La présente invention est relative à une composition résistante et/ou retardante au feu comprenant un amidon, au moins un plastifiant de l’amidon, au moins un premier silicate alcalin et au moins un phyllosilicate ; à un procédé de préparation de ladite composition résistante et/ou retardante au feu ; à un dispositif choisi parmi un câble d’énergie et/ou de télécommunication, et un accessoire pour câble d’énergie et/ou de télécommunication, ledit câble comportant au moins une couche résistante et/ou retardante au feu à base de ladite composition résistante et/ou retardante au feu, et ledit accessoire pour câble comportant au moins une couche résistante et/ou retardante au feu à base de ladite composition résistante et/ou retardante au feu ; ainsi qu’à un procédé de fabrication d’un tel dispositif.

Elle s’applique typiquement mais non exclusivement à des compositions retardantes et/ou résistantes au feu, en particulier pouvant être utilisées dans des câbles électriques et/ou optiques destinés au transport d'énergie et/ou à la transmission de donnée tels que des câbles électriques et/ou optiques de sécurité retardants et/ou résistants au feu, notamment sans halogène, susceptibles de fonctionner pendant un laps de temps donné dans des conditions d'incendie sans être pour autant propagateur d'incendie ni générateur de fumées importantes ; et dans leurs accessoires tels que des jonctions et/ou des terminaisons. Ces câbles de sécurité sont en particulier des câbles de transport d'énergie basse et moyenne tension (notamment de 60 à 110 V) ou des câbles de transmission basse fréquence, tels que des câbles de contrôle ou de signalisation

Du document WO 2016/092200 A1 est connue l’utilisation dans un câble ou un accessoire pour câble, et en particulier dans une couche composite dudit câble ou dudit accessoire, d’un matériau composite comprenant un matériau géopolymère et un matériau fibreux non tissé. La couche composite est obtenue par application du matériau fibreux non tissé tel qu’un ruban papier non tissé autour d’un assemblage conducteurs en cuivre/matériau fibreux non tissé, puis imprégnation par trempage enduction de l’assemblage par une composition géopolymère comprenant un silicate de sodium, de l’eau, de l’hydroxyde de potassium, un métakaolin et des fibres de polypropylène. Toutefois, cette solution ne donne pas entière satisfaction du point du vue du procédé, et également du point du vue des propriétés mécaniques de la couche composite ainsi obtenue. En particulier, l’étape d’imprégnation est difficile à contrôler et à mettre en oeuvre, de par le durcissement parfois trop rapide de la composition géopolymère pendant cette étape. Par ailleurs, la couche composite ainsi obtenue devient dure avec le temps, rendant difficile sa manipulation, ou la manipulation du câble ou de l’accessoire comprenant ladite couche. En outre, le procédé d’application et de séchage de la couche composite est relativement long.

Le but de l’invention est par conséquent de pallier tout ou partie des inconvénients précités, et de fournir une composition facilement applicable autour d’un câble ou d’un accessoire, notamment présentant de bonnes propriétés mécaniques, en particulier en termes de flexibilité et de durabilité, tout en garantissant de bonnes propriétés de résistance au feu.

L’invention a pour premier objet une composition résistante et/ou retardante au feu, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un premier silicate alcalin, de l’amidon, au moins un plastifiant de l’amidon, et au moins un phyllosilicate, ledit phyllosilicate représentant une quantité supérieure à 10% en poids, par rapport au poids total de la composition résistante et/ou retardante au feu.

Grâce à la composition résistante et/ou retardante au feu de l’invention, on obtient des propriétés mécaniques, notamment en termes de flexibilité et de durabilité, améliorées, tout en garantissant de bonnes propriétés de réaction et de résistance au feu.

L’amidon

L’amidon comprend généralement de l’amylose, de l’amylopectine, et éventuellement du phytoglycogène.

À titre d’exemple (et selon la source), l’amidon comprend de 15 à 30% en poids d’amylose, de 70 à 85% en poids environ d’amylopectine, et de 0 à 20% en poids environ de phytoglycogène, par rapport au poids total de l’amidon.

À titre d’exemple d’amidon, on peut citer un amidon natif ou un amidon modifié, et de préférence un amidon modifié. L’amidon modifié présente l’avantage d’être généralement soluble à froid (i.e. à une température de 15-35°C). Cela permet ainsi de former une structure cohésive sans nécessité de chauffer la composition.

Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, l’amidon utilisé dans la composition est sous la forme d’une poudre.

L’amidon natif peut être un amidon de céréales (e.g. blé, maïs, orge, triticale, sorgo ou riz), de tubercules (e.g. pomme de terre ou manioc), de légumineuses (e.g. pois ou soja), de racines, de bulbes, de tiges, de fruits, ou un de leurs mélanges.

L’amidon modifié peut être un amidon modifié physiquement, chimiquement, ou par voie enzymatique.

L’amidon modifié peut être choisi parmi les amidons oxydés, les amidons hydrolysés par voie acide, oxydante ou enzymatique, les amidons modifiés (e.g. fonctionnalisés) par voie physico-chimique, comme notamment les amidons estérifiés et/ou éthérifiés.

