FR2654867A1 - Electrical cable capable of providing a minimum electrical service during a fire, even when directly exposed to a flame - Google Patents

Electrical cable capable of providing a minimum electrical service during a fire, even when directly exposed to a flame Download PDF

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Abstract

The electrical cable, of the type of those comprising at least one insulated conducting core (1) embedded in a jacket (4), is noteworthy in that the jacket (4) is made from polymers of the category of polyolefins which can be crosslinked and which can accommodate a high filler loading in order to create, under the effect of a high temperature, ashes exhibiting good cohesion and a high insulating capacity corresponding to the CR1 category of the Standard NF-C 32310 and to the N.3 test of the Standard NF-C 32070.

Description

Câble électrique apte à assurer un service électrique minimum pendant un incendie, même directement soumis à une flamme. Electric cable capable of ensuring minimum electric service during a fire, even directly subjected to a flame.

L'invention concerne plus particulièrement les câbles dits de sécurité, armés ou non armés. Pour l'essentiel, ce type de câble comprend au moins une âme conductrice isolée, logée dans une enveloppe, l'ensemble étant noyé dans une gaine. The invention relates more particularly to so-called security cables, armed or unarmoured. Essentially, this type of cable comprises at least one insulated conductive core, housed in an envelope, the assembly being embedded in a sheath.

Or, il apparaît que les différentes matières d1 isolation employées, c'est le cas notamment au niveau de la gaine, sont combustibles. Dans ces conditions, il a été crée un certain nombre de normes auxquelles doivent correspondre les câbles en fonction de leur utilisation et de circonstances accidentelles telles que le début d'un incendie. Ces normes ont été établies par l'Union Technique de l t Blectricité (UTE) et comprennent pour l'essentiel, les normes NF-C 32310 et NF-C 32070. However, it appears that the different insulation materials used, this is particularly the case with the sheath, are combustible. Under these conditions, a number of standards have been created which cables must correspond to depending on their use and accidental circumstances such as the start of a fire. These standards were established by the Technical Union of Electricity (UTE) and essentially include the NF-C 32310 and NF-C 32070 standards.

Plus particulièrement, ces normes qui définissent le comportement au feu des conducteurs et câbles, distinguent la réaction au feu et la résistance au feu. More particularly, these standards which define the fire behavior of conductors and cables, distinguish reaction to fire and fire resistance.

En ce qui concerne la réaction au feu, on distingue les câbles de la catégorie C2 dits "non propagateurs de la flamme" et les câbles de la catégorie C1 dits "non propagateurs de l'incendie". Ces catégories C2 et C1 correspondent aux essais N. 1 et N. 2 de la norme NF-C 32070. With regard to reaction to fire, a distinction is made between cables of category C2 known as "flame retardants" and cables of category C1 known as "fire propagators". These categories C2 and C1 correspond to tests N. 1 and N. 2 of standard NF-C 32070.

En ce qui concerne la résistance au feu, on distingue les câbles de la catégorie CR1 dont l'aptitude est d'assurer un service électrique minimum pendant un incendie même directement soumis à une flamme. Cette catégorie CRi correspond à l'essai N. 3 de la norme NF-C 32070. With regard to fire resistance, a distinction is made between cables of category CR1, the ability of which is to ensure minimum electrical service during a fire, even directly subjected to a flame. This CRi category corresponds to test N. 3 of standard NF-C 32070.

Dans l'état actuel de la technique, les cables de type C2 et C1 ont une gaine exécutée à partir de polymères dans la catégorie des polyoléfines. Pour ce qui est des câbles du type CR1, la gaine est exécutée à partir d'élastomères de silicone vulcanisant à chaud (EVC > .  In the current state of the art, cables of type C2 and C1 have a sheath made from polymers in the category of polyolefins. For cables of the CR1 type, the sheath is made from elastomers of hot vulcanizing silicone (EVC>.

