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Title:
METHOD FOR MANUFACTURING A FIRE-RESISTANT AND/OR FIRE-RETARDANT CABLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/205103
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a method for manufacturing a cable comprising at least one elongate electrically conductive element, at least one composite layer surrounding the elongate electrically conductive element, the composite layer comprising a non-woven fibrous material impregnated by a geopolymer material, and at least one polymer sleeve surrounding the composite layer, the method using a tube of plastic material to facilitate the extrusion of the polymer sleeve around the composite layer.

Inventors:
AUVRAY, Thierry (FR)
GYPPAZ, Franck (FR)
Application Number:
PCT/FR2021/050588
Publication Date:
October 14, 2021
Filing Date:
April 02, 2021
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Assignee:
NEXANS (FR)
International Classes:
B29C44/32; C04B28/00; H01B3/48
Attorney, Agent or Firm:
DE LAMO MARIN, Sandra et al. (FR)
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Claims:
Revendications

1. Procédé de fabrication d'un câble comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé, au moins une couche composite entourant ledit élément électriquement conducteur allongé, ladite couche composite comprenant un matériau fibreux non tissé imprégné d'un matériau géopolymère, et au moins une gaine polymère entourant ladite couche composite, caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes : i) faire passer dans un tube en matière plastique un câble comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé, et au moins un matériau fibreux non tissé imprégné d'une composition géopolymère entourant ledit élément électriquement conducteur allongé, et ii) extruder une gaine polymère à l'aide d'une extrudeuse comprenant au moins une tête d'extrudeuse munie une filière et d'un poinçon, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'une partie dudit tube en matière plastique est insérée dans la tête d'extrudeuse et est configurée pour éviter le contact entre la composition géopolymère et le poinçon de la tête d'extrudeuse.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube en matière plastique comprend un matériau polymère choisi parmi les polyaryléthercétones.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le tube en matière plastique est configuré de sorte que la distance « d » entre la surface externe du matériau fibreux non tissé et la surface interne dudit tube est d'au plus 1 mm.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie du tube insérée dans la tête d'extrudeuse comprend une extrémité connectée à un insert en matière plastique configuré pour s'adapter au poinçon de la tête d'extrudeuse.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau fibreux non tissé est choisi parmi les matériaux cellulosiques, les matériaux à base de polymères organiques synthétiques, les fibres de verre, et un de leurs mélanges.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la composition géopolymère est une composition géopolymère aluminosilicate.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape ii) est effectuée à une température allant de 140°C à 225°C.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre avant l'étape i), une étape iO) de fabrication du câble comprenant au moins ledit élément électriquement conducteur allongé et au moins ledit matériau fibreux non tissé imprégné de la composition géopolymère entourant ledit élément électriquement conducteur allongé, ladite étape iO) comprenant les sous-étapes suivantes : a) préparer une composition géopolymère, b) appliquer un matériau fibreux non tissé autour d'un câble comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé, ledit matériau fibreux non tissé se présentant sous la forme d'un ruban, et c) imprégner l'ensemble câble/matériau fibreux non tissé par ladite composition géopolymère.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la sous-étape b) est mise en oeuvre en faisant passer le ruban dans un dispositif de resserrement.

10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la sous- étape c) est effectuée par trempage enduction, à l'aide d'un bain d'imprégnation comprenant la composition géopolymère dans lequel on fait passer le câble comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé et un matériau fibreux non tissé entourant ledit élément électriquement conducteur allongé.

11. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit procédé est un procédé continu.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le matériau fibreux non tissé est disposé sur un distributeur, et ledit matériau est distribué en continu pour mettre en oeuvre au moins les étapes iO), i) et ii).

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que la sous-étape b) est mise en oeuvre en faisant passer le matériau fibreux non tissé dans un dispositif de resserrement au travers duquel un câble comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé défile, puis le câble ainsi obtenu passe dans un bain d'imprégnation comprenant la composition géopolymère selon la sous-étape c), puis le câble ainsi imprégné sort du bain d'imprégnation et rentre dans le tube en matière plastique selon l'étape i), une partie dudit tube étant insérée dans la tête d'extrudeuse, et enfin le câble confiné dans ledit tube est amené dans la filière de la tête d'extrudeuse, afin de permettre l'extrusion de la gaine polymère autour du câble selon l'étape ii).

14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que la vitesse de défilement du câble dans la sous-étape c) et les étapes i) et ii) va de 10 m/min à 600 m/min.

Description:
Procédé de fabrication d’un câble résistant et/ ou retardant au feu

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un câble comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé, au moins une couche composite entourant ledit élément électriquement conducteur allongé, ladite couche composite comprenant un matériau fibreux non tissé imprégné par un matériau géopolymère, et au moins une gaine polymère entourant ladite couche composite, ledit procédé mettant un oeuvre un tube en matière plastique pour faciliter l'extrusion de ladite gaine polymère autour de la couche composite.

Elle s'applique typiquement mais non exclusivement à des câbles retardants et/ou résistants au feu 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. Ces câbles de sécurité sont en particulier des câbles de transport d’énergie moyenne tension (notamment de 6 à 45-60 kV) ou des câbles de transmission basse fréquence, tels que des câbles de contrôle ou de signalisation.

De WO 2016/092200 est connu un procédé de fabrication d'un câble résistant au feu comprenant les étapes suivantes : une étape de préparation d'une composition géopolymère ; une étape d'enroulement d'un matériau fibreux non tissé autour d'au moins un conducteur métallique, une étape d'imprégnation du conducteur métallique/matériau fibreux non tissé dans la composition géopolymère précédemment préparée, une étape de durcissement de la composition géopolymère pour former une couche composite comprenant ledit matériau fibreux non tissé imprégné d'un matériau géopolymère et entourant le conducteur métallique, puis une étape d'extrusion à chaud d'une gaine polymère autour de la couche composite. Au cours de la fabrication du câble, la composition géopolymère en surface du matériau non tissé est encore liquide, elle s'écoule alors dans les parties métalliques de l'extrudeuse, se durcit, et se transforme au moins en partie en céramique, entraînant l'obstruction ou le bouchage de la tête d'extrusion, et empêchant l'extrusion de la gaine polymère autour de la couche composite. Le but de l'invention est par conséquent de pallier tout ou partie des inconvénients précités, et de fournir un procédé de fabrication d'un câble retardant au feu, ledit procédé étant facile à mettre en oeuvre, notamment facilement industrialisable, économique et rapide, et permettant en particulier de faciliter l'étape d'extrusion de la gaine polymère autour de la couche composite à base de géopolymère.