La fonctionnalisation peut s'obtenir par acétylation en phase aqueuse avec de l'anhydride acétique, extrusion réactive d'anhydrides d'acides, d'anhydrides mixtes, de chlorures d'acides gras, d'oligomères de caprolactones ou de lactides, par hydroxypropylation en phase colle, par cationisation en phase sèche ou phase colle, par réticulation, par anionisation par phosphatation ou par succinylation, par silylation, par télomérisation au butadiène, etc...

L’amidon est de préférence choisi parmi les amidons estérifiés.

À titre d’exemples d’amidons estérifiés, on peut citer l'adipate de diamidon acétylé qui résulte de l’estérification de l'amidon avec l’acide acétique et l'acide adipique.

Selon l’invention, l’amidon représente de préférence de 5 à 30% en poids environ, plus préférentiellement de 7 à 25% en poids environ, et encore plus préférentiellement de 10 à 20% en poids environ, par rapport au poids total de ladite composition résistante et/ou retardante au feu.

Le plastifiant de l’amidon Le plastifiant de l’amidon est destiné à améliorer la dispersion de l’amidon au sein de la composition résistante et/ou retardante au feu. Le plastifiant présente l’avantage de former un gel avec l’amidon.

Le plastifiant de l’amidon a de préférence une température d’ébullition ou de décomposition supérieure à 100°C.

Il peut être choisi parmi un stéarate de métal, un polyéthylène glycol, l’éthylène glycol, un polyol, un sucrose, un plastifiant contenant des groupes amides, un plastifiant à base de polysaccharide(s) modifié(s), et un de leurs mélanges.

À titre d’exemples de sucrose, on peut citer le glucose ou le fructose.

À titre d’exemples de polyols, on peut citer les polyols aliphatiques tels que le glycérol, le sorbitol, le mannitol, le maltitol, le xylitol ou un oligomère de l’un de ces polyols.

Le plastifiant est de préférence un polyol, de façon particulièrement préférée un polyol aliphatique, et de façon plus particulièrement préférée le glycérol.

Selon l’invention, le plastifiant de l’amidon représente de préférence de 5 à 45% en poids environ, plus préférentiellement de 8 à 42% en poids environ, et encore plus préférentiellement de 10 à 40% en poids environ, par rapport au poids total de ladite composition résistante et/ou retardante au feu.

Selon l’invention, l’amidon et le plastifiant de l’amidon (i.e. leur combinaison) représentent de préférence de 15 à 80% en poids environ, plus préférentiellement de 20 à 65% en poids environ, et encore plus préférentiellement de 30 à 55% en poids environ, par rapport au poids total de ladite composition résistante et/ou retardante au feu.

Le rapport massique plastifiant de l’amidon/amidon dans la composition résistante et/ou retardante au feu peut aller de 0,1 à 3 environ.

Le phyllosilicate

La composition résistante et/ou retardante au feu comprend au moins un phyllosilicate, dont la proportion est supérieure à 10% en poids environ, par rapport au poids total de la composition résistante et/ou retardante au feu. Le phy llosilicate présente généralement une structure lamellaire en feuillet ou en tube.

Le phyllosilicate est de préférence un silicate d’aluminium, et de préférence encore un silicate d’aluminium et de potassium.

Le phyllosilicate est de préférence un phyllosilicate dioctaédrique.

Le phyllosilicate peut être choisi parmi les sépiolites, les palygorskites, les attapulgites, les kalifersites, les loughlinites, les falcondoites, les montmorillonites, les illites, les talcs, et les micas (e.g. mica muscovite). Il est toutefois à considérer que dans la littérature, la palygorskite et l’attapu Igite sont souvent considérées comme étant un seul et même phyllosilicate.

Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, le phyllosilicate de la composition résistante et/ou retardante au feu est choisi parmi les sépiolites, les palygorskites, les attapulgites, les kalifersites, les loughlinites, les falcondoites, les montmorillonites, les illites, et les micas, de façon particulièrement préférée parmi les micas, et de façon plus particulièrement préférée parmi les micas de type muscovite.

Dans la composition résistante et/ou retardante au feu de l’invention, le phyllosilicate représente de préférence au moins 15% en poids environ, de façon particulièrement préférée au moins 20% en poids environ, et de façon plus particulièrement préférée au moins 25% en poids environ, par rapport au poids total de la composition résistante et/ou retardante au feu.

Le phyllosilicate représente de préférence au plus 50% en poids environ, de façon particulièrement préférée au plus 45% en poids environ, et de façon plus particulièrement préférée au plus 40% en poids environ, par rapport au poids total de la composition résistante et/ou retardante au feu.

Le premier silicate alcalin

Le premier silicate alcalin peut être choisi parmi les silicates de sodium, les silicates de potassium, et l’un de leurs mélanges. Les silicates alcalins commercialisés par la société Silmaco ou par la société PQ Corporation sont préférés. Le premier silicate alcalin est de préférence un silicate de sodium.

Le premier silicate alcalin peut avoir un rapport molaire Si0 /M ₂ 0 allant de 1 ,1 à 35 environ, de préférence de 1 ,3 à 10 environ, et de façon particulièrement préférée de 1 ,4 à 5 environ, avec M étant un atome de sodium ou de potassium, et de préférence un atome de sodium.

La composition résistante et/ou retardante au feu peut comprendre de 1 à 20% en poids environ, et de préférence de 2 à 15% en poids environ de premier silicate alcalin, par rapport au poids total de la composition résistante et/ou retardante au feu.

