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Câble d'énergie et/ou de télécommunication apte à empêcher la
Propagation d'un incendie
La présente invention concerne un câble à base d'aluminium apte à
résister à des conditions thermiques extrêmes, et plus particulièrement apte à
éviter la propagation d'un incendie.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais
non exclusive, dans le domaine des câbles d'énergie et/ou de
télécommunication, qui sont destinés à rester opérationnels pendant un temps
défini lorsqu'ils sont soumis à de fortes chaleurs et/ou directement à des
flammes.
Aujourd'hui, un des enjeux majeurs de l'industrie du câble est
l'amélioration du comportement et des performances des câbles dans des
conditions thermiques extrêmes, notamment celles rencontrées lors d'un
incendie. Pour des raisons essentiellement de sécurité, il est en effet
indispensable de maximiser les capacités du câble à retarder la propagation
des flammes d'une part, et à résister au feu d'autre part. Un ralentissement
significatif de la progression des flammes, c'est autant de temps gagné pour
évacuer les lieux et/ou pour mettre en oeuvre des moyens d'extinction
appropriés. Une meilleure résistance au feu offre au câble la possibilité de
fonctionner plus longtemps, sa dégradation étant moins rapide.
Qu'il soit électrique ou optique, destiné au transport d'énergie ou à la
transmission de données, un câble est schématiquement constitué d'au moins
un élément conducteur s'étendant à l'intérieur d'au moins un élément isolant.
II est à noter qu'au moins un des éléments isolants peut également jouer le
rôle de moyen de protection et/ou que le câble peut comporter en outre au
moins un élément de protection spécifique, formant une gaine.
En particulier, un câble présentant un élément conducteur en aluminium
et qui est installé à proximité d'un matériau inflammable doit pouvoir
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supporter des températures de feu pouvant aller de 750 C à 900 C pour ne
pas être propagateur d'incendie. Or, ces températures de feu sont supérieures
à la température de fusion de l'aluminium qui est de l'ordre de 658 C.
Or, il est connu que parmi les meilleurs matériaux isolants et/ou de
protection utilisés dans la câblerie, nombre d'entre eux sont malheureusement
aussi d'excellentes matières inflammables. C'est notamment le cas des
polyoléfines et de leurs copolymères, comme par exemple le polyéthylène, le
polypropylène, les copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle, les
copolymères d'éthylène et de propylène. Quoi qu'il en soit, dans la pratique,
cette inflammabilité excessive s'avère totalement incompatible avec les
impératifs de tenue au feu précédemment évoqués.
Dans le domaine de la câblerie, il existe de nombreuses méthodes pour
améliorer le comportement au feu des polymères employés comme matériaux
d'isolation et/ou de gainage.
La solution la plus répandue jusqu'à maintenant a consisté à employer
des composés halogénés, sous forme d'un sous-produit halogéné dispersé
dans une matrice polymère, ou directement sous forme d'un polymère
halogéné comme dans le cas d'un polychlorure de vinyle (PVC) par exemple.
Cependant, les réglementations actuelles tendent désormais à interdire
l'utilisation de ce type de substances en raison essentiellement de leur
toxicité
et de leur corrosivité potentielles, que ce soit au moment de la fabrication
du
matériau, ou lors de sa décomposition par le feu. Ceci est d'autant plus vrai
que la décomposition en question peut intervenir accidentellement lors d'un
incendie, mais également volontairement au cours d'une incinération. Quoi
qu'il en soit, le recyclage des matériaux halogénés demeure toujours
particulièrement problématique.
C'est pourquoi on a de plus en plus recours à des charges ignifugeantes
non halogénées, et notamment aux hydroxydes métalliques tels que
l'hydroxyde d'aluminium ou l'hydroxyde de magnésium. Ce type de solutions
techniques présente toutefois l'inconvénient de nécessiter de grandes
quantités de charges pour atteindre un niveau d'efficacité satisfaisant, que
ce
soit en termes de capacité à retarder la propagation des flammes, que de
résistance au feu. A titre d'exemple, la teneur en hydroxydes métalliques peut
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atteindre typiquement 150 à 200% en poids par rapport à la quantité totale de
résine. Or toute incorporation massive de charges induit une augmentation
considérable de la viscosité de la matière, et par conséquent une diminution
notable de la vitesse d'extrusion, d'où une baisse de productivité importante.
L'addition de trop grandes quantités d'additifs retardateurs de feu est
également à l'origine d'une détérioration significative des propriétés
mécaniques et électriques du câble.