L'invention a pour premier objet un procédé de fabrication d'un câble comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé, au moins une couche composite entourant ledit élément électriquement conducteur allongé, ladite couche composite comprenant un matériau fibreux non tissé imprégné d'un matériau géopolymère, et au moins une gaine polymère entourant ladite couche composite, caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes : i) faire passer dans un tube en matière plastique un câble comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé, et au moins un matériau fibreux non tissé imprégné d'une composition géopolymère entourant ledit élément électriquement conducteur allongé, et ii) extruder une gaine polymère à l'aide d'une extrudeuse comprenant au moins une tête d'extrudeuse munie d'une filière et d'un poinçon, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'une partie dudit tube en matière plastique est insérée dans la tête d'extrudeuse et est configurée pour éviter le contact entre la composition géopolymère et le poinçon de la tête d'extrudeuse.

Le procédé de l'invention est rapide, facile à mettre en oeuvre, notamment sur le plan industriel, économique, et il garantit l'obtention d'un câble résistant et/ou retardant au feu présentant de bonnes propriétés mécaniques, notamment en termes de flexibilité et de durabilité. Par ailleurs, le procédé de l'invention permet d'une part de faciliter la conformation du matériau fibreux non tissé autour de l'élément électriquement conducteur allongé, d'améliorer l'imprégnation du matériau fibreux non tissé par la composition géopolymère, et également d'éviter la céramification de la composition géopolymère au sein de la tête d'extrudeuse, facilitant ainsi l'extrusion de la gaine polymère autour de la couche composite à base de géopolymère. L'étape i) permet de placer ou introduire dans un tube en matière plastique le câble comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé et au moins un matériau fibreux non tissé imprégné d'une composition géopolymère entourant ledit élément électriquement conducteur allongé. Cette étape de confinement dudit câble au sein dudit tube en matière plastique permet d'une part, de faciliter la conformation du matériau fibreux non tissé autour de l'élément électriquement conducteur allongé, et d'autre part, d'améliorer l'imprégnation du matériau fibreux non tissé par la composition géopolymère.

Lors de l'étape i), le tube en matière plastique entoure le câble, et en particulier entoure le matériau fibreux non tissé imprégné de ladite composition géopolymère.

Le tube de l'invention est en matière plastique afin notamment d'éviter l'adhésion de la composition géopolymère sur ledit tube. Par ailleurs, le tube en matière plastique étant moins bon conducteur thermique que le métal, cela permet d'éviter une prise du matériau géopolymère à l'interface (i.e. d'éviter le séchage de la composition géopolymère à l'interface trop rapide).

Le tube en matière plastique peut comprendre (ou être constitué d') un matériau polymère choisi parmi :

- les polymères thermoplastiques thermostables (c'est-à-dire stables à une température supérieure ou égale à 250°C environ), tels que les polyaryléthercétones (PAEK) [e.g. polyétheréthercétones (PEEK), polyéthercétonecétones (PEKK), polyéthercétones (PEK), polyétheréthercétonecétones (PEEKK), polyéthercétoneéthercétonecétones (PEKEKK)], les polyétherimides (PEI), les polyéthersulfones (PES), les polysulfones (PS) ou les polyimides (PI),

- les polyamides (PA), et les polyamide-imides (PAI),

- les polymères fluorés tels que le polyfluorure de vinylidène et de trifluoroéthylène [P(VdF-TrFE)] ou d'hexafluoropropène [P(VdF-HFP)], le polytétrafluoroéthylène (PTFE), le copolymère de tétrafluoroéthylène et d'hexafluoropropylène (FEP), ou l'ETFE,

- les résines polymères ayant une température de fusion supérieure à 200°C environ, et - un de leurs mélanges.

Le matériau polymère est de préférence choisi parmi les polyaryléthercétones, et de façon particulièrement préférée est choisi parmi les PEEK.

Le matériau polymère ainsi choisi présente l'avantage d'avoir des propriétés surfaciques et/ou physico-chimiques adaptées pour faciliter l'étape i), en particulier ledit matériau polymère ne présente aucune rugosité, et a une grande inertie chimique, et/ou une facilité d'usinage.

Le tube en matière plastique est de préférence un tube hermétique. En particulier, le tube en matière plastique est étanche à la composition géopolymère imprégnant ledit matériau fibreux non tissé.

Le tube en matière plastique est un cylindre creux. Il est défini par un diamètre externe « Dext » et un diamètre interne « Dint ».

Ledit tube en matière plastique a de préférence une épaisseur conditionnée par la différence entre le diamètre externe du câble utilisé dans l'étape i) et le diamètre interne de la tête d'extrudeuse. Cette épaisseur est donc choisie en fonction du diamètre externe du câble utilisé dans l'étape i), et du diamètre interne de la tête d'extrudeuse utilisée. L'épaisseur est définie par la différence entre le diamètre externe du tube « Dext » et le diamètre interne du tube « Dint » de sorte que « Dint » est strictement supérieur au diamètre externe du câble utilisé dans l'étape i) et « Dext » est strictement inférieur au diamètre interne de la tête d'extrudeuse.

Selon un mode de réalisation, le tube en matière plastique est configuré de sorte que la distance « d » entre la surface externe du matériau fibreux non tissé et la surface interne dudit tube est d'au plus 1 mm environ, et de façon particulièrement préférée d'au plus 0,5 mm environ.

En d'autres termes, la distance « d » définit l'espace radial vide entre le matériau fibreux non tissé imprégné de la composition géopolymère et la surface interne du tube.

Grâce à cette distance « d » maximale, la conformation du matériau fibreux non tissé autour de l'élément électriquement conducteur allongé est maintenue (i.e. le matériau non tissé entourant l'élément électriquement conducteur allongé ne peut pas s'ouvrir), et l'imprégnation du matériau fibreux non tissé par la composition géopolymère facilitée. L'homogénéité de la couche composite autour de l'élément électriquement conducteur allongé est également améliorée.

La distance « d » est de préférence d'au moins 0,2 mm environ, et de façon particulièrement préférée d'au moins 0,3 mm environ.

Le procédé de l'invention est en outre caractérisé en ce qu'une partie dudit tube en matière plastique est insérée dans la tête d'extrudeuse et est configurée pour éviter le contact entre la composition géopolymère et le poinçon de l'extrudeuse.

Le tube étant disposé en partie dans la tête d'extrusion ou tête d'extrudeuse, et le tube étant hermétique, tout écoulement de la composition géopolymère est évité au niveau du poinçon, mais également pendant tout le trajet du câble imprégné vers la tête d'extrudeuse. Par ailleurs, cela permet également de s'assurer que le matériau non tissé, notamment lorsqu'il est sous la forme d'un ruban appliqué longitudinalement, reste fermé autour du câble, i.e. entoure complètement l'élément électriquement conducteur allongé).

