliquer autour de l’élément électriquement conducteur allongé.
Lors de l’étape iv), la composition comprenant le matériau polymère thermoplastique nanochargé à l’état fondu et le liquide diélectrique passe notamment sous pression au travers d’une filière.
Lors de l’étape iv), la composition polymère en sortie d’extrudeuse est dite
« non réticulée », la température ainsi que le temps de mise en œuvre au sein de l’extrudeuse étant optimisés en conséquence.
En sortie d’extrudeuse, on obtient donc une couche extrudée autour dudit élément électriquement conducteur, pouvant être ou non, directement en contact physique avec ledit élément électriquement conducteur allongé. Le procédé de l’invention ne comprend pas de préférence d’étape de réticulation de la couche obtenue à l’étape iv).
La couche électriquement isolante et/ou la ou les couche(s) semi-conductrice(s) du câble électrique de l’invention peuvent être obtenues par extrusion successive ou par co-extrusion.
Les différentes compositions peuvent être extrudées les unes à la suite des autres pour entourer de façon successive l'élément électriquement conducteur allongé, et ainsi former les différentes couches du câble électrique de l’invention.
Elles peuvent alternativement être extrudées concomitamment par co-extrusion à l’aide d’une unique tête d’extrudeuse, la co-extrusion étant un procédé bien connu de l’homme du métier.
Au cours de l’étape iv), la température au sein du dispositif d’extrusion est de préférence supérieure à la température de fusion du polymère majoritaire ou du polymère ayant la température de fusion la plus élevée, parmi les polymères utilisés dans la composition à mettre en œuvre.
Cette étape iv) peut être effectuée à une température allant de 180°C environ à 240°C environ, et de préférence allant de 200°C environ à 220°C environ.
La couche électriquement isolante
La couche électriquement isolante du câble de l’invention est une couche non réticulée ou en d’autres termes une couche thermoplastique.
Dans l’invention, l’expression « couche non réticulée » ou « couche thermoplastique » signifie une couche dont le taux de gel selon la norme ASTM D2765-01 (extraction au xylène) est d’au plus 30% environ, de préférence d’au plus 20% environ, de façon particulièrement préférée d’au plus 10% environ, de façon plus particulièrement préférence d’au plus 5%, et de façon encore plus particulièrement préférée de 0%.
Dans un mode de réalisation de l’invention, la couche électriquement isolante, de préférence non réticulée, présente une conductivité thermique d’au moins 0,30 W/m.K à 40°C, de préférence d’au moins 0,31 W/m.K à 40°C, de façon particulièrement préférée d’au moins 0,32 W/m.K à 40°C, de façon plus particulièrement préférée d’au moins 0,33 W/m.K à 40°C, de façon encore plus particulièrement préférée d’au moins 0,34 W/m.K à 40°C, et de façon encore plus particulièrement préférée d’au moins 0,35 W/m.K à 40°C.
Dans un mode de réalisation particulier, la couche électriquement isolante, de préférence non réticulée, présente une résistance à la traction (RT) d’au moins 8,5 MPa, de préférence d’au moins 10 MPa environ, et de façon particulièrement préférée d’au moins 15 MPa environ, avant vieillissement (selon la norme CEI 20- 86).
Dans un mode de réalisation particulier, la couche électriquement isolante, de préférence non réticulée, présente une élongation à la rupture (ER) d’au moins 250% environ, de préférence d’au moins 300% environ, et de façon particulièrement préférée d’au moins 350% environ, avant vieillissement (selon la norme CEI 20-86).
Dans un mode de réalisation particulier, la couche électriquement isolante, de préférence non réticulée, présente une résistance à la traction (RT) d’au moins 8,5 MPa, de préférence d’au moins 10 MPa environ, et de façon particulièrement préférée d’au moins 15 MPa environ, après vieillissement (selon la norme CEI 20- 86).
Dans un mode de réalisation particulier, la couche électriquement isolante, de préférence non réticulée, présente une élongation à la rupture (ER) d’au moins 250% environ, de préférence d’au moins 300% environ, et de façon particulièrement préférée d’au moins 350% environ, après vieillissement (selon la norme CEI 20-86).
La résistance à la traction (RT) et l’élongation à la rupture (ER) (avant ou après vieillissement) peuvent être effectués selon la Norme NF EN 60811-1-1 , notamment à l’aide d’un appareil commercialisé sous la référence 3345 par la société Instron.