Le document GB 2 035 666 décrit, dans son art antérieur, un câble apte
à fonctionner à hautes températures comprenant au moins un conducteur en
aluminium ou en cuivre, revêtu longitudinalement ou de manière hélicoïdale
d'une couche isolante minérale à base de fibres de verre. Il est indiqué que
ce
matériau est difficilement manipulable et que le procédé de fabrication est
ainsi fastidieux et long. D'autre part, il est indiqué, dans ce document, que
la
couche en fibres de verre présente une instabilité de comportement à des
températures de l'ordre de 400-500 C, et qu'aux environs de 700-800 C, la
fibre de verre présente une phase visqueuse, la rendant moins isolante.
Ainsi, le but de la présente invention est de pallier les inconvénients de
l'art antérieur en proposant un câble d'énergie et/ou de télécommunication
résistant au feu, ledit câble permettant en outre d'éviter les problèmes de
l'état de la technique en offrant notamment des propriétés mécaniques
sensiblement améliorées, tout en présentant une fonctionnalité de service lors
d'un incendie.
La présente invention a pour objet un câble d'énergie et/ou de
télécommunication comprenant :
- au moins un élément électriquement conducteur allongé, et
-une première couche de protection thermique entourant coaxialement
ledit élément électriquement conducteur,
caractérisé en ce que la première couche de protection thermique comprend
des fibres de verre, d'une masse volumique d'au moins 0,5 g/cm3.
Il a été mis en évidence qu'une telle couche en fibres de verre permet
de rendre le câble résistant au feu en limitant la propagation d'un incendie
par
celui-ci aux objets environnants (rideaux, etc), tout en assurant une
fonctionnalité de service. En effet, la première couche de protection
thermique
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empêche l'élément électriquement conducteur de fondre, notamment quand
celui-ci est en aluminium. Ainsi, la barrière thermique formée par la couche
en
fibres de verre empêchera la fusion dudit élément électriquement conducteur
et, par conséquent, empêchera également l'inflammation des matériaux
environnants pouvant résulter de gouttes d'aluminium en fusion tout en
permettant au câble de fonctionner malgré l'incendie.
La première couche en fibre de verre, permet ainsi de mieux résister au
feu par rapport à la couche de fibre de verre décrite dans le document
GB 2 035 666.
Dans un mode de réalisation préféré, la première couche peut
comprendre au moins un ruban de fibres de verre. Ledit ruban entoure
notamment hélicoïdalement l'élément électriquement conducteur.
Le ruban de fibres de verre peut recouvrir l'élément électriquement
conducteur avec un taux de recouvrement de l'ordre de 15% - 20 %.
La première couche de l'invention peut avoir une masse volumique d'au
moins 0,8 g/cm3, et de préférence d'au moins 1 g/cm3.
La première couche peut avoir une masse volumique d'au plus 2 g/cm3,
et de préférence d'au plus 1,5 g/cm3.
De façon particulièrement préférée, la première couche peut avoir une
masse volumique allant de 1,0 à 1,5 g/cm3.
La première couche de l'invention peut être avantageusement utilisée
comme barrière thermique, notamment contre les flammes. Elle permet de
maintenir l'intégrité de l'élément électriquement conducteur pour une
température d'au moins 800 C, et de préférence d'au moins 1000 C. Elle évite
ainsi la fusion de l'élément électriquement conducteur lors d'un incendie.
Avantageusement, la première couche de l'invention peut avoir une
conductivité thermique d'au plus 0,25 W/m C (watt par mètre-degré Celsius).
Préférentiellement, l'épaisseur de la première couche varie de
0,10 mm à 0,40 mm. Par exemple, si la première couche ne comprend qu'un
ruban de fibre de verre, l'épaisseur sera de l'ordre de 0,10 mm et si elle en
comprend deux, l'épaisseur sera de l'ordre de 0,40 mm.
De préférence, la première couche (en fibre de verre) présente une
masse surfacique pouvant aller de 120 à 160 g/m2.
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L'élément électriquement conducteur de l'invention peut être un
matériau choisi parmi l'aluminium (AI) ou un alliage d'aluminium. L'alliage
d'aluminium peut être choisi parmi de l'aluminium cuivré, de l'aluminium
nickel, et de l'aluminium cuivré et nickelé, ou une de leurs combinaisons.
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électriquement conducteur peut être par exemple du type
monobrin ou multibrins.