Le tube présente une autre partie qui n'est pas insérée dans la tête d'extrudeuse.

Cette autre partie présente de préférence une longueur d'au moins 100 mm environ. Cela permet ainsi de faciliter la sortie ou le retrait du tube de la tête d'extrudeuse.

Ainsi, lors de l'étape i), la composition géopolymère n'est pas en contact avec la tête d'extrudeuse, et plus particulièrement avec le poinçon de la tête d'extrudeuse, et avec toutes les parties métalliques contenues dans la tête d'extrudeuse.

De préférence, le tube est maintenu en place dans la tête d'extrudeuse au moyen de deux anneaux en métal, ou en matière plastique telle que définie dans l'invention, qui peut être identique ou différente, et de préférence identique, à la matière plastique du tube. Avantageusement, la partie du tube insérée dans la tête d'extrudeuse comprend une extrémité connectée à un insert en matière plastique configuré pour s'adapter au poinçon de la tête d'extrudeuse.

Ledit insert en matière plastique peut comprendre (ou être constitué d') un matériau polymère tel que définie dans l'invention. La matière plastique de l'insert peut être identique ou différent, et de préférence identique, à celle dudit tube.

La présence de l'insert en matière plastique permet d'éviter tout contact entre la composition géopolymère et le poinçon de la tête d'extrudeuse.

L'insert en matière plastique a de préférence une forme similaire à celle du poinçon et de façon particulièrement préférée a une forme conique.

L'étape i) est de préférence effectuée à température ambiante (i.e. 18-

25°C).

L'étape i) peut être effectuée manuellement ou de façon automatisée, et de préférence de façon automatisée.

Lorsqu'elle est automatisée, l'étape i) est effectuée à une vitesse allant de 20 à 280 m/min environ, et de préférence allant de 50 à 150 m/min environ.

Le matériau fibreux non tissé

Le matériau fibreux non tissé a de préférence une structure souple et flexible.

Le matériau fibreux non tissé peut être choisi parmi les matériaux cellulosiques, les matériaux à base de polymères organiques synthétiques, les fibres de verre, et un de leurs mélanges, et de préférence parmi les matériaux à base de polymères organiques synthétiques.

Les matériaux cellulosiques peuvent être choisis parmi le papier, en particulier le papier buvard ; les matériaux non tissés fabriqués à partir de cellulose fonctionnalisée ou non fonctionnalisée ; les matrices à structure alvéolaire et/ou fibreuse fabriquées à partir de fibres naturelles d'acétate de cellulose.

Les matériaux à base de polymères organiques synthétiques peuvent être choisis parmi les matériaux polymères à matrice poreuse et/ou fibreuse de polyoléfine(s), en particulier ceux choisis parmi les homo- et copolymères de propylène, les homo- et copolymères d'éthylène, les polyéthylènes haute densité (HDPE), les polyamides aromatiques (aramides), les polyesters, et un de leurs mélanges.

Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le matériau fibreux non tissé est un polyéthylène téréphtalate (PET).

Le matériau fibreux non tissé présente de préférence un grammage allant de 50 à 120 g/cm 2 environ. Cela permet ainsi d'obtenir une couche composite suffisamment flexible pour pouvoir être manipulée facilement, et suffisamment robuste pour obtenir une bonne protection au feu.

Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le matériau fibreux non tissé représente de 2 à 95% en poids environ, de façon particulièrement préférée de 5 à 45% en poids environ, et encore plus préférentiellement de 10 à 35% en poids environ, par rapport au poids total de la couche composite.

Le matériau fibreux non tissé se présente préférentiellement sous la forme d'un ruban ou d'une bande. Cela permet ainsi de faciliter l'étape i).

La composition aéopolvmère

La composition géopolymère utilisée à l'étape i) est de préférence une composition géopolymère liquide.

La composition géopolymère de l'étape i) est de préférence une composition géopolymère aluminosilicate.

La composition géopolymère de l'invention est de façon particulièrement préférée une composition géopolymère comprenant de l'eau, du silicium (Si), de l'aluminium (Al), de l'oxygène (O), et au moins un élément choisi parmi le potassium (K), le sodium (Na), le lithium (Li), le césium (Cs), et le calcium (Ca), et de préférence choisi parmi le potassium (K) et le sodium (Na).

La composition géopolymère peut en particulier comprendre au moins un premier aluminosilicate, au moins un premier silicate alcalin, de l'eau, et éventuellement une base alcaline.

Le premier aluminosilicate Le premier aluminosilicate peut être choisi parmi les métakaolins (i.e. kaolins calcinés), les cendres volantes (bien connues sous l'anglicisme « fly ash »), le laitier de haut fourneau (bien connu sous l'anglicisme « blast furnace slag »), les argiles gonflantes telles que la bentonite, les argiles calcinées, tout type de composé comprenant de l'aluminium et de la fumée de silice, les zéolithes, et un de leurs mélanges.

Parmi ces composés, les métakaolins sont préférés, notamment ceux commercialisés par la société Imérys.

Dans l'invention, l'expression « métakaolin » signifie un kaolin calciné ou un aluminosilicate déhydroxylé. Il est de préférence obtenu par déshydratation d'un kaolin ou d'une kaolinite.

La composition géopolymère peut comprendre de 5 à 50% en poids environ d'aluminosilicate, et de préférence de 10 à 35% en poids environ d'aluminosilicate, par rapport au poids total de la composition géopolymère.

La composition géopolymère peut comprendre en outre un deuxième aluminosilicate différent du premier aluminosilicate.

De préférence, la composition géopolymère comprend deux kaolins calcinés ayant des températures de calcination différentes.

Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l'invention, la composition géopolymère comprend un premier métakaolin choisi parmi les kaolins calcinés à une température T ci d'au moins 650°C environ, et un deuxième métakaolin choisi parmi les kaolins calcinés à une température T C 2 telle que T C 2 - T ci ³ 100°C environ, au moins un premier silicate alcalin, de l'eau, et éventuellement une base alcaline. La composition géopolymère peut alors présenter des propriétés mécaniques améliorées, notamment en termes de flexibilité et de durabilité, tout en garantissant de bonnes propriétés de réaction et de résistance au feu.

Selon une forme de réalisation de l'invention, le premier métakaolin est un kaolin calciné à une température T ci d'au moins 700°C environ, et de préférence d'au moins 725°C environ. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le premier métakaolin est un kaolin calciné à une température T ci d'au plus 875°C environ, et de préférence d'au plus 825°C environ.

Le premier métakaolin peut comprendre au moins 20% en mole environ, et de préférence au moins 30% en mole environ d'oxyde d'aluminium (AI2O3), par rapport au nombre de moles total du premier métakaolin.

