WO2017153658A1 - Câble électrique destiné à être enterré - Google Patents

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WO2017153658A1
WO2017153658A1 PCT/FR2017/050413 FR2017050413W WO2017153658A1 WO 2017153658 A1 WO2017153658 A1 WO 2017153658A1 FR 2017050413 W FR2017050413 W FR 2017050413W WO 2017153658 A1 WO2017153658 A1 WO 2017153658A1
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layer
olefin polymer
protective sheath
cable according
weight
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PCT/FR2017/050413
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English (en)
Inventor
Eric SIMEON
Eric Moreau
Jean-Marc Moreau
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Nexans SA
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Nexans SA
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/02—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients
    • H01B9/027—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients composed of semi-conducting layers

Definitions

  • the present invention relates to an electric cable to be buried.
  • the medium voltage power cables of the prior art typically comprise at least one elongate electrical conductor surrounded by the succession of following layers: a first semiconductor layer, an electrically insulating layer, a second semiconductor layer, a screen metal, and a polymeric protective sheath.
  • this type of cable also has a relatively high level of electrical loss.
  • the maximum permissible intensity loss of the cable can be up to 10%.
  • the object of the present invention is to overcome the drawbacks of the prior art techniques by proposing an electric cable with a structure allowing it to be buried easily, in particular avoiding the constraints related to the current burial method, while limiting in a manner significant electrical losses.
  • the present invention relates to an electric cable comprising: at least one elongated electrical conductor surrounded by an electrically insulating layer,
  • the electric cable further comprises a second polymeric protective sheath surrounding the first polymeric protective sheath.
  • the second polymeric protective sheath of the invention advantageously makes it possible to significantly limit the electrical losses in the cable of the invention, while facilitating its installation in the ground so as to be buried.
  • the installation of the electric cable of the invention in a trench can be done in a very simple way, using directly the backfill material that has been output to dig the trench, without in particular needing sand to cover the electric cable.
  • polymeric sheath or
  • Polymeric layer means a sheath or layer comprising at least one polymer.
  • the second protective sheath of the invention may comprise at least two layers, and more particularly a first polymeric layer, called an "inner layer” surrounded by a second polymeric layer, called “outer layer", the first layer being different from the second one. layer.
  • said first layer may be a non-crosslinked layer, or in other words a thermoplastic layer. More particularly, said first layer may be obtained from at least one thermoplastic polymer.
  • Said second layer may be a non-crosslinked layer, or in other words a thermoplastic layer. More particularly, said second layer may be obtained from at least one thermoplastic polymer.
  • non-crosslinked layer means a layer whose gel level according to ASTM D2765-01 (xylene extraction) is at most 20%, preferably at most 10%, of preferably at most 5%, and particularly preferably 0%.
  • the second layer of the second protective sheath is in direct physical contact with the first layer of the second protective sheath.
  • first and second layers of the second protective sheath may be manufactured by a conventional extrusion process, whether concomitantly (here referred to as coextrusion), successive (it is called extrusion into tandem), or in recovery (we then speak of extrusion in two distinct stages).
  • the first layer is a first layer
  • the first polymeric layer of the second cladding may comprise at least one first olefin polymer.
  • olefin polymer any type of polymer well known to those skilled in the art such as olefin homopolymer or copolymer (e.g., block copolymer, random copolymer, terpolymer, etc.).
  • the olefin polymer is a thermoplastic polymer.
  • An olefin polymer is conventionally a polymer obtained from at least one olefin monomer.
  • the olefin polymer may be an ethylene polymer, or in other words a polymer obtained from at least one ethylene monomer.
  • Said first olefin polymer may advantageously have a density strictly less than 0.935 g / cm 3 , and preferably less than or equal to 0.925 g / cm 3 .
  • the density of the first polymer is at least 0.910 g / cm 3 .
  • the density of a polymer can be conventionally measured according to ISO 1183 (at a temperature of 23 ° C.).
  • the first olefin polymer may advantageously have a melt index (MFI) ranging from 0.1 to 5.0 g / 10 min, and preferably from 0.5 to 2.5 g / 10 min.
  • MFI melt index
  • melt index known in English under the acronym MFI for "Melt Flow Index” or under the acronym MFR for "Melt Flow Rate” is expressed in grams / 10 minutes (g / 10min), according to ASTM D 1238 at 190 ° C / 2.16 kg.
  • the temperature (ie 190 ° C.) and the weight (ie 2.16 kg) mentioned in accordance with ASTM D 1238 respectively refer to the temperature of the sleeve and the die of the measuring apparatus, and to the total mass of the piston with load which presses the material to be measured to push it through the die of said apparatus.
  • the first layer may comprise more than 50% by weight of the first olefin polymer, preferably at least 70% by weight of the first olefin polymer, relative to the total weight of the the first layer.
  • the first olefin polymer may be chosen from linear low density polyethylene (LLDPE); a very low density polyethylene (VLDPE); low density polyethylene (LDPE); and one of their mixtures.
  • LLDPE linear low density polyethylene
  • VLDPE very low density polyethylene
  • LDPE low density polyethylene
  • the first polymeric layer may further comprise at least one lubricating agent.
  • the lubricating agent advantageously allows the second protective sheath to limit its adhesion around the layer on which it is deposited (ie to limit the stickiness of the first layer of the second protective sheath), and in particular on the outer surface of the sheath. the first protective sheath, in order to be easily peelable during the installation of the electric cable.
