FR2576709A1 - Electrical power cable with fire-resistant outer jacket - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne le domaine des câbles électriques, et plus particulièrement les câbles comportant unou plusieurs conducteurs et un gainage extérieur ignifuge pour la résistance au feu. The invention relates to the field of electric cables, and more particularly cables comprising one or more conductors and a flame-retardant outer sheathing for fire resistance.
Il est déjà connu en électrotechnique de fabriquer des câbles résistants à l'incendie7 en utilisant des enve-loppes isolantes ou des gaines spécialement formulées pour résister au feu. It is already known in electrical engineering to manufacture fire-resistant cables7 using insulating envelopes or sheaths specially formulated to resist fire.
En particulier, ces enveloppes ou gaines sont encore souvent formulées à partir de résines chlorées (polychlorure de vinyle, polychloroprène, polyéthylène chlorosulfoné) ou fluorées (polytétrafluoréthylène par exemple), auxquelles on ajoute des adjuvants tels que charges ignifuges, ou renforçantes, ou autres, des plastifiants ignifuges ou pas, des stabilisants, des agents de vulcanisation dans le cas des gaines réticulées, etc... In particular, these envelopes or sheaths are still often formulated from chlorinated resins (polyvinyl chloride, polychloroprene, chlorosulfonated polyethylene) or fluorinated (polytetrafluoroethylene for example), to which are added adjuvants such as flame retardant or reinforcing fillers, or the like, flame retardant plasticizers or not, stabilizers, vulcanizing agents in the case of crosslinked sheaths, etc.
De telles formulations permettent d'obtenir des câbles qui ne propagent pas l'incendie, mais dont les deux inconvénients majeurs sont, d'une part de dégager d'importantes fumées, d'autre part de produire des gaz toxiques et acides lorsqu'ils sont exposés aux flammes ou à un fort rayonnement. Such formulations make it possible to obtain cables which do not propagate the fire, but whose two major drawbacks are, on the one hand to give off large fumes, on the other hand to produce toxic and acid gases when are exposed to flames or strong radiation.
Depuis quelques années, de nouvelles réglementa- tions sont apparues, obligeant les constructeurs à mettre au point des câbles ne dégageant plus de fumées importantes, ni de gaz toxiques, interdisant en cela l'utilisation de gaines formulées à partir de résines ou d'adjuvants chlorés, fluorés ou bromés. In recent years, new regulations have appeared, obliging manufacturers to develop cables that no longer release significant fumes or toxic gases, thereby prohibiting the use of sheaths formulated from resins or adjuvants chlorinated, fluorinated or brominated.
On connait aujourd'hui des compositions, en particulier pour le gainage, permettant d0atteindre ces objectifs. oes compositions sont en général obtenues en mdlan- geant des polymères contenant exclusivement du carbones de l'hydrogène et éventuellement de l'oxygène, par exemple du polyéthylène, du poly(éthylène, propylène), du poly (éthylène, propylène, diène monomère), du poly(éthyldne, acétate de vinyle), etc... ou leurs mélanges, avec des charges ignifuges, principalement de l'hydrate d'alumine, qui perd son eau d'hydratation à partir de 2000C en absorbant une grande quantité d'énergie, d'où ses propriétés retardatrices de combustion. Today, compositions are known, in particular for cladding, making it possible to achieve these objectives. these compositions are generally obtained by mixing polymers containing exclusively hydrogen carbons and optionally oxygen, for example polyethylene, poly (ethylene, propylene), poly (ethylene, propylene, diene monomer) , poly (ethyldne, vinyl acetate), etc ... or their mixtures, with flame retardant fillers, mainly alumina hydrate, which loses its water of hydration from 2000C by absorbing a large amount of energy, hence its combustion retarding properties.
Un certain nombre de matériaux de gainage ignifuges non toxiques sont ainsi aujourd'hui utilisés en câblerie, la plupart de ces matériaux étant souvent réticulés par toute technique connue de l'homme de l'art, par exemple réticulation aux péroxydes ou aux rayons ionisants. A number of non-toxic flame-retardant sheathing materials are thus used today in cables, most of these materials often being crosslinked by any technique known to those skilled in the art, for example crosslinking with peroxides or ionizing rays.