Le premier métakaolin peut comprendre au plus 60% en mole environ, et de préférence au plus 50% en mole environ d'oxyde d'aluminium (AI2O3), par rapport au nombre de moles total du premier métakaolin.

Le premier métakaolin peut comprendre au moins 35% en mole environ, et de préférence au moins 45% en mole environ d'oxyde de silicium (S1O2), par rapport au nombre de moles total du premier métakaolin.

Le premier métakaolin peut comprendre au plus 75% en mole environ, et de préférence au plus 65% en mole environ d'oxyde de silicium (S1O2), par rapport au nombre de moles total du premier métakaolin.

À titre d'exemples de premier métakaolin, on peut citer les métakaolins vendus par la société Imérys, notamment celui commercialisé sous la référence PoleStar ® 450.

Le premier métakaolin peut être choisi parmi les kaolins calcinés à T ci telle que définie dans l'invention, pendant au moins 1 min environ, de préférence pendant au moins 10 min environ, de façon particulièrement préférée pendant une durée allant d'environ 30 min à 8h, et de façon plus particulièrement préférée pendant une durée allant d'environ 2h à 6h.

Le deuxième métakaolin est choisi de préférence parmi les kaolins calcinés à une température T C 2 telle que T C 2 - T ci > 150°C environ, de façon particulièrement préférée telle que T C 2 - T ci > 200°C environ, et de façon plus particulièrement préférée telle que T C 2 - T ci > 250°C environ.

Selon une forme de réalisation de l'invention, le deuxième métakaolin est un kaolin calciné à une température T C 2 d'au moins 800°C environ, de préférence d'au moins 850°C environ, et de façon particulièrement préférée d'au moins 900°C environ. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le deuxième métakaolin est un kaolin calciné à une température T C 2 d'au plus 1200°C environ, et de préférence d'au plus 1150°C environ.

Le deuxième métakaolin peut comprendre au moins 20% en mole environ, et de préférence au moins 30% en mole environ d'oxyde d'aluminium (AI2O3), par rapport au nombre de moles total du deuxième métakaolin.

Le deuxième métakaolin peut comprendre au plus 60% en mole environ, et de préférence au plus 50% en mole environ d'oxyde d'aluminium (AI2O3), par rapport au nombre de moles total du deuxième métakaolin.

Le deuxième métakaolin peut comprendre au moins 35% en mole environ, et de préférence au moins 45% en mole environ d'oxyde de silicium (S1O2), par rapport au nombre de moles total du deuxième métakaolin.

Le deuxième métakaolin peut comprendre au plus 75% en mole environ, et de préférence au plus 65% en mole environ d'oxyde de silicium (S1O2), par rapport au nombre de moles total du deuxième métakaolin.

À titre d'exemples de deuxième métakaolin, on peut citer les métakaolins vendus par la société Imérys, notamment celui commercialisé sous la référence PoleStar ® 200R.

Le deuxième métakaolin peut être choisi parmi les kaolins calcinés à T C 2 telle que définie dans l'invention, pendant au moins 1 min environ, de préférence pendant au moins 5 min environ, de façon particulièrement préférée pendant une durée allant d'environ 10 min à 2h, et de façon plus particulièrement préférée pendant une durée allant d'environ 15 min à lh.

Le rapport massique [premier métakaolin/deuxième métakaolin] dans la composition géopolymère va de préférence de 0,1 à 2 environ, de façon particulièrement préférée de 0,5 à 1,0 environ, et de façon plus particulièrement préférée est d'environ 1.

La composition géopolymère peut comprendre de 5 à 50% en poids environ, et de préférence de 10 à 35% en poids environ de premier et deuxième métakaolins, par rapport au poids total de la composition géopolymère.

Les premier et deuxième métakaolins peuvent être analysés par analyse thermique différentielle (ATD) [absence ou présence d'un point ou pic de cristallisation], résonance magnétique nucléaire (RMN) [spectre RMN 27 Al], et/ou diffraction aux rayons X (DRX).

Le premier métakaolin présente de préférence un pic de cristallisation par analyse thermique différentielle, de façon particulièrement préférée à une température allant de 900 à 1060°C, et de façon plus particulièrement préférée à une température allant de 950 à 1010°C.

Le deuxième métakaolin comprend de préférence de la mullite.

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 S1O2/M2O 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 géopolymère peut comprendre de 5 à 60% en poids environ, et de préférence de 10 à 50% en poids environ de premier silicate alcalin, par rapport au poids total de la composition géopolymère.

Le deuxième silicate alcalin

La composition géopolymère peut comprendre en outre un deuxième silicate alcalin différent du premier silicate alcalin.

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 S1O2/M2O et SiCh/M^O tels que M et M', identiques, 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 géopolymère comprend :

- un premier silicate alcalin ayant un rapport molaire S1O2/M2O allant de 1,5 à 2,6 environ, et

- un deuxième silicate alcalin ayant un rapport molaire SiC /M^O 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 géopolymère peut comprendre de 10 à 60% en poids environ, et de préférence de 20 à 50% en poids environ de premier et deuxième silicates alcalins, par rapport au poids total de la composition géopolymère.

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

La base alcaline

La base alcaline peut être de l'hydroxyde de sodium, ou de l'hydroxyde de potassium, et de préférence de l'hydroxyde de sodium.

La composition géopolymère peut être exempte de base alcaline. Cela permet ainsi d'améliorer la manipulation de la composition géopolymère, en particulier lors de la préparation d'un câble.

Additifs

La composition géopolymère peut comprendre en outre un ou plusieurs additifs choisis parmi:

- un colorant,

- des fibres minérales, notamment choisies parmi les fibres d'alumine,

- un additif à structure polymère, notamment choisi parmi les fibres de polyoléfine telles que les fibres de polypropylène ou de polyéthylène (e.g. fibres de polyéthylène haute densité ou de 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) ; 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 (III), et les lignosulfonates de sodium,

- 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,

- une charge inerte, notamment choisi parmi le talc, les micas, les argiles déshydratées, et le carbonate de calcium,

- un amidon,

- un plastifiant de l'amidon, notamment choisi parmi un stéarate de métal, un polyéthylène glycol, un éthylène glycol, un polyol comme le glycérol, le sorbitol, le mannitol, le maltitol, le xylitol ou un oligomère de l'un de ces polyols, un sucrose comme le glucose ou le fructose, un plastifiant contenant des groupes amides, et tout type de plastifiant à base de polysaccharide(s) modifié(s), - un matériau carboné expansé tel qu'un graphite expansé.

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

La composition géopolymère 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 géopolymère.