Le deuxième silicate alcalin

La composition résistante et/ou retardante au feu peut comprendre en outre un deuxième silicate alcalin différent du premier silicate alcalin.

Grâce au deuxième silicate alcalin, on obtient une couche résistante et/ou retardante au feu conservant une certaine souplesse lors d’une exposition prolongée à une température supérieure à 100°C.

Le deuxième silicate alcalin peut être choisi parmi les silicates de sodium, les silicates de potassium, et l’un de leurs mélanges. Les silicates alcalins commercialisés par la société Silmaco ou par la société PQ Corporation sont préférés. Le deuxième silicate alcalin est de préférence un silicate de sodium.

Les premier et deuxième silicates alcalins peuvent avoir respectivement des rapports molaires Si0 /M ₂ 0 et Si0 ₂ /M’ ₂ 0 tels que M et M’, identiques ou différents, sont choisis parmi un atome de sodium et un atome de potassium, et de préférence un atome de sodium, et lesdits rapports ont des valeurs différentes, de préférence des valeurs telles que leur différence est d’au moins 0,3, de façon particulièrement préférée telles que leur différence est d’au moins 0,5, et de façon plus particulièrement préférée telles que leur différence est d’au moins 1 ,0.

Selon une forme de réalisation de l’invention, la composition résistante et/ou retardante au feu comprend :

- un premier silicate alcalin ayant un rapport molaire Si0 ₂ /M ₂ 0 allant de 1 ,5 à 2,6 environ, et

- un deuxième silicate alcalin ayant un rapport molaire Si0 ₂ /M’ ₂ 0 supérieur à 2,6, de préférence allant de 2,8 à 4,5 environ, et de façon particulièrement préférée allant de 3,0 à 4,0 environ, étant entendu que M’ est identique à M. La composition résistante et/ou retardante au feu peut comprendre de 1 à 20% en poids environ, et de préférence de 2 à 15% en poids environ de premier et deuxième silicates alcalins, par rapport au poids total de la composition résistante et/ou retardante au feu.

Le rapport massique [premier silicate alcalin/deuxième silicate alcalin] dans la composition résistante et/ou retardante au feu va de préférence de 0,5 à 2,5, et de façon particulièrement préférée de 0,8 à 2,0.

Le premier silicate alcalin (respectivement le deuxième silicate alcalin) peut être sous la forme d’une solution aqueuse basique comprenant ledit premier silicate alcalin (respectivement ledit deuxième silicate alcalin).

La solution aqueuse basique a de préférence un pH allant de 9,5 à 12,5.

L’eau

La composition résistante et/ou retardante au feu peut comprendre de l’eau.

L’eau représente de préférence de 5 à 40% en poids environ, et de préférence de 10 à 25% en poids environ, par rapport au poids total de la composition résistante et/ou retardante au feu.

Selon une forme de réalisation préférée, la composition résistante et/ou retardante au feu ne comprend pas d’autre eau que celle éventuellement utilisée en présence du premier silicate alcalin, et éventuellement du deuxième silicate alcalin, pour former la solution aqueuse basique précitée.

Les fibres inorganiques

La composition résistante et/ou retardante au feu peut comprendre en outre des fibres inorganiques.

Les fibres inorganiques représentent de préférence de 0,5 à 5% en poids environ, et de préférence de 1 ,0 à 3,0% en poids environ, par rapport au poids total de la composition résistante et/ou retardante au feu.

Les fibres inorganiques peuvent être choisies parmi les fibres de basalte, et les fibres d’alumine.

Grâce aux fibres inorganiques, on obtient une couche résistante et/ou retardante au feu ayant une bonne intégrité lors de son exposition à la flamme. En outre, l’ajout des fibres inorganiques augmente la viscosité de la composition lors de sa préparation, assurant ainsi une bonne dépose lors de la phase d’extrusion.

Le borate de zinc

La composition résistante et/ou retardante au feu peut comprendre en outre du borate de zinc.

Le borate de zinc représente de préférence de 0,5 à 10% en poids environ, et de préférence de 1 ,0 à 5% en poids environ, par rapport au poids total de la composition résistante et/ou retardante au feu.

Grâce au borate de zinc, on obtient une couche résistante et/ou retardante au feu ayant une tenue au feu améliorée. En particulier, une structure vitreuse à basse température peut être formée lors d’un incendie.

Additifs

La composition résistante et/ou retardante au feu peut comprendre en outre un ou plusieurs additifs choisis parmi:

- un colorant,

- un additif à structure polymère (sous forme de poudre), notamment choisi parmi les fibres de polyoléfine telles que les fibres de polypropylène ou de polyéthylène (e.g. fibres de polyéthylène haute densité (HDPE)), les aramides, et les fibres techniques de verre enduites de silicone ou d’un polymère organique de type polyéthylène ; un copolymère de styrène-butadiène (SBR) ; un copolymère de styrène-butadiène-éthylène (EBS) ; tous les dérivés des copolymères de styrène-éthylène, notamment ceux commercialisés par Kraton tels qu’un copolymère de styrène-éthylène-butylène-styrène (SEBS), un copolymère de styrène-butadiène-styrène (SBS), un copolymère de styrène- isoprène-styrène (SIS), un copolymère de styrène-propylène-éthylène (EPS) ou un copolymère de styrène-éthylène-propylène- styrène (SEPS) ; un copolymère d'éthylène et d’acétate de vinyle (EVA), un polyorganosiloxane réticulé (e.g. à l’aide d’un péroxyde) ; du polyéthylène éventuellement sous forme de poudre ; des lignosulfonates ; de l’acétate de cellulose ; d’autres dérivés de la cellulose ; une huile silicone de faible viscosité (e.g. de l’ordre de 12500 cPo) ; et une huile polyéthylène, - un composé accélérant la prise en masse, notamment choisi parmi le sulfate d’aluminium, les aluns (e.g. sulfate double d’aluminium et de potassium), le chlorure de calcium, le sulfate de calcium, le sulfate de calcium hydraté, l’aluminate de sodium, le carbonate de sodium, le chlorure de sodium, le silicate de sodium, le sulfate de sodium, le chlorure de fer (I I I),

- un agent retardant la prise en masse, notamment choisi parmi l’ammonium, les métaux alcalins, les métaux alcalino-terreux, le borax, les lignosulfonates et en particulier les sels de métaux de lignosulfonates de calcium, les celluloses telles que la carboxyméthyl hydroéthyl cellulose, les lignines sulfoalkylées telles que par exemple la lignine sulfométhylée, les acides hydroxycarboxyliques, les copolymères de sels d’acide 2-acrylamido-2- méthylpropane sulfonique et d’acide acrylique ou d’acide maléique, et les sels saturés, et

- un matériau carboné expansé tel qu’un graphite expansé.

Le colorant est de préférence un colorant liquide à température ambiante (Le. à 18-25 °C) .

La composition résistante et/ou retardante au feu peut comprendre de 0,01 à 15% en poids environ d’additif(s), et de préférence de 0,5 à 8% en poids environ d’additif(s) , par rapport au poids total de la composition résistante et/ou retardante au feu.

La composition résistante et/ou retardante au feu de l’invention ne met pas de préférence en oeuvre d’activation alcaline d’un aluminosilicate par un hydroxyde alcalin et/ou un silicate alcalin ou de réaction entre les composés précités, par exemple pour former un géopolymère, notamment par polycondensation.

En d’autres termes, le phyllosilicate et le silicate alcalin ne forment pas ensemble par polycondensation un géopolymère. La composition résistante et/ou retardante au feu de l’invention ne comprend donc pas de polymères de type poly-sialates ou poly-siloxo-sialates.

La composition résistante et/ou retardante au feu La composition résistante et/ou retardante au feu de l’invention est de préférence sous la forme d’un mastic ou d’une pâte plastique, notamment grâce à la combinaison des différents ingrédients présents dans la composition.

Cette forme de type mastic ou pâte plastique permet ainsi de faciliter la manipulation de la composition, et en particulier de l’extruder facilement autour d’un câble ou d’un accessoire pour câble.

Selon une forme de réalisation de l’invention, la composition résistante et/ou retardante au feu a une viscosité d’au moins 1000 Pa.s environ, de façon particulièrement préférée d’au moins 2000 Pa.s environ, et de façon plus particulièrement préférée allant de 3000 à 10000 Pa.s environ, à 25 °C, et avec un taux de cisaillement d’au plus 3000 s ^-1 .

Dans la présente invention, la viscosité est mesurée à l’aide d’un rhéomètre capillaire, par exemple à une température allant de 25°C à 80°C, et en particulier avec un taux de cisaillement allant de 6 à 5000 s ¹ , et de préférence allant de 10 à 1000 s ¹ .

Procédé de fabrication de la composition résistante et/ou retardante au feu

L’invention a pour deuxième objet un procédé de préparation d’une composition résistante et/ou retardante au feu telle que définie dans le premier objet de l’invention, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une étape i) de mélange de l’amidon, du plastifiant de l’amidon, du phyllosilicate, et du premier silicate alcalin.

L’étape i) comprend de préférence les sous-étapes suivantes : iO) le mélange des constituants sous forme liquide, tels que le plastifiant de l’amidon, le premier silicate alcalin en solution, et éventuellement le deuxième silicate alcalin en solution s’il existe, pour former une composition liquide, i 1 ) le mélange des constituants solides, tels que le phyllosilicate, le borate de zinc s’il existe, et l’amidon, pour former une composition solide, i2) l’ajout de la composition liquide dans un mélangeur de type mélangeur planétaire, 13) éventuellement l’ajout des fibres inorganiques si elles existent, dans le mélangeur,

14) l’ajout de la composition solide dans le mélangeur, pour former une composition résultante, et

Î5) mélanger la composition résultante jusqu’à l’obtention d’une pâte homogène, par exemple pendant au moins 1 min, et de préférence pendant 2 à 10 min environ.

La pâte homogène ainsi obtenue peut alors être transférée dans un récipient.

Le dispositif

L’invention a pour troisième objet un dispositif choisi parmi un câble d’énergie et/ou de télécommunication, et un accessoire pour câble d’énergie et/ou de télécommunication, caractérisé en ce que ledit câble comprend au moins une couche résistante et/ou retardante au feu obtenue à partir d’une composition résistante et/ou retardante au feu telle que définie dans le premier objet de l’invention, et ledit accessoire est revêtu d’une couche résistante et/ou retardante au feu obtenue à partir d’une composition résistante et/ou retardante au feu telle que définie dans le premier objet de l’invention.

