ES2915201T3 - Procedimiento de fabricación de un cable resistente y/o retardador del fuego - Google Patents

Procedimiento de fabricación de un cable resistente y/o retardador del fuego Download PDF

Info

Publication number
ES2915201T3
ES2915201T3 ES20180902T ES20180902T ES2915201T3 ES 2915201 T3 ES2915201 T3 ES 2915201T3 ES 20180902 T ES20180902 T ES 20180902T ES 20180902 T ES20180902 T ES 20180902T ES 2915201 T3 ES2915201 T3 ES 2915201T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
geopolymer composition
cable
carried out
electrically conductive
fibrous material
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.)
Active
Application number
ES20180902T
Other languages
English (en)
Inventor
Franck Gyppaz
Thierry Auvray
Nicolas Estreboou
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
Application granted granted Critical
Publication of ES2915201T3 publication Critical patent/ES2915201T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0036Details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/22Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • H01B13/24Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by extrusion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00Making preforms
    • B29B11/14Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/0048Fibrous materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/006Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mineral polymers, e.g. geopolymers of the Davidovits type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06Insulating conductors or cables
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/22Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/22Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • H01B13/221Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers filling-up interstices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/22Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • H01B13/26Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by winding, braiding or longitudinal lapping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/30Drying; Impregnating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B19/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing insulators or insulating bodies
    • H01B19/02Drying; Impregnating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/48Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances fibrous materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02Disposition of insulation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/29Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame
    • H01B7/295Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame using material resistant to flame
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/20Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein the material is extruded
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06Insulating conductors or cables
    • H01B13/10Insulating conductors or cables by longitudinal lapping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06Insulating conductors or cables
    • H01B13/14Insulating conductors or cables by extrusion
    • H01B13/145Pretreatment or after-treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06Insulating conductors or cables
    • H01B13/14Insulating conductors or cables by extrusion
    • H01B13/147Feeding of the insulating material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06Insulating conductors or cables
    • H01B13/14Insulating conductors or cables by extrusion
    • H01B13/148Selection of the insulating material therefor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/22Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • H01B13/26Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by winding, braiding or longitudinal lapping
    • H01B13/2613Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by winding, braiding or longitudinal lapping by longitudinal lapping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/22Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • H01B13/26Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by winding, braiding or longitudinal lapping
    • H01B13/2613Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by winding, braiding or longitudinal lapping by longitudinal lapping
    • H01B13/268Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by winding, braiding or longitudinal lapping by longitudinal lapping of a non-metallic sheet

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)

Abstract

Procedimiento para fabricar un cable que comprende al menos un elemento eléctricamente conductor alargado, y al menos una capa compuesta que rodea dicho elemento eléctricamente conductor alargado, caracterizado por que comprende al menos las siguientes etapas: i) impregnar un material fibroso no tejido con una composición de geopolímero, para formar una cinta impregnada con dicha composición de geopolímero, ii) secar la cinta impregnada obtenida en la etapa i) a fin de formar una cinta impregnada secada, y iii) aplicar la cinta impregnada secada obtenida en la etapa ii) alrededor de un cable que comprende al menos un elemento eléctricamente conductor alargado, a fin de formar dicha capa compuesta que rodea dicho elemento eléctricamente conductor alargado.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de fabricación de un cable resistente y/o retardador del fuego
La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de un cable que comprende al menos un elemento eléctricamente conductor alargado y al menos una capa compuesta que rodea a dicho elemento eléctricamente conductor alargado, obteniéndose dicha capa compuesta a partir de al menos una etapa de impregnación de un material fibroso no tejido por una composición de geopolímero.
Se aplica típicamente, pero no exclusivamente, a cables retardadores y/o resistentes al fuego destinados al transporte de energía y/o a la transmisión de datos, tales como cables eléctricos y/u ópticos de seguridad que retardan y/o que resisten al fuego, en particular libres de halógenos, susceptibles de funcionar durante un período de tiempo determinado en condiciones de incendio sin ser un propagador de incidencia, ni generador de humos importantes. Estos cables de seguridad son en particular cables de transporte de energía de media tensión (en particular de 6 a 45-60 kV) o cables de transmisión de baja frecuencia, tales como cables de control o de señalización.
Del documento WO 2016/099200 se conoce un procedimiento para fabricar un cable resistente al fuego que comprende las siguientes etapas: una etapa de preparación de una composición de geopolímero que comprende un silicato de sodio, agua, hidróxido de potasio, un aluminosilicato y fibras de polipropileno; una etapa de enrollado de una cinta de papel no tejido alrededor de un conjunto de conductores de cobre, una etapa de impregnación por recubrimiento por inmersión del conjunto de conductores de cobre/cinta de papel no tejido, en la composición de geopolímero previamente preparada, para formar una capa compuesta que rodea los conductores de cobre, después una etapa de extrusión en caliente de una funda protectora de polímero. El procedimiento es largo, en particular debido a la etapa de secado, y no puede realizarse de forma continua. Por otro lado, los elementos constitutivos del cable a proximidad de la capa compuesta basada en un material de geopolímero pueden contaminarse fácilmente con la composición de geopolímero.
El objeto de la invención es, por tanto, paliar todo o parte de los inconvenientes anteriormente citados, y proporcionar un procedimiento de fabricación de un cable retardador de fuego, siendo dicho procedimiento fácil de llevar a cabo, en particular fácilmente industrializable, económico y rápido, y que permite llevar a un cable con buenas propiedades mecánicas, particularmente en términos de flexibilidad y durabilidad.
La invención tiene por primer objeto un procedimiento para fabricar un cable que comprende al menos un elemento eléctricamente conductor alargado y al menos una capa compuesta que rodea a dicho elemento eléctricamente conductor alargado, caracterizado por que comprende al menos las siguientes etapas:
i) impregnar un material fibroso no tejido con una composición de geopolímero, para formar una cinta impregnada con dicha composición de geopolímero,
ii) secar la cinta impregnada obtenida en la etapa i), para formar una cinta impregnada seca, y
iii) aplicar la cinta impregnada seca obtenida en la etapa ii), alrededor de un cable que comprende al menos un elemento eléctricamente conductor alargado, para formar dicha capa compuesta que rodea dicho elemento eléctricamente conductor alargado.
El procedimiento de la invención es rápido, fácil de llevar a cabo, en particular en el plano industrial, económico, y garantiza la obtención de un cable resistente y/o retardador de fuego que tiene buenas propiedades mecánicas, en particular en términos de flexibilidad y durabilidad. Por otro lado, el procedimiento de la invención permite evitar la contaminación de los elementos constitutivos del cable a proximidad de la capa compuesta por la composición de geopolímero.
En la etapa i), el material fibroso no tejido se presenta preferentemente en forma de una cinta o de una banda.
La etapa i) se puede llevar a cabo manualmente o de forma automatizada, y preferiblemente de forma automatizada.
La etapa i) se lleva a cabo preferentemente mediante recubrimiento por impregnación y de manera especialmente preferente mediante un recubrimiento precontrolado.
La etapa i) se puede llevar a cabo, por ejemplo, utilizando un dispositivo de recubrimiento, tal como una matriz de recubrimiento.