  • the lubricating agent may be chosen from a polysiloxane, a fatty acid or a derivative thereof, and a mixture thereof.
  • the polysiloxane may be more particularly a polyorganosiloxane, such as polydimethylsiloxane (PDMS).
  • the fatty acid derivative may be more particularly a fatty amide acid, such as stearyl erucamide, ethylene bisolamide or ethylene bis-stearamide.
  • the first layer of the second protective sheath may comprise between 0.1% and 10.0% by weight of lubricating agent, and preferably between 1.0 and 5.0% by weight of lubricating agent, relative to total weight of the first layer.
  • the first layer of the second protective sheath may further comprise one or more charges.
  • the filler of the first layer may be a mineral or organic filler. It can be a fire-retardant filler and / or an inert filler (or non-combustible filler).
  • the flame retardant filler may be a filler selected from hydrated fillers, halogenated fillers, metalloid oxides, and a mixture thereof.
  • the hydrated fillers may be metal hydroxides, such as, for example, magnesium dihydroxide (MDH) or aluminum trihydroxide (ATH).
  • MDH magnesium dihydroxide
  • ATH aluminum trihydroxide
  • the halogenated charges may be, for example, chlorinated compounds and / or brominated compounds.
  • the metalloid oxides may be, for example, antimony trioxide.
  • the inert filler can be, for its part, chalk, talc, clay
  • the first layer may comprise at least 1% by weight filler (s), preferably at least 10% by weight filler (s), and preferably at most 50% by weight filler (s), relative to the weight total of the first layer.
  • the first layer of the second protective sheath may further comprise one or more additives.
  • the first layer may comprise an amount of additive (s) ranging from 0.1 to 20% by weight relative to the total weight of the first layer.
  • protective agents such as antioxidants, anti-UV, anti-copper agents, anti-tree water agents,
  • processing agents such as plasticizers, lubricants, oils,
  • the first layer may have a thickness of 0.1 to 2 millimeters (mm), and preferably 0.2 to 1.5 mm.
  • the first polymeric layer of the second cladding may preferably be an electrically insulating layer, the expression "electrically insulating layer" being defined in particular in the description.
  • the second polymeric layer of the second cladding may comprise at least one second olefin polymer, different from the first olefin polymer.
  • Said second olefin polymer may advantageously have a density greater than or equal to 0.935 g / cm 3 , and preferably greater than or equal to 0.940 g / cm 3 .
  • the density of the second polymer is at most 0.960 g / cm 3 .
  • the second olefin polymer may advantageously have a melt index (MFI) ranging from 0.1 to 5.0 g / 10 min, and preferably from 0.6 to 1.4 g / 10 min.
  • MFI melt index
  • the second layer may comprise more than 50% by weight of the second polymer olefin, preferably at least 70% by weight of the second olefin polymer, based on the total weight of the second layer.
  • the second olefin polymer may be chosen from a medium-density polyethylene (MDPE); high density polyethylene (HDPE); and one of their mixtures.
  • MDPE medium-density polyethylene
  • HDPE high density polyethylene
  • the second layer of the second protective sheath may further comprise one or more charges.
  • the charge of the second layer may be a mineral or organic filler. It can be a fire-retardant filler and / or an inert filler (or non-combustible filler).
  • the flame retardant filler may be a filler selected from hydrated fillers, halogenated fillers, metalloid oxides, and a mixture thereof.
  • the hydrated fillers may be, for example, metal hydroxides, such as magnesium dihydroxide (MDH) or aluminum trihydroxide (ATH).
  • MDH magnesium dihydroxide
  • ATH aluminum trihydroxide
  • the halogenated charges may be, for example, chlorinated compounds and / or brominated compounds.
  • the metalloid oxides may be, for example, antimony trioxide.
  • the inert filler can be, for its part, chalk, talc, clay (e.g., kaolin), carbon black, or carbon nanotubes.
  • the second layer may comprise at least 1% by weight of filler (s), preferably at least 10% by weight of filler (s), and preferably at most 50% by weight of filler (s), relative to the weight total of the second layer.
  • the second layer of the second protective sheath may further comprise one or more additives.
  • the second layer may comprise an amount of additive (s) ranging from 0.1 to 20% by weight relative to the total weight of the second layer.
  • additives are well known to those skilled in the art and can be chosen for example from: protective agents, such as antioxidants, anti-UV, anti-copper agents, anti-tree water agents,
  • processing agents such as plasticizers, lubricants, oils,
  • the second layer may have a thickness at least 1.5 times greater, preferably at least 2 times larger, and preferably at least 3 times greater, than the thickness of the first layer .
  • the thickness of the second layer may range from 0.3 to 6 millimeters (mm), and preferably from 0.5 to 2 mm.
  • the second polymeric layer of the second cladding may preferably be an electrically insulating layer, the expression "electrically insulating layer" being defined in particular in the description.
  • the second polymeric layer may be the outermost layer of the electrical cable of the invention.
  • the invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application in the field of energy or telecommunication cables intended to be buried in the ground.