Il existe cependant un certain nombre de cas où l'utilisation d'une gaine réticulée est à proscrire, soit parce que la conception meme du câble interdit une telle gaine réticulée, soit parce que la dimension du câble est trop importante pour pouvoir passer dans les outils de vulcanisation
On a alors recours à des gaines thermoplastiques ignifuges non toxiques, dont la composition peut etre ins pirée de celle des gaines réticulables, à ceci près qu'elles ne subissent, bien sûr, aucune réticulation après leur mise en forme.There are however a certain number of cases where the use of a crosslinked sheath is to be prohibited, either because the very design of the cable prohibits such a crosslinked sheath, or because the dimension of the cable is too large to be able to pass through the vulcanization tools
Non-toxic flame-retardant thermoplastic sheaths are then used, the composition of which can be inspired by that of the crosslinkable sheaths, except that they do not, of course, undergo any crosslinking after their shaping.
Lorsqu'on teste au feu des câbles revêtus de telles gaines thermoplastiques, on constate que-les résultats, bien que souvent positifs, ne sont pas toujours reproductibles de façon totalement satisfaisante, et-que le comportement au feu de tels câbles présente un caractère aléatoire, contrairement aux gaines ignifuges sans halogène réticulées. When cables coated with such thermoplastic sheaths are fire tested, it can be seen that the results, although often positive, are not always completely satisfactorily reproducible, and that the fire behavior of such cables is random. , unlike crosslinked halogen-free flame retardant sleeves.
On peut ainsi observer que la gaine commence à se gonfler et se sépare du reste du câble, ce gonflement pouvant etre attribué au fait que la charge hydratée perd son eau et provoque un- "moussage" de la gaine avant de s'évaporer. Simultanément, et toujours à cause de la chaleur, une augmentation du diamètre extérieur et int6- rieur de la gaine se produit, ce dernier phénomène conduisant à la séparation de celle-ci de la partie centrale du câble. Si l'exposition à la chaleur se poursuit, le matériau thermoplastique constituant la gaine perd la par tie organique de sa composition et on obtient finalement une cendre composée dans sa majorité d'alumine, qui assure une protection thermique du reste du câble. It can thus be observed that the sheath begins to swell and separates from the rest of the cable, this swelling can be attributed to the fact that the hydrated charge loses its water and causes a “foaming” of the sheath before evaporating. Simultaneously, and always because of the heat, an increase in the outside and inside diameter of the sheath occurs, this latter phenomenon leading to the separation of the latter from the central part of the cable. If the exposure to heat continues, the thermoplastic material constituting the sheath loses the organic part of its composition and one finally obtains an ash composed in its majority of alumina, which ensures thermal protection of the rest of the cable.
C'est là qu'intevient justement le comportement aléatoire cité précédemment, car la cendre résiduelle n'a pas de tenue mécanique propre, et s'il -apparait ua vibration mécanique, cette cendre se fractionne et tombe, si bien qu'elle n'assure plus le rôle de bouclier thermique de l'isolant. Or, l'isolant , pour des raisons électri- ques, -est en général beaucoup moins ignifugé que la gaine de ce fait, si cet isolant est soumis directement au rayonnement, il s'ensuit une inflammation dudit isolant, ce qui conduit a l'embrasement du câble testé. This is where the random behavior mentioned above comes into play, because the residual ash does not have its own mechanical behavior, and if it appears to mechanical vibration, this ash splits and falls, so that it does not 'more ensures the role of thermal shield of the insulation. However, the insulator, for electrical reasons, is in general much less flame retardant than the sheath because of this, if this insulator is subjected directly to radiation, there ensues an ignition of said insulator, which leads to the ignition of the cable tested.
Pour améliorer la résistance au feu des câbles, il a été aussi proposé d'utiliser un certain nombre d'ac- cessoires parmi lesquels des rubans de soie de verre, des rubans d'acier ou d'autres produits en feuille qui sont rubanés ou déposés en long autour du câble, pour renforcer l'effet de bouclier thermllque produit par les cendres résultant de la combustion de la gaine.En fait, ces te ch- niques ne permettent pas d'obtenir une amélioration vraiment notable de la tenue au Leu pour des câbles recouverts d'une gaine theneoplasti.que
objet principal de l'invention est de proposer une structure de cable améliorant sensiblement le comporte- ment au ou ccLit câble par rapport aux srructures connues de câbles à gainage extérieur thermoplastique, ignifuge et non toxique.To improve the fire resistance of cables, it has also been proposed to use a certain number of accessories among which glass fiber ribbons, steel ribbons or other sheet products which are tape or deposited lengthwise around the cable, to reinforce the heat shield effect produced by the ash resulting from the combustion of the sheath. In fact, these techniques do not allow a truly noticeable improvement in resistance to Leu to be obtained. for cables covered with a theneoplasti.que sheath
main object of the invention is to provide a cable structure significantly improving the behavior of cable or cable compared to known structures of cables with thermoplastic, flame retardant and non-toxic outer sheathing.