La etapa i) se lleva a cabo más particularmente haciendo pasar el material fibroso no tejido en un dispositivo de recubrimiento tal como una matriz de recubrimiento, siendo dicho dispositivo alimentado con la composición de geopolímero, en particular con la ayuda de medios tales como una bomba. Esto permite así distribuir directamente la cantidad deseada de la composición de geopolímero de manera homogénea sobre todo el ancho deseado de dicho material.
La etapa i) puede ser en particular un recubrimiento conocido según el anglicismo “tensioned web die coating". En una realización preferida de la invención, la etapa i) de impregnación se lleva a cabo a una temperatura que oscila entre 15°C y 90°C aproximadamente, y de manera particularmente preferida entre 20°C y 40°C aproximadamente. La etapa ii) lleva a cabo el secado de la cinta impregnada obtenida en la etapa i) anterior.
La etapa ii) se puede llevar a cabo a una temperatura de como máximo 120°C aproximadamente, y preferentemente de como máximo 110°C aproximadamente. Una temperatura de como máximo 120°C, y preferentemente de como máximo 110°C, puede evitar el endurecimiento de la composición antes de la etapa iii).
La etapa ii) se puede llevar a cabo a una temperatura de al menos 50°C aproximadamente. Una temperatura de al menos 50°C puede permitir favorecer un secado rápido.
La etapa ii) se lleva a cabo preferentemente a una temperatura que oscila entre 70 y 115°C aproximadamente, y de forma especialmente preferida que oscila entre 90 y 107°C aproximadamente.
La etapa ii) permite llevar la composición del geopolímero de un estado líquido a un estado semi-pastoso. Más particularmente, la composición de geopolímero al final de la etapa ii) comprende al menos una fase en forma de gel de aluminosilicato.
La etapa ii) se puede llevar a cabo con la ayuda de uno o más hornos, en particular uno o más hornos de infrarrojos. La etapa iii) se puede llevar a cabo aplicando la cinta impregnada seca directamente alrededor de uno o más elementos conductores alargados, o alrededor de una capa interna de dicho cable que a su vez está alrededor de uno o más elementos conductores alargados.
La etapa iii) de aplicar la cinta impregnada seca alrededor de un cable que comprende al menos un elemento eléctricamente conductor alargado se puede llevar a cabo enrollando la cinta impregnada seca alrededor del cable. El enrollado puede ser longitudinal (es decir, según el eje longitudinal del cable o, en otras palabras, en el sentido de la longitud del cable) o helicoidal, y preferiblemente longitudinal.
El enrollado longitudinal también se puede llevar a cabo con zonas de recubrimiento, representando la o las zonas de recubrimiento del 10 al 20% aproximadamente.
La etapa iii) se puede llevar a cabo manualmente o de forma automatizada, y preferiblemente de forma automatizada. La etapa iii) se puede llevar a cabo haciendo pasar la cinta impregnada secada en un dispositivo de apriete o un dispositivo de conformación de cinta (también denominado por los términos “trompeta" o “conformador de cinta"). El cable que comprende al menos un elemento eléctricamente conductor alargado también pasa también en el dispositivo de apriete durante la etapa iii). Este dispositivo es un dispositivo mecánico que enrolla continuamente la cinta impregnada secada alrededor del elemento eléctricamente conductor alargado. Esto permite así facilitar el enrollamiento longitudinal de la cinta impregnada alrededor del cable, y así formar dicha capa compuesta que rodea dicho elemento eléctricamente conductor alargado.
Material fibroso no tejido
El material fibroso no tejido tiene preferentemente una estructura blanda y flexible.
El material fibroso no tejido se puede escoger de entre materiales celulósicos, materiales a base de polímeros orgánicos sintéticos, fibras de vidrio, y una de sus mezclas, y preferentemente de entre materiales a base de polímeros orgánicos sintéticos.
Los materiales celulósicos pueden escogerse de entre papel, en particular papel secante; materiales no tejidos fabricados a partir de celulosa funcionalizada o no funcionalizada; matrices con estructura alveolar y/o fibrosa fabricadas a partir de fibras naturales de acetato de celulosa.
Los materiales a base de polímeros orgánicos sintéticos pueden escogerse de entre materiales poliméricos con una matriz porosa y/o fibrosa de poliolefina(s), en particular los escogidos de entre homo- y copolímeros de propileno, homo- y copolímeros de etileno, polietilenos de alta densidad (HDPE), poliamidas aromáticas (aramidas), poliésteres, y una de sus mezclas.
Según una realización preferida de la invención, el material fibroso no tejido es un tereftalato de polietileno (PET).
El material fibroso no tejido tiene preferentemente un gramaje que oscila entre 50 y 120 g/cm2 aproximadamente. Esto permite así obtener una capa compuesta suficientemente flexible para poder ser manipulada con facilidad, y suficientemente robusta para obtener una buena protección contra el fuego.
Según una realización preferida de la invención, el material fibroso no tejido representa del 2 al 95% en peso aproximadamente, de manera particularmente preferida del 5 al 45% en peso aproximadamente, y aún más preferiblemente del 10 al 35% en peso aproximadamente, con respecto al peso total de la capa compuesta.
Composición del geopolímero
La composición de geopolímero usada en la etapa i) es preferiblemente una composición de geopolímero líquida. La composición de geopolímero de la etapa i) es preferiblemente una composición de geopolímero de aluminosilicato. La composición de geopolímero de la invención es de manera especialmente preferente una composición de geopolímero que comprende agua, silicio (Si), aluminio (Al), oxígeno (O), y al menos un elemento escogido de entre potasio (K), sodio (Na), litio (Li), cesio (Cs) y calcio (Ca), y preferentemente seleccionado entre potasio (K) y sodio (Na).
La composición de geopolímero puede comprender en particular al menos un primer aluminosilicato, al menos un primer silicato alcalino, agua y opcionalmente una base alcalina.
En la invención, la composición de geopolímero es una composición precursora de geopolímero. En otras palabras, comprende ingredientes (primer aluminosilicato, al menos un primer silicato alcalino, agua y opcionalmente una base alcalina; o primer metacaolín, segundo metacaolín, primer silicato alcalino, agua y opcionalmente una base alcalina y/o una segunda base alcalina silicato tales como se definen a continuación) que se geopolimerizan juntos (por policondensación) para formar un geopolímero también denominado material de geopolímero tal como se define a continuación.
Primer aluminosilicato
El primer aluminosilicato se puede escoger de entre metacaolines (es decir, caolines calcinados), cenizas voladoras (bien conocidas bajo el anglicismo “fly ash"), la escoria de alto horno (bien conocida bajo el anglicismo “blast furnace slag"), arcillas expansivas tales como la bentonita, arcillas calcinadas, cualquier tipo de compuesto que comprende aluminio y humo de sílice, zeolitas, y una de sus mezclas.
Entre estos compuestos, se prefieren los metacaolines, en particular los comercializados por la sociedad Imérys. En la invención, la expresión “metacaolín” significa un caolín calcinado o un aluminosilicato deshidroxilado. Se obtiene preferentemente por deshidratación de un caolín o de una caolinita. Esta deshidratación se obtiene clásicamente por calcinación.
La composición de geopolímero puede comprender de 5 a 50% en peso aproximadamente de aluminosilicato, y preferentemente de 10 a 35% en peso aproximadamente de aluminosilicato, con respecto al peso total de la composición de geopolímero.
La composición de geopolímero puede comprender además un segundo aluminosilicato diferente del primer aluminosilicato.