L'étape ii)

L'étape d'extrusion ii) est effectuée après l'étape i). Grâce à la présence du tube en matière plastique, la céramification de la composition géopolymère au sein de l'extrudeuse est évitée, facilitant ainsi l'extrusion de la gaine polymère autour de la couche composite à base de géopolymère. Cela permet également d'éviter le bouchage ou l'obstruction de l'extrudeuse ainsi que sa détérioration.

En effet, lors de l'extrusion, le matériau fibreux non tissé s'imprégne de la composition géopolymère liquide mais en raison de sa faible viscosité, des effets d'égouttement sont observés. Le géopolymère lors d'un contact sur une surface métallique chaude se transforme en une céramique rigide. Au cours du temps, se construit alors dans la tête d'extrudeuse un bloc compact de céramique, qui finit par obstruer le passage du câble. Grâce au tube en matière plastique, la composition géopolymère est transportée dans le câble grâce au matériau fibreux non tissé qui, après quelques heures, devient une couche cohésive et protectrice contre l'incendie.

La gaine polymère de l'étape ii) peut permettre d'assurer l'intégrité mécanique du câble. On peut alors parler de gaine de protection.

À l'issue de l'étape ii), le câble peut alors comprendre au moins un élément électriquement conducteur allongé, la couche composite entourant ledit élément électriquement conducteur allongé, et au moins une gaine polymère entourant ladite couche composite.

L'étape ii) est de préférence effectuée à une température allant de 140°C à 225°C environ, et de façon particulièrement préférée allant de 170°C à 210°C environ. L'étape ii) met de préférence en œuvre un distributeur configuré pour permettre le passage entre le poinçon et la filière de la tête d'extrudeuse, d'au moins un matériau polymère fondu apte à former la gaine polymère.

L'étape ii) peut être effectuée de façon automatisée.

L'étape ii) est effectuée à une vitesse allant de 20 à 280 m/min environ, et de préférence allant de 50 à 150 m/min environ.

La gaine polymère est de préférence la couche la plus externe du câble.

La gaine polymère est de préférence une couche électriquement isolante.

La gaine polymère 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 polymère peut comprendre 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 polymère est de préférence un polymère organique, de façon particulièrement préférée un polymère d'oléfine, de façon plus particulièrement préférée un polymère d'éthylène, et de façon encore plus particulièrement préférée un copolymère d’éthylène et d'acétate de vinyle, un polyéthylène linéaire basse densité, ou un de leurs mélanges.

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

L'étape iCH

Le procédé peut comprendre en outre avant l'étape i), une étape iO) de fabrication du câble comprenant au moins ledit élément électriquement conducteur allongé et au moins ledit matériau fibreux non tissé imprégné de la composition géopolymère entourant ledit élément électriquement conducteur allongé.

L'étape iO) est de préférence effectuée à température ambiante (18-25°C environ).

L'étape iO) peut en particulier comprendre les sous-étapes suivantes : a) préparer une composition géopolymère, b) appliquer un matériau fibreux non tissé autour d'un câble comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé, et c) imprégner l'ensemble câble/matériau fibreux non tissé par ladite composition géopolymère.

Sous-étape a)

La sous-étape a) est généralement effectuée à un pH élevé, notamment variant de 10 à 13.

La sous-étape a) comprend de préférence les sous-étapes suivantes : al) la préparation d'une solution aqueuse du premier silicate alcalin, et a2) le mélange du premier aluminosilicate sous forme de poudre avec la solution aqueuse de silicate alcalin préparée à la sous-étape al) précédente.

La solution aqueuse du premier silicate alcalin peut être préparée en mélangeant du dioxyde de silicium S1O2 ou un silicate alcalin avec une base MOH dans laquelle M est K ou Na.

Le dioxyde de silicium S1O2 peut être choisi parmi la fumée de silice (i.e. silice pyrogénée), le quartz, et leurs mélanges.

La sous-étape al) peut être effectuée en dissolvant la base alcaline dans de l'eau, entraînant un dégagement de chaleur (réaction exothermique), puis en ajoutant la silice (ou le silicate alcalin). La chaleur dégagée accélère alors la dissolution de la silice (ou du silicate alcalin) lors de la sous-étape al), et du premier aluminosilicate lors de la sous-étape a2).

Lorsque le deuxième aluminosilicate et/ou le deuxième silicate alcalin tel(s) que défini(s) dans l'invention existe(nt), la sous-étape a) de préparation de la composition géopolymère peut comprendre le mélange dudit premier aluminosilicate et éventuellement dudit deuxième aluminosilicate, avec ledit premier silicate alcalin, éventuellement ledit deuxième silicate alcalin, de l'eau, et éventuellement la base alcaline.

La sous-étape a) comprend de préférence le mélange des premier et deuxième métakaolins, avec le premier silicate alcalin et éventuellement le deuxième silicate alcalin, de l'eau, et éventuellement une base alcaline. Les premier et deuxième métakaolins et les premier et deuxième silicates alcalins sont tels que définis dans l'invention.

Selon une forme de réalisation préférée, la sous-étape a) comprend les sous-étapes suivantes : al') le mélange des premier et deuxième silicates alcalins, notamment sous agitation, a2') éventuellement l'ajout d'une base alcaline, notamment en maintenant l'agitation, et a3') l'ajout des premier et deuxième métakaolins, notamment en maintenant l'agitation.

À l'issue de la sous-étape a), ou de la sous-étape a2) ou a3'), on obtient préférentiellement une solution fluide et homogène.

À l'issue de sous-étape a), la composition géopolymère peut comprendre de 35% à 80% en poids environ, et de façon particulièrement préférée de 40% à 70% en poids environ, de matières solides (silicate alcalin(s), aluminosilicate(s) et base alcaline), par rapport au poids total de ladite composition géopolymère.

Un tel rapport massique permet d'avoir une composition géopolymère assez fluide pour permettre sa manipulation, et dont la cinétique de solidification est assez lente pour permettre la formation d'une couche composite de câble telle que définie ci-après.

Le rapport massique matières solides/eau dans ladite composition géopolymère peut permettre de déterminer la cinétique de solidification de ladite composition géopolymère.

La sous-étape a) est de préférence effectuée à température ambiante (18- 25°C environ).

Sous-étape bj

La sous-étape b) permet l'application du matériau non tissé autour du l'élément électriquement conducteur allongé, notamment pour former un câble comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé et un matériau fibreux non tissé entourant ledit élément électriquement conducteur allongé. Le matériau fibreux non tissé se présente de préférence sous la forme d'une bande ou d'un ruban. Cela permet ainsi de faciliter la sous-étape b).

Le matériau fibreux non tissé peut être appliqué soit directement autour d'un ou de plusieurs éléments conducteurs allongés, soit autour d'une couche interne dudit câble qui est elle-même autour d'un ou de plusieurs éléments conducteurs allongés.