Avantageusement, le câble de l'invention peut comprendre une
deuxième couche entourant ladite première couche. Cette deuxième couche
peut être formée par extrusion ou par rubanage selon des techniques connues
de l'homme du métier de sorte à être composée d'une seule ou de plusieurs
sous-couches, telles que de préférence deux.
De préférence, la deuxième couche est électriquement isolante et peut
être en un matériau choisi parmi un caoutchouc synthétique, tel que par
exemple le caoutchouc de silicone, et une polyoléfine, tel que par exemple des
copolymères d'éthylène du type éthylène-acétate de vinyle (EVA), ou une de
leurs combinaisons.
De manière avantageuse, l'épaisseur de la deuxième couche varie de
0,5 mm à 3,0 mm.
Lorsque le câble de l'invention comprend ladite deuxième couche, la
première couche peut être directement en contact physique avec l'élément
électriquement conducteur, et ladite deuxième couche peut être directement
en contact physique avec la première couche. Ledit câble peut également
comprendre une gaine de protection entourant la deuxième couche.
Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, le câble d'énergie
et/ou de télécommunication est un conducteur électrique isolé dans lequel
l'élément électriquement conducteur allongé est un élément central.
La présente invention a également pour objet l'utilisation d'un câble tel
que décrit ci-dessus afin de limiter la propagation d'un incendie.
Pour une meilleure compréhension de l'invention, la description fera
référence à un dessin annexé et qui figure uniquement à titre illustratif et
non
limitatif.
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Sur ce dessin :
- La figure 1 illustre une vue en perspective et partiellement en
coupe d'un câble d'énergie selon un mode de réalisation préféré de
l'invention.
Exemples de réalisation :
Exemple 1 : exemple de composition d'un câble selon l'invention
(figure 1)
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 câble d'énergie 1, représenté sur la figure 1, est un conducteur
électrique isolé comprenant un élément conducteur 2 central, notamment en
aluminium, de type multibrins, et, successivement et coaxialement autour de
cet élément, une première couche 3 formée d'une bande (ruban) de fibre de
verre commercialisé par la société STEVTISS ou TISSTECH, ou un ruban de
fibre de verre commercialisé par la société SCAPA sous la référence
SFR10/103.
Ce ruban recouvre l'élément conducteur avec un taux de recouvrement
de l'ordre de 15% - 20 % de manière à assurer que la totalité de la surface de
l'élément conducteur est protégée des flammes. Au-dessus de ce ruban en
fibre de verre est déposée une deuxième couche 4 constituée de deux sous-
couches d'un matériau extrudé à base de caoutchouc de silicone : une couche
de couleur blanche matériau référencé El 111 en polymère de polysiloxane et
une couche noire matériau référencé EM107 en copolymère d'éthylène dans la
norme européenne pour matériels roulants EN 50382-1. Cette deuxième
couche 4 est une couche optionnelle.
Dans cet exemple, l'épaisseur du ruban (i.e. première couche 3) est de
0,12 mm et sa masse volumique est de 1,16 g/cm3. L'épaisseur de la seconde
couche 4 est de l'ordre de 2,7 mm.
Exemple 2 : procédé de réalisation d'un câble selon l'invention
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Ledit conducteur électrique 4 multibrins en aluminium est entouré par
une première couche de ruban en fibre de verre tel que mentionné dans
l'exemple 1. Ce ruban en fibre de verre est ensuite revêtu par extrusion des
deux couches de caoutchouc de silicone et de polyoléfine susmentionnées.
Les techniques de rubanage et d'extrusion sont bien connues de
l'homme du métier et ne seront pas davantage expliquées dans la présente
demande.
Test expérimental
Le câble tel que décrit dans l'exemple 1 a été soumis à un test de feu.
Un chalumeau projetant une flamme de 850 C a en effet été positionné à
proximité du câble selon l'invention pendant 1h de sorte que la flamme touche
une partie du câble. Une feuille de papier à également été placée à proximité
du câble, à environ 30 cm tout en étant distante de la flamme du chalumeau.
Il s'est avéré qu'au bout d'une heure, que la seconde couche en
caoutchouc de silicone et de polyoléfine s'est enflammée et à complètement
brûlée dans la zone en contact avec la flamme, mais que le conducteur
multibrins en aluminium était resté intact grâce au ruban en fibre de verre.
D'ailleurs, celui-ci aussi était intact. Par ailleurs, la feuille en papier
placée à
30 cm du câble ne s'est pas enflammée, montrant ainsi que le câble selon
l'invention est non propagateur d'incendie.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de
réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée
et
qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que
leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