Le vieillissement est généralement effectué à 135°C pendant 240 heures (ou 10 jours).
La couche électriquement isolante du câble de l’invention est de préférence une couche recyclable.
La couche électriquement isolante de l’invention peut être une couche extrudée, notamment par des procédés bien connus de l’homme du métier.
La couche électriquement isolante présente une épaisseur variable en fonction du type de câble envisagé. En particulier, lorsque le câble conforme à l’invention est un câble à moyenne tension, l’épaisseur de la couche électriquement isolante est typiquement de 4 à 5,5 mm environ, et plus particulièrement de 4,5 mm environ. Lorsque le câble conforme à l’invention est un câble haute tension, l’épaisseur de la couche électriquement isolante varie typiquement de 17 à 18 mm (pour des tensions de l’ordre 150 kV environ) et pour aller jusqu’à des épaisseurs allant de 20 à 25 mm environ pour des tensions supérieures à 150 kV (câbles à haute tension). Les épaisseurs précitées dépendent de la taille de l’élément électriquement conducteur allongé.
Dans la présente invention, on entend par « couche électriquement isolante » une couche dont la conductivité électrique peut être d’au plus 1 ,10’8 S/m (siemens par mètre), de préférence d’au plus 1 ,10’9 S/m, et de façon particulièrement préférée d’au plus 1 ,10’1° S/m, mesurée à 25°C environ en courant continu.
La couche électriquement isolante de l’invention peut comprendre au moins le matériau polymère thermoplastique à base de polypropylène et de polyéthylène, au moins la charge inorganique thermiquement conductrice, et le liquide diélectrique, les ingrédients précités étant tels que définis dans l’invention.
Les proportions des différents ingrédients dans la couche électriquement isolante peuvent être identiques à celles telles que décrites dans l’invention pour ces mêmes ingrédients dans la composition polymère.
Le câble de l’invention concerne plus particulièrement le domaine des câbles électriques fonctionnant en courant continu (DC) ou en courant alternatif (AC).
Le câble
La couche électriquement isolante de l’invention peut entourer l’élément électriquement conducteur allongé.
L’élément électriquement conducteur allongé est de préférence positionné au centre du câble.
L’élément électriquement conducteur allongé peut être un conducteur monocorps tel que par exemple un fil métallique ou un conducteur multicorps tel qu’une pluralité de fils métalliques torsadés ou non.
L’élément électriquement conducteur allongé peut être en aluminium, en alliage d’aluminium, en cuivre, en alliage de cuivre, ou en une de leurs combinaisons. Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, le câble électrique comprend :
- au moins une couche semi-conductrice entourant l’élément électriquement conducteur allongé, et
- une couche électriquement isolante telle que définie dans l’invention.
La couche électriquement isolante a plus particulièrement une conductivité électrique inférieure à celle de la couche semi-conductrice. Plus particulièrement, la conductivité électrique de la couche semi-conductrice peut être au moins 10 fois supérieure à la conductivité électrique de la couche électriquement isolante, de préférence au moins 100 fois supérieure à la conductivité électrique de la couche électriquement isolante, et de façon particulièrement préférée au moins 1000 fois supérieure à la conductivité électrique de la couche électriquement isolante.
La couche semi-conductrice peut entourer la couche électriquement isolante. La couche semi-conductrice peut alors être une couche semi-conductrice externe.
La couche électriquement isolante peut entourer la couche semi-conductrice. La couche semi-conductrice peut alors être une couche semi-conductrice interne.
La couche semi-conductrice est de préférence une couche semi-conductrice interne.
Le câble électrique de l’invention peut en outre comprendre une autre couche semi- conductrice.
Ainsi, dans ce mode de réalisation, le câble de l’invention peut comprendre :
- au moins un élément électriquement conducteur allongé, de préférence positionné au centre du câble,
- une première couche semi-conductrice entourant l’élément électriquement conducteur allongé,
- une couche électriquement isolante entourant la première couche semi- conductrice, et
- une deuxième couche semi-conductrice entourant la couche électriquement isolante, la couche électriquement isolante étant telle que définie dans l’invention.
