Titre de l'invention : Protection des connections dénudées des fils et câbles résistants et/ou retardants au feu

[0001] La présente invention a trait au domaine des fils et câbles retardants et/ou résistants au feu. L’invention concerne plus précisément un procédé permettant d’améliorer la tenue au feu d’installations comportant des fils et/ou câbles munis d’un revêtement anti-feu.

[0002] L’invention s’applique typiquement, mais non exclusivement, à des fils et câbles destinés au transport d'énergie tels que des câbles électriques 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 basse tension (notamment de 0,1 à 1 kV).

[0003] Pour améliorer la tenue au feu de fils et de câbles électriques, de nombreuses solutions ont été proposées, qui mettent classiquement en œuvre au moins un revêtement protecteur entourant des couches sous-jacentes du fil ou du câble qui sont à base de matériaux inflammables. Ce revêtement protecteur est destiné à protéger ces matériaux inflammables lorsque le fil ou le câble est soumis aux conditions d’un incendie. Les matériaux inflammables protégés par ces couches sont par exemple les constituants d’au moins une couche isolante du câble, qui est typiquement à base d’un thermoplastique tel que le polyéthylène, le polypropylène ou le PVC, qui sont, en soi, des matériaux qui s’enflamment très aisément lorsqu’ils se trouvent en contact avec un foyer d’incendie, comme une flamme, un point de surchauffe ou une étincelle.

[0004] Les couches protectrices qui sont employées pour éviter l’inflammation de ce type de matériau inflammable peuvent varier en une assez large mesure. Ces couches protectrices ont comme effet commun qu’elles permettent d’inhiber ou tout au moins de réduire de façon plus ou moins prononcée l’inflammation du matériau inflammable lorsqu’on intercale la couche protectrice entre le matériau à protéger et le foyer d’incendie. Des couches protectrices efficaces sont notamment employées dans les fils et câbles dits « LFHC » (pour l’anglais : « Low Fire Hazard Cables ») qui comprennent par exemple des matériaux polymères, notamment choisis parmi les homopolymères ou copolymères d’oléfines, incluant ou non des charges ignifugeantes de type hydroxyde d’aluminium Al2(OH)s, hydroxyde de magnésium Mg(OH)2, craie ou des combinaisons de ces charges. Plus spécifiquement, il a été décrit, notamment dans la demande EP 3670471 , l’emploi de couches particulièrement efficaces, à base de géopolymères.

[0005] Cependant, quelle que soit l’efficacité intrinsèque des couches protectrices utilisées dans les câbles du type précité, ces câbles souffrent, en pratique, d’un même défaut que les inventeurs ont maintenant mis en lumière dans le cadre de la présente invention.

[0006] Plus précisément, il s’avère que, pour être connecté électriquement à un dispositif tel qu’une armoire électrique, un fil ou un câble recouvert de couches, notamment isolante et protectrice au feu, est en général dénudé au niveau d’au moins une de ses portions terminales. Lorsque le fil est ainsi dénudé pour permettre la connexion électrique, le matériau inflammable, pourtant protégé par la couche protectrice anti-feu sur tout le reste de la longueur du fil ou du câble, se retrouve partiellement mis à nu au niveau de la portion terminale dénudée. Le matériau inflammable apparaît sur sa tranche et il n’est pas protégé à ce niveau latéral par la couche protectrice qui ne l’entoure que longitudinalement.

[0007] Dans le cadre des travaux qui ont conduit à la présente invention, les inventeurs ont maintenant mis en lumière que cette mise à nu partielle du matériau inflammable sur sa tranche latérale constitue un point faible plus que notable dans la protection anti-feu. Alors qu’elle est en général négligée car ne correspondant qu’à une portion de surface minime du matériau inflammable, il s’avère en fait que la surface mise à nue sur la tranche est propre à initier un départ de feu, et même à propager le feu le long du câble bien plus loin que le foyer d’incendie initial. Une fois que le matériau inflammable induit un départ de feu, la couche protectrice vis-à-vis du feu tend même à canaliser la propagation du feu sous ladite couche le long du câble.

[0008] En d’autres termes, du simple fait de son dénudage au niveau d’une de ses portions terminales, qui est systématique par exemple au niveau des armoires électriques, un fil ou câble, même qualifié de type LFHC et muni d’un revêtement protecteur le plus efficace possible peut en fait se révéler un vecteur de propagation d’incendie au sein d’un bâtiment, ce qui constitue un défaut majeur dans la protection au feu.