Preferiblemente, la composición de geopolímero comprende dos caolines calcinados que tienen temperaturas de calcinación diferentes.
Según una realización particularmente preferida de la invención, la composición de geopolímero comprende un primer metacaolín escogido de entre los caolines calcinados a una temperatura Tc1 de al menos 650°C aproximadamente, y un segundo metacaolín escogido de entre los caolines calcinados a una temperatura Tc2 tal que Tc2 -Tc1 s 100°C aproximadamente, al menos un primer silicato alcalino, agua y opcionalmente una base alcalina. La composición de geopolímero puede entonces tener propiedades mecánicas mejoradas, en particular en términos de flexibilidad y durabilidad, garantizando al mismo tiempo buenas propiedades de reacción y resistencia al fuego.
El segundo metacaolín se escoge de entre los caolines calcinados a una temperatura Tc2 tal que Tc2 -Tc1 s 100°C aproximadamente, es diferente del primer metacaolín tal como se define en la invención.
Según una forma de realización de la invención, el primer metacaolín es un caolín calcinado a una temperatura Tc1 de al menos 700°C aproximadamente, y preferiblemente de al menos 725°C aproximadamente.
Según una forma de realización preferida de la invención, el primer metacaolín es un caolín calcinado a una temperatura Tc1 de como máximo 875°C aproximadamente, y preferiblemente de como máximo 825°C aproximadamente.
El primer metacaolín puede comprender al menos un 20% en moles aproximadamente, y preferiblemente al menos un 30% en moles aproximadamente de óxido de aluminio (AbOs), con respecto al número total de moles del primer metacaolín.
El primer metacaolín puede comprender como máximo un 60% en moles aproximadamente, y preferentemente como máximo un 50% en moles aproximadamente de óxido de aluminio (AbOs), con respecto al número total de moles del primer metacaolín.
El primer metacaolín puede comprender al menos un 35% en moles aproximadamente, y preferentemente al menos un 45% en moles aproximadamente de óxido de silicio (SiO2), con respecto al número total de moles del primer metacaolín.
El primer metacaolín puede comprender como máximo un 75% en moles aproximadamente, y preferentemente como máximo un 65% en moles aproximadamente de óxido de silicio (SiO2), con respecto al número total de moles del primer metacaolín.
Como ejemplos de primer metacaolín, se pueden citar los metacaolines vendidos por la compañía Imérys, en particular el comercializado bajo la referencia PoleStar® 450.
El primer metacaolín se puede escoger de entre los caolines calcinados a Tc1 tal como se define en la invención, durante al menos 1 min aproximadamente, preferiblemente durante al menos 10 min aproximadamente, de manera particularmente preferible durante un período que oscila entre aproximadamente 30 min y 8 h, y de manera más particularmente preferida durante un período que oscila entre aproximadamente 2 h y 6 h.
El segundo metacaolín se escoge preferentemente entre los caolines calcinados a una temperatura Tc2 tal que Tc2 -Tc1 s 150°C aproximadamente, de manera particularmente preferible tal que Tc2 - Tc1 s 200°C aproximadamente, y de manera más particularmente preferida tal que Tc2 - Tc1 s 250°C aproximadamente.
Según una forma de realización de la invención, el segundo metacaolín es un caolín calcinado a una temperatura Tc2 de al menos 800°C aproximadamente, preferiblemente al menos 850°C aproximadamente, y de manera particularmente preferida de al menos 900°C y aproximadamente.
Según una forma de realización preferida de la invención, el segundo metacaolín es un caolín calcinado a una temperatura Tc2 de como máximo 1200°C aproximadamente, y preferentemente de como máximo 1150°C aproximadamente.
El segundo metacaolín puede comprender al menos un 20 % en moles aproximadamente, y preferiblemente al menos un 30% en moles aproximadamente de óxido de aluminio (AbOs) con respecto al número total de moles del segundo metacaolín.
El segundo metacaolín puede comprender como máximo un 60% en moles aproximadamente, y preferentemente como máximo un 50% en moles aproximadamente de óxido de aluminio (AbOs) con respecto al número total de moles del segundo metacaolín.
El segundo metacaolín puede comprender al menos un 35% en moles aproximadamente, y preferentemente al menos un 45% en moles aproximadamente de óxido de silicio (SiO2) con respecto al número total de moles del segundo metacaolín.
El segundo metacaolín puede comprender como máximo un 75% en moles aproximadamente, y preferentemente como máximo un 65% en moles aproximadamente de óxido de silicio (SiO2) con respecto al número total de moles del segundo metacaolín.
A modo de ejemplos de segundo metacaolín, se pueden citar los metacaolines vendidos por la compañía Imérys, en particular el comercializado bajo la referencia PoleStar® 200R.
El segundo metacaolín se puede escoger de entre caolines calcinados a Tc2 tales como se definen en la invención, durante al menos 1 min aproximadamente, preferiblemente durante al menos 5 min aproximadamente, de manera particularmente preferida durante un período que oscila entre aproximadamente 10 min y 2 horas, y más particularmente preferida durante un período que oscila entre aproximadamente 15 min y 1 h.
La relación en masa [primer metacaolín/segundo metacaolín] en la composición de geopolímero oscila preferiblemente de 0,1 a 2 aproximadamente, de manera particularmente preferida de 0,5 a 1,0 aproximadamente, y de manera más particularmente preferida es de aproximadamente 1.
La composición de geopolímero puede comprender de 5 a 50% en peso aproximadamente, y preferentemente de 10 a 35% en peso aproximadamente de primer y segundo metacaolines, con respecto al peso total de la composición de geopolímero.
El primer y el segundo metacaolines se pueden analizar mediante análisis térmico diferencial (ATD) [ausencia o presencia de un punto o pico de cristalización], resonancia magnética nuclear (RMN) [espectro de RMN27 Al], y/o difracción de rayos X (DRX).
El primer metacaolín presenta preferentemente un pico de cristalización por análisis térmico diferencial, de manera particularmente preferida a una temperatura que oscila entre 900 y 1060°C, y de manera más particularmente preferida a una temperatura que oscila entre 950 y 1010°C.
El segundo metacaolín comprende preferiblemente mullita.
Primer silicato alcalino
El primer silicato alcalino se puede escoger de entre los silicatos de sodio, los silicatos de potasio, y una de sus mezclas.
Se prefieren los silicatos alcalinos comercializados por la compañía Silmaco o por la compañía PQ corporation. El primer silicato alcalino es preferiblemente un silicato de sodio.
El primer silicato alcalino puede tener una relación molar de S D 2/M2O que oscila entre 1,1 y 35 aproximadamente, preferentemente entre 1,3 y 10 aproximadamente, y de manera especialmente preferida entre 1,4 y 5 aproximadamente, siendo M un átomo de sodio o de potasio, y preferentemente de sodio.
La composición de geopolímero puede comprender de 5 a 60% en peso aproximadamente, y preferentemente de 10 a 50% en peso aproximadamente de primer silicato alcalino, con respecto al peso total de la composición de geopolímero.
Segundo silicato alcalino
La composición de geopolímero puede comprender además un segundo silicato alcalino diferente del primer silicato alcalino.