Dans la présente invention, on entend par « couche semi-conductrice » une couche dont la conductivité électrique peut être strictement supérieure à 1 .10-8 S/m (siemens par mètre), de préférence d’au moins 1 ,10’3 S/m, et de préférence peut être inférieure à 1 .103 S/m, mesurée à 25°C en courant continu. Dans un mode de réalisation particulier, la première couche semi-conductrice, la couche électriquement isolante et la deuxième couche semi-conductrice constituent une isolation tricouche. En d’autres termes, la couche électriquement isolante est en contact physique direct avec la première couche semi-conductrice, et la deuxième couche semi-conductrice est en contact physique direct avec la couche électriquement isolante.
La première couche semi-conductrice (respectivement la deuxième couche semi- conductrice) est de préférence obtenue à partir d’une composition polymère comprenant au moins un matériau polymère thermoplastique à base de polypropylène tel que défini dans l’invention, et éventuellement au moins une charge électriquement conductrice telle que définie dans l’invention.
La charge électriquement conductrice représente de préférence une quantité suffisante pour que la couche soit semi-conductrice.
De préférence, la composition polymère au moins 6% en poids environ de charge électriquement conductrice, de préférence au moins 10% en poids environ de charge électriquement conductrice, préférentiellement au moins 15% en poids environ de charge électriquement conductrice, et encore plus préférentiellement au moins 25% en poids environ de charge électriquement conductrice, par rapport au poids total de la composition polymère.
La composition polymère peut comprendre au plus 45% en poids environ de charge électriquement conductrice, et de préférence au plus 40% en poids environ de charge électriquement conductrice, par rapport au poids total de la composition polymère.
La première couche semi-conductrice (respectivement la deuxième couche semi- conductrice) est de préférence une couche thermoplastique ou une couche non réticulée.
Le câble peut comprendre en outre une gaine extérieure de protection entourant la couche électriquement isolante (ou la deuxième couche semi-conductrice si elle existe).
La gaine extérieure de protection peut être en contact physique direct avec la couche électriquement isolante (ou la deuxième couche semi-conductrice si elle existe). La gaine extérieure de protection peut être une gaine électriquement isolante.
Le câble électrique peut comprendre en outre un écran électrique (e.g. métallique) entourant la deuxième couche semi-conductrice. Dans ce cas, la gaine électriquement isolante entoure ledit écran électrique et l’écran électrique est entre la gaine électriquement isolante et la deuxième couche semi-conductrice.
Cet écran métallique peut être un écran dit « filaire » composé d’un ensemble de conducteurs en cuivre ou en aluminium arrangé autour et le long de la deuxième couche semi-conductrice, un écran dit « rubané » composé d’un ou de plusieurs rubans métalliques conducteurs en cuivre ou en aluminium posé(s) éventuellement en hélice autour de la deuxième couche semi-conductrice ou un ruban métallique conducteur en aluminium posé longitudinalement autour de la deuxième couche semi-conductrice et rendu étanche grâce à de la colle dans les zones de chevauchement de parties dudit ruban, ou d’un écran dit « étanche » de type tube métallique composé éventuellement de plomb ou d’alliage de plomb et entourant la deuxième couche semi-conductrice. Ce dernier type d’écran permet notamment de faire barrière à l’humidité ayant tendance à pénétrer le câble électrique en direction radiale.
L’écran métallique du câble électrique de l’invention peut comprendre un écran dit « filaire » et un écran dit « étanche » ou un écran dit « filaire » et un écran dit « rubané ».
Tous les types d’écrans métalliques peuvent jouer le rôle de mise à la terre du câble électrique et peuvent ainsi transporter des courants de défaut, par exemple en cas de court-circuit dans le réseau concerné.
D’autres couches, telles que des couches gonflantes en présence d’humidité peuvent être ajoutées entre la deuxième couche semi-conductrice et l’écran métallique, ces couches permettant d’assurer l’étanchéité longitudinale du câble électrique à l’eau.
Brève description des dessins
[Fig. 1] La figure 1 représente un dispositif pour la mise en œuvre d’un procédé conforme à l’invention. Pour des raisons de clarté, seuls les éléments essentiels pour la compréhension de l'invention ont été représentés de manière schématique, et ceci sans respect de l'échelle.