[0009] De façon plus générale, et même en l’absence d’un dénudage du conducteur qu’il contient, un câble comportant un matériau inflammable recouvert par une couche de protection antifeu présente systématiquement à ses extrémités une zone de matériau inflammable apparaissant sur sa tranche au niveau de la section du câble et qui est donc non recouvert par la couche protectrice sur cette section, ce qui là encore constitue un point potentiel de départ de feu et fait du câble un vecteur possible de propagation d’incendie.

[0010] Un but de la présente invention est de fournir une méthode permettant d’améliorer l’efficacité des câbles et fils munis de revêtement anti-feu, en évitant les problèmes précités au niveau de leurs portions terminales, notamment au niveau de portions terminales dénudées destinées à assurer une connexion électrique du fil ou du câble, notamment avec un dispositif électrique tel qu’une armoire électrique. Dans ce cadre, l’invention se fixe notamment pour objectif d’améliorer la sécurité des installations électriques employant des fils et câbles, de type LFHC par exemple, connectés à des armoires électriques.

[0011] A cet effet, la présente invention propose de protéger les surfaces des matériaux inflammables qui sont exposées au feu au niveau des portions terminales du fil ou du câble au moyen d’un revêtement de géopolymère ou de silicate.

[0012] Plus précisément, selon un premier aspect, la présente invention a pour objet un procédé de protection vis-à-vis du feu d’un câble ou fil électrique comprenant :

- au moins un élément électriquement conducteur allongé;

- au moins une couche d’un matériau inflammable entourant ledit élément électriquement conducteur allongé; et

- une couche de revêtement retardant et/ou résistant au feu entourant ledit matériau inflammable mais ne recouvrant pas ledit revêtement au niveau d’une surface dudit matériau inflammable, où ledit procédé comprend une étape (e) dans laquelle une composition géopolymère ou une composition de silicate est appliquée sur ladite surface dudit matériau inflammable.

[0013] Dans le procédé de l’invention, le câble ou fil électrique présente le plus souvent une zone terminale où l’élément électriquement conducteur allongé est dénudé afin d’assurer sa connexion électrique avec une terminaison électrique d’un dispositif électrique. Dans ce cas, dans l’étape (e) la surface du matériau inflammable sur laquelle est appliquée la composition géopolymère ou la composition de silicate comprend ou est une surface rendue accessible par le dénudage, et avantageusement elle comprend la totalité de la surface du matériau inflammable rendue accessible par le dénudage.

[0014] La nature exacte du dispositif électrique auquel est connecté le câble ou fil électrique peut varier en une large mesure, étant entendu que l’invention s’adressant de préférence à des dispositifs électriques non ignifugés en tant que tels et/ou avec lesquels la connexion implique un dénudage qui induit la mise à nu d’une surface de matériau inflammable non recouverte par une couche de revêtement retardant et/ou résistant au feu, à l’extrémité et sur la tranche du câble ou du fil. La connexion électrique selon l’invention est à distinguer une connexion effectuée entre deux câbles, comme celle décrite par exemple dans les demandes de brevet US 2018/241190 ou EP 216 613 A2 qui concernent des connecteurs de câbles ignifugés et qui ne décrivent pas la connexion d’un câble ignifugé à un dispositif électrique non ignifugé. En pratique, la composition géopolymère ou la composition de silicate employée selon l’invention est avantageusement appliquée sur une surface plus importante que la seule surface à protéger, typiquement en débordant hors de cette surface pour s’assurer d’une couverture complète de la surface sans effet de bord. Ainsi, par exemple, lorsqu’on souhaite protéger la totalité de la surface du matériau inflammable rendue accessible par le dénudage, il est avantageux d’appliquer la composition non seulement sur cette surface, mais également en débordant sur une zone adjacente (cette zone adjacente étant toutefois de préférence la moins étendue possible, notamment pour limiter la quantité de composition géopolymère ou silicate à appliquer qui se traduit par un limitation des coûts associés).

[0015] L’application de la composition géopolymère ou de la composition de silicate selon l’étape (e) du procédé de l’invention, sur la surface du matériau inflammable initialement exposée, conduit in fine à l’obtention d’un revêtement inorganique protecteur (respectivement un revêtement de géopolymère ou de silicate) au moins sur ladite surface. En plus de son effet protecteur vis-à-vis du feu, ce revêtement, lorsqu’il est obtenu par l’application de la composition de silicate sur la surface du matériau inflammable, présente l’avantage d’être visuellement transparent et incolore, sauf à y ajouter des colorants ou opacifiants. De ce fait, même lorsque le revêtement protecteur est appliqué en débordant au-delà de la surface à protéger (ce qui est avantageusement le cas pour les raisons précitées) ce revêtement n’induit pas de changement de coloration du câble.