El segundo silicato alcalino se puede escoger de entre los silicatos de sodio, los silicatos de potasio, y una de sus mezclas. Se prefieren los silicatos alcalinos comercializados por la compañía Silmaco o por la compañía PQ Corporation. El segundo silicato alcalino es preferiblemente un silicato de sodio.
Los primero y segundo silicatos alcalinos pueden tener respectivamente relaciones molares SiO2/M2O y SiO2/M’2O tal que M y M’, idénticos, se escogen entre un átomo de sodio y un átomo de potasio, y preferentemente un átomo de sodio, y dichas relaciones tienen valores diferentes, preferentemente valores tales que su diferencia es de al menos 0,3, de manera particularmente preferida tal que su diferencia es de al menos 0,5, y de manera más particularmente preferible tal que su diferencia es de al menos 1,0.
Según una forma realización de la invención, la composición de geopolímero comprende
- un primer silicato alcalino que tiene una relación molar de S D 2/M2O que oscila de entre 1,5 y 2,6 aproximadamente, y
- un segundo silicato alcalino que tiene una relación molar de SiO2/M’2O superior a 2,6, preferentemente que oscila de entre 2,8 y 4,5 aproximadamente, y de manera particularmente preferida que oscila de entre 3,0 y 4,0 aproximadamente, entendiéndose que M’ es idéntico a M.
La composición de geopolímero puede comprender de 10 a 60% en peso aproximadamente, y preferentemente de 20 a 50% en peso aproximadamente de primero y segundo silicatos alcalinos, con respecto al peso total de la composición de geopolímero.
La relación en masa [primer silicato alcalino/segundo silicato alcalino] en la composición de geopolímero oscila preferentemente entre 0,5 y 2,5, y de manera particularmente preferida entre 0,8 y 2,0.
Base alcalina
La base alcalina puede ser hidróxido de sodio o hidróxido de potasio, y preferiblemente hidróxido de sodio.
La composición de geopolímero puede estar libre de base alcalina. Esto permite así mejorar la manipulación de la composición de geopolímero, en particular durante la preparación de un cable.
La relación másica materia sólida/agua en dicha composición de geopolímero determina la cinética de solidificación durante las etapas i) a iii).
La composición de geopolímero puede comprender de 35% a 80% en peso aproximadamente, y de manera particularmente preferida de 40% a 70% en peso aproximadamente, de materias sólidas (silicato(s) alcalino(s), aluminosilicato(s) y base alcalina), con respecto al peso total de dicha composición de geopolímero.
La composición de geopolímero puede comprender también uno o más aditivos escogidos de entre:
- un colorante,
- fibras minerales, en particular escogidas de entre las fibras de alúmina,
- un aditivo de estructura polimérica, en particular escogido de entre las fibras poliolefínicas tales como las fibras de polipropileno, el polietileno de alta densidad (HDPE), las aramidas, y las fibras técnicas de vidrio recubiertas de silicona o de un polímero orgánico de tipo polietileno; un copolímero de estireno-butadieno (SBR); un copolímero de estireno-butadieno-etileno (EBS); derivados de copolímeros de estireno-etileno, en particular los comercializados por Kraton tales como un copolímero de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS), un copolímero de estireno-butadieno-estireno (SBS), un copolímero de estireno-isopreno-estireno (SIS), un copolímero de estireno-propileno-etileno (EPS) o un copolímero de estireno-etileno-propileno-estireno (SEPS); un copolímero de etileno y de acetato de vinilo (EVA), un poliorganosiloxano reticulado (por ejemplo, con la ayuda de un peróxido); polietileno opcionalmente en forma de polvo; lignosulfonatos; acetato de celulosa; otros derivados de la celulosa; un aceite de silicona de baja viscosidad (por ejemplo, del orden de 12500 cPo); y un aceite de polietileno,
- un compuesto que acelera la solidificación, en particular escogido de entre sulfato de aluminio, alumbres (por ejemplo, sulfato doble de aluminio y de potasio), cloruro de calcio, sulfato de calcio, sulfato de calcio hidratado, aluminato de sodio, carbonato de sodio, cloruro de sodio, silicato de sodio, sulfato de sodio, cloruro de hierro (III), y lignosulfonatos de sodio,
- un agente que retrasa la solidificación, en particular escogido de entre el amonio, los metales alcalinos, los metales alcalinotérreos, el bórax, los lignosulfonatos y en particular las sales metálicas de los lignosulfonatos de calcio, las celulosas tales como la carboximetilhidroetilcelulosa, las ligninas sulfoalquiladas tales como, por ejemplo, la lignina sulfometilada, los ácidos hidroxicarboxílicos, los copolímeros de sales de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico y de ácido acrílico, o de ácido maleico, y sales saturadas,
- una carga inerte, escogida en particular entre el talco, las micas, las arcillas deshidratadas y el carbonato cálcico,
- un almidón,
- un plastificante de almidón, escogido en particular entre un estearato metálico, un polietilenglicol, un etilenglicol, un poliol tal como el glicerol, el sorbitol, el manitol, el maltitol, el xilitol, o un oligómero de uno de estos polioles, una sacarosa tal como la glucosa o la fructosa, un plastificante que contiene grupos amida, y cualquier tipo de plastificante a base de polisacárido(s) modificado(s),
- un derivado de la celulosa,
- un material carbonoso expandido tal como grafito expandido.
El colorante es preferiblemente un colorante líquido a temperatura ambiente (es decir, a 18-25°C).
La composición de geopolímero puede comprender como máximo 15% en peso aproximadamente de aditivo(s), preferentemente como máximo 8% en peso aproximadamente de aditivo(s), y de manera particularmente preferida como máximo 5% en peso aproximadamente de aditivo(s), con respecto al peso total de la composición de geopolímero.
Según una forma de realización particularmente preferida de la invención, la composición de geopolímero comprende como máximo 15% en peso aproximadamente de aditivo(s) orgánico(s) tales como polímero(s) orgánico(s), preferentemente como máximo 8% en peso aproximadamente de aditivo(s) orgánico(s) tales como polímero(s) orgánico(s), y de manera particularmente preferida como máximo un 5% en peso aproximadamente de aditivo(s) tales como polímero(s) orgánico(s), con respecto al peso total de la composición de geopolímero.
La composición de geopolímero puede comprender al menos 0,01% en peso aproximadamente de aditivo(s), y preferentemente al menos 0,5% en peso aproximadamente de aditivo(s), con respecto al peso total de la composición de geopolímero.
Capa compuesta
La capa compuesta es preferiblemente una capa eléctricamente aislante.
En la presente invención, se entiende por “capa eléctricamente aislante” una capa cuya conductividad eléctrica puede ser como máximo 1.10-9 S/m, y preferiblemente cómo máximo de 1.10-10 S/m (siemens por metro) (a 25°C).
La capa compuesta es preferiblemente una capa que retarda y/o resiste al fuego.
La capa compuesta tiene preferentemente un grosor que oscila entre 0,2 y 3 mm aproximadamente, y de manera particularmente preferida que oscila entre 0,5 y 1 mm aproximadamente.
Cuando el grosor de la capa compuesta es menor que 0,2 mm, la protección térmica del cable obtenido según el procedimiento de la invención no es suficiente.
La capa compuesta de la invención es preferiblemente una capa en forma de cinta (es decir, en forma de cinta o de banda).
La capa compuesta tiene preferiblemente un grosor sustancialmente constante y constituye en particular una envoltura de protección continua.