  • the electric cable of the invention may further comprise:
  • first semiconductor layer surrounding the elongated electrical conductor, and being surrounded by the electrically insulating layer, a second semiconductor layer surrounding the electrically insulating layer,
  • the assembly consisting of the first semiconductor layer, the electrically insulating layer and the second semiconductor layer form a so-called "tricouche" insulation, particularly typical of medium voltage and high voltage electrical cables.
  • the electric cable of the invention may comprise one or more elongated electric conductors.
  • the electrical conductor of the cable of the invention may be a single conductor such as for example a wire, or a multiconductor such as a plurality of metal son, twisted or not.
  • the elongated electrical conductor may be made from a metallic material chosen in particular from aluminum, an aluminum alloy, copper, a copper alloy, and one of their combinations.
  • the nominal section of the electrical conductor can range from 0.5 mm 2 to more than 1200 mm 2 , and preferably from 50 mm 2 to 240 mm 2 .
  • the nominal section of the electrical conductor can in particular be defined according to IEC 60228 (2004),
  • all the layers of the electrical cable of the invention which are arranged around the elongate electrical conductor are positioned coaxially with said electrical conductor.
  • the second protective sheath of the invention surrounds a set of layers well known to those skilled in the art, such as in particular the first semiconductor layer when it exists, the electrically insulating layer, the second semiconductor layer when it exists, the metal screen when it exists, and the first protective sheath.
  • the term "electrically insulating layer” or “electrically insulating composition” means a layer or a composition whose electrical conductivity may be less than or equal to 1.10 -9 S / m (siemens per meter), and preferably at most 1.10 "0 S / m (at 25 ° C).
  • the term "semiconductor layer” or “semiconductor composition” means a layer or a composition whose electrical conductivity may be at least 1.10 9 S / m (siemens per meter), preferably at least 1.10 3 S / m, and preferably may be less than 1.10 3 S / m (at 25 ° C).
  • the first and second semiconductor layers (where they exist) and the electrically insulating layer are polymeric layers, and preferably crosslinked polymeric layers by techniques well known to those skilled in the art.
  • a so-called "crosslinked” layer can easily be characterized by determining its gel level according to ASTM D2765-01. More particularly, said crosslinked layer may advantageously have a gel level, according to ASTM D2765-01 (xylene extraction), of at least 50%, preferably at least 70%, preferably at least 80% by weight. %, and particularly preferably at least 90%.
  • the first and second semiconductor layers (where they exist) and the electrically insulating layer may be obtained from at least one olefin polymer, in particular from at least one ethylene polymer.
  • the metallic screen (when it exists) may be a conventional metal layer for connecting the electrical cable to the earth and / or protecting it.
  • the first protective sheath is a polymeric layer, and preferably a non-crosslinked layer.
  • the first protective sheath may be obtained from at least one olefin polymer, in particular from at least one ethylene polymer.
  • said olefin polymer may be chosen from a medium-density polyethylene (MDPE); high density polyethylene (HDPE); and one of their mixtures.
  • MDPE medium-density polyethylene
  • HDPE high density polyethylene
  • the first protective sheath may comprise fillers and / or additives as described in the second protective sheath.
  • the first protective sheath may comprise at least two layers, in particular at least two non-crosslinked layers.
  • the first and second semiconductor layers (where present), the electrically insulating layer, and the first protective sheath may be extruded layers by techniques well known to those skilled in the art.
  • Another object of the invention relates to an electrical device, intended in particular to be buried, comprising at least two electric cables according to the invention, and preferably at least three electric cables according to the invention.
  • the constituent cables of said electrical device may advantageously be twisted together. This is called a twist assembly.
  • the assembly by twist is performed around the longitudinal axis of the electrical device formed by all the electrical cables of the invention.
  • Figure 1 shows a schematic cross-sectional view of an electric cable according to the invention.
  • the medium-voltage electrical cable illustrated in FIG. 1, comprises an elongate central conducting element 1, in particular made of copper or aluminum, comprising a plurality of metal wires, with a nominal cross-section of 240 mm 2 .
  • the electric cable further comprises several layers arranged successively and coaxially around this conductive element 1, namely:
  • a first semiconductor layer 2 called an "internal semiconducting layer” obtained from a semiconducting composition marketed by Dow Chemicals under the reference HFDK-0586BK, an electrically insulating layer 3 obtained from an electrically insulating composition marketed by Boréalis under the reference LS4201S,
  • a second semi-conductor semiconductor layer 4 obtained from a semiconducting composition marketed by Dow Chemicals under the reference HFDA-0792BK,
  • a first protective sheath 6 obtained from a high density ethylene polymer marketed by Dow Chemicals under the reference DGDK-6862NT in which additives and fillers have been conventionally added, and
  • the second protective sheath 7 comprises:
  • a second layer 7b an exemplary composition of which is given in Table 2 below, the first layer 7a being directly in physical contact with the second layer 7b.
  • the layers 2, 3, 4 are conventional layers, extruded and crosslinked by techniques well known to those skilled in the art.
  • the first protective sheath is a conventional non-crosslinked layer and extruded by techniques well known to those skilled in the art.
  • the layers 7a and 7b according to the invention are non-crosslinked layers (i.e. thermoplastic layers), extruded by techniques well known to those skilled in the art.