[0016] Le procédé de l’invention permet ainsi, en déposant une couche protectrice de géopolymère ou de silicate sur la surface initialement exposée au feu du matériau inflammable, de compléter en quelque sorte la protection assurée par ailleurs sur tout le reste du câble par la couche de revêtement retardant et/ou résistant au feu, et ce sans affecter l’aspect du câble, au moins pour ce qui est de sa couleur (ce qui permet notamment de pas nuire à une identification directe du câble). Le procédé de l’invention permet ainsi d’utiliser le plein potentiel des câbles de type LFHC en évitant les problèmes liés à la mise à nu de matériaux inflammables à leurs extrémités.

[0017] Le procédé de l’invention permet avantageusement d’obtenir un câble ou un fil électrique qui satisfait aux exigences de la norme IEC/EN 60332-1-2 sur sa ou ses portions dénudées, en raison de la présence du revêtement inorganique protecteur de géopolymère ou de silicate à la surface du matériau inflammable.

[0018] Le caractère visuellement transparent et incolore du revêtement obtenu selon le procédé de l’invention est un avantage pour le câble obtenu notamment pour les raisons précitées. Cependant, en pratique, du fait de cette transparence du revêtement final et de la composition géopolymère ou de silicate utilisée pour l’obtenir (également visuellement transparente et incolore sauf à y ajouter des colorants ou opacifiants), il peut s’avérer difficile, en pratique, de s’assurer visuellement du revêtement adéquat de la surface à protéger. Pour pallier cette difficulté, selon un mode de réalisation intéressant de l’invention, compatible notamment avec les modes avantageux précédemment décrits, la composition géopolymère ou de silicate employée dans l’étape (e) comprend de préférence un marqueur permettant d’identifier les zones où la composition est appliquée lors de l’étape (e) (et donc les zones qui se retrouveront couvertes in fine par le revêtement protecteur).

[0019] Le marqueur employé le cas échéant peut être, dans l’absolu, tout marqueur permettant une identification directe et rapide des zones où la composition est déposée et il peut donc s’agir selon un mode particulier d’un simple colorant ou d’un opacifiant. Il est toutefois intéressant et le plus souvent préférentiel que la composition employée dans l’étape (e) du procédé de l’invention reste visuellement transparente et incolore, ainsi que le revêtement protecteur géopolymère ou silicate obtenu par application de cette composition. De ce fait, lorsqu’un marqueur du type précité est employé dans la composition de l’étape (e), il s’agit avantageusement d’un composé qui permet de conserver le caractère visuellement transparent et incolore de la composition et du revêtement protecteur.

[0020] Il peut par exemple s’agir d’un marqueur UV, et typiquement un composé ne présentant pas de coloration lorsqu’il est éclairé avec un rayonnement dans la gamme de longueur d’ondes de la lumière visible mais qui émet une luminescence lorsqu’il est irradié sous rayonnement ultra-violet, comme par exemple un composé soluble en phase aqueuse ou solvant.

[0021] Le marqueur employé dans la composition peut être sous la forme d’une encre invisible, notamment choisi parmi une encre invisible Bleu Turquoise IUV- TW (W), une encre invisible Bleu profond IUV-BS (S), une encre invisible Violet IUV-VS (S), une encre invisible Rose IUV-PS (S), une encre invisible Rouge IUV- RS (S), une encre invisible Orange IUV-OS (S), une encre invisible Jaune IUV- YS (S), une encre invisible Lime IUV-LS (S), une encre invisible Vert IUV-GS (S), et une encre invisible Blanc IUV-WS (S) de la société STARDUSTCOLORS SAS.

[0022] En variante, le marqueur employé dans la composition est sous forme de pigment, notamment choisi parmi le DT-11 Rose, le DT-01 Blanc, le DT-20 Violet, le DT-18 Vert, le DT-13 Rouge, le DT-19 Bleu, le DT-15 Orange, le DT-16 Jaune- Orange, le DT-17 Jaune, le DT-21 Magenta, le DT-33 Rouge Ecarlate, et le 9FG - Jaune Fluorescent Transparent de la société STARDUSTCOLORS SAS. [0023] Lorsqu’un marqueur est employé, l’étape (e) peut par exemple comporter :

- une première étape (e1 ) d’application de la composition géopolymère ou de silicate comprenant le marqueur, puis

- une deuxième étape (e2) d’identification des zones recouvertes par la composition au moyen dudit marqueur (par exemple en éclairant la zone à recouvrir avec une source UV adéquate dans le cas de l’emploi d’un marqueur UV) et de vérification de l’application de la composition au moins sur la surface à revêtir ; et

- au besoin une troisième étape (e3) d’application de la composition géopolymère ou de silicate au moins sur les zones de la surface à revêtir qui n’auraient pas été revêtues lors de l’étape (e1 ).

