L'invention concerne plus particulièrement le matériau inclus dans au moins l'une des couches de revtement placée autour dudit conducteur électrique.

Les c&bliers ont des soucis constants d'amelioration des caractéristiques ci-dessus énumérées et également de la diminution de poids pour les c&bles embarqués.

Outre les soucis d'améliorer les caractéristiques des matériaux utilisés, les câbliers recherchent des solutions pouvant s'intégrer facilement dans les chaînes de production existantes telles que la fabrication de câble par extrusion des polymère à l'état fondu autour de t'âme conductrice, ou la fabrication de fils isolés par réticulation d'un polymère à l'état liquide ou en solution.

Le revtement a pour râle de protéger 1'6me conductrice vis à vis des agressions mécaniques extérieures, la pénétration d'humidité et si nécessaire d'assurer une isolation électrique. En outre en cas d'incendie il doit permettre une résistance suffisante au feu. Actuellement la plupart de ces revtements comportent une matrice continue, généralement en polymère, contenant éventuellement des particules d'une charge qui peut tre inorganique, tel le mélange polymère/montmorillonite pour câble électrique décrit dans la demande de brevet GB-A-2.1 13.453.

Le but de la présente invention est de proposer un cable d'énergie présentant de sensibles améliorations des caractéristiques ci-dessus décrites, grâce à la présence d'au moins une couche de revtement dans laquelle on a introduit ou polymérisé in situ un composant nanocomposite utilisable dans les procédés industriels de fabrication existants. Un tel composant nanocomposite est par exemple décrit dans la demande de brevet WO-A-93/04.117.

L'invention concerne un câble d'énergie comprenant une âme en matériau conducteur, entourée d'au moins une couche de revtement, caractérisé en ce que ladite couche est constituée essentiellement d'un matériau comprenant un

composé inorganique à structure feuilletée et un composé organique inséré entre les feuillets dudit composé inorganique.

Actuellement des charges minérales sont fréquemment utilisées dans l'une ou !'autre des couches de revtement des c&bles, mais ces charges, dont la taille des particules est de l'ordre du micromètre (micron), sont dispersées dans un polymère et conservent leur taille initiale après malaxage avec ce polymère.

Selon la présente invention on utilise un composé inorganique à structure feuilletée qui, après un traitement spécifique, permettra l'intercalation d'un composé organique entre ses feuillets. Ce composé inorganique a une dimension initiale de particules de l'ordre du micron. Lorsqu'un composé organique est inséré entre les feuillets, le composé inorganique s'exfolie formant un matériau composite. Après l'intercalation du composé organique et 1'exfoliation du composé inorganique, ce dernier est réparti de manière homogène dans le matériau composite et présente une dimension de particules de l'ordre du nanomètre. On observe alors une amélioration sensible des propriétés du matériau, ainsi que l'apparition de propriétés particulières. Ledit matériau est couramment appelé matériau ou composant nanocomposite.

Par"constitué essentiellement", on entend que la couche peut comporter en outre en moindre quantité des adjuvants destinés notamment à faciliter sa mise en forme (plastifiant, lubrifiant, etc...), à ralentir son vieillissement (stabilisant, absorbeur d'U. V., ignifugeant, anti-oxygène, agent anti-choc, etc...) ou à en modifier l'apparence (pigment coloré, etc...).

Le composé inorganique peut tre choisi parmi un graphite et un oxyde minéral On choisira du graphite si on souhaite obtenir un couche conductrice, et un oxyde minéral si l'on souhaite obtenir une couche qui soit électriquement isolante. Dans le cas présent, on choisit de préférence un oxyde. Parmi les oxydes minéraux, on pourra choisir par exemple un silicate comme l'amiante (silicate hydraté), un feldspath (silicate double d'aluminium et d'un métal alcalin ou alcalino-terreux), un silicate de magnésium comme un talc ou stéatite, ou la serpentine (silicate de magnésium), un silico-aluminate comme un mica (biotite, muscovite, phlogopite) ou une argile, une alumine, un titanate ou une zircone, à condition qu'il présente une structure feuilletée.

De préférence l'oxyde inorganique est un silicate et de préférence encore un aluminosilicate comme une argile naturelle ou artificielle, éventuellement pontée. De préférence I'argile présente une structure cristalline formée d'un empilement de feuillets et possède des ions OH-superficiels. Parmi les argiles, on pourra choisir le kaolin (aluminium silicate dihydraté), la smectite, la montmorillonite, la bentonite, la beidellite, la nontronite, la saponite, I'hectorite, la vermiculite, la wolfastonite ou un mélange quelconque de plusieurs argiles.

Selon un mode préférentiel de réalisation de la présente invention, I'argile choisie est la montmorillonite, aussi appelée"Fullers earth"lorsqu'elle contient du calcium et connue aussi sous le nom de bentonite lorsqu'elle contient du sodium.

Le composé organique intercalé entre les feuillets du composé inorganique est de préférence un polymère, un oligomère ou un monomère qu'on polymérisera in situ.

Dans un procédé de fabrication de câble par extrusion, on utilisera un polymère extrudable qui peut tre choisi parmi une polyoléfine comme le polyéthylène (PE) et le potypropytène (PP), le polytéréphtalate de butylène (PBTP), un polymère vinylique comme le chlorure de polyvinyle (PVC), un élastomère qui peut tre halogéné ou non, ou bien encore thermoplastique, un silicone, leurs copolymères comme les copolymères de l'éthylène, et un mélange des précédents.

Parmi les copolymères de l'éthylène on peut choisir un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle (EVA), un copolymère d'éthylène et de propylène (EPR), un copolymère d'éthylène et d'acrylate d'alkyle comme le copolymère d'éthylène et d'acrylate d'éthyle (EEA) ou d'acrylate de méthyle (EMA), un copolymère d'éthylène et d'acide acrylique, un terpolymère de l'éthylène, ou ces mmes polymères comportant des groupements fonctionnels spécifiques (acides, époxy, etc...).