  • Polysiloxane in the form of a masterbatch (HDPE): 10% by weight of polysiloxane relative to the total weight of the masterbatch)
  • DOW Chemicals with a density of 0.941 g / cm 3 and a MFI of 0.80 g / 10min
  • the first and second layers forming the second protective sheath detailed in Tables 1 and 2 respectively are extruded using a single-screw extruder (Diameter (D) / Single-screw length: 100 / 24D), with a standard temperature profile. ranging from 180 ° C to 240 ° C.
  • the extrusion of the first and second layers forming the second sheath can be performed around an electric cable comprising for example the elements 1 to 6 as described in FIG. 1. It can be done by extruding concomitantly (ie by coextrusion) layers 7a and 7b.
  • the thicknesses formed in this embodiment are as follows: 0.6 mm thick for the first layer of the second sheath, and 1.8 mm for the second layer of the second sheath.

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un câble électrique comprenant : - au moins un conducteur électrique allongé (1) entouré par une couche électriquement isolante (3), - une première gaine polymérique de protection (6) entourant la couche électriquement isolante, caractérisé en ce que le câble électrique comprend en outre une deuxième gaine polymérique de protection (7) entourant la première gaine polymérique de protection (6).

Description

Câble électrique destiné à être enterré
La présente invention se rapporte à un câble électrique destiné à être enterré.
Elle s'applique typiquement, mais non exclusivement, aux domaines des câbles électriques d'énergie à basse tension (notamment inférieure à 6kV), à moyenne tension (notamment de 6 à 45-60 kV) ou à haute tension (notamment supérieur à 60 kV, et pouvant aller jusqu'à 800 kV), qu'ils soient à courant continu ou alternatif.
Les câbles d'énergie à moyenne tension de l'art antérieur comprennent typiquement au moins un conducteur électrique allongé entouré par la succession de couches suivantes : une première couche semi-conductrice, une couche électriquement isolante, une deuxième couche semi-conductrice, un écran métallique, et une gaine polymérique de protection.
Ils peuvent être classiquement enterrés, et à ce titre différentes précaution doivent être prises pour ne pas endommager ce type de câble.
A ce titre, l'enterrement de ces câbles de l'art antérieur doit suivre une méthode d'ensevelissement très contraignante comprenant un enterrement à une profondeur minimum, un type de matériau de recouvrement très spécifique pour ne pas endommager le câble avec une pression trop importante, tel que notamment du sable.
En outre, il est bien connu que ce type de câble présente également un niveau de perte électrique relativement importante. Notamment la perte d'intensité maximale admissible en régime permanent du câble peut aller jusqu'à 10%.
Le but de la présente invention est de pallier les inconvénients des techniques de l'art antérieur en proposant un câble électrique avec une structure permettant d'être enterré facilement, évitant notamment les contraintes liées au procédé d'enterrement courant, tout en limitant de façon significative les pertes électriques.
La présente invention a pour objet un câble électrique comprenant : - au moins un conducteur électrique allongé entouré par une couche électriquement isolante,
- une première gaine polymérique de protection entourant la couche électriquement isolante,
caractérisé en ce que le câble électrique comprend en outre une deuxième gaine polymérique de protection entourant la première gaine polymérique de protection.
Grâce à l'invention, la deuxième gaine polymérique de protection de l'invention permet avantageusement de limiter de façon significative les pertes électriques dans le câble de l'invention, tout en facilitant son installation dans le sol afin d'être enterré. L'installation du câble électrique de l'invention dans une tranchée peut se faire de manière très simple, en utilisant directement le matériau de remblais qui a été sortie pour creuser la tranchée, sans avoir notamment besoin de sable pour recouvrir le câble électrique.
Dans la présente invention, on entend par « gaine polymérique » ou
« couche polymérique » une gaine ou couche comprenant au moins un polymère.
La deuxième gaine
La deuxième gaine de protection de l'invention peut comprendre au moins deux couches, et plus particulièrement une première couche polymérique, dite « couche interne » entourée par une deuxième couche polymérique, dite « couche externe », la première couche étant différente de la deuxième couche.
De préférence, ladite première couche peut être une couche non réticulée, ou en d'autres termes une couche thermoplastique. Plus particulièrement, ladite première couche peut être obtenue à partir d'au moins un polymère thermoplastique.
Ladite deuxième couche peut être une couche non réticulée, ou en d'autres termes une couche thermoplastique. Plus particulièrement, ladite deuxième couche peut être obtenue à partir d'au moins un polymère thermoplastique. Dans la présente invention, on entend par « couche non réticulée » une couche dont le taux de gel selon la norme ASTM D2765-01 (extraction au xylène) est d'au plus 20%, de préférence d'au plus 10%, de préférence d'au plus 5%, et de façon particulièrement préférée de 0%.
Dans un mode de réalisation particulier, la deuxième couche de la deuxième gaine de protection est directement en contact physique avec la première couche de la deuxième gaine de protection.
Plus particulièrement, les première et deuxième couches de la deuxième gaine de protection peuvent être fabriquées par un procédé classique d'extrusion, que ce soit de façon concomitante (on parle alors de co- extrusion), successive (on parle alors d'extrusion en tandem), ou en reprise (on parle alors d'extrusion en deux étapes distinctes).
La première couche
La première couche polymérique de la deuxième gaine peut comprendre au moins un premier polymère d'oléfine.
Dans la présente invention, on entend par « polymère d'oléfine » tout type de polymère bien connu de l'homme du métier tel que homopolymère ou copolymère d'oléfine (e.g. copolymère séquencé, copolymère statistique, terpolymère, ..etc).