D'une manière connue, ces élastomères de silicone sont utilisés aussi bien dans la réalisation de câbles armés que de câbles non armés. Dans tous les cas, les enveloppes isolantes sont en élastomère de silicone, tandis que la gaine de protection peut être différente. Par exemple, la gaine peut être entièrement en élastomère de silicone ou formée par un complexe fibre de verre-silicone dans le cas de câbles non armés. Pour les câbles armés, la protection est assurée par un feuillard métallique recouvert en général d'une gaine en PVC ignifugé. In a known manner, these silicone elastomers are used both in the production of armored cables as well as unarmoured cables. In all cases, the insulating envelopes are made of silicone elastomer, while the protective sheath may be different. For example, the sheath can be entirely made of silicone elastomer or formed by a fiberglass-silicone complex in the case of unarmoured cables. For armored cables, protection is provided by a metal strip generally covered with a flame-retardant PVC sheath.

L'emploi de ces élastomères de silicone a pour effet que sous de très fortes températures supérieures à 700
C, l'élastomère se détruit en formant des cendres à base de silice, parfaitement stables et isolantes d'un point de vue électrique. On évite donc l'apparition de court-circuits entre conducteurs ce qui correspond à la catégorie CR1 et au but à atteindre.The use of these silicone elastomers has the effect that under very high temperatures above 700
C, the elastomer is destroyed by forming silica-based ashes, perfectly stable and insulating from an electrical point of view. The appearance of short circuits between conductors is therefore avoided, which corresponds to category CR1 and to the aim to be achieved.

Cependant, si l'application d' élastomères de silicone donne satisfaction quant aux résultats obtenus comptetenu du problème posé, il en résulte un coût important. However, if the application of silicone elastomers is satisfactory with regard to the results obtained taking into account the problem posed, this results in a significant cost.

L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients d'une manière sûre et efficace. The object of the invention is to remedy these drawbacks in a safe and effective manner.

Le problème que se propose de résoudre l'invention est de réaliser un câble, notamment au niveau de sa gaine, à partir d'un autre matériau de mise en oeuvre facile et d'un coût réduit, toujours en ayant pour objectif, qu'après destruction dudit matériau sous l'effet d'une température élevée, les cendres formées présentent une bonne cohésion et un pouvoir isolant suffisant, pour que ledit câble puisse satisfaire à l'essai N. 3 de la norme NFC 32070 pour être classé CRI. The problem which the invention proposes to solve is to produce a cable, in particular at the level of its sheath, from another material of easy implementation and at a reduced cost, always with the objective that after destruction of said material under the effect of a high temperature, the ash formed has good cohesion and sufficient insulating power, so that said cable can meet test N. 3 of standard NFC 32070 to be classified CRI.

Pour résoudre ce problème, la gaine est exécutée à partir de polymères de la catégorie des polyoléfines réticulables et aptes à recevoir un taux important de charges pour créer, sous l'effet d'une haute température, des cendres présentant une bonne cohésion et un pouvoir isolant important correspondant à la catégorie CR1 de la norme NF-C 32310 et à l'essai N. 3 de la norme NF-C 32070. To solve this problem, the sheath is made from polymers from the category of crosslinkable polyolefins capable of receiving a high rate of fillers to create, under the effect of a high temperature, ashes having good cohesion and power. important insulator corresponding to category CR1 of standard NF-C 32310 and to test N. 3 of standard NF-C 32070.

Pour résoudre le problème posé de la cohésion de l'enveloppe et de la gaine pendant la montée en température avant d'atteindre la dernière phase où il ne reste plus que les cendres, les charges sont à base d'hydroxydes métalliques. To solve the problem posed of the cohesion of the envelope and the sheath during the rise in temperature before reaching the last phase where only the ashes remain, the fillers are based on metal hydroxides.

Notamment dans des proportions comprises entre une à deux fois le poids de polymère.In particular in proportions of between one and two times the weight of polymer.

On peut utiliser des hydroxydes d'aluminium ou des hydroxydes de magnésium. Aluminum hydroxides or magnesium hydroxides can be used.

Avantageusement, le problème posé est résolu en ce que les polymères sont du type EVX.  Advantageously, the problem posed is resolved in that the polymers are of the EVX type.

Pour résoudre le problème posé d'améliorer le phénomène de cohesion, un ruban en fibre de verre est enroulé en spirale autour du câblage de conducteurs unitaires. To solve the problem posed of improving the phenomenon of cohesion, a fiberglass ribbon is wound in a spiral around the wiring of unitary conductors.