[0024] Plus simplement, lorsqu’un marqueur est employé, l’étape (e) peut être conduite dans des conditions permettant la visualisation du marqueur lors de l’application de la composition (par exemple en éclairant lors de l’application la zone à recouvrir avec une source UV adéquate dans le cas de l’emploi d’un marqueur UV).

[0025] Au sens de la présente description, on désigne par « matériau inflammable » un matériau présent dans le câble ou fil électrique, et qui est, en tant que tel (à savoir lorsqu’il est isolé hors du câble ou du fil), susceptible de s’enflammer lorsqu’il est en mis en contact avec un foyer d’incendie. Ce matériau inflammable est de préférence un matériau non ignifugé. Typiquement, lorsque le matériau inflammable est mis en œuvre autour d’un élément électriquement conducteur allongé d’un câble ou fil électrique, ledit câble ou fil électrique peut ne pas satisfaire aux exigences de la norme IEC/EN 60332-1-2 sur sa ou ses portions dénudées car le matériau inflammable présente une ou plusieurs surfaces rendues accessibles par le dénudage.

[0026] Dans un câble ou fil soumis au procédé de l’invention, ce matériau inflammable est entouré par la couche de revêtement retardant et/ou résistant au feu, ladite couche ne recouvrant cependant pas totalement le matériau inflammable, et le laissant exposé au feu au moins au niveau de la surface traitée lors de l’étape (e). Typiquement, mais non nécessairement, la couche de revêtement retardant et/ou résistant au feu est en contact physique direct avec le matériau inflammable qu’elle entoure. Alternativement, une ou plusieurs couches intercalaires non retardant ou résistant au feu peuvent être présentes entre le matériau inflammable et la couche de revêtement retardant et/ou résistant au feu.

[0027] De même, lors de l’étape (e) la composition de composition géopolymère ou de silicate est le plus souvent appliquée directement sur une partie exposée du matériau inflammable, et la composition est donc à proprement parler appliquée sur le matériau inflammable lui-même.

[0028] Selon un mode de réalisation alternatif, il est possible, lors de l’étape (e), d’appliquer la composition de composition géopolymère ou de silicate non pas sur le matériau inflammable lui-même mais sur une ou plusieurs couches non retardant ou résistant au feu présentes sur la surface du matériau.

[0029] Le matériau inflammable présent dans le fil ou câble protégé selon le procédé de l’invention peut par exemple comprendre au moins une couche isolante ou semi-conductrice non ignifugée, contenant de préférence au moins un polymère thermoplastique, notamment choisi parmi les homopolymères ou copolymères d’oléfines. Par exemple, la couche isolante ou semi-conductrice non ignifugée contient un polymère thermoplastique choisi parmi le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP) l’éthylène-acétate de vinyle (EVA), le polychlorure de vinyle (PVC) et leurs mélanges.

[0030] Ladite couche isolante ou semi-conductrice non ignifugée est de préférence entourée, dans le fil ou câble à traiter, par la couche de revêtement retardant et/ou résistant au feu. Le matériau inflammable peut être une monocouche de ce type ou bien un ensemble de plusieurs couches de ce type, toutes localisées sous la couche de revêtement retardant et/ou résistant au feu, par exemple une bi-couche comprenant une association d’un couche semi conductrice revêtue par une couche isolante ou d’une association d’un couche isolante revêtue par une couche semi conductrice ; ou bien d’une tri-couche comprenant une couche semi-conductrice interne revêtue par une couche isolante, elle-même revête par une couche semi-conductrice externe.

[0031] Lorsque le matériau inflammable présent dans le fil ou câble est ou comprend au moins une couche isolante ou semi-conductrice non ignifugée entourée par la couche de revêtement retardant et/ou résistant au feu, la surface du matériau inflammable sur laquelle est appliquée la composition géopolymère ou la composition de silicate lors de l’étape (e) comprend en général au moins une des surface latérale de ladite couche isolante ou semi-conductrice sur une des zones terminales du câble (à l’extrémité du câble, la couche isolante ou semi- conductrice n’est pas revêtue par le revêtement retardant et/ou résistant au feu qui ne la recouvre que sur sa longueur et le matériau inflammable se retrouve donc exposé sur sa tranche latérale).

[0032] Plus généralement, la surface du matériau inflammable sur laquelle est appliquée la composition géopolymère ou la composition de silicate lors de l’étape (e) comprend en général au moins une surface latérale du matériau sur au moins une des zones terminales du fil ou du câble. Selon un mode de réalisation, une seule des zones terminales du fil ou du câble est traitée selon le procédé de l’invention. Alternativement, le procédé de l’invention permet au besoin de traiter les deux zones terminales du fil ou du câble.