L'invention concerne principalement un câble dlectrique comportant un ou plusieurs conducteurs et une gaine extérieure thermoplastique ignifuge, caractérisé par le fait qu1il comporte, sur la gaine ou à l'intérieur de celle-ci, un enroulement d'au moins un fil évitant une séparation de la gaine du reste du câble lorsque celui-ci est exposé au feu, et renforçant la cohésion de ladite gaine après la pyrolyse de celle-ci. The invention relates mainly to an electrical cable comprising one or more conductors and a flame-retardant thermoplastic outer sheath, characterized in that it comprises, on the sheath or inside thereof, a winding of at least one wire avoiding a separation of the sheath from the rest of the cable when the latter is exposed to fire, and reinforcing the cohesion of said sheath after pyrolysis thereof.
La gaine extérieure peut être formée de deux gaines thermoplastiques entre lesquelles est interposé l'enroulement, ou encore cet enroulement peut astre noyé dans la gaine. The outer sheath can be formed of two thermoplastic sheaths between which the winding is interposed, or else this winding can be buried in the sheath.
L'enroulement est avantageusement hélicordal. The winding is advantageously helical.
De préférence, l'enroulement comporte au moins deux fils se croisant, de manière à constituer un maillage, les fils se croisant pouvant former des hélices inverses, ou comporte au moins une nappe de fils, et avantageusement au moins deux nappes de fils se croisant, de manière à constituer un maillage, les nappes pouvant alors se croiser selon des hélices inverses. Preferably, the winding comprises at least two crossing threads, so as to constitute a mesh, the crossing threads being able to form reverse helices, or comprises at least one ply of threads, and advantageously at least two plies of crossing threads , so as to form a mesh, the sheets can then cross according to reverse helices.
Le ou les fils formant l'enroulement sont des fils de verre ou d'acier, ou encore dlun autre matériau dont les caractéristiques mécaniques et thermiques assurent un bon comportement au feu
L'invention concerne également un câble électrique composite, essentiellement constitué par une torsade dtau moins deux cables ayant la structure précédemment définie.The wire or wires forming the winding are glass or steel wires, or else of another material whose mechanical and thermal characteristics ensure good fire behavior
The invention also relates to a composite electric cable, essentially constituted by a twist of at least two cables having the structure defined above.
D'autre caractéristiques et avantages de lrin vention apparaitront plus clairement à la lumière de la aescription qui va suivre et du dessin annexé, concernant 9s modes de rdalisation préférentiels, en référence aux figures, où - la figure 1 illustre les différentes couches d'un câble
conforme à l'invention, avec un enroulement en une nappe
de fils interposée entre deux gaines thermoplastiques, - la figure 2 représente une variante avec un enroulement
en deux nappes de fils croisées, - la figure 3 représente une autre variante avec un enrou
lement à deux fils, selon des hélices inverses, - la figure 4 illustre une variante dans laquelle lienrou--
lement, du type de celui représenté à la figure 3, est
disposé sur la gaine extérieure thermoplastique.Other characteristics and advantages of linin vention will appear more clearly in the light of the description which will follow and of the appended drawing, concerning 9s preferred embodiments, with reference to the figures, where - Figure 1 illustrates the different layers of a cable
according to the invention, with a winding in a sheet
of wires interposed between two thermoplastic sheaths, - Figure 2 shows a variant with a winding
in two plies of crossed wires, - Figure 3 shows another variant with a hoist
Lement two wires, according to reverse propellers, - Figure 4 illustrates a variant in which lienrou--
LEMENT, of the type shown in Figure 3, is
disposed on the outer thermoplastic sheath.
Figures 1 à 4, il s'agit d'un câble électrique moyenne tension comportant, de façon connue en soi, une âme métallique 1, une couche isolante 2, un semi-conducteur 3, une armure métallique 4 formant écran, et un gainage extérieur 5, 5' thermoplastique, ignifuge et non toxique. Figures 1 to 4, it is a medium voltage electric cable comprising, in a manner known per se, a metallic core 1, an insulating layer 2, a semiconductor 3, a metallic armor 4 forming a screen, and a sheathing exterior 5, 5 'thermoplastic, flame retardant and non-toxic.