La capa compuesta puede comprender en particular de 2 a 3 cintas superpuestas.
La capa compuesta de la invención es preferentemente no porosa.
La capa compuesta es preferentemente una capa interna de dicho cable.
Según la invención, se entiende por “capa interior” una capa que no constituye la capa más exterior del cable.
La capa compuesta comprende preferiblemente al menos un material de geopolímero y el material fibroso no tejido tal como se define en la invención.
Material de geopolímero
En la presente invención, el material de geopolímero se obtiene a partir de una composición de geopolímero tal como se define en la invención, preferentemente mediante endurecimiento, geopolimerización y/o policondensación de dicha composición de geopolímero.
En particular, la composición de geopolímero tal como se define en la invención es capaz de formar dicho material de geopolímero. Los ingredientes de la composición de geopolímero pueden por lo tanto sufrir una policondensación para formar dicho material de geopolímero. El endurecimiento se produce por reacción interna del tipo policondensación. El endurecimiento no es, por ejemplo, el resultado de un simple secado, como suele ser el caso generalmente para aglutinantes a base de silicatos alcalinos.
En efecto, los materiales de geopolímeros resultan de una reacción de policondensación mineral por activación alcalina, denominada geosíntesis, por oposición a los aglutinantes hidráulicos tradicionales en los que el endurecimiento es el resultado de una hidratación de aluminatos de calcio y silicatos de calcio.
En la presente invención, la expresión “material de geopolímero” significa un material sólido que comprende silicio (Si), aluminio (Al), oxígeno (O), y al menos un elemento escogido de entre potasio (K), sodio (Na), litio (Li), cesio (Cs) y calcio (Ca), y preferentemente escogidos de entre potasio (K) y sodio (Na).
El material de geopolímero puede ser un material de geopolímero de aluminosilicato.
El material de geopolímero de aluminosilicato se puede escoger de entre los poli(sialatos) que responden a la fórmula (I) Mn(-Si-O-Al-O-)n [(M)-PS] y que tienen una relación molar Si/Al igual a 1, los poli(sialato-siloxos) que responden a la fórmula (II) Mn(-Si-O-Al-O-Si-O-)n [(M)-PPS] y que tienen una relación molar Si/Al igual a 2, los poli(sialato-disiloxos) que corresponden a la fórmula (III) Mn(-Si-O-Al-O-Si-O-Si-O)n [(M)-PSDS] y que tienen una relación molar Si/Al igual a 3, y otros poli(sialatos) con relación Si/Al > 3, comprendiendo los poli(sialatos) antes citados un catión alcalino M escogido de entre K, Na, Li, Cs, y una de sus mezclas, y designando n el grado de polimerización.
En una realización, el material de geopolímero representa del 5 al 98% en peso aproximadamente, preferentemente del 55 al 95% en peso aproximadamente, y más preferentemente del 65 al 90% en peso aproximadamente, con respecto al peso total de la capa compuesta.
El procedimiento puede comprender, además, antes de la etapa i), una etapa iü) de preparación la composición de geopolímero que comprende mezclar dicho primer aluminosilicato con dicho primer silicato alcalino, agua y opcionalmente la base alcalina.
Etapa b) se lleva a cabo generalmente a un pH alto, en particular que oscila de 10 a 13.
La etapa b) comprende preferentemente las siguientes sub-etapas:
Í01 ) una sub-etapa de preparar una disolución acuosa del primer silicato alcalino, y
i02) una sub-etapa de mezclar el primer aluminosilicato en forma de polvo con la disolución acuosa de silicato alcalino preparada en la subetapa im) anterior.
La disolución acuosa del primer silicato alcalino se puede preparar mezclando dióxido de silicio SiÜ2 o un silicato alcalino con una base MOH en la que M es K o Na.
El dióxido de silicio SiO2 se puede escoger de entre el humo de sílice (es decir, sílice pirogénica), el cuarzo, y sus mezclas.
La sub-etapa im) se puede llevar a cabo disolviendo la base en agua, lo que conlleva una liberación de calor (reacción exotérmica), y después añadiendo sílice (o silicato alcalino). El calor liberado acelera entonces la disolución de la sílice (o del silicato alcalino) durante la sub-etapa im), y del primer aluminosilicato durante la sub-etapa i02).
Cuando existe(n) el segundo aluminosilicato y/o el segundo silicato alcalino tal como se definen en la invención, la etapa b) para preparar la composición de geopolímero puede comprender mezclar dicho primer aluminosilicato (preferiblemente en forma de polvo) y opcionalmente dicho segundo aluminosilicato (preferiblemente en forma de polvo), con dicho primer silicato alcalino (preferiblemente en disolución acuosa), opcionalmente dicho segundo silicato alcalino (preferiblemente en disolución acuosa).
La etapa b) comprende preferentemente mezclar los primer y segundo metacaolines, con el primer silicato alcalino y opcionalmente el segundo silicato alcalino, agua y opcionalmente una base alcalina.
Los primero y segundo metacaolines y los primero y segundo silicatos alcalinos son tales como se definen en la invención.
Según una realización preferida, la etapa b) comprende las siguientes sub-etapas:
i0a) mezclar los primero y segundo silicatos alcalinos (preferiblemente en disoluciones acuosas), en particular con agitación,
i0b) opcionalmente añadir una base alcalina, en particular manteniendo la agitación, y
bc) añadir los primero y segundo metacaolines (preferiblemente en forma de polvos), en particular manteniendo la agitación.
Al final de la etapa b), o sub-etapa i02) o bc), se obtiene preferentemente una disolución fluida y homogénea.
Al final de la etapa b), la composición de geopolímero puede comprender de 35% a 80% en peso aproximadamente, y de manera particularmente preferida de 40% a 70% en peso aproximadamente, de materia sólida (silicatos(s) alcalino(s), aluminosilicato(s) y base alcalina), con respecto al peso total de dicha composición de geopolímero. Tal relación de masas permite obtener una composición de geopolímero bastante fluida para para permitir su manipulación, y cuya cinética de solidificación es bastante lenta para permitir la formación de una capa de cable tal como se define a continuación.
La relación másica materias sólidas/agua en dicha composición de geopolímero puede permitir determinar la cinética de solidificación de dicha composición de geopolímero.
Después de la etapa Í0) de preparación de la composición de geopolímero, y antes de la etapa i) de impregnación, la composición de geopolímero puede calentarse, en particular a una temperatura que oscila entre 55°C y 95°C aproximadamente, y de manera particularmente preferida de 70°C a 90°C aproximadamente. Esto permite así facilitar la etapa i).
El procedimiento puede comprender además, después de la etapa iii), una etapa iv) de aplicación de una funda externa de protección alrededor de la capa compuesta. La funda externa de protección puede garantizar la integridad mecánica del cable.
Al final de la etapa iv), el cable puede comprender entonces al menos un elemento eléctricamente conductor alargado, la capa compuesta que rodea dicho elemento eléctricamente conductor alargado, y al menos una funda externa de protección que rodea dicha capa compuesta.
La etapa iv) se lleva a cabo preferentemente por extrusión, en particular a una temperatura que oscila entre 140°C y 195°C aproximadamente.
La etapa iv) se puede llevar a cabo con la ayuda de una extrusora.