[0033] Le procédé de l’invention se révèle notamment intéressant lorsque le fil ou câble traité présente une zone terminale où l’élément électriquement conducteur allongé est dénudé pour assurer sa connexion électrique avec une terminaison électrique d’un dispositif électrique. Dans ce cas, la surface du matériau inflammable sur laquelle est appliquée la composition géopolymère ou la composition de silicate est une surface rendue accessible par le dénudage. Elle correspond en fait à la section de matériau qui apparait, schématiquement « sur la tranche » au niveau de la section opérée dans la couche dudit matériau pour assurer le dénudage. Le procédé de l’invention est alors avantageusement conduit sur le câble connecté électriquement à la terminaison électrique, et non préalablement à la connexion du câble à la terminaison électrique, pour éviter tout risque de recouvrir la portion dénudée de l’élément électriquement conducteur allongé (ce qui nuirait sinon à la connexion électrique recherchée).

[0034] Selon un mode de réalisation particulier, le procédé de l’invention est opéré sur un fil ou câble dont l’élément électriquement conducteur allongé est dénudé en vue d’une connexion à une terminaison électrique d’un tableau électrique. Selon d’autres modes possibles, le procédé de l’invention est opéré sur un fil ou câble dont l’élément électriquement conducteur allongé est dénudé en vue d’une connexion à une terminaison électrique d’un autre dispositif électrique, par exemple une prise de courant, un interrupteur, un dispositif de chauffage ou d’éclairage. Dans tous les cas, le procédé peut être opéré avant la connexion électrique de l’élément électriquement conducteur allongé à la terminaison électrique ou, plus avantageusement, une fois la connexion électrique de l’élément électriquement conducteur allongé effectuée.

[0035] Selon un autre aspect, l’invention a également pour objet les ensembles comprenant un câble ou fil électrique connecté à un dispositif électrique et protégés vis-à-vis du feu tels qu’on les obtient selon le procédé de l’invention et qui présentent une protection améliorée vis-à-vis des départs de feu et des propagations d’incendie. Les câbles ou fils électriques présents dans ces ensembles connectés satisfont avantageusement aux exigences de la norme IEC/EN 60332-1-2, y compris sur leurs portions dénudées, en raison de la présence du revêtement inorganique protecteur de géopolymère ou de silicate à la surface du matériau inflammable.

[0036] Un ensemble de ce type comprend un câble qui inclut :

- au moins un élément électriquement conducteur allongé connecté électriquement à un dispositif électrique (ce dispositif étant de préférence du type précité, par exemple une armoire électrique, ou bien une prise de courant, un interrupteur, un dispositif de chauffage ou d’éclairage ) ;

- au moins une couche d’un matériau inflammable entourant ledit élément électriquement conducteur allongé; et

- une couche de revêtement retardant et/ou résistant au feu entourant ledit matériau inflammable mais ne recouvrant pas ledit revêtement au niveau d’une surface dudit matériau inflammable ; et

- un revêtement de géopolymère ou de silicate appliquée sur ladite surface dudit matériau inflammable.

[0037] Différents aspects et modes de réalisation possibles de l’invention sont décrits plus en détails ci-après.

[0038] L’étape (e)

[0039] Lors de cette étape, une composition géopolymère ou une composition de silicate est appliquée sur une surface exposée du matériau inflammable, typiquement au moins une des surfaces accessibles par la tranche sur une des portions terminales du fil ou du câble. [0040] Cette application lors de l’étape (e) présente l’avantage d’être économique et très facile à mettre en œuvre. L’application de la composition peut par exemple être effectuée par pulvérisation de la composition géopolymère ou silicate sur la surface à protéger. A cet effet, la composition peut être appliquée à l’aide d’un simple pulvérisateur comprenant la composition.

[0041] De plus l’application de l’étape (e) peut être effectuée à température ambiante, sans nécessité de traitement thermique et donc directement sur des installations électriques au sein de bâtiments à des température allant par exemple de 10°C à 50°C environ, notamment entre 20°C à 40°C environ.

[0042] Ainsi, le procédé de l’invention se révèle notamment bien adapté pour protéger le matériau inflammable au niveau d’une portion terminale dénudée du fil ou câble connecté à une terminaison électrique d’un dispositif tel qu’un tableau électrique, une prise de courant, un dispositif d’éclairage ou un dispositif de chauffage.

[0043] L’application selon l’étape (e) est effectuée de façon très aisée en pulvérisant simplement la composition sur le câble une fois la connexion électrique effectuée. Dans le cas d’une armoire électrique, l’ensemble des fils connectés peut être traité en une seule fois par pulvérisation sur l’ensemble du tableau.