Sur la figure 1 , le dispositif 1 comprend un container 2 pouvant être alimenté par des granulés d’un matériau polymère thermoplastique nanochargé à base de polyéthylène et de polypropylène (i.e. polymère d’éthylène + charge inorganique thermiquement conductrice ; préalablement mélangé avec un polymère de propylène), un container 3 pouvant être alimenté par un liquide diélectrique, une trémie d’alimentation 4 pouvant être alimentée à température ambiante par les granulés du matériau polymère thermoplastique nanochargé contenus dans le container 2 et par le liquide diélectrique contenu dans le container 3, et une extrudeuse 5 comprenant un fourreau rainuré 6 et/ou une vis barrière 7, ainsi qu’une tête d’extrudeuse 8. Les granulés du matériau polymère thermoplastique nanochargé et le liquide diélectrique sont introduits via la trémie d’alimentation 4 dans une zone d’alimentation 9 de la vis selon l’étape iii), puis amenée de la zone d’alimentation 9 vers une ou plusieurs zones intermédiaires 10 permettant le transport de la composition polymère vers la tête de l’extrudeuse 8 située à la sortie de l’extrudeuse 5 et la fusion graduelle du matériau polymère thermoplastique nanochargé, lesdites zones intermédiaires 10 étant situées entre la zone d’alimentation 9 et la tête d’extrudeuse 8. Enfin, au niveau de la tête d’extrudeuse 8, la composition polymère est appliquée autour d’un élément électriquement conducteur allongé.
Exemple
Polyéthylène nanocharqé
Un polyéthylène nanochargé a été préparé de la façon suivante : un polyéthylène linéaire basse densité LLDPE vendu sous la dénomination commerciale BPD 3642 par Ineos a été mélangé à de l’alumine vendue sous la dénomination commerciale Timal 17 par Alteo à l’aide d’une extrudeuse à double vis (« Leistritz twin screw extruder ») à une température de 165 à 180°C environ, puis fondu à 200°C environ (vitesse des vis : 15 tours/min), pour former un polyéthylène chargé comprenant 36,5% en poids de polyéthylène et 63,5% en poids d’alumine, par rapport au poids total du polyéthylène chargé. L’alumine utilisée a une D50 de 400 nm environ et une surface spécifique de 8 m2/g environ.
Composition polymère
Une couche conforme à l’invention, i.e. obtenue à partir d’une composition polymère comprenant au moins un matériau polymère thermoplastique à base de polypropylène et de polyéthylène, au moins un liquide diélectrique, et au moins une charge inorganique thermiquement conductrice a été préparée de la façon détaillée ci-dessous.
Le tableau 1 ci-dessous rassemble les quantités des composés présents dans la composition polymère conforme à l’invention qui sont exprimées en pourcentages en poids, par rapport au poids total de la composition polymère.
[Tableaux 1]
L’origine des composés du tableau 1 est la suivante :
- Copolymère de propylène statistique commercialisé par la société Total Petrochemicals sous la référence PPR3221 ;
- Copolymère de propylène hétérophasé commercialisé par la société Basell Polyolefins sous la référence Adflex® Q 200 F ;
- Polyéthylène linéaire de faible densité commercialisé par la société Ineos sous la référence BPD3642 YB ;
- Antioxydant commercialisé par la société Ciba sous la référence Irganox® B 225 comprenant un mélange équimolaire d’Irgafos® 168 et d’Irganox® 1010 ; et
- Liquide diélectrique comprenant 95,0% en poids d’une huile commercialisée par la société Nynas sous la référence BNS 28 et 5,0% en poids de benzophénone.
Couche non réticulée
Les constituants suivants : huile minérale, antioxydant et benzophénone de la composition polymère référencée dans le tableau 1 , sont dosés et mélangés sous agitation à 75°C environ, afin de former un liquide diélectrique.
Le polyéthylène nanochargé est ensuite mélangé dans un récipient aux constituants suivants : copolymère de propylène hétérophasé, polyéthylène linéaire basse densité supplémentaire, et copolymère statistique de propylène de la composition polymère référencée dans le tableau 1 et liquide diélectrique tel que préparé ci- dessus. Puis, le mélange résultant est homogénéisé à l’aide d’une extrudeuse à double vis (« Leistritz twin screw extruder ») à une température de 165 à 180°C environ, puis fondu à 200°C environ (vitesse des vis : 15 tours/min).
Le mélange homogénéisé et fondu est ensuite mis sous la forme de granulés.
Les granulés ont ensuite été pressés à chaud pour former une couche sous la forme d’une plaque.