En esta realización, se puede colocar un cabezal de extrusión a la salida del dispositivo de conformación tal como se define en la invención.
La funda externa de protección es preferentemente la capa más exterior del cable.
La funda externa de protección es preferentemente una capa eléctricamente aislante.
La funda externa de protección está hecha preferentemente de un material libre de halógenos. Se puede llevar a cabo clásicamente a partir de materiales que retardan la propagación de la llama o que resisten a la propagación de la llama. En particular, si estos últimos no contienen halógeno, se habla de recubrimiento de tipo HFFR (para el anglicismo “Halogen Free Flame Retardant").
La funda externa de protección puede comprender al menos un polímero orgánico o inorgánico.
La elección de polímero orgánico o inorgánico no es limitativa y estos son bien conocidos por el experto en la materia. Según una realización preferida de la invención, el polímero orgánico o inorgánico se escoge de entre polímeros reticulados y no reticulados.
El polímero orgánico o inorgánico puede ser un homo- o un co-polímero que tiene propiedades termoplásticas y/o elastómeras.
Los polímeros inorgánicos pueden ser poliorganosiloxanos.
Los polímeros orgánicos pueden ser poliuretanos o poliolefinas.
Las poliolefinas se pueden escoger de entre polímeros de etileno y de propileno. A título de ejemplo de polímeros de etileno, se pueden citar el polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), el polietileno de baja densidad (LDPE), el polietileno de media densidad (MDPE), el polietileno de alta densidad (HDPE), los copolímeros de etileno y de acetato de vinilo (EVA), los copolímeros de etileno y de acrilato de butilo (EBA), acrilato de metilo (EMA), acrilato de 2-hexiletilo (2HEA), copolímeros de etileno y de alfa-olefinas tales como, por ejemplo, polietilen-octeno (PEO), copolímeros de etileno y de propileno (EPR), terpolímeros de etileno y de propileno (EPT) tales como, por ejemplo, terpolímeros de etileno propileno dieno monómero (EPDM), o una de sus mezclas.
El polímero de la funda externa de protección es preferiblemente un polímero orgánico, más preferiblemente un polímero de etileno, y más preferiblemente un copolímero de etileno y de acetato de vinilo, un polietileno lineal de baja densidad, o una de sus mezclas.
La funda externa de protección puede comprender además una carga ignífuga hidratada. Esta carga mineral ignífuga hidratada actúa principalmente por vía física al descomponerse endotérmicamente (por ejemplo, liberación de agua), lo que tiene como consecuencia bajar la temperatura de la funda y limitar la propagación de llamas a lo largo del cable. Se habla en particular de propiedades de retraso de llama, bien conocidas bajo el anglicismo “flame retardant". La carga mineral ignífuga hidratada puede ser un hidróxido metálico tal como hidróxido de magnesio o trihidróxido de aluminio.
La funda externa de protección puede comprender además una carga inerte, escogida en particular entre el talco, las micas, las arcillas deshidratadas, y una de sus mezclas.
Ventajosamente, el cable obtenido según un procedimiento según la invención cumple al menos una de las normas de reacción o no propagación del fuego escogidas entre las normas EN 60332-1, EN 60332-3 y EN 50399 (2012/02 A1 2016); y preferentemente a la norma EN 50399 (2012/02 A1 2016), en particular a los criterios de clasificación B2ca, s1a, d0, a1 de dicha norma, y eventualmente a las normas EN 60332-1 y EN 60332-3.
Según una forma de realización de la invención, el cable es un cable de energía y/o de telecomunicaciones, y preferentemente un cable eléctrico.
Cuando el cable comprende una pluralidad de elementos eléctricamente conductores alargados, entonces la capa compuesta puede rodear la pluralidad de elementos eléctricamente conductores alargados del cable.
El cable puede comprender una única capa compuesta tal como se define en la invención o una pluralidad de capas compuestas tales como se define en la invención.
Cuando el cable comprende una pluralidad de capas compuestas, el procedimiento puede comprender además la repetición de las etapas i) a iii), tantas veces como capas compuestas haya que aplicar, y después opcionalmente la etapa iv) tal como se define en la invención.
Preferentemente, el cable comprende una única capa compuesta, y de manera más particularmente preferida una única capa compuesta interna.
Según una forma de realización de la invención, el cable obtenido según el procedimiento de la invención comprende además una o más capas interpuestas entre el elemento eléctricamente conductor alargado y la capa compuesta tal como se define en la invención.
Estas capas pueden comprender una o más capas de polímero, tales como capas de polímero eléctricamente aislantes, y/o una o más capas metálicas, tales como capas metálicas que contienen una o más aberturas.
En este caso, el procedimiento comprende además, antes de la etapa i) o antes de la etapa iii), una o más etapas de aplicación de una o más de las capas mencionadas anteriormente, alrededor del elemento eléctricamente conductor alargado, del conjunto de los elementos eléctricamente conductores alargados, o alrededor de cada uno de los elementos eléctricamente conductores alargados, según el tipo de cable deseado.
Las capas metálicas que contienen una o más aberturas son típicamente capas utilizadas en cables radiantes bien conocidos por el experto en la materia.
Según una forma de realización preferida de la invención, el cable comprende:
- una pluralidad de elementos eléctricamente conductores, estando cada uno de dichos elementos eléctricamente conductores rodeado por una capa de polímero, en particular eléctricamente aislante, para formar una pluralidad de elementos eléctricamente conductores aislados,
- una capa compuesta tal como se define en la invención que rodea dicha pluralidad de elementos eléctricamente conductores aislados, y
- una funda externa de protección, en particular eléctricamente aislante, que rodea dicha capa compuesta.
El procedimiento según la invención es preferiblemente un procedimiento continuo. En otras palabras, al menos las etapas i) a iii), y preferiblemente al menos las etapas i) a iv), se llevan a cabo de forma continua.
En la invención, la expresión “procedimiento continuo” significa que el procedimiento se lleva a cabo en una sola línea de producción, y/o sin etapas de reposo, de recogida o de recuperación. En otras palabras, en el procedimiento según la invención, no hay etapas intermedias de reposo entre la distribución del material fibroso no tejido y la recuperación/obtención del cable final. En aún otras palabras, las etapas i), ii), iii), y iv) si existe, son concomitantes, es decir, las etapas i), ii), iii), y iv) si existe, se llevan a cabo al mismo tiempo.
Según esta realización, el material fibroso no tejido se puede colocar en un dispensador tal como un desenrollador o carrete, y dicho material se puede distribuir o desenrollar continuamente para llevar a cabo al menos las etapas i) a iii), o las etapas i) a iv).
Preferiblemente, la etapa i) se lleva a cabo haciendo pasar el material fibroso no tejido en un dispositivo de recubrimiento alimentado con la composición de geopolímero con un caudal D (en kg/min), el distribuidor suministra el material fibroso no tejido a una velocidad V (en km/min), y la relación D/V oscila entre aproximadamente 20 y 50 kg de composición de geopolímero/km de material fibroso no tejido, y de manera particularmente preferida entre aproximadamente 25 y 40 kg de composición de geopolímero/km de material fibroso no tejido. La cantidad de composición de geopolímero aplicada al material fibroso no tejido se puede controlar de esa manera fácilmente mediante una bomba.
La velocidad V es preferiblemente idéntica a la velocidad de deslazamiento del cable.