À l'issue de la sous-étape b), on obtient un ensemble câble/matériau fibreux non tissé,

Lorsque le matériau fibreux non tissé est un ruban, la sous-étape b) d'application peut être effectuée par enroulement du ruban autour du câble.

L'enroulement peut être longitudinal (i.e. selon l'axe longitudinal du câble ou en d'autres termes dans le sens de la longueur du câble) ou hélicoïdal, et de préférence longitudinal. L'enroulement longitudinal permet de diminuer le coût de production du câble.

L'enroulement longitudinal peut en outre être effectué avec des zones de recouvrement, la ou les zones de recouvrement représentant de 10 à 20% environ.

La sous-étape b) peut être effectuée manuellement ou de façon automatisée, et de préférence de façon automatisée.

La sous-étape b) peut être mise en oeuvre en faisant passer le matériau fibreux non tissé dans un dispositif de resserrement ou un dispositif de conformation (désigné également par les termes « trompette » ou « conformateur de matériau fibreux non tissé »). Le câble comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé passe également dans le dispositif de resserrement pendant la sous-étape b). Ce dispositif est un dispositif mécanique qui enroule en continu le ruban autour de l'élément électriquement conducteur allongé. Cela permet ainsi de faciliter l'enroulement longitudinal du ruban autour du câble.

La sous-étape b) est de préférence effectuée à température ambiante (18- 25°C environ).

Sous-étape c)

La sous-étape c) consiste à imprégner l'ensemble câble/matériau fibreux non tissé. La sous-étape c) peut être effectuée manuellement ou de façon automatisée, et de préférence de façon automatisée.

La sous-étape c) est de préférence effectuée par trempage enduction.

La sous-étape c) peut par exemple être effectuée à l'aide d'un bain ou bac d'imprégnation comprenant la composition géopolymère dans lequel on fait passer le câble comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé et un matériau fibreux non tissé entourant ledit élément électriquement conducteur allongé.

Le bain ou bac d'imprégnation est de préférence configuré pour permettre le passage du câble de la sous-étape b) au travers dudit bain d'imprégnation.

La composition géopolymère ainsi obtenue au cours de la sous-étape a) est alors placée dans ledit bain d'imprégnation, pour permettre la sous-étape c).

Le bain ou bac d'imprégnation est de préférence alimenté avec la composition géopolymère, notamment à l'aide de moyens tels qu'une pompe. Cela permet ainsi d'alimenter en continu ledit bain ou bac en composition géopolymère.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, La sous-étape c) d'imprégnation est réalisée à une température allant de 15°C à 40°C environ, et de façon particulièrement préférée de 20°C à 30°C environ.

L'ensemble câble/matériau fibreux non tissé imprégné de la composition géopolymère est alors directement utilisé dans l'étape i) telle que définie ci-dessus.

Pour ce faire, le tube en matière plastique est de préférence connecté au bain ou bac d'imprégnation, par exemple avec des moyens mécaniques. Ainsi, dès la sortie du bain d'imprégnation, le câble imprégné passe dans ledit tube en matière plastique. Cela permet ainsi de maintenir le matériau fibreux non tissé autour de l'élément électriquement conducteur allongé et/ou de maintenir la composition géopolymère sur la circonférence du câble.

L'étape i) met de préférence en oeuvre un tube d'extension directement connecté au bain d'imprégnation. Le câble sort donc du bain d'imprégnation pour passer dans le tube en matière plastique via ce tube d'extension.

De préférence, le tube en maintenu en place dans la tête d'extrudeuse au moyen de deux anneaux en matière plastique. Le câble obtenu

La couche composite

La couche composite est de préférence une couche retardante et/ou résistante au feu.

La couche composite présente de préférence une épaisseur allant de 0,2 à 3 mm environ, et de façon particulièrement préférée allant de 0,5 à 1 mm environ.

Lorsque l'épaisseur de la couche composite est inférieure à 0,2 mm, la protection thermique du câble obtenu selon le procédé de l'invention n'est pas suffisante.

La couche composite de l'invention est de préférence une couche rubanée (i.e. sous la forme d'un ruban ou d'une bande).

La couche composite présente de préférence une épaisseur sensiblement constante et constitue notamment une enveloppe de protection continue.

La couche composite peut en particulier comprendre 2 à 3 rubans superposés.

La couche composite de l'invention est de préférence non poreuse.

La couche composite 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.

La couche composite comprend de préférence au moins un matériau géopolymère et le matériau fibreux non tissé tel que défini dans l'invention.

Le matériau qéopolvmère

Dans la présente invention, le matériau géopolymère est obtenu à partir d'une composition géopolymère telle que définie dans l'invention, de préférence par durcissement, géopolymérisation et/ou polycondensation de ladite composition géopolymère.

En particulier, la composition géopolymère telle que définie dans l'invention est apte à former ledit matériau géopolymère. Les ingrédients de la composition géopolymère peuvent donc subir une polycondensation pour former ledit matériau géopolymère. Le durcissement s'effectue par réaction interne du type polycondensation. Le durcissement n'est par exemple pas le résultat d’un simple séchage, comme c’est généralement le cas pour des liants à base de silicates alcalins.

En effet, les matériaux géopolymères résultent d’une réaction de polycondensation minérale par activation alcaline, dite géosynthèse, par opposition aux liants traditionnels hydrauliques dans lesquels le durcissement est le résultat d’une hydratation des aluminates de calcium et des silicates de calcium.

Dans la présente invention, l'expression « matériau géopolymère » signifie un matériau solide comprenant du silicium (Si), de l'aluminium (Al), de l'oxygène (O) et au moins un élément choisi parmi le potassium (K), le sodium (Na), le lithium (Li), le césium (Cs) et le calcium (Ca), et de préférence choisi parmi le potassium (K), et le sodium (Na).

Le matériau géopolymère peut être un matériau géopolymère aluminosilicate.

Le matériau géopolymère aluminosilicate peut être choisi parmi les poly(sialates) répondant à la formule (I) M n (-Si-0-AI-0-) n [(M)-PS] et ayant un rapport molaire Si/Al égal à 1, les poly(sialate-siloxos) répondant à la formule (II) Mn(-Si-OAI-OSi-0-) n [(M)-PPS] et ayant un rapport molaire Si/Al égal à 2, les poly(sialate-disiloxos) répondant à la formule (III) M n (-Si-0-AI-0-Si-0-Si-0) n [(M)-PSDS] et ayant un rapport molaire Si/Al égal à 3, et d'autres poly(sialates) de rapport Si/Al > 3, les poly(sialates) précités comprenant un cation alcalin M choisi parmi K, Na, Li, Cs et l'un de leurs mélanges, et n désigne le degré de polymérisation.