On a ainsi préparé la composition polymère sous la forme d’une couche de 1 mm d’épaisseur pour l’évaluation de ses propriétés mécaniques et également d’une couche de 8 mm d’épaisseur pour effectuer les mesures de conductivité thermique.
Les tests de résistance à la traction (RT) et d’élongation à la rupture (ER) ont été effectués sur les matériaux selon la Norme NF EN 60811 -1 -1 , à l’aide d’un appareil commercialisé sous la référence 3345 par la société Instron.
Les tests de conductivité thermique ont été effectués sur les matériaux selon la méthode bien connue sous l’anglicisme « Transient Plane Source ou TPS » et à l’aide d’un appareil commercialisé sous la référence HOT DISK TPS 2500S par la société THERMOCONCEPT.
Les résultats correspondant à chacun de ces tests sont reportés dans le tableau 2 ci-dessous :
[Tableaux 2]
L’ensemble de ces résultats montre que l’incorporation d’une nanocharge inorganique thermiquement conductrice telle que définie dans l’invention dans un polymère d’éthylène selon le procédé de l’invention améliore les propriétés de conductivité thermique tout en garantissant de bonnes propriétés mécaniques, notamment en termes de résistance à la traction et d’élongation à la rupture, y compris après vieillissement.

Claims

34 Revendications
[Revendication 1] Procédé de fabrication d’un câble électrique comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé et au moins une couche électriquement isolante obtenue à partir d’une composition polymère comprenant au moins un matériau polymère thermoplastique à base de polypropylène et de polyéthylène, au moins un liquide diélectrique, et au moins une nanocharge inorganique thermiquement conductrice, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend au moins les étapes suivantes : i) mélanger la nanocharge inorganique thermiquement conductrice nanométrique avec un polymère d’éthylène pour former un polymère d’éthylène nanochargé, ii) mélanger le polymère d’éthylène nanochargé avec au moins un polymère de propylène, pour former un matériau polymère thermoplastique nanochargé, ill) mélanger le matériau polymère thermoplastique nanochargé avec le liquide diélectrique pour former une composition polymère, et iv) extruder la composition polymère autour de l’élément électriquement conducteur allongé.
[Revendication 2] Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l’étape i) est effectuée à une température allant de 140°C à 240°C.
[Revendication 3] Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’étape i) est effectuée avec un mélangeur adapté pour mélanger plusieurs solides, tel que par exemple une extrudeuse monovis, une extrudeuse bivis, un co-malaxeur buss, ou un dispositif de mélange fermé.
[Revendication 4] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’à l’issue de l’étape i), la nanocharge inorganique thermiquement conductrice représente de 20% à 80% en poids, par rapport au poids total du polymère d’éthylène nanochargé.
[Revendication 5] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la nanocharge inorganique thermiquement conductrice est choisie parmi les silicates, le nitrure de bore, les carbonates, les oxydes de métaux, et un de leurs mélanges. 35
[Revendication 6] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la nanocharge inorganique thermiquement conductrice a au moins une de ses dimensions allant de 1 à 800 nm.
[Revendication 7] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape ii) est effectuée à une température allant de 180°C à 240°C.
[Revendication 8] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape ii) est effectuée avec un mélangeur adapté pour mélanger plusieurs solides, tel que par exemple une extrudeuse monovis, une extrudeuse bivis, un co-malaxeur buss, ou un dispositif de mélange fermé.
[Revendication 9] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors de l’étape ii), le polymère de propylène est utilisé en une quantité de sorte qu’il représente au moins 50% en poids, par rapport au poids total du matériau polymère thermoplastique à base de polypropylène et de polyéthylène.
[Revendication 10] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le polymère de propylène est un copolymère de propylène Pi choisi parmi un copolymère de propylène homophasique et un copolymère de propylène hétérophasique.
[Revendication 11] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape iii) est réalisée selon les sous- étapes suivantes : iii-1 ) introduire le liquide diélectrique dans une extrudeuse au moyen d’une trémie d’alimentation, iii-2) introduire le matériau polymère thermoplastique nanochargé, notamment sous la forme de granulés, dans l’extrudeuse au moyen de la trémie d’alimentation, iii-3) mélanger le liquide diélectrique et le matériau polymère thermoplastique nanochargé au sein de l’extrudeuse, afin de former la composition polymère, et iii-4) faire fondre le matériau polymère thermoplastique.