Ce gainage peut être obtenu à partir d'un mélange non réticulé de polymères contenant exclusivement du carbone, de l'hydrogène, et éventuellement de l'oxygbne, avec des charges ignifuges ; citons, pour les polymères, -du polyéthylène, du poly(êthylène, propylène), du poly(4thylène, propylène, diène monomère), du poly(éthylêne, acétate de vinyle), ou leurs mélanges, et pour les charges ignifuges 1 'hydrate d'alumine.This cladding can be obtained from a non-crosslinked mixture of polymers containing exclusively carbon, hydrogen, and optionally oxygen, with flame retardant fillers; mention may be made, for polymers, of polyethylene, poly (ethylene, propylene), poly (4thylene, propylene, diene monomer), poly (ethylene, vinyl acetate), or their mixtures, and for the flame retardant fillers 1 ′ alumina hydrate.
Il est important de noter que, dans la présente description, l'expression "gaine extérieure" ou "gainage extérieur" doit être comprise dans un sens large, cette gaine pouvant être unique (figure 4) ou multiple (figures 1 à 3). It is important to note that, in the present description, the expression "external sheath" or "external sheathing" must be understood in a broad sense, this sheath being able to be single (FIG. 4) or multiple (FIGS. 1 to 3).
Conformément à un aspect fondamental de l'invention, le câble comporte, sur la gaine extérieure ou à l'interieur de celle-ci, un enroulement d'au moins un fil évitant une séparation de la gaine du reste du cable lorsque celuiaci est expose au feu, et renforçant la cohésion de ladite gaine as la pyrolyse de celleocl
Ainsi, de façon assez surprenante, cet enroulement interdit à la gaine thermoplastique de se séparer de la partie sous-jacente du câble lors d'une exposition au feu, tout en autorisant l'expansion de la matière formant la gaine de part et d'autre du ou des fils constituant cet enroulement.De plus, lorsque la partie organique de la mousse produite par cette exposition au feu est pyro lysée, les cendres qui en résultent restent plaquées sur le reste du câble, et forment un bloc qui assure la protection thermique ; grâce à l'enroulement, ce bloc possède une tenue mécanique propre qui pérmet de résister aux vibrations, le degré de résistance dépendant du type d'enroulement.In accordance with a fundamental aspect of the invention, the cable comprises, on the outer sheath or inside thereof, a winding of at least one wire preventing separation of the sheath from the rest of the cable when the cable is exposed in the fire, and reinforcing the cohesion of the said sheath as the pyrolysis of thatocl
Thus, quite surprisingly, this winding prevents the thermoplastic sheath from separating from the underlying part of the cable during exposure to fire, while allowing the expansion of the material forming the sheath on the part and other of the wire or wires constituting this winding. In addition, when the organic part of the foam produced by this exposure to fire is pyro lysed, the resulting ashes remain plated on the rest of the cable, and form a block which provides protection. thermal; thanks to the winding, this block has its own mechanical resistance which allows it to resist vibrations, the degree of resistance depending on the type of winding.
On peut utiliser un ou plusieurs fils pour former l'enroulement, et réaliser des nappes de fils, s'entrecroisant ou non. One or more wires can be used to form the winding, and webs of wires can be made, intercrossing or not.
Figures 1, l'enroulement comporte une nappe de quatre fils 6 (trois sontvisibles), enroulée hélicolda- lement dans un seul sens, interposée entre les portions 5, 5' formant la gaine extérieure. En variante, figure 2, l'enroulement comporte deux nappes de quatre fils 6, 7, dont les hélices inverses se croisent, ce qui forme un véritable maillage conférant au câble un très bon comportement au feu. Figures 1, the winding comprises a sheet of four wires 6 (three are visible), helically wound in one direction, interposed between the portions 5, 5 'forming the outer sheath. As a variant, in FIG. 2, the winding comprises two plies of four wires 6, 7, the opposite propellers of which cross, which forms a real mesh giving the cable very good behavior in fire.
L'enroulement de la figure 3 comporte deux fils 6, 7 en hélices inverses, dont le pas est vingt fois plus petit que pour les hélices précédentes. Un enroulement analogue, mais disposé sur la gaine extérieure 5, est illustré à la figure 4. The winding of FIG. 3 comprises two wires 6, 7 in reverse helices, the pitch of which is twenty times smaller than for the preceding helices. A similar winding, but arranged on the outer sheath 5, is illustrated in FIG. 4.
On peut utiliser des fils d'acier, de verre, en particulier des fils de silionne, ou d'un autre matériau dont les caractéristiques mécaniques et thermiques assurent le comportement au feu recherché. It is possible to use steel wires, glass wires, in particular silion wires, or another material whose mechanical and thermal characteristics ensure the desired fire behavior.