[0044] L’étape (e) permet de plus d’appliquer la quantité souhaitée de composition sous la forme d’une couche de revêtement homogène. Elle permet ainsi de maîtriser la quantité de composition appliquée, en assurant un dépôt suffisant de matière pour obtenir l’effet de protection escompté et en limitant cette application au minimum nécessaire notamment en vue de limiter les coûts.

[0045] Lorsque l’étape (e) met en œuvre une composition géopolymère, celle-ci forme, par solidification progressive par formation (« prise ») un matériau géopolymère (désigné de façon plus concise par « géopolymère » dans la présente description) à partir de la composition géopolymère. Dans la présente description, à des fins de concision, cette étape de solidification qui induit la transformation de la composition géopolymère en matériau géopolymère est parfois désignée par étape de « séchage », bien que la formation du géopolymère à partir de la composition géopolymère implique des processus plus complexes qu’un simple séchage et conduise davantage à une formation d’un matériau en tant que tel (géopolymère) qu’à une élimination d’eau.

[0046] Les compositions géopolymères utilisables dans le cadre de l’étape (e) sont décrites plus en détail ci-dessous.

[0047] Au lieu de compositions de géopolymères, l’étape (e) peut mettre en œuvre une composition de silicate, qui est alors typiquement une solution aqueuse d’au moins un silicate alcalin avantageusement choisi parmi les silicates de sodium, les silicates de potassium, et leurs mélanges. Une composition de silicate bien adaptée est une composition de type « waterglass » comprenant un silicate de sodium dans l’eau.

[0048] Dans une composition de silicate employé dans l’étape (e), le rapport molaire SiO2/M2O (M étant un atome de métal alcalin, de préférence le sodium ou le potassium, et avantageusement de sodium) va typiquement 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.

[0049] La composition de silicate employé dans l’étape (e) peut avantageusement comprendre du silicate alcalin à raison de 45 g à 58 g par litre de solution aqueuse de cette composition de silicate.

[0050] La composition géopolymère ou la composition de silicate est appliquée sur la surface du matériau inflammable lors de l’étape (e) en une épaisseur d’environ 10 pm à 1000 pm, de préférence de 10 pm à 500 pm.

[0051 ] La composition qéopolymère utilisable dans l’étape (e)

[0052] Lorsque l’étape (e) met en œuvre une composition géopolymère, il s’agit de préférence une composition géopolymère liquide. Pour permettre une application par pulvérisation, on préfère employer dans l’étape (e) une composition de relativement faible viscosité, de préférence inférieure à 3 Pa.s.

[0053] Une composition géopolymère employée dans l’étape (e) est de préférence une composition géopolymère aluminosilicate.

[0054] De façon particulièrement préférée une composition géopolymère employée dans l’étape (e) comprend 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).

[0055] Cette 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.

[0056] Le premier aluminosilicate

[0057] 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.

[0058] Parmi ces composés, les métakaolins sont préférés, notamment ceux commercialisés par la société Imérys.

[0059] Dans l’invention, l’expression « métakaolin » signifie un kaolin calciné ou un aluminosilicate déshydroxylé. Il est de préférence obtenu par déshydratation d’un kaolin ou d’une kaolinite.

[0060] 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.

[0061] La composition géopolymère peut comprendre en outre un deuxième aluminosilicate différent du premier aluminosilicate.

[0062] De préférence, la composition géopolymère comprend deux kaolins calcinés ayant des températures de calcination différentes.

[0063] 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 TC2 - Td > 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 tenue au feu.

[0064] 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.

[0065] 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.

[0066] 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.

[0067] 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.

[0068] Le premier métakaolin peut comprendre au moins 35% en mole environ, et de préférence au moins 45% en mole environ d’oxyde de silicium (SiC ), par rapport au nombre de moles total du premier métakaolin.

[0069] Le premier métakaolin peut comprendre au plus 75% en mole environ, et de préférence au plus 65% en mole environ d’oxyde de silicium (SiC>2), par rapport au nombre de moles total du premier métakaolin.

[0070] 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.

[0071] 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.

[0072] 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.

[0073] 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.

[0074] 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.

[0075] 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.

[0076] 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.

[0077] Le deuxième métakaolin peut comprendre au moins 35% en mole environ, et de préférence au moins 45% en mole environ d’oxyde de silicium (SiCh), par rapport au nombre de moles total du deuxième métakaolin.

[0078] Le deuxième métakaolin peut comprendre au plus 75% en mole environ, et de préférence au plus 65% en mole environ d’oxyde de silicium (SiC>2), par rapport au nombre de moles total du deuxième métakaolin.

[0079] 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.

[0080] 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 1 h.

[0081] 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 .

[0082] 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.