[Revendication 12] Procédé selon la revendication 11 , caractérisé en ce que les sous-étapes iii-1 ) et iii-2) sont mises en œuvre à une pression d’au plus 5 bars.
[Revendication 13] Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que les sous-étapes iii-3) et iii-4) sont concomitantes.
[Revendication 14] Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que le liquide diélectrique et le matériau polymère thermoplastique nanochargé sont mis en contact dans la trémie d’alimentation ou dans l’extrudeuse. [Revendication 15] Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la mise en contact du liquide diélectrique et du matériau polymère thermoplastique nanochargé est effectuée à une température allant de 15 à 80°C et à une pression d’au plus 5 bars.
EP21851613.6A 2020-12-18 2021-12-15 Procede de fabrication d'un câble electrique presentant une conductivite thermique amelioree Withdrawn EP4264644A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2013644A FR3118274B1 (fr) 2020-12-18 2020-12-18 Procédé de fabrication d’un câble électrique présentant une conductivité thermique améliorée
PCT/FR2021/052333 WO2022129782A1 (fr) 2020-12-18 2021-12-15 Procede de fabrication d'un câble electrique presentant une conductivite thermique amelioree

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4264644A1 true EP4264644A1 (fr) 2023-10-25

Family

ID=74669081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21851613.6A Withdrawn EP4264644A1 (fr) 2020-12-18 2021-12-15 Procede de fabrication d'un câble electrique presentant une conductivite thermique amelioree

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240096522A1 (fr)
EP (1) EP4264644A1 (fr)
CN (1) CN116711030A (fr)
FR (1) FR3118274B1 (fr)
WO (1) WO2022129782A1 (fr)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3045920B1 (fr) * 2015-12-18 2018-01-19 Nexans Cable electrique a moyenne ou haute tension
FR3064106B1 (fr) * 2017-03-17 2021-07-30 Nexans Cable electrique presentant une conductivite thermique amelioree
US10839978B2 (en) 2017-10-12 2020-11-17 Prysmian S.P.A. Electric cable with improved thermoplastic insulating layer
FR3090664B1 (fr) * 2018-12-20 2021-12-17 Nexans Cable electrique comprenant autour d’un conducteur electrique allonge une couche polymere obtenue a partir d’une composition polymère comprenant au moins deux polymeres homophasiques
FR3090989B1 (fr) * 2018-12-21 2023-08-18 Nexans Câble électrique ayant une tenue au vieillissement en température améliorée

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022129782A1 (fr) 2022-06-23
FR3118274A1 (fr) 2022-06-24
FR3118274B1 (fr) 2024-02-09
US20240096522A1 (en) 2024-03-21
CN116711030A (zh) 2023-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3596739B1 (fr) Câble électrique présentant une conductivité thermique améliorée
EP3671769A1 (fr) Câble électrique ayant une tenue au vieillissement en température améliorée
EP3390529B1 (fr) Composition polymère présentant une résistance au blanchiment sous contrainte améliorée
CN111354507B (zh) 耐水树电缆
WO2023067263A1 (fr) Procédé de fabrication d'un câble électrique par refroidissement contrôlé
EP3772069B1 (fr) Câble électrique présentant une conductivité thermique améliorée
EP3642275A1 (fr) Composition polymère comprenant un liquide diélectrique polaire
EP3670602A1 (fr) Composition polymère comprenant au moins deux polymeres homophasiques
WO2022129782A1 (fr) Procede de fabrication d'un câble electrique presentant une conductivite thermique amelioree
WO2022129735A1 (fr) Procédé de fabrication d'un câble électrique présentant une conductivité thermique améliorée
WO2023047029A1 (fr) Câble électrique comprenant une couche semi- conductrice présentantune surface lisse
EP4288983A1 (fr) Câble électrique présentant une conductivité thermique améliorée
EP4115431A1 (fr) Câble comprenant une couche semi-conductrice présentant une surface lisse
FR3090986A1 (fr) Câble électrique comprenant au moins une couche réticulée
CA3065965A1 (fr) Cable comprenant une couche semi-conductrice facilement pelable
JP2020038749A (ja) 半導電性樹脂組成物および電力ケーブルの製造方法
EP4738387A1 (fr) Couche isolante thermoplastique flexible pour câble électrique

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230718

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20250701