El caudal D puede oscilar entre 0,5 kg/min y 4,5 kg/min aproximadamente.
La velocidad V puede oscilar entre 20 m/min y 150 m/min aproximadamente.
Según una forma de realización particularmente preferida de la invención, el material fibroso no tejido pasa en el dispositivo de recubrimiento para llevar a cabo la etapa i), después la cinta impregnada obtenida pasa en uno o más hornos, preferiblemente en varios hornos dispuestos sucesivamente uno tras otro para llevar a cabo la etapa ii), después la cinta impregnada secada pasa en el dispositivo de conformado de la cinta a través del cual se desplaza un cable que comprende al menos un elemento eléctricamente conductor alargado, para llevar a cabo la etapa iii), y finalmente el cable obtenido pasa por un cabezal extrusor, para llevar a cabo la etapa iv).
Durante la etapa ii), la transformación del estado líquido al estado pastoso requiere una cantidad significativamente importante de energía. El uso de varios hornos permite optimizar el secado de la cinta impregnada (en términos de tiempo de exposición, velocidad V y cantidad de energía proporcionada).
El procedimiento según la invención es rápido, sencillo y ventajoso desde el punto de vista económico. Permite fabricar en pocas etapas un cable que presenta buenas propiedades mecánicas, especialmente en términos de flexibilidad y durabilidad, garantizando al mismo tiempo buenos rendimientos de resistencia al fuego.
La invención se comprenderá mejor, y otros objetivos, detalles, características y ventajas de la misma aparecerán con mayor claridad durante la siguiente descripción de realizaciones particulares de la invención, dadas únicamente a título ilustrativo y no limitativo, con referencia a las figuras anexas.
EJEMPLOS
Los dibujos anexos ilustran la invención:
La Figura 1 representa una vista esquemática de un cable eléctrico tal como se obtiene según el procedimiento según la invención.
La Figura 2 representa una vista esquemática del procedimiento según la invención.
Por razones de claridad, sólo se han representado esquemáticamente en estas figuras los elementos esenciales para la comprensión de la invención, y ello sin respetar la escala.
El cable eléctrico 100, ilustrado en la Figura 1, corresponde a un cable eléctrico resistente al fuego del tipo K25 o RZ1K.
Este cable eléctrico 100 comprende cuatro elementos eléctricamente conductores alargados 10, estando cada uno aislado con una capa eléctricamente aislante 20, y, sucesiva y coaxialmente alrededor de estos cuatro elementos eléctricamente conductores alargados aislados (10, 20), una capa compuesta 30 tal como se define en la invención que rodea los cuatro elementos conductores eléctricos alargados aislados (10, 20), y una funda exterior 40 de tipo HFFR que rodea la capa compuesta 30 tal como se define en la invención, y se presenta ventajosamente en forma de cinta.
En la figura 2, se ilustra una vista esquemática del procedimiento según la invención llevado a cabo de forma continua. En particular, un material fibroso no tejido 1 en forma de cinta se coloca en una bobinadora 2, se desenrolla y se lleva hasta una matriz de recubrimiento 3 alimentado con una composición de geopolímero 4, a fin de permitir la impregnación del material fibroso no tejido 1 por dicha composición de geopolímero [etapa i)]. Después, la cinta impregnada se lleva a un horno 5, a fin de permitir su secado [etapa ii)]. La cinta impregnada secada se lleva después en un dispositivo de apriete 6 a través del cual se desplaza un cable que comprende al menos un elemento eléctricamente conductor alargado, a fin de permitir el enrollamiento longitudinal de la cinta impregnada secada alrededor del cable, y así formar dicha capa compuesta que rodea dicho elemento eléctricamente conductor alargado [etapa iii)], y finalmente el cable obtenido pasa a través de un cabezal de extrusión 7 para formar la funda externa de protección [etapa iv)].
Los siguientes ejemplos permiten ilustrar la presente invención. No tienen carácter limitativo sobre el alcance general de la invención tal como se presenta en las reivindicaciones.
Las materias primas utilizadas en los ejemplos se enumeran a continuación:
- disolución acuosa de un primer silicato de sodio al 50% en peso aproximadamente de tipo “watergiass”, Simalco, silicato de sodio de relación molar SiO2/Na2O de 2,0 aproximadamente,
- disolución acuosa de un segundo silicato de sodio al 38% en peso aproximadamente de tipo “watergiass”, Simalco, silicato de sodio de relación molar SiO2/Na2O de 3,4 aproximadamente,
- primer metacaolín, PoleStar® 450, Imerys, con una relación molar AbO3/SiO2 de 41/55 (es decir, 0,745 aproximadamente), caolín calcinado a una temperatura de 700°C aproximadamente,
- segundo metacaolín, PoleStar® 200R, Imerys, de una relación molar Al2O3/SiO2 de 41/55 (es decir, de 0,745 aproximadamente), caolín calcinado a una temperatura de 1000°C aproximadamente, y
- material no tejido de poliéster, GT320, GECA TAPES.
Salvo que se indique lo contrario, todas estas materias primas se utilizaron tal como se recibieron de los fabricantes.
Ejemplo 1: preparación de un cable resistente al fuego según un procedimiento según la invención
Se preparó una composición de geopolímero de la siguiente manera: se preparó una disolución acuosa de silicatos alcalinos mezclando 40 g de una disolución acuosa al 50% en peso de un primer silicato de sodio y 40 g de una disolución acuosa al 38% en peso de un segundo silicato de sodio. Después, se mezclaron 10 g de un primer metacaolín y 10 g de un segundo metacaolín con la disolución acuosa de silicatos alcalinos. Dicha composición de geopolímero comprende 55,2% en peso aproximadamente de materias sólidas, con respecto al peso total de dicha composición de geopolímero.
Un material fibroso no tejido de poliéster en forma de cinta se coloca en una bobinadora, se desenrolla a una velocidad de 50 m/min aproximadamente, y se lleva hasta una matriz de recubrimiento alimentada con dicha composición de geopolímero con un caudal de 1,25 kg/min, con el fin de permitir la impregnación del material fibroso no tejido por la composición de geopolímero. La composición de geopolímero tiene una temperatura de 40°C aproximadamente.
La cinta impregnada se lleva entonces a un primer horno IR que funciona a una temperatura de 800°C, después a un segundo horno IR que funciona a una temperatura de 800°C, y finalmente a un tercer horno IR que funciona a una temperatura de 800°C, a fin de permitir el secado de la cinta impregnada.
La cinta impregnada secada se lleva entonces en un dispositivo de apriete a través del cual se desplaza un cable de baja tensión, a fin de permitir el enrollado longitudinal de la cinta impregnada alrededor del cable. El cable comprende 5 conductores de cobre de sección de 1,5 mm2, estando cada uno de los conductores rodeado de una capa eléctricamente aislante a base de XLPE. Al final de la etapa de aplicación de la cinta impregnada alrededor del cable, se obtiene una capa compuesta que rodea los conductores aislados.
La capa compuesta formada tiene un grosor de 0,5 mm.
El conjunto obtenido se recubre después por extrusión en caliente con una funda de protección de polímero a base de una mezcla HFFR producida por NEXANS a base de polietileno y cargas ignífugas, teniendo dicha funda un grosor de 2 mm aproximadamente. Se obtuvo así un cable según la invención. Los rendimientos a la llama del cable se determinan según la norma EN50399. 15 tramos de cable colocados en una escalera vertical se exponen a una llama de 20 kW de potencia durante 20 min.