De préférence, le polymère d'oléfine est un polymère du type thermoplastique.
Un polymère d'oléfine est classiquement un polymère obtenu à partir d'au moins un monomère d'oléfine.
De préférence, le polymère d'oléfine peut être un polymère d'éthylène, ou en d'autres termes un polymère obtenu à partir d'au moins un monomère d'éthylène.
Ledit premier polymère d'oléfine peut avoir avantageusement une densité strictement inférieure à 0,935 g/cm3, et de préférence inférieure ou égale à 0,925 g/cm3. De préférence, la densité du premier polymère est d'au moins 0,910 g/cm3. Dans la présente invention, la densité d'un polymère peut être classiquement mesurée selon la norme ISO 1183 (à une température de 23 °C).
Le premier polymère d'oléfine peut avoir avantageusement un indice de fluidité (MFI) allant de 0,1 à 5,0 g/10min, et de préférence de 0,5 à 2,5 g/10min.
Dans la présente invention, l'indice de fluidité, connu en anglais sous le sigle MFI pour « Melt Flow Index » ou sous le sigle MFR pour « Melt Flow Rate », est exprimé en gramme/10 minutes (g/10min), selon la norme ASTM D 1238 à 190°C/2,16 kg.
La température (i.e. 190°C) et le poids (i.e. 2,16 kg) mentionnés selon la norme ASTM D 1238 font respectivement références à la température du fourreau et de la filière de l'appareil de mesure, et à la masse totale du piston avec charge qui appuie sur la matière à mesurer pour la pousser à travers la filière dudit appareil.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la première couche peut comprendre plus de 50% en poids du premier polymère d'oléfine, de préférence au moins 70% en poids du premier polymère d'oléfine, par rapport au poids total de la première couche.
A titre d'exemple, le premier polymère d'oléfine peut être choisi parmi un polyéthylène linéaire basse densité (LLDPE); un polyéthylène très basse densité (VLDPE); un polyéthylène basse densité (LDPE) ; et un de leurs mélanges.
Dans un mode de réalisation particulier, la première couche polymérique peut comprendre en outre au moins un agent lubrifiant.
L'agent lubrifiant permet avantageusement à la deuxième gaine de protection de limiter son adhérence autour de la couche sur laquelle elle est déposée (i.e. limiter le caractère collant de la première couche de la deuxième gaine de protection), et notamment sur la surface extérieure de la première gaine de protection, afin de pouvoir être facilement pelable lors de l'installation du câble électrique.
A titre d'exemple, l'agent lubrifiant peut être choisi parmi un polysiloxane, un acide gras ou un de ses dérivés, et un de leurs mélanges. Le polysiloxane peut être plus particulièrement un polyorganosiloxane, tel que le polydiméthylsiloxane (PDMS).
Le dérivé d'acide gras peut être plus particulièrement un acide d'amide gras, tel que le stéaryl érucamide, l'éthylène bisoléamide ou l'éthylène-bis- stéaramide.
La première couche de la deuxième gaine de protection peut comprendre entre 0,1% et 10,0% en poids d'agent lubrifiant, et de préférence entre 1,0 et 5,0% en poids d'agent lubrifiant, par rapport au poids total de la première couche.
La première couche de la deuxième gaine de protection peut en outre comprendre une ou plusieurs charges.
La charge de la première couche peut être une charge minérale ou organique. Elle peut être une charge ignifugeante et/ou une charge inerte (ou charge non combustible).
A titre d'exemple, la charge ignifugeante peut être une charge choisie parmi des charges hydratées, des charges halogénées, des oxydes de métalloïde, et un de leurs mélanges.
Les charges hydratées peuvent être des hydroxydes métalliques, tels que par exemple le dihydroxyde de magnésium (MDH) ou le trihydroxyde d'aluminium (ATH).
Les charges halogénées peuvent être par exemple des composés chlorés et/ou des composés bromés.
Les oxydes de métalloïde peuvent être par exemple le trioxyde d'antimoine.
La charge inerte peut être, quant à elle, de la craie, du talc, de l'argile
(e.g. le kaolin), du noir de carbone, ou des nanotubes de carbone.
La première couche peut comprendre au moins 1% en poids de charge(s), de préférence au moins 10% en poids de charge(s), et de préférence au plus 50% en poids de charge(s), par rapport au poids total de la première couche.
La première couche de la deuxième gaine de protection peut en outre comprendre un ou plusieurs additifs. La première couche peut comprendre une quantité d'additif(s) allant 0,1 à 20 % en poids par rapport au poids total de la première couche.
Les additifs sont bien connus de l'homme du métier et peuvent être par exemple choisis parmi :
- des agents de protection, tels que des antioxydants, des anti-UV, des anti-cuivre, des agents anti-arborescences d'eau,
- des agents de mise en œuvre, tels que des plastifiants, des lubrifiants, des huiles,
- des agents compatibilisants,
- des agents de couplage,
- des pigments, des colorants,
- des catalyseurs de réticulation, et
- un de leurs mélanges.
Dans un mode de réalisation particulier, la première couche peut avoir une épaisseur de 0,1 à 2 millimètres (mm), et de préférence de 0,2 à 1 ,5 mm.