Le câble

Avantageusement, le câble conforme à l’invention satisfait à au moins l’une quelconque des normes de performances au feu suivantes : EN50200,

I EC60331 - 1 , EN50399, I EC60331 -11 , I EC60331 -21 , I EC60331 -23, IEC60331 -25, DIN4102, NBN713020 addendum 3, EN50577, NFC32070 CR1 , IEC600332-1 et BS6387CWZ, et de préférence à au moins l’une quelconque des normes I EC60331 -11 , EN50399, et IEC60331 -21.

Selon une forme de réalisation de l’invention, le câble conforme à l’invention satisfait à la norme EN 50399 (2012/02 + A1 2016), en particulier aux critères de classification B2ca, sl a, dO, a1 de ladite norme.

La couche résistante et/ou retardante au feu du câble de l’invention est de préférence une couche extrudée. La couche résistante et/ou retardante au feu présente de préférence une épaisseur sensiblement constante et constitue notamment une enveloppe de protection continue.

La couche résistante et/ou retardante au feu présente de préférence une épaisseur allant de 0,2 à 3 m m environ, de façon particulièrement préférée de 0,5 à 1 ,9, et de façon plus particulièrement préférée de 0,7 à 1 ,2 m m environ.

Lorsque l’épaisseur de la couche résistante et/ou retardante au feu est inférieure à 0,2 m m , la protection therm ique du câble de l’invention n’est pas suffisante.

La couche résistante et/ou retardante au feu de l’invention est de préférence non poreuse.

Grâce à la présence de la couche résistante et/ou retardante au feu, le câble conforme à l’invention est facilement et simplement fabriqué et présente de bonnes propriétés mécaniques, en particulier en termes de flexibilité et de durabilité, tout en garantissant de bonnes propriétés de résistance au feu. En particulier, la couche résistante et/ou retardante au feu est suffisamment flexible pour permettre la manipulation du câble (e.g. enroulage, pliage, torsion) sans pour autant entraîner d’altération rédhibitoire de ladite couche qui aurait pour conséquence de diminuer sa cohésion et sa résistance au feu.

De plus, la couche résistante et/ou retardante au feu se transforme sous l’effet d’une température élevée, notam ment d’une température allant de 450 °C à 1000 °C, généralement atteinte lors d’un incendie, pour former une couche résiduelle cohésive qui protège le câble, et notam ment les couches sous-jacentes et/ou l’élément conducteur allongé.

La couche résistante et/ou retardante au feu est de préférence une couche interne dudit câble.

Selon l’invention, on entend par « couche interne », une couche qui ne constitue pas la couche la plus externe du câble.

Ledit câble d’énergie et/ou de télécom munication comprend préférentiellement au moins un élément conducteur allongé.

La couche résistante et/ou retardante au feu telle que définie dans l’invention peut entourer ledit élément conducteur allongé. Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, le câble est un câble électrique.

Le câble électrique peut comprendre au moins un élément électriquement conducteur allongé et au moins une couche résistante et/ou retardante au feu telle que définie dans l’invention, ladite couche résistante et/ou retardante au feu entourant ledit élément électriquement conducteur allongé.

De préférence, le câble électrique comprend une pluralité d’éléments électriquement conducteurs allongés, et la couche résistante et/ou retardante au feu peut alors entourer la pluralité d’éléments électriquement conducteurs allongés du câble.

Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l’invention, les éléments électriquement conducteurs allongés de la pluralité d’éléments électriquement conducteurs allongés sont individuellement isolés avec une couche électriquement isolante, par exemple à base d’une polyoléfine, de préférence réticulée, telle que du polyéthylène réticulé.

Le câble électrique peut comprendre une seule couche résistante et/ou retardante au feu telle que définie dans l’invention ou une pluralité de couches résistantes et/ou retardantes au feu telles que définies dans l’invention, de façon particulièrement préférée une seule couche résistante et/ou retardante au feu, et de façon plus particulièrement préférée une seule couche interne résistante et/ou retardante au feu.

Lorsque le câble électrique comprend une pluralité de couches résistantes et/ou retardantes au feu telles que définies dans l’invention, le câble électrique peut comprendre selon une première variante un ou plusieurs éléments électriquement conducteurs allongés et la pluralité de couches résistantes et/ou retardantes au feu entoure l’élément électriquement conducteur allongé ou la pluralité d’éléments électriquement conducteurs allongés.

À titre d’exemple, le câble électrique peut comprendre deux couches résistantes et/ou retardantes au feu telles que définies dans l’invention, lesdites couches résistantes et/ou retardantes au feu étant de préférence adjacentes. Lorsque le câble électrique comprend une pluralité de couches résistantes et/ou retardantes au feu telles que définies dans l’invention, le câble électrique peut comprendre selon une deuxième variante une pluralité d’éléments électriquement conducteurs allongés et chacune des couches résistantes et/ou retardantes au feu entoure individuellement chacun des éléments électriquement conducteurs allongés pour former des éléments électriquement conducteurs allongés isolés.

La première variante est préférée.