L'invention est exposée, ci-après, plus en détail, à l'aide de l'unique figure du dessin annexé, qui montre par une vue en coupe transversale, un exemple nullement limitatif d'un câble électrique réalisé selon l'invention. The invention is set out below in more detail, using the single figure of the appended drawing, which shows, in a cross-sectional view, an in no way limiting example of an electric cable produced according to the invention .

Dans cet exemple, et d'une manière connue, le câble comprend une âme conductrice (i) composée de trois conducteurs enrobés d'une matière isolante C2). L'ensemble de cette âme conductrice (1) est noyé dans une gaine (3 > avec une enveloppe isolante < 4 > .  In this example, and in a known manner, the cable comprises a conductive core (i) composed of three conductors coated with an insulating material C2). The whole of this conductive core (1) is embedded in a sheath (3> with an insulating envelope <4>.

Comme indiqué, selon l'invention, ce câble électrique, notamment sa gaine (3 > , est conformée pour correspondre à la catégorie CR1 de la norme NFC 32310 et à l'essai N. 3 de la norme NFC 32070. Dans ce but, la gaine < 3) est exécutée à partir de polymères de la catégorie des polyoléfines. De tels produits présentent la possibilité et l'avantage, d'une part, d'être réticulés, c' est-a-dire polymérisés et, d'autre part, d'accepter des taux importants de charges. As indicated, according to the invention, this electric cable, in particular its sheath (3>, is shaped to correspond to category CR1 of standard NFC 32310 and to test N. 3 of standard NFC 32070. For this purpose, the sheath <3) is made from polymers from the polyolefin category. Such products have the possibility and the advantage, on the one hand, of being crosslinked, that is to say polymerized and, on the other hand, of accepting significant levels of fillers.

Cette possibilité d'accepter des taux importants de charges permet d'introduire dans les polymères des charges dont les caractéristiques permettent de retarder l'effet d'une flamme. De telles charges sont avantageusement à base d'hydroxydes métalliques tels que les hydroxydes d'aluminium et les hydroxydes de magnésium. This possibility of accepting high levels of fillers makes it possible to introduce fillers into the polymers whose characteristics make it possible to delay the effect of a flame. Such fillers are advantageously based on metal hydroxides such as aluminum hydroxides and magnesium hydroxides.

Par exemple, lorsque les hydroxydes sont introduits à raison de 100 à 200 parts pour 100 parts de polymère de base, il est possible d'obtenir différentes qualités et caractéristiques de la gaine, eu égard à son comportement au feu. Il convient d'analyser le principe de cette action et les effets obtenus. For example, when the hydroxides are introduced at the rate of 100 to 200 parts per 100 parts of base polymer, it is possible to obtain different qualities and characteristics of the sheath, having regard to its fire behavior. The principle of this action and the effects obtained should be analyzed.

Les hydroxydes étant des produits fortement hydratés, l'eau qu'ils contiennent se libère sous l'effet d'une température comprise entre 150 ' et 300 ' C environ. Une telle émission d'eau assure l'ignifugation du polymère. Lorsque la température continue de croître, et que l'ensemble de l'eau s'est vaporisé, il reste, après destruction des chaînes carbonées des polymères, la charge initiale. Cette charge a une très bonne stabilité à une haute température et un pouvoir isolant important d'un point de vue électrique. Since the hydroxides are highly hydrated products, the water they contain is released under the effect of a temperature of between 150 'and 300' C approximately. Such a water emission ensures the flame retardancy of the polymer. When the temperature continues to increase, and all the water has vaporized, there remains, after destruction of the carbon chains of the polymers, the initial charge. This load has a very good stability at a high temperature and an important insulating power from an electrical point of view.

A ce stade, on se retrouve dans les mêmes conditions que celles réalisées dans le cas des élastomères de silicone vulcanisant à chaud, comme enseigné par l'état de la technique. Il apparait donc que les résultats obtenus avec ce type de formulation, c'est-à-dire l'application de polyoléfines chargées d'hyroxydes métalliques permettent d'obtenir un câble de la catégorie CR1.  At this stage, we find ourselves under the same conditions as those carried out in the case of hot vulcanizing silicone elastomers, as taught by the state of the art. It therefore appears that the results obtained with this type of formulation, that is to say the application of polyolefins loaded with metallic hydroxides, make it possible to obtain a cable of category CR1.