Dans un mode de réalisation, le matériau géopolymère représente de 5 à 98% en poids environ, de préférence de 55 à 95% en poids environ, et de préférence encore de 65 à 90% en poids environ, par rapport au poids total de la couche composite.

Le câble

Avantageusement, le câble obtenu selon un procédé conforme à l'invention satisfait à au moins une des normes de réaction ou non-propagation au feu choisies parmi les normes EN 60332-1, EN 60332-3, et EN 50399 (2012/02 + Al 2016) ; et de préférence à la norme EN 50399 (2012/02 + Al 2016), en particulier aux critères de classification B2ca, sla, dO, al de ladite norme, et éventuellement aux normes EN 60332-1 et EN 60332-3.

Selon une forme de réalisation de l'invention, le câble est un câble d'énergie et/ou de télécommunication, et de préférence un câble électrique.

Lorsque le câble comprend une pluralité d'éléments électriquement conducteurs allongés, la couche composite peut alors entourer la pluralité d'éléments électriquement conducteurs allongés du câble.

Le câble peut comprendre une seule couche composite telle que définie dans l'invention ou une pluralité de couches composites telles que définies dans l'invention.

Lorsque le câble comprend une pluralité de couches composites, le procédé peut comprendre en outre la réitération des étapes a) à c), autant de fois qu'il y a de couches composites à appliquer.

De préférence, le câble comprend une seule couche composite, et de façon plus particulièrement préférée une seule couche composite interne.

Selon une forme de réalisation de l'invention, le câble obtenu selon le procédé de l'invention comprend en outre un ou plusieurs couches interposées entre l'élément électriquement conducteur allongé et la couche composite telle que définie dans l'invention.

Ces couches peuvent comprendre une ou plusieurs couches polymères telles que des couches polymères électriquement isolantes, et/ou une ou plusieurs couches métalliques telles que des couches métalliques contenant une ou plusieurs ouvertures.

Dans ce cas, le procédé comprend en outre, avant l'étape b) ou avant l'étape a), une ou plusieurs étapes d'application d'une ou plusieurs des couches mentionnées ci-dessus, autour de l'élément électriquement conducteur allongé, de l'ensemble des éléments électriquement conducteurs allongés, ou autour de chacun des éléments électriquement conducteurs allongés, selon le type de câble souhaité.

Les couches métalliques contenant une ou plusieurs ouvertures sont typiquement des couches utilisées dans des câbles rayonnants bien connus de l'homme du métier. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le câble comprend : - une pluralité d'éléments électriquement conducteurs, chacun desdits éléments électriquement conducteurs étant entouré par une couche polymère, notamment électriquement isolante, pour former une pluralité d'éléments électriquement conducteurs isolés,

- une couche composite telle que définie dans l'invention entourant ladite pluralité d'éléments électriquement conducteurs isolés, et

- une gaine polymère telle que définie dans l'invention entourant ladite couche composite.

Procédé continu

Le procédé conforme à l'invention est de préférence un procédé continu. En d'autres termes, au moins les étapes i) et ii), et de préférence au moins les étapes iO), i) et ii) sont effectuées en continu.

Dans l'invention, l'expression "procédé continu" signifie que le procédé est effectué sur une seule ligne de production, et/ou sans étapes de repos, de recueil, ou de récupération. En d'autres termes, dans le procédé conforme à l'invention, il n'y a pas d'étapes intermédiaires de repos entre la distribution du matériau fibreux non tissé ou au moins le passage dans le tube en matière plastique du câble comprenant au moins ledit élément électriquement conducteur allongé et au moins ledit matériau fibreux non tissé entourant ledit élément électriquement conducteur allongé, et la récupération/obtention du câble final à l'issue de l'étape ii). Plus particulièrement, les étapes i) et ii), ou les étapes iO), i) et ii), sont concomitantes, i.e. les étapes i) et ii), ou les étapes iO), i) et ii), sont mises en oeuvre en même temps.

Selon ce mode de réalisation, le matériau fibreux non tissé peut être disposé sur un distributeur tel qu'un dérouleur ou dévidoir, et ledit matériau peut être distribué ou déroulé en continu pour mettre en oeuvre au moins les étapes iO), i) et ii).

De préférence, la sous-étape b) est mise en oeuvre en faisant passer le matériau fibreux non tissé sous la forme d'un ruban dans le dispositif de resserrement ou de conformation au travers duquel un câble comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé défile, puis le câble ainsi obtenu passe dans le bain ou bac d'imprégnation comprenant la composition géopolymère selon la sous-étape c), puis le câble ainsi imprégné sort du bac d'imprégnation et rentre dans le tube en matière plastique selon l'étape i), une partie dudit tube étant insérée dans la tête d'extrudeuse. Enfin le câble confiné dans ledit tube est amené dans la filière de la tête d'extrudeuse, afin de permettre l'extrusion de la gaine polymère autour du câble selon l'étape ii).

Le tube en matière plastique est de préférence connecté au bain ou bac d'imprégnation, par exemple avec des moyens mécaniques.

Lors de la sous-étape b), le distributeur délivre le matériau fibreux non tissé à une vitesse V (en km/min).

La vitesse V est de préférence identique à la vitesse de défilement du câble.

De préférence, la sous-étape c) est mise en oeuvre en faisant passer le câble comprenant ledit élément électriquement conducteur allongé et ledit matériau fibreux non tissé entourant ledit élément électriquement conducteur allongé dans un bain ou bac d'imprégnation alimenté avec la composition géopolymère avec un débit D (en kg/min). Le débit D peut aller de 0,5 kg/min à 36 kg/min environ ou de 36 kg/min à 300 kg/min environ, et de préférence de 0,5 kg/min à 25 kg/min environ.

La vitesse de défilement du câble dans la sous-étape c) et les étapes i) et ii) va de 10 m/min à 600 m/min environ, de préférence va de 20 m/min à 280 m/min environ environ, et de préférence encore de 50 m/min à 200 m/min environ, et de façon particulièrement préférée de 50 m/min à 150 m/min environ.

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

Brève description des dessins

Les dessins annexés illustrent l'invention :

La figure 1 représente une vue schématique d'un câble électrique tel qu'obtenu selon le procédé conforme à l'invention.

La figure 2 représente une vue schématique du procédé conforme à l'invention. La figure 3 représente plusieurs vues en 3D de l'agencement des différentes pièces mises en œuvre dans le procédé de l'invention.

La figure 4 représente une coupe transversale d'une partie de l'extrudeuse lors du procédé de l'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 RZ1K.

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 composite 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 composite 300 telle que définie dans l'invention.