La première couche polymérique de la deuxième gaine peut être de préférence une couche électriquement isolante, l'expression « couche électriquement isolante » étant notamment définie par la suite dans la description.
La deuxième couche
La deuxième couche polymérique de la deuxième gaine peut comprendre au moins un deuxième polymère d'oléfine, différent du premier polymère d'oléfine.
Ledit deuxième polymère d'oléfine peut avoir avantageusement une densité supérieur ou égale à 0,935 g/cm3, et de préférence supérieure ou égale à 0,940 g/cm3. De préférence, la densité du deuxième polymère est d'au plus 0,960 g/cm3.
Le deuxième polymère d'oléfine peut avoir avantageusement a un indice de fluidité (MFI) allant de 0,1 à 5,0 g/10min, et de préférence de 0,6 à 1,4 g/ 10min.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la deuxième couche peut comprendre plus de 50% en poids du deuxième polymère d'oléfine, de préférence au moins 70% en poids du deuxième polymère d'oléfine, par rapport au poids total de la deuxième couche.
A titre d'exemple, le deuxième polymère d'oléfine peut être choisi parmi un polyéthylène moyenne densité (MDPE); un polyéthylène haute densité (HDPE); et un de leurs mélanges.
La deuxième couche de la deuxième gaine de protection peut en outre comprendre une ou plusieurs charges.
La charge de la deuxième couche peut être une charge minérale ou organique. Elle peut être une charge ignifugeante et/ou une charge inerte (ou charge non combustible).
A titre d'exemple, la charge ignifugeante peut être une charge choisie parmi des charges hydratées, des charges halogénées, des oxydes de métalloïde, et un de leurs mélanges.
Les charges hydratées peuvent être par exemple des hydroxydes métalliques, tels que le dihydroxyde de magnésium (MDH) ou le trihydroxyde d'aluminium (ATH).
Les charges halogénées peuvent être par exemple des composés chlorés et/ou des composés bromés.
Les oxydes de métalloïde peuvent être par exemple le trioxyde d'antimoine.
La charge inerte peut être, quant à elle, de la craie, du talc, de l'argile (e.g. le kaolin), du noir de carbone, ou des nanotubes de carbone.
La deuxième couche peut comprendre au moins 1% en poids de charge(s), de préférence au moins 10% en poids de charge(s), et de préférence au plus 50% en poids de charge(s), par rapport au poids total de la deuxième couche.
La deuxième couche de la deuxième gaine de protection peut en outre comprendre un ou plusieurs additifs.
La deuxième couche peut comprendre une quantité d'additif(s) allant 0,1 à 20 % en poids par rapport au poids total de la deuxième couche.
Les additifs sont bien connus de l'homme du métier et peuvent être par exemple choisis parmi : - des agents de protection, tels que des antioxydants, des anti-UV, des anti-cuivre, des agents anti-arborescences d'eau,
- des agents de mise en œuvre, tels que des plastifiants, des lubrifiants, des huiles,
- des agents compatibilisants,
- des agents de couplage,
- des pigments, des colorants,
- des catalyseurs de réticulation, et
- un de leurs mélanges.
Dans un mode de réalisation particulier, la deuxième couche peut avoir une épaisseur au moins 1,5 fois plus importante, de préférence au moins 2 fois plus importante, et de préférence au moins 3 fois plus importante, que l'épaisseur de la première couche. A titre d'exemple, l'épaisseur de la deuxième couche peut aller de 0,3 à 6 millimètre (mm), et de préférence de 0,5 à 2 mm.
La deuxième couche polymérique de la deuxième gaine peut être de préférence une couche électriquement isolante, l'expression « couche électriquement isolante » étant notamment définie par la suite dans la description.
Dans un mode de réalisation particulièrement préférée, la deuxième couche polymérique peut être la couche la plus à l'extérieure du câble électrique de l'invention.
Le câble électrique
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des câbles d'énergie ou de télécommunication destinés à être enterré dans le sol.
Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, le câble électrique de l'invention peut en outre comprendre :
- une première couche semi-conductrice entourant le conducteur électrique allongé, et étant entourée par la couche électriquement isolante, - une deuxième couche semi-conductrice entourant la couche électriquement isolante,
- un écran métallique entourant la deuxième couche semi-conductrice, la première gaine de protection entourant l'écran métallique.
Plus particulièrement, l'ensemble constitué par la première couche semi-conductrice, la couche électriquement isolante et la deuxième couche semi-conductrice forme une isolation dite « tricouche », notamment typique des câbles électriques à moyenne tension et à haute tension.
Le câble électrique de l'invention peut comprendre un ou plusieurs conducteur(s) électrique(s) allongé(s).
Le conducteur électrique du câble de l'invention peut être un monoconducteur tel que par exemple un fil métallique, ou un multiconducteur tel qu'une pluralité de fils métalliques, torsadés ou non.
Le conducteur électrique allongé peut être réalisé à partir d'un matériau métallique notamment choisi parmi l'aluminium, un alliage d'aluminium, du cuivre, un alliage de cuivre, et une de leurs combinaisons.
La section nominale du conducteur électrique peut aller de 0,5 mm2 à plus de 1200 mm2, et de préférence de 50 mm2 à 240 mm2. La section nominale du conducteur électrique peut notamment être définie selon la norme IEC 60228 (2004),
De préférence, l'ensemble des couches du câble électrique de l'invention qui sont disposées autour du conducteur électrique allongé, sont positionnées coaxialement audit conducteur électrique.