L'effet de polymérisation assure la cohésion de 1'enveloppe (3) > et de la gaine (4), pendant la montée en température avant d'atteindre le stade de transformation en cendres. Les cendres obtenues présentent une bonne cohésion et un pouvoir isolant suffisant, ce qui permet de retarder l'action de la flamme sur les conducteurs et d'éviter de les mettre en court circuit. The polymerization effect ensures the cohesion of the envelope (3) and of the sheath (4), during the rise in temperature before reaching the stage of transformation into ash. The ash obtained has good cohesion and sufficient insulating power, which makes it possible to delay the action of the flame on the conductors and to avoid putting them in short circuit.

D'une manière avantageuse, des résultats particulièrement satisfaisants ont été obtenus en utilisant des polymères du type EVX (étylène vinyle acétate copolymère). Advantageously, particularly satisfactory results have been obtained using polymers of the EVX (ethylene vinyl acetate copolymer) type.

Par extension, et comme indiqué précédemment, de bons résultats sont obtenus en utilisant des polyoléfines réticulables aptes à accepter des charges à base d'hydroxydes métalliques comprises entre une à deux fois le poids de polymères.By extension, and as indicated above, good results are obtained by using crosslinkable polyolefins capable of accepting fillers based on metal hydroxides of between one and twice the weight of polymers.

Enfin, il apparait que l'emploi d'un ruban en fibre de verre permet avantageusement d'améliorer le phénomène de cohésion. Ce ruban est enroulé en spirale autour du câblage des conducteurs < 1). Finally, it appears that the use of a fiberglass ribbon advantageously makes it possible to improve the phenomenon of cohesion. This ribbon is wound in a spiral around the wiring of the conductors <1).

Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne que le câble obtenu cumule les caractéristiques des câbles de la catégorie C2 et/ou C1 et de la catégorie CR1.  The advantages emerge clearly from the description, in particular it is emphasized that the cable obtained combines the characteristics of cables of category C2 and / or C1 and of category CR1.

Claims (7)

REVENDICATIONS -1- Câble électrique du type de ceux comprenant au moins une âme conductrice < 1 > isolée noyée dans une gaine (4), caractérisé en ce que la gaine (4) est exécutée à partir de polymères de la catégorie des polyoléfines réticulables et aptes à recevoir un taux important de charges pour créer, sous l'effet d'une haute température, des cendres présentant une bonne cohésion et un pouvoir isolant important en étant apte à assurer un service électrique minimum pendant un incendie, même directement soumis a une flamme, ce qui correspondant à la catégorie CR1 de la norme NF-C 32310 et à l'essai N. 3 de la norme NF-C 32070.-1- Electric cable of the type of those comprising at least one insulated conductive core <1> embedded in a sheath (4), characterized in that the sheath (4) is made from polymers from the category of crosslinkable and suitable polyolefins to receive a significant rate of charges to create, under the effect of a high temperature, ashes having good cohesion and significant insulating power while being able to provide minimum electrical service during a fire, even directly subjected to a flame , which corresponds to category CR1 of standard NF-C 32310 and to test N. 3 of standard NF-C 32070. -2- Câble électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les charges sont a base d'hydroxydes métalliques.-2- Electric cable according to claim 1, characterized in that the charges are based on metal hydroxides. -3- Câble électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les hydroxydes métalliques sont introduits dans des proportions comprises entre une à deux fois le poids de polymère.-3- Electric cable according to claim 2, characterized in that the metal hydroxides are introduced in proportions of between one and two times the weight of polymer. -4- Câble électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les hydroxydes métalliques sont des hydroxydes d'aluminium.-4- Electric cable according to claim 2, characterized in that the metal hydroxides are aluminum hydroxides. -5- Câble électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les hydroxydes métalliques sont des hydroxydes de magnésium.-5- Electric cable according to claim 2, characterized in that the metal hydroxides are magnesium hydroxides. -6- Câble électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les polymères sont du type éthylène vynile acétate copolymère. -6- Electric cable according to claim 1, characterized in that the polymers are of ethylene vinyl acetate copolymer type. -7- Câble électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un ruban en fibre de verre est enroulé en spirale autour du câblage des conducteurs unitaires. -7- Electric cable according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a fiberglass ribbon is wound in a spiral around the wiring of the unit conductors.
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