Sur la figure 2, est illustrée une vue schématique du procédé conforme à l'invention mis en œuvre de façon continue. En particulier, un matériau fibreux non tissé 1 sous la forme d'un ruban est placé sur un enrouleur 2, déroulé et amené jusqu'à un dispositif de resserrement 3 au travers duquel un câble comprenant au moins un élément électriquement conducteur allongé 4 (câble nu 4) défile, afin de permettre l'enroulement longitudinal du ruban 1 autour du câble 4. Puis, le câble obtenu comprenant l'élément électriquement conducteur allongé et ledit matériau fibreux non tissé entourant ledit élément électriquement conducteur allongé 5 passe dans un bain d'imprégnation 6 comprenant une composition géopolymère 7, afin de permettre l'imprégnation du matériau fibreux non tissé 1 par ladite composition géopolymère 7. Le câble imprégné 8 obtenu passe alors dans le tube en matière plastique 9 (e.g. tube en PEEK) au moyen d'un tube d'extension 10 directement connecté au bain d'imprégnation 6, afin de permettre le confinement dudit câble lors de son entrée dans la tête d'extrudeuse 11 [étape i)]. Le tube en matière plastique 9 est connecté à son extrémité à un insert en matière plastique 12 (e.g. insert en PEEK) configuré pour s'adapter au poinçon 13 de la tête d'extrudeuse 11 . Le câble 8 confiné dans le tube en matière plastique 9 est ainsi amené dans la filière 14 de la tête d'extrudeuse 11 via le poinçon 13, afin de permettre l'extrusion de la gaine polymère autour du câble en évitant tout contact de la composition géopolymère avec le poinçon 13 et les outillages métalliques de la tête d'extrudeuse [étape ii)].

La figure 3 montre plusieurs vues en 3D de l'agencement des différentes pièces mises en oeuvre dans le procédé de l'invention. En particulier, la figure 3a montre le bac d'imprégnation 6, le tube d'extension 10, le tube en matière plastique 9, et l'insert en matière plastique 12. La figure 3b montre plus spécifiquement le poinçon 13 et l'insert en matière plastique 12 configuré pour s'adapter audit poinçon 13 . La figure 3c montre plus spécifiquement la filière 14. La figure 3d montre plus particulièrement un distributeur 15 qui permet de distribuer la matière polymère fondu servant à former la gaine polymère, matière se trouvant entre le poinçon et la filière au moment de l'extrusion.

La figure 4 montre une vue en coupe transversale d'une partie de l'extrudeuse et montre l'agencement des différentes pièces lors de l'extrusion de la gaine lorsque le procédé de l'invention est mise en oeuvre. En particulier, la figure 4 montre un câble imprégné 8 comprenant un élément électriquement conducteur allongé 4 , et la couche composite (1 , 7) obtenue à partir d'un matériau fibreux non tissé 1 imprégné d'une composition géopolymère 7 entourant ledit élément électriquement conducteur allongé 4. La couche composite (1 , 7) est entourée par le tube en matière plastique 9, et le tube en matière plastique 9 (e.g. tube en PEEK) est connecté à son extrémité à un insert en matière plastique 12 (e.g. insert en PEEK) configuré pour s'adapter au poinçon 13 de la tête d'extrudeuse. Le câble imprégné 8 confiné dans le tube en matière plastique 9 est ainsi amené dans la filière 14 de la tête d'extrudeuse via le poinçon 13, afin de permettre l'extrusion du matériau 16 de la gaine polymère autour du câble en évitant tout contact de la composition géopolymère 7 avec le poinçon 13 et les outillages métalliques de la tête d'extrudeuse [étape ii)].

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,

- premier métakaolin, PoleStar ® 450, Imerys, de rapport molaire Al 2 0 3 /Si0 2 de 41/55 (i.e. de 0,745 environ), kaolin calciné à une température de 700°C environ,

- deuxième métakaolin, PoleStar ® 200R, Imerys, de rapport molaire Al 2 0 3 /Si0 2 de 41/55 (i.e. de 0,745 environ), kaolin calciné à une température de 1000°C environ, et

- matériau non tissé en Polyester, GT320, GECA TAPES.

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

Exem ple 1 : préparation d’un câble retardant au feu selon un procédé conform e à l’invention

Une composition géopolymère a été préparée de la façon suivante : une solution aqueuse de silicates alcalins a été préparée en mélangeant 40 g d'une solution aqueuse à 50% en poids d'un premier silicate de sodium et 40 g d'une solution aqueuse à 38% en poids d'un deuxième silicate de sodium. Puis, 10 g d'un premier métakaolin et 10 g d'un deuxième métakaolin ont été mélangés avec la solution aqueuse de silicates alcalins. Ladite composition géopolymère comprend 55,2% en poids environ de matières solides, par rapport au poids total de ladite composition géopolymère.

La composition géopolymère ainsi obtenue est placée dans un bain d'imprégnation configurée pour permettre le passage du câble au sein dudit bain d'imprégnation.

Dans cet exemple, un câble basse tension comprend cinq conducteurs en cuivre de section 1,5 mm 2 , chacun des conducteurs étant entouré avec une couche électriquement isolante à base de XLPE, est préalablement fabriqué. Un matériau fibreux non tissé en polyester sous la forme d'un ruban est placé sur un enrouleur, déroulé à une vitesse de 100 m/min environ et amené dans un dispositif de resserrement au travers duquel ledit câble basse tension défile, afin de permettre l'enroulement longitudinal du ruban autour du câble.

À l'issue de l'étape d'application du ruban autour du câble, ledit câble est amené vers un bain d'imprégnation comprenant ladite composition géopolymère à une vitesse de 100 m/min environ.

Puis, le câble ainsi imprégné passe dans un tube en PEEK comprenant à une extrémité un insert de forme conique en PEEK, ledit tube étant en partie inséré dans une tête d'extrudeuse munie d'une filière et d'un poinçon de forme conique.

Lorsque le câble arrive au niveau de l'insert en PEEK, le câble est ensuite recouvert par extrusion à une température de 198°C d'une gaine polymère à base d'un mélange HFFR produit par NEXANS comprenant du polyéthylène et des charges ignifugeantes.

La couche composite ainsi formée a une épaisseur de 0,5 mm, et ladite gaine ainsi formée a une épaisseur de 2 mm environ.

On a ainsi obtenu un câble conforme à l'invention. Les performances à la flamme du câble 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.

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

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 FIGRA correspond à l'expression anglophone « FIre GRowth rAte » qui renseigne sur la vitesse de croissance du feu ou l'accélération de la production énergétique, 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 conforme à l'invention présente les propriétés de protection au feu maximales au regard des exigences de la norme Européenne EN50399.