Le câble d’énergie et/ou de télécommunication de l’invention peut comprendre en outre une gaine externe de protection, notamment électriquement isolante, entourant la ou les couche(s) résistante(s) et/ou retardante(s) au feu.

La couche résistante et/ou retardante au feu peut alors être une couche interposée entre l’élément conducteur allongé et la gaine externe de protection.

La gaine externe de protection est de préférence réalisée en un matériau exempt d’halogène. Elle peut être réalisée classiquement à partir de matériaux retardant la propagation de la flamme ou résistant à la propagation de la flamme. Notamment, si ces derniers ne contiennent pas d’halogène, on parle de gainage de type HFFR (pour l’anglicisme « Halogen Free Flame Retardant »).

La gaine externe de protection représente la couche la plus externe du câble. Elle permet d’assurer l’intégrité mécanique du câble.

Elle comprend au moins un polymère organique ou inorganique.

Le choix du polymère organique ou inorganique n’est pas limitatif et ceux-ci sont bien connus de l’homme du métier.

Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, le polymère organique ou inorganique est choisi parmi les polymères réticulés et non réticulés.

Le polymère organique ou inorganique peut être un homo- ou un co-polymère ayant des propriétés thermoplastiques et/ou élastomères.

Les polymères inorganiques peuvent être des polyorganosiloxanes. Les polymères organiques peuvent être des polyuréthanes ou des polyoléfines.

Les polyoléfines peuvent être choisies parmi les polymères d’éthylène et de propylène. A titre d’exemple de polymères d’éthylène, on peut citer le polyéthylène linéaire basse densité (LLDPE), le polyéthylène basse densité (LDPE), le polyéthylène moyenne densité (MDPE), le polyéthylène haute densité (HDPE), les copolymères d'éthylène et d’acétate de vinyle (EVA), les copolymères d'éthylène et d'acrylate de butyle (EBA), d'acrylate de méthyle (EMA), de 2-hexyléthyl acrylate (2HEA), les copolymères d’éthylène et d’alpha- oléfines tels que par exemple les polyéthylène-octène (PEO), les copolymères d’éthylène et de propylène (EPR), les terpolymères d’éthylène et de propylène (EPT) tels que par exemple les terpolymères d’éthylène propylène diène monomère (EPDM) ou un de leurs mélanges.

Le polymère de la gaine externe de protection est de préférence un polymère organique, de préférence encore un polymère d’éthylène, et de préférence encore un copolymère d'éthylène et d’acétate de vinyle, un polyéthylène linéaire basse densité ou un de leurs mélanges.

La gaine externe de protection peut comprendre en outre une charge minérale ignifugeante hydratée. Cette charge minérale ignifugeante hydratée agit principalement par voie physique en se décomposant de manière endothermique (e.g. libération d’eau), ce qui a pour conséquence d’abaisser la température de la gaine et de limiter la propagation des flammes le long du câble. On parle notamment de propriétés de retard à la flamme, bien connues sous l’anglicisme « flame retardant ».

La charge minérale ignifugeante hydratée peut être un hydroxyde métallique tel que l’hydroxyde de magnésium ou le trihydroxyde d’aluminium.

La gaine externe de protection peut comprendre en outre une charge inerte, notamment choisi parmi le talc, les micas, les argiles déshydratées et un de leurs mélanges.

L’accessoire pour câble

Avantageusement, l’accessoire conforme à l’invention satisfait à au moins l’une quelconque des normes de performances au feu suivantes : EN50200, I EC60331 - 1 , EN50399, I EC60331 - 11 , I EC60331 -21 , IEC60331 -23, I EC60331 -25, DIN4102, NBN713020 addendum 3, EN50577, NFC32070 CR1 , IEC600332-1 et BS6387CWZ, et de préférence à au moins l’une quelconque des normes I EC60331 -11 , EN50399, et I EC60331 -21 .

Selon une forme de réalisation de l’invention, l’accessoire conforme à l’invention satisfait à la norme EN 50399 (2012/02 + A1 2016), en particulier aux critères de classification B2ca, sl a, dO, a1 de ladite norme.

La couche résistante et/ou retardante au feu de l’accessoire est de préférence une couche extrudée.

La couche résistante et/ou retardante au feu présente de préférence une épaisseur sensiblement constante et constitue notamment une enveloppe de protection continue.

La couche résistante et/ou retardante au feu présente de préférence une épaisseur allant de 0,2 à 3 mm environ, de façon particulièrement préférée de 0,5 à 1 ,9, et de façon plus particulièrement préférée de 0,7 à 1 ,2 mm environ.

Lorsque l’épaisseur de la couche résistante et/ou retardante au feu est inférieure à 0,2 mm, la protection thermique de l’accessoire de l’invention n’est pas suffisante.

La couche résistante et/ou retardante au feu est de préférence non poreuse.

Grâce à la présence de la couche résistante et/ou retardante au feu, l’accessoire conforme à l’invention est facilement et simplement fabriqué et présente de bonnes propriétés mécaniques, en particulier en termes de flexibilité et de durabilité, tout en garantissant de bonnes propriétés de résistance au feu. En particulier, la couche résistante et/ou retardante au feu est suffisamment flexible pour permettre la manipulation de l’accessoire (e.g. enroulage, pliage, torsion) sans pour autant entraîner d’altération rédhibitoire de ladite couche qui aurait pour conséquence de diminuer sa cohésion et sa résistance au feu.