La deuxième gaine de protection de l'invention entoure un ensemble de couches bien connues de l'homme du métier, tel que notamment la première couche semi-conductrice lorsqu'elle existe, la couche électriquement isolante, la deuxième couche semi-conductrice lorsqu'elle existe, l'écran métallique lorsqu'il existe, et la première gaine de protection.
Dans la présente invention, on entend par « couche électriquement isolante » ou « composition électriquement isolante » une couche ou une composition dont la conductivité électrique peut être inférieure ou égale à 1.10"9 S/m (siemens par mètre), et de préférence d'au plus 1.10" 0 S/m (à 25°C). Dans la présente invention, on entend par « couche semi-conductrice » ou « composition semi-conductrice » une couche ou une composition dont la conductivité électrique peut être d'au moins 1.109 S/m (siemens par mètre), de préférence d'au moins 1.103 S/m, et de préférence peut être inférieure à 1.103 S/m (à 25°C).
Dans un mode de réalisation particulier, les première et deuxième couches semi-conductrices (lorsqu'elles existent) et la couche électriquement isolante sont des couches polymériques, et de préférence des couches polymériques réticulées par des techniques bien connues de l'homme du métier.
Dans la présente invention, une couche dite « réticulée » peut être facilement caractérisée par la détermination de son taux de gel selon la norme ASTM D2765-01. Plus particulièrement, ladite couche réticulée peut avoir avantageusement un taux de gel, selon la norme ASTM D2765-01 (extraction au xylène), d'au moins 50%, de préférence d'au moins 70%, de préférence d'au moins 80%, et de façon particulièrement préférée d'au moins 90%.
Les première et deuxième couches semi-conductrices (lorsqu'elles existent) et la couche électriquement isolante peuvent être obtenue à partir d'au moins un polymère d'oléfine, notamment à partir d'au moins un polymère d'éthylène.
L'écran métallique (lorsqu'il existe) peut être une couche métallique classique destinée à raccorder le câble électrique à la terre et/ou à le protéger.
La première gaine de protection est une couche polymérique, et de préférence une couche non réticulée.
La première gaine de protection peut être obtenue à partir d'au moins un polymère d'oléfine, notamment à partir d'au moins un polymère d'éthylène.
A titre d'exemple, ledit polymère d'oléfine peut être choisi parmi un polyéthylène moyenne densité (MDPE); un polyéthylène haute densité (HDPE); et un de leurs mélanges.
La première gaine de protection peut comprendre des charges et/ou additifs tels que décrits dans la deuxième gaine de protection. Dans un mode de réalisation particulier, la première gaine de protection peut comprendre au moins deux couches, notamment au moins deux couches non réticulées.
Les première et deuxième couches semi-conductrices (lorsqu'elles existent), la couche électriquement isolante, et la première gaine de protection peuvent être des couches extrudées par des techniques bien connues de l'homme du métier.
Un autre objet de l'invention concerne un dispositif électrique, destiné notamment à être enterré, comprenant au moins moins deux câbles électriques selon l'invention, et de préférence au moins trois câbles électriques selon l'invention. Les câbles constitutifs dudit dispositif électrique peuvent être avantageusement torsadés entre eux. On parle alors d'assemblage par torsade. L'assemblage par torsade est réalisé autour de l'axe longitudinal du dispositif électrique formé par l'ensemble des câbles électriques de l'invention.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description d'exemples non limitatifs d'un câble électrique selon l'invention, faits en référence aux figures.
La figure 1 représente une vue schématique en coupe transversale d'un câble électrique conforme à l'invention.
Pour des raisons de clarté, seuls les éléments essentiels pour la compréhension de l'invention ont été représentés de manière schématique, et ceci sans respect de l'échelle.
Le câble électrique à moyenne tension, illustré dans la figure 1, comprend un élément conducteur 1 central allongé, notamment en cuivre ou en aluminium, comprenant une pluralité de fils métalliques, d'une section nominale de 240 mm2.
Le câble électrique comprend en outre plusieurs couches disposées successivement et coaxialement autour de cet élément conducteur 1, à savoir :
- une première couche 2 semi-conductrice dite « couche semi- conductrice interne », obtenue à partir d'une composition semi-conductrice commercialisée par la société Dow Chemicals sous la référence HFDK-0586BK, - une couche 3 électriquement isolante, obtenue à partir d'une composition électriquement isolante commercialisée par la société Boréalis sous la référence LS4201S,
- une deuxième couche 4 semi-conductrice dite « couche semi- conductrice externe », obtenue à partir d'une composition semi-conductrice commercialisée par la société Dow Chemicals sous la référence HFDA-0792BK,
- un écran métallique 5 de mise à la terre, du type bande d'aluminium commercialisée par la société Amcor sous la référence Aluthène 150V,
- une première gaine de protection 6, obtenue à partir d'un polymère d'éthylène haute densité commercialisé par la Dow Chemicals sous la référence DGDK-6862NT dans lequel des additifs et charges ont été classiquement ajoutés, et
- une deuxième gaine de protection 7 conforme à l'invention.