[0083] Le premier silicate alcalin

[0084] Le premier silicate alcalin peut être choisi parmi les silicates de sodium, les silicates de potassium, et l’un de leurs mélanges.

[0085] 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.

[0086] Le premier silicate alcalin peut avoir un rapport molaire SiCh/IVhO 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.

[0087] 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.

[0088] Le deuxième silicate alcalin

[0089] La composition géopolymère peut comprendre en outre un deuxième silicate alcalin différent du premier silicate alcalin.

[0090] 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.

[0091] Les premier et deuxième silicates alcalins peuvent avoir respectivement des rapports molaires SiO2/M2O et SiO2/M’2O 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.

[0092] Selon un mode de réalisation de l’invention, la composition géopolymère comprend :

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

- un deuxième silicate alcalin ayant un rapport molaire SiO2/M’2O 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.

[0093] 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.

[0094] 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.

[0095] La base alcaline (optionnelle)

[0096] La base alcaline peut être de l’hydroxyde de sodium, ou de l’hydroxyde de potassium, et de préférence de l’hydroxyde de sodium.

[0097] 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.

[0098] Le rapport massique matières solides/eau dans ladite composition géopolymère détermine la cinétique de solidification lors des étapes i) à iii).

[0099] 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.

[0100] La composition géopolymère peut comprendre en outre un ou plusieurs additifs choisis parmi :

- 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

- leurs mélanges.

[0101] 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.

[0102] Le matériau qéopolymère

[0103] Selon l’invention, on obtient un matériau géopolymère autour de l’élément conducteur allongé flexible lorsque la composition employée dans l’étape (e) est une composition géopolymère. Le géopolymère est de préférence obtenu par durcissement, géopolymérisation et/ou polycondensation de ladite composition géopolymère.

[0104] 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.

[0105] 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. [0106] Dans la présente invention, l’expression « matériau géopolymère » désigne 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).

[0107] Le matériau géopolymère peut être un matériau géopolymère aluminosilicate.

[0108] Le matériau géopolymère aluminosilicate peut être choisi parmi les poly(sialates) répondant à la formule (I) M _n (-Si-O-AI-O-) _n [(M)-PS] et ayant un rapport molaire Si/AI égal à 1 , les poly(sialate-siloxos) répondant à la formule (II) M _n (-Si-O-AI-O-Si-O-)n [(M)-PPS] et ayant un rapport molaire Si/AI égal à 2, les poly(sialate-disiloxos) répondant à la formule (III) M _n (-Si-O-AI-O-Si-O-Si-O) _n [(M)- PSDS] et ayant un rapport molaire Si/AI égal à 3, et d’autres poly(sialates) de rapport Si/AI > 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.

[0109] 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.

[0110] Le procédé peut comprendre en outre avant l’étape (e), une étape (eo) de préparation de la composition géopolymère comprenant le mélange dudit premier aluminosilicate avec ledit premier silicate alcalin, l’eau, et éventuellement la base alcaline.

[0111] L’étape (eo) est généralement effectuée à un pH élevé, notamment variant de 10 à 13.

[0112] L’étape (eo) comprend de préférence les sous-étapes suivantes : (eo-i) une sous-étape de préparation d’une solution aqueuse du premier silicate alcalin, et

(eo-2) une sous-étape de mélange du premier aluminosilicate sous forme de poudre avec la solution aqueuse de silicate alcalin préparée à la sous-étape ioi) précédente. [0113] La solution aqueuse du premier silicate alcalin peut être préparée en mélangeant du dioxyde de silicium SiÛ2 ou un silicate alcalin avec une base MOH dans laquelle M est K ou Na.

[0114] Le dioxyde de silicium SiÛ2 peut être choisi parmi la fumée de silice (i.e. silice pyrogénée), le quartz, et leurs mélanges.

[0115] La sous-étape (eo-i) peut être effectuée en dissolvant la base 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 ioi), et du premier aluminosilicate lors de la sous-étape (eo-2).

[0116] Lorsque le deuxième aluminosilicate et/ou le deuxième silicate alcalin tel(s) que défini(s) dans l’invention existe(nt), l’étape (eo) 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.

[0117] L’étape (eo) 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.

[0118] Les premier et deuxième métakaolins et les premier et deuxième silicates alcalins sont tels que définis dans l’invention.

[0119] Selon une forme de réalisation préférée, l’étape (eo) comprend les sous- étapes suivantes :

(eo-a) le mélange des premier et deuxième silicates alcalins, notamment sous agitation,

(eo-b) éventuellement l’ajout d’une base alcaline, notamment en maintenant l’agitation, et

(eo-c) l’ajout des premier et deuxième métakaolins, notamment en maintenant l’agitation.