Los resultados se dan en la Tabla 1 a continuación:
TABLA 1
Figure imgf000013_0001
En esta tabla, el acrónimo HRR corresponde a la expresión anglófona “Heat Release Rate” que informa sobre el caudal calorífico, el acrónimo THR corresponde a la expresión anglófona “Total Heat Release” que informa sobre la cantidad de calor liberada durante la combustión, el acrónimo FIGRA corresponde a la expresión anglófona “Flre GRowth rAte” que informa sobre la velocidad de crecimiento del fuego, el acrónimo SPR corresponde a la expresión anglófona “Smoke Production Rate” que informa sobre la velocidad de producción de humo, y el acrónimo TSP corresponde a la expresión anglófona “Total Smoke Production” que informa sobre la cantidad total de humo producido.
Estos resultados demuestran que el cable según la invención tiene las propiedades de protección al fuego máximas con respecto a los requisitos de la norma europea EN50399.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para fabricar un cable que comprende al menos un elemento eléctricamente conductor alargado, y al menos una capa compuesta que rodea dicho elemento eléctricamente conductor alargado, caracterizado por que comprende al menos las siguientes etapas:
i) impregnar un material fibroso no tejido con una composición de geopolímero, para formar una cinta impregnada con dicha composición de geopolímero,
ii) secar la cinta impregnada obtenida en la etapa i) a fin de formar una cinta impregnada secada, y
iii) aplicar la cinta impregnada secada obtenida en la etapa ii) alrededor de un cable que comprende al menos un elemento eléctricamente conductor alargado, a fin de formar dicha capa compuesta que rodea dicho elemento eléctricamente conductor alargado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el material fibroso no tejido se escoge de entre los materiales celulósicos, los materiales a base de polímeros orgánicos sintéticos, las fibras de vidrio, y una de sus mezclas.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la composición de geopolímero es una composición de geopolímero de aluminosilicato.
4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la etapa i) se lleva a cabo mediante recubrimiento por impregnación.
5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la etapa i) se lleva a cabo haciendo pasar el material fibroso no tejido en un dispositivo de recubrimiento alimentado con la composición de geopolímero.
6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la etapa ii) se lleva a cabo a una temperatura de cómo máximo 120°C.
7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la etapa ii) se lleva a cabo a una temperatura de al menos 50°C,
8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la etapa iii) de aplicación de la cinta impregnada secada alrededor de un cable que comprende al menos un elemento eléctricamente conductor alargado se lleva a cabo enrollando la cinta impregnada secada alrededor del cable.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que el enrollamiento es longitudinal.
10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la etapa iii) se lleva a cabo haciendo pasar la cinta impregnada secada en un dispositivo de apretado.
11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende además después de la etapa iii) una etapa iv) de aplicación de una funda externa de protección alrededor de la capa compuesta.
12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por que la etapa iv) se lleva a cabo por extrusión.
13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho procedimiento es un procedimiento continuo.
14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado por que el material fibroso no tejido se dispone en un dispensador, y dicho material se suministra continuamente para llevar a cabo al menos las etapas i) a iii).
15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado por que la etapa i) se lleva a cabo haciendo pasar el material fibroso no tejido en un dispositivo de recubrimiento alimentado con la composición de geopolímero a un caudal D (en kg/min), el dispensador suministra el material fibroso no tejido a una velocidad V (en km/min), y la relación D/V oscila entre 20 y 50 kg de composición de geopolímero/km de material fibroso no tejido.
ES20180902T 2019-06-20 2020-06-18 Procedimiento de fabricación de un cable resistente y/o retardador del fuego Active ES2915201T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1906666A FR3097679B1 (fr) 2019-06-20 2019-06-20 Procédé de fabrication d’un câble résistant et/ou retardant au feu

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2915201T3 true ES2915201T3 (es) 2022-06-21

Family

ID=67999901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES20180902T Active ES2915201T3 (es) 2019-06-20 2020-06-18 Procedimiento de fabricación de un cable resistente y/o retardador del fuego

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11837381B2 (es)
EP (1) EP3754671B1 (es)
KR (1) KR102902214B1 (es)
CN (1) CN112117060B (es)
ES (1) ES2915201T3 (es)
FR (1) FR3097679B1 (es)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3134647A1 (fr) * 2022-04-13 2023-10-20 Nexans matériau pour le renforcement local ou la restauration de la résistance au feu de câbles électriques

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4018962A (en) * 1975-04-09 1977-04-19 Pedlow J Watson Arc and fireproofing tape
FR2482769A1 (fr) * 1980-05-13 1981-11-20 Textured Products Inc Structure de fil et de cable electriques isoles resistant a la flamme
WO1990011605A1 (en) * 1989-03-29 1990-10-04 Lestox, Inc. Electric cable with improved burn resistance feature
DE102014012888A1 (de) * 2014-09-04 2016-03-10 Carl Freudenberg Kg Textiles Flächengebilde zur Verhinderung des Eindringens und der Ausbreitung von Wasser in Kabeln
FR3030100B1 (fr) * 2014-12-10 2018-03-02 Nexans Cable ou accessoire pour cable comportant une couche resistante au feu
KR20160074864A (ko) 2014-12-18 2016-06-29 주식회사 케이오씨솔루션 강화 플라스틱 시트 및 그 제조방법
FR3045201B1 (fr) * 2015-12-11 2018-01-19 Nexans Cable resistant au feu
JP2017186186A (ja) * 2016-04-01 2017-10-12 ケイミュー株式会社 ジオポリマー組成物、及びジオポリマー硬化体

Also Published As

Publication number Publication date
CN112117060B (zh) 2024-12-20
EP3754671B1 (fr) 2022-04-06
FR3097679A1 (fr) 2020-12-25
US20210005358A1 (en) 2021-01-07
KR20200145738A (ko) 2020-12-30
EP3754671A1 (fr) 2020-12-23
FR3097679B1 (fr) 2021-06-25
CN112117060A (zh) 2020-12-22
KR102902214B1 (ko) 2025-12-22
US11837381B2 (en) 2023-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2958630T3 (es) Cable o accesorio para cable que incluye una capa resistente al fuego
KR102879334B1 (ko) 특히 케이블 또는 케이블 부속품을 포함하는 장치를 위한 내화성 지오폴리머 조성물
ES2870014T3 (es) Cable resistente al fuego
ES2834935T3 (es) Dispositivo que comprende un cable o un accesorio para cable que contiene una capa de material compuesto resistente al fuego
US20180241190A1 (en) Fire-resistant cable connection
KR20240064588A (ko) 내화성 케이블
ES2915201T3 (es) Procedimiento de fabricación de un cable resistente y/o retardador del fuego
US12537117B2 (en) Process for the manufacture of a fire-resistant and/or fire-retardant cable
US20230109750A1 (en) Method for manufacturing a fire-resistant and/or fire-retardant cable
US12381020B2 (en) Method for manufacturing a fire-resistant and/or fire-retardant cable
EP3640956B1 (fr) Couche de bourrage pour câble basse tension ayant une protection au feu améliorée
JPH07320555A (ja) 耐火ケーブル