La deuxième gaine de protection 7 comprend :
- une première couche 7a dont un exemple de composition est donné dans le tableau 1 ci-après, et
- une deuxième couche 7b dont un exemple de composition est donné dans le tableau 2 ci-après, la première couche 7a étant directement en contact physique avec la deuxième couche 7b.
Les couches 2, 3, 4 sont des couches classiques, extrudées et réticulées par des techniques bien connues de l'homme du métier.
La première gaine de protection est une couche classique, non réticulée et extrudée par des techniques bien connues de l'homme du métier.
Les couches 7a et 7b selon l'invention sont des couches non réticulées (i.e. couches thermoplastiques), extrudées par des techniques bien connues de l'homme du métier.
Exemple de réalisation
Composés de la % en poids par rapport Références commerciales première couche de la au poids total de la
deuxième gaine première couche
LLDPE 81,5 LL1001XV de chez Exxon Mobil, avec une densité de
0,918 g/cm3 et un M FI de 1g/10min
Charge inerte 15,0 Cacolin 80 de chez JM
Polymers (craie sous forme de mélange-maître)
Agent lubrifiant 3,5 AA HDPE MS de chez
Polytechs (polysiloxane sous forme de mélange- maître (HDPE) : 10% en poids de polysiloxane par rapport au poids total de mélange-maître)
Tableau 1
Composés de la % en poids par rapport Références commerciales deuxième couche de la au poids total de la
deuxième gaine deuxième couche
HDPE 91,0 DGDK-6862NT de chez
DOW Chemicals, avec une densité de 0,941 g/cm3 et un M FI de 0,80 g/10min
Colorant 5,0 DFDK-6010ΒΚ de chez
DOW Chemicals (noir de carbone et antioxydants sous forme de mélange maître (polyéthylène) : 42% en poids de noir de carbone par rapport au poids total de mélange- maître) Charge ignifugeante 4,0 Mastertek 372217 de chez
Campine (charges ignifugeantes sous forme de mélange maître
(polyéthylène), 75% en poids de charges ignifugeantes par rapport au poids total du mélange- maître)
Tableau 2
Les première et deuxième couches formant la deuxième gaine de protection détaillées dans les tableaux 1 et 2 respectivement sont extrudées à l'aide d'une extrudeuse monovis (Diamètre(D)/Longueur monovis : 100/24D), avec un profil de température classique allant de 180°C à 240°C.
L'extrusion des première et deuxième couches formant la deuxième gaine peut s'effectuer autour d'un câble électrique comprenant par exemple les éléments 1 à 6 tels que décrits dans la figure 1. Elle peut se faire en extrudant de façon concomitante (i.e. par coextrusion) les couches 7a et 7b.
Les épaisseurs formées dans cet exemple de réalisation sont les suivantes : 0,6 mm d'épaisseur pour la première couche de la deuxième gaine, et 1 ,8 mm pour la deuxième couche de la deuxième gaine.

Claims

REVENDICATIONS
1. Câble électrique comprenant :
- au moins un conducteur électrique allongé (1) entouré par une couche électriquement isolante (3),
- une première gaine polymérique de protection (6) entourant la couche électriquement isolante, caractérisé en ce que le câble électrique comprend en outre une deuxième gaine polymérique de protection (7) entourant la première gaine polymérique de protection (6).
2. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième gaine de protection (7) comprend une première couche polymérique (7a) entourée par une deuxième couche polymérique (7b).
3. Câble selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première couche (7a) comprend au moins un premier polymère d'oléfine.
4. Câble selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier polymère d'oléfine a une densité strictement inférieure à 0,935 g/cm3.
5. Câble selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le premier polymère d'oléfine a un MFI allant de 0,1 à 5,0 g/10min.
6. Câble selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la première couche (7a) comprend plus de 50% en poids du premier polymère d'oléfine, de préférence au moins 70% en poids du premier polymère d'oléfine, par rapport au poids total de la première couche.
7. Câble selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la première couche (7a) comprend en outre au moins un agent lubrifiant.
8. Câble selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'agent lubrifiant est choisi parmi un polysiloxane, un acide gras ou un de ses dérivés, et un de leurs mélanges.
9. Câble selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que la deuxième couche (7b) comprend au moins un deuxième polymère d'oléfine, différent du premier polymère d'oléfine.
10. Câble selon la revendication 9, caractérisé en ce que le deuxième polymère d'oléfine a une densité supérieure ou égale à 0,935 g/cm3.
11.Câble selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le deuxième polymère d'oléfine a un MFI allant de 0,1 à 5,0 g/10min.
12. Câble selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la deuxième couche (7b) comprend plus de 50% en poids du deuxième polymère d'oléfine, de préférence au moins 70% en poids du deuxième polymère d'oléfine, par rapport au poids total de la deuxième couche.
13. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première gaine de protection (6) comprend au moins deux couches.
14. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le câble électrique comprend en outre :
- une première couche semi-conductrice (2) entourant le conducteur électrique allongé (1), et étant entourée par la couche électriquement isolante (3),
- une deuxième couche semi-conductrice (4) entourant la couche électriquement isolante (3),
- un écran métallique (5) entourant la deuxième couche semi- conductrice (4), la première gaine de protection (6) entourant l'écran métallique (5).
15. Dispositif électrique comprenant au moins deux câbles électriques selon l'une quelconque des revendications précédentes, les câbles électriques du dispositif électrique étant torsadés entre eux.
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