Les essais réalisés ont montré que le comportement d'un câble conforme à l'invention était beaucoup moins aléatoire qu'avec les structures connues. On a ainsi pu en particulier constater de façon tout à fait surprenante que la présence de fils enroules, en simple ou en nappes, modifiait très sensiblement le comportement du câble au feu par rapport à la présence déjà utilisée de rubans, par exemple de soie de verre, enroulés pourtant de façon analogue, ce qui est tout à fait inattendu pour un homme de l'art. The tests carried out showed that the behavior of a cable according to the invention was much less random than with known structures. In particular, we were able to observe quite surprisingly that the presence of wound wires, in single or in layers, very significantly modified the behavior of the cable in fire compared to the already used presence of ribbons, for example silk glass, wound in a similar fashion, which is completely unexpected for a person skilled in the art.
Le choix de l'emplacement de l'enroulement par rapport à la gaine peut naturellement conduire a des dispositions différentes. Une disposition extérieure donne de très -bons résultats, mais présente l'inconvénient dsune certaine vulnérabilité des fils ; 1ènroulement peut être intérieur à la gaine (simple ou double), jusqu'd une disposition très voisine de la surface intérieure de ladite gaine. The choice of the location of the winding relative to the sheath can naturally lead to different arrangements. An external arrangement gives very good results, but has the disadvantage of a certain vulnerability of the wires; The winding can be inside the sheath (single or double), up to an arrangement very close to the interior surface of said sheath.
L' invention- concerne également un câble électrique composite (non représenté), essentiellement constitué par une torsade d'au moins deux câbles dont la structure correspond à l'une de celles qui viennent d1etre décrites. The invention also relates to a composite electric cable (not shown), essentially constituted by a twist of at least two cables whose structure corresponds to one of those which have just been described.
Les essais réalisés ont montré le bon comportement d'un tel câble composite dont les enroulements participent dans une très large mesure à une non-sdparation des gaines du reste des cables associés, et à une cohésion globale après la pyrolyse desdites gaines.The tests carried out have shown the good behavior of such a composite cable whose windings participate to a very large extent in a non-separation of the sheaths from the rest of the associated cables, and in an overall cohesion after the pyrolysis of said sheaths.
L'invention n'est pas limitée aux modes de reall- sation qui ont été décrits, mais englobe toute variante reprenant avec des moyens équivalents les caractéristiques essentielles revendiquées. The invention is not limited to the embodiments which have been described, but encompasses any variant incorporating with equivalent means the essential characteristics claimed.
Ainsi oar exemple, l'invention peut s'appliquer à d ' autres types de câbles pour lesquels un bon comportement au tÙ est recherché et les enroule- ments peu-ent entre également modifiés, tant dan leur dis position que dans leur structure propre. Thus, for example, the invention can be applied to other types of cables for which good behavior at tÙ is desired and the windings can also be modified, both in their arrangement and in their own structure.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8501284A FR2576709B1 (en) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | ELECTRICAL CABLE WITH FLAME RETARDANT SHEATH |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8501284A FR2576709B1 (en) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | ELECTRICAL CABLE WITH FLAME RETARDANT SHEATH |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2576709A1 true FR2576709A1 (en) | 1986-08-01 |
| FR2576709B1 FR2576709B1 (en) | 1987-02-13 |
Family
ID=9315770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8501284A Expired FR2576709B1 (en) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | ELECTRICAL CABLE WITH FLAME RETARDANT SHEATH |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2576709B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2605792A1 (en) * | 1986-10-23 | 1988-04-29 | Cabeltel Cables Electro Teleco | FLAME RETARDANT ELECTRIC CABLE |
| EP0382542A1 (en) * | 1989-02-09 | 1990-08-16 | BICC Public Limited Company | Electric cables |
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| GB604827A (en) * | 1945-12-05 | 1948-07-12 | Pirelli General Cable Works | Improvements in or relating to flexible electric cables |
| FR2183867A1 (en) * | 1972-05-08 | 1973-12-21 | Kabel Metallwerke Ghh | |
| EP0034800A1 (en) * | 1980-02-25 | 1981-09-02 | LES CABLES DE LYON Société anonyme dite: | Prospecting cable |
-
1985
- 1985-01-30 FR FR8501284A patent/FR2576709B1/en not_active Expired
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2576709B1 (en) | 1987-02-13 |
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