Dans un procédé de fabrication de câble mettant en oeuvre les polymères à l'état liquide, on utilisera un polymère choisi parmi une résine époxy, un polyester, un polyimide, comme un polyétherimide ou un polyamidimide, un polyamide (PA), un polyuréthane, un silicone, un copolymère ou un mélange des polymères précédemment cités.

La couche de revtement peut tre uniquement constituée d'un matériau isolant.

La couche de revtement peut tre constituée d'une couche de matériau isolant, entourée d'une couche de revtement externe de protection Le matériau isolant peut tre au moins partiellement constitué dudit matériau nanocomposite comprenant un composé inorganique à structure feuilletée et un composé organique inséré entre les feuillets dudit composé inorganique.

La couche de revtement externe peut tre au moins partiellement constituée dudit matériau nanocomposite comprenant un composé inorganique à structure feuilletée et un composé organique inséré entre les feuillets dudit composé inorganique.

Le câble peut tre un câble d'énergie Moyenne à Haute Tension continue, la couche de revtement comprenant au moins un écran semi-conducteur. L'écran semi-conducteur peut tre essentiellement constitué dudit matériau nanocomposite comprenant un composé inorganique à structure feuilletée et un composé organique inséré entre les feuillets dudit composé inorganique.

L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'un câble tekl que décrit ci-dessus, réalisé selon les étapes suivantes : -on traite le composé inorganique par un agent de manière à assurer sa compatibilité avec le composé organique, -on mélange le composé inorganique traité avec le composé organique à une température supérieure à la température de ramollissement ou de fusion du composé organique, et -on obtient le matériau, le composé organique étant insérée entre les feuillets du composé inorganique.

Le composé inorganique est traité avec un agent tensioactif compatible avec le composé organique de façon à favoriser l'intercalation du composé organique entre les feuillets du composé inorganique.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, le composé inorganique est une argile et !'agent compatibilisant est choisi parmi un sel d'ammonium quaternaire, un oxyde de polyéthylène et un dérivé phosphore.

D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention résulteront de la description qui va suivre en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est une représentation schématique en coupe transversale d'un câble d'énergie selon un mode de réalisation de la présente invention.

La figure 2 est une représentation schématique en coupe transversale d'un câble d'énergie selon un autre mode de réalisation de la présente invention.

La figure 3 est une représentation schématique en coupe transversale d'un câble d'énergie selon un autre mode de réalisation de la présente invention.

L'invention concerne un câble d'énergie 1 comprenant une âme 2 en matériau conducteur, entourée d'une gaine 3 constituée d'une couche de revtement 4.

Selon l'invention, la couche 4 est constituée essentiellement d'un matériau nanocomposite comprenant un composé inorganique à structure feuilletée et un composé organique inséré entre les feuillets dudit composé inorganique.

Si l'on souhaite avoir un matériau nanocomposite ayant des caractéristiques semi-conductrices ledit composé inorganique pourra tre, par exemple, du graphite.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le câble d'énergie 1 en résultant, qui est un fils électrique isolé, a une tenue au feu, et, une résistance à t'eau et aux solvants sensiblement améliorées.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, la gaine 3 est constituée, outre la couche de matériau isolant 4, d'un revtement extérieur de protection 5. La couche de matériau isolant 4 ou le revtement externe 5 peuvent tre au moins constitués essentiellement dudit matériau nanocomposite.

Le mode de récusation de la figure 2 est typique des câbles AC basse tension. L'intégration de ce matériau nanocomposite dans la couche 4 de matériau isolant et/ou dans le revtement externe 5, permet une augmentation sensible des caractéristiques mécaniques, de tenue et de propagation au feu, et une amélioration sensible de l'imperméabilité à t'eau et aux solvants.

Dans un mode de réalisation représenté sur la figure 3, le câble d'énergie est un câble Moyenne à Haute Tension continue, et, outre la couche de matériau isolant 4 et le revtement extérieur de protection 5, la gaine 3 comprend au moins un écran semi-conducteur 6a, 6b. L'écran semi-conducteur peut tre constitué essentiellement dudit matériau nanocomposite.

Le mécanisme de formation du matériau nanocomposite et 1'extrusion de celui-ci favorisant l'orientation du composé organique, par exemple le polymère, limitent la migration de charges d'espace.

De ce fait l'introduction de matériau nanocomposite dans la couche 4 de matériau isolant d'un câble DC moyenne ou Haute Tension, permet d'améliorer la résistance au claquage du câble lors d'un changement de polarité.

Le mécanisme de formation du matériau nanocomposite permettant d'abaisser le seuil de percolation du mélange, cela permet de baisser sensiblement le taux du composé organique dans le composé inorganique. De ce fait, l'utilisation d'un écran semi-conducteur interne 6a constitué essentiellement d'un matériau nanocomposite, par exemple à base de graphite, améliore sensiblement l'interface entre l'âme conductrice et la couche isolante Enfin, l'introduction de matériau nanocomposite, par exemple à base de silicate ou d'argile silicate, dans l'écran semi-conducteur externe 6b et/ou la gaine extérieure 4, permet une augmentation sensible des caractéristiques de tenue et de propagation au feu, et une amélioration sensible de l'imperméabilité à t'eau et aux solvants.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrit et représenté, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à

I'homme du métier sans que l'on s'écarte de l'invention. En particulier, la structure des câbles peut tre celle de n'importe quel câble d'énergie connu, de mme la disposition du matériau nanocomposite dans le câble peut tre envisagée partout où il y aurait un isolant, un écran semi-conducteur, une gaine de protection.