De plus, la couche résistante et/ou retardante au feu se transforme sous l’effet d’une température élevée, notamment d’une température allant de 450°C à 1000°C, généralement atteinte lors d’un incendie, pour former une couche résiduelle cohésive qui protège l’accessoire pour câble, et notamment les couches sous-jacentes et/ou l’élément conducteur allongé. Un accessoire pour câble peut être une armoire de puissance, une jonction ou une terminaison, et de préférence une jonction ou une armoire de puissance.

La couche résistante et/ou retardante au feu fait office de protection électrique, mécanique et thermique de l’accessoire pour câble électrique. Elle peut entourer au moins partiellement, et de préférence totalement ledit accessoire.

Elle est de préférence une couche indépendante de l’accessoire. En d’autres termes, elle peut être séparée de l’accessoire pour câble sans causer le moindre dommage mécanique et/ou électrique audit accessoire pour câble, et notamment sans causer le moindre dommage à la couche la plus extérieure de l’accessoire pour câble.

En d’autres termes, la couche résistante et/ou retardante au feu ne fait de préférence pas partie intégrante de l’accessoire pour câble en tant que tel, permettant ainsi de préserver l’intégrité électrique et/ou mécanique de l’accessoire pour câble. Plus particulièrement, les propriétés électriques et mécaniques de l’accessoire pour câble avec lequel la couche est associée, restent intactes.

La couche résistante et/ou retardante au feu peut entourer l’élément le plus externe de l’accessoire ou la couche la plus externe de l’accessoire.

La couche résistante et/ou retardante au feu est de préférence en contact physique direct avec l’accessoire, et notamment avec l’élément le plus externe ou la couche la plus externe de l’accessoire.

L’accessoire pour câble électrique est de préférence destiné à entourer au moins une partie ou extrémité d’un câble électrique.

L’accessoire comporte de préférence au moins un élément semi-conducteur et au moins un élément électriquement isolant.

L’élément semi-conducteur est bien connu pour contrôler la géométrie du champ électrique, lorsque le câble électrique, destiné à être associé audit accessoire, est sous tension.

L’accessoire peut être typiquement un corps longitudinal creux, tel que par exemple une jonction pour câble électrique. La jonction permet en particulier de connecter ensemble deux câbles électriques, la jonction étant destinée à entourer au moins une partie ou extrémité de ces deux câbles électriques.

Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l’invention, l’accessoire est une jonction de câble électrique comprenant :

- un premier élément semi-conducteur, notamment entourant une partie ou extrémité des deux câbles électriques,

- un élément électriquement isolant, notamment entourant le premier élément semi-conducteur et une partie ou extrémité des deux câbles électriques, et

- un deuxième élément semi-conducteur, notamment entourant une partie ou extrémité des deux câbles électriques.

Le premier élément semi-conducteur et le second élément semi- conducteur sont de préférence séparés par l’élément électriquement isolant.

La jonction peut en outre comprendre une ou plusieurs couches de bourrage entourant le deuxième élément semi-conducteur.

La jonction peut en outre comprendre un troisième élément semi- conducteur, notamment entourant l’élément électriquement isolant.

La jonction peut en outre comprendre une couche d’un matériau auto- amalgamant entourant le troisième élément semi-conducteur, ladite couche d’un matériau auto-amalgamant étant préférentiellement entourée d’un tricot de cuivre, notamment fixé à ladite couche au moyen d’un ruban de polychlorure de vinyle (PVC).

Dans ce mode de réalisation, la couche résistante et/ou retardante au feu peut entourer le deuxième élément semi-conducteur de la jonction qui est l’élément le plus externe de l’accessoire.

L’invention a pour quatrième objet un procédé de fabrication d’un dispositif tel que défini selon le troisième objet de l’invention, caractérisé en ce qu’il comprend au moins les étapes suivantes :

1 ) la préparation d’une composition résistante et/ou retardante au feu selon un procédé tel que défini dans le deuxième objet de l’invention ; et 2) l’extrusion de la composition résistante et/ou retardante au feu préparée à l’étape 1 ) :

- soit autour d’un ou de plusieurs éléments conducteurs allongés, et/ou autour d’une couche interne d’un câble d’énergie et/ou de télécommunication,

- soit autour d’un accessoire tel qu’une jonction ou une terminaison.

Le procédé conforme à l’invention est rapide, et simple. Il permet de fabriquer en peu d’étapes un câble ou un accessoire présentant de bonnes propriétés mécaniques, notamment en termes de flexibilité et de durabilité, tout en garantissant une bonne résistance au feu.

L’extrusion peut être effectuée à température ambiante ou à chaud, notamment à une température allant de 20°C à 95°C environ, et de préférence de 35°C à 75°C environ.

Selon une forme de réalisation particulière de l’invention, et lorsque un câble d’énergie et/ou de télécommunication est fabriqué, le procédé peut comprendre en outre avant, pendant ou après l’étape 2), une étape 3) d’application d’une gaine externe de protection telle que définie dans le premier objet de l’invention, notamment électriquement isolante, autour de la couche résistante et/ou retardante au feu.

La réalisation de cette gaine externe de protection peut notamment être réalisée par extrusion ou co-extrusion.

L’étape 3) est généralement effectuée à une température allant de 145°C à 220°C environ.

