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EP0203129A1 - Revetement isolant souple resistant au feu pour conduites, fils, cables electriques et fibres optiques. - Google Patents

Revetement isolant souple resistant au feu pour conduites, fils, cables electriques et fibres optiques.

Info

Publication number
EP0203129A1
EP0203129A1 EP19850905839 EP85905839A EP0203129A1 EP 0203129 A1 EP0203129 A1 EP 0203129A1 EP 19850905839 EP19850905839 EP 19850905839 EP 85905839 A EP85905839 A EP 85905839A EP 0203129 A1 EP0203129 A1 EP 0203129A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
coating
polymer
mica
thermostable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP19850905839
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0203129B1 (fr
Inventor
Alain Battais
Michel Morbois
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Axon Cable SA
Original Assignee
Habia Cable SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=9310150&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0203129(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Habia Cable SA filed Critical Habia Cable SA
Publication of EP0203129A1 publication Critical patent/EP0203129A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0203129B1 publication Critical patent/EP0203129B1/fr
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/29—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame
    • H01B7/295—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame using material resistant to flame
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
    • H01B3/443—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from vinylhalogenides or other halogenoethylenic compounds
    • H01B3/445—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from vinylhalogenides or other halogenoethylenic compounds from vinylfluorides or other fluoroethylenic compounds

Definitions

  • the invention relates to a flexible fire-resistant insulating coating, based on mica, thermostable polymer and glass fibers, which provides its insulating properties at temperatures of the order of
  • I 000 ° C consisting of one or more layers of mica, a layer of thermostable polymer or a mixture of ther ⁇ mostable polymer and refractory inorganic particles, a layer of glass fibers impregnated with a thermostable polymer or a thermostable polymer charged with refractory inorganic particles, and a layer of thermostable polymer or thermostable polymer charged with refractory inorganic particles.
  • Safety requirements require that, in certain use cases such as those encountered in the nuclear, petroleum, aeronautical, space, naval, chemical, etc. industries, circuits transporting energy or transmitting signals of control or command, can withstand for a sufficient time the high temperatures due, for example, to a fire or, for electrical circuits, to an abnormal rise in the intensity of the current flowing through them, so as to allow the evacuation of personnel and rescue of equipment.
  • short circuits or overcurrent it is desired that the significant increase in the temperature of the conductor, or even the melting of the latter, not cause a fire by combustion of the coating.
  • polytetrafluoroethylene strip followed by one or more layers of a glass fabric ribbon and a possible coating with a polytetrafluoroethylene dispersion.
  • the binder may be polyvinyl acetate, chlorinated or natural rubber or t pe 0 GRS, polymethyl methacrylate, poly methyl acrylate, polyurethane elastomer, polyvinyl chloride, polychloride of polyvinyl chloride. vinylidene, an epoxy resin, polystyrene or, alternatively, an acrylonitrile - butadiene - styrene terpolymer.
  • FR-A 2,482,769 which describes an insulating, flexible and heat-resistant coating, composed of a knitted fabric of glass fibers impregnated with a binder based on acrylic latex loaded with coloidal silica, d alumina, zirconia or calcium silicate.
  • cable insulators made of non-flammable plastic materials such as those made of polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, chlorinated rubber f cannot withstand fires for a prolonged period.
  • the insulation decomposes and the chlorine which is released combines with the humidity of the air or with the water which is used for extinguishing the fire, forming hydrochloric acid which is highly corrosive with respect to neighboring conductors or metalli ⁇ cal structures.
  • Fiberglass loses its mechanical strength around 550 ° C and asbestos around 650 ° C. This latter product is, moreover, now known to be carcinogenic, and efforts are being made to eliminate its use.
  • the object of the present invention is to remedy these drawbacks.
  • This invention as characterized in the claims, solves the problem of creating a flexible insulation coating capable of protecting wires, cables, conduits and optical fibers from inflammation. or dielectric or