[0120] À l’issue de l’étape (eo), ou de la sous-étape (eo-2) ou (eo-c), on obtient préférentiellement une solution fluide et homogène. [0121] À l’issue de l’étape (eo), 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.

[0122] 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 lors de l’étape (e1 ).

[0123] Le rapport massique matières solides/eau dans ladite composition géopolymère peut permettre de déterminer la cinétique de solidification de ladite composition géopolymère.

[0124] Après l’étape (eo) de préparation de la composition géopolymère, et avant l’étape (e1 ), la composition géopolymère peut être chauffée, notamment à une température allant de 55°C à 95°C environ, et de façon particulièrement préférée de 70°C à 90°C environ. Cela permet ainsi de faciliter l’étape (e1).

[0125] Le matériau inflammable

[0126] Le matériau inflammable protégé par le revêtement opéré dans l’étape (e), qui peut avantageusement être le matériau constitutif d’au moins une couche électriquement isolante ou semi-conductrice du câble, est, selon un mode de réalisation intéressant, un matériau polymère inflammable.

[0127] A titre de polymère inflammable protégeables selon l’invention, on peut notamment citer le polychlorure de vinyle et les polyoléfines et notamment 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. [0128] Le matériau inflammable ne contient en général pas de composé ignifugeant. En particulier, il ne contient en général pas de charge ignifugeante, et notamment pas de charge minérale ignifugeante hydratée telle qu’un hydroxyde de magnésium ou un trihydroxyde d’aluminium.

[0129] Le matériau inflammable peut cependant contenir d’autres types de charge, notamment une charge inerte, notamment choisi parmi le talc, les micas, les argiles déshydratées et un de leurs mélanges, de préférence en une quantité qui ne permet pas de le rendre ignifugé.

[0130] Domaines d’application de l’invention

[0131] Les fils et câbles protégés vis-à-vis du feu tels qu’ils sont obtenus selon la présente invention trouvent de multiples applications, qui sont celles pour lesquels les câbles et fils de type LFHC sont généralement préconisés.

[0132] En particulier, les câbles et fils traités selon le procédé de l’invention sont particulièrement adaptés dans les domaines du câblage des bâtiments et des armoires électriques.

[0133] Description des dessins

Les dessins annexés illustrent un mode de réalisation possible de l’invention : [Fig. 1] La Figure 1 représente une vue schématique en coupe d’un fil électrique comportant un défaut dans sa protection vis-à-vis du feu et propre à la mise en œuvre du procédé de l’invention.

[Fig. 2] La Figure 2 représente une vue schématique en coupe du même fil électrique après traitement selon le procédé l’invention.

[0134] Pour des raisons de clarté, seuls les éléments essentiels pour la compréhension de l'invention ont été représentés de manière schématique sur les figures, sans respect de l'échelle.

[0135] Sur la Figure 1 est représenté un fil électrique 10 comportant un élément conducteur allongé 20. Autour de cet élément conducteur 20, le fil comporte une couche isolante 30 (typiquement en PVC ou en polyéthylène, notamment en polyéthylène réticulé ou à base d’un autre polymère inflammable comme par exemple un polypropylène ou un mélange de plusieurs polymères de ce type). 2 de géopolymère ou de silicate selon l’invention. Cette couche isolante (20), qui est inflammable en tant que telle, est entourée par un revêtement protecteur (40) destiné à assurer un effet retardant et/ou résistant au feu. La structure de ce fil électrique 10 est donc la structure typique de celle d’un fil électrique de type LFHC.

[0136] Le câble de la Figure 1 est dénudé partiellement au niveau de sa partie terminale (à droite sur la figure), en vue d’une connexion à un tableau électrique ou à un autre dispositif électrique non représenté sur la figure. Sur ce câble, malgré la protection assurée par le revêtement protecteur 40, une partie de la couche isolante inflammable 30 est exposée au niveau de sa tranche latérale 50 qui n’est pas recouverte par le revêtement protecteur.

[0137] Cette tranche latérale 50 accessible au niveau de la zone dénudée constitue une surface exposée aux départs de feu qui constitue un exemple de point faible maintenant identifié par les inventeurs dans les câbles de type LFHC.

[0138] Sur la Figure 2 est représenté le même câble que celui de la figure 1 mais où un revêtement de géopolymère ou de silicate 60 a été déposé sur le fil, ce revêtement 60 recouvrant la tranche latérale 50 et assure donc une protection anti-feu selon l’invention. Ce revêtement est appliqué en pulvérisant sur la zone terminale du câble dénudée une composition de géopolymère ou de silicate. Le revêtement obtenu, transparent et incolore, ne modifie pas l’aspect du câble.