Brève description des dessins

La figure 1 représente une vue schématique d’un câble électrique selon un mode de réalisation de la présente invention.

Pour des raisons de clarté, seuls les éléments essentiels pour la compréhension de l'invention ont été représentés de manière schématique sur ces figures, et ceci sans respect de l'échelle.

Le câble électrique 10A, illustré sur la figure 1 , correspond à un câble électrique résistant au feu de type K25 ou RZ1 K. Ce câble électrique 10A comprend quatre éléments électriquement conducteurs allongés 100, chacun étant isolé avec une couche électriquement isolante 200, et, successivement et coaxialement autour de ces quatre éléments électriquement conducteurs allongés isolés (100, 200), une couche résistante et/ou retardante au feu 300 telle que définie dans l’invention entourant les quatre éléments électriquement conducteurs allongés isolés (100, 200), et une gaine externe 400 de type HFFR entourant la couche résistante et/ou retardante au feu 300. La couche résistante et/ou retardante au feu 300 est telle que définie dans l’invention, et se présente avantageusement sous la forme d’une couche extrudée.

Les exemples suivants permettent d'illustrer la présente invention. Ils n'ont pas de caractère limitatif sur la portée globale de l'invention telle que présentée dans les revendications.

EXEMPLES

Les matières premières utilisées dans les exemples, sont listées ci-après:

- solution aqueuse d’un premier silicate de sodium à 50% en poids environ de type « waterglass » , Simalco, silicate de sodium de rapport molaire Si0 /Na 0 de 2,0 environ,

- solution aqueuse d’un deuxième silicate de sodium à 38% en poids environ de type « waterglass » , Simalco, silicate de sodium de rapport molaire Si0 ₂ /Na ₂ 0 de 3,4 environ,

- Glycérol, Roquette Frères, Reference 8400,

- Mica, Imerys, Mica MKT,

- Amidon modifié, Roquette Frères, Pregeflo CH40,

- fibres de basalte, Basaltex, Produit : BCS17-12.7-KV05/1 ,

- borate de zinc, Borax, Firebreak ZB.

Sauf indications contraires, toutes ces matières premières ont été utilisées telles que reçues des fabricants.

Exem ple 1 : préparation d’un câble résistant au feu conforme à l’invention Une composition résistante et/ou retardante au feu a été préparée de la façon suivante : 4000 g d’une solution de glycérol à 84% en poids dans l’eau ont été mélangés avec 1000 g d’une solution aqueuse à 50% en poids d’un premier silicate de sodium et 1000 g d’une solution aqueuse à 38% en poids d’un deuxième silicate de sodium, pour former une composition liquide.

Séparément, 4800 g de mica, 2000 g d’amidon modifié et 400 g de borate de zinc ont été mélangés pour former une composition solide.

Dans un mélangeur planétaire, la composition liquide a été ajoutée, suivie de 200 g de fibres de basalte, puis suivi de la composition solide, pour former une composition résultante.

La composition résultante a été mélangée dans le mélangeur pendant 3 minutes jusqu’à l’obtention de ladite composition résistante et/ou retardante au feu sous la forme d’une pâte homogène.

La composition résistante et/ou retardante au feu ainsi obtenue a été extrudée autour d’un câble comprenant 5 conducteurs en cuivre de section 1 ,5 mm ² , chacun des conducteurs étant entouré avec une couche électriquement isolante à base de XLPE. À l’issue de l’étape d’extrusion autour du câble, une couche résistante et/ou retardante au feu entourant les conducteurs isolés est obtenue.

La couche résistante et/ou retardante au feu formée a une épaisseur de 0,7 mm.

L’assemblage obtenu est ensuite recouvert par extrusion à chaud d’une gaine protectrice polymère à base d’un mélange HFFR produit par NEXANS à base de polyéthylène et de charges ignifugeantes, ladite gaine ayant une épaisseur de 1 ,54 mm environ. On a ainsi obtenu un câble 1 0A conforme à l’invention. Les performances à la flamme du câble 1 0A sont déterminées suivant la norme EN50399. 15 tronçons de câble positionnés sur une échelle verticale sont exposés à une flamme 20kW de puissance pendant 20 min. Un câble comparatif 2 identique au câble 1 0A sauf qu’il ne comprend pas de couche résistante et/ou retardante au feu et que sa gaine a une épaisseur de 1 ,42 mm a également été testé dans les mêmes conditions.

Les résultats sont reportés dans le tableau 1 ci-dessous :

TABLEAU 1

Dans ce tableau, l’acronyme HRR correspond à l’expression anglophone « Heat Release Rate » qui renseigne sur le débit calorifique ou le débit thermique, l’acronyme THR correspond à l’expression anglophone « Total Heat Release » qui renseigne sur la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion ou le dégagement thermique total, l’acronyme SPR correspond à l’expression anglophone « Smoke Production Rate » qui renseigne sur la vitesse de production de fumée, et l’acronyme TSP correspond à l’expression anglophone « « Total Smoke Production » qui renseigne sur la quantité totale de fumée produite.

Ces résultats démontrent que le câble 10A conforme à l’invention, contrairement au câble comparatif 2 ne faisant pas partie de l’invention, présente les propriétés de protection au feu maximales au regard des exigences de la norme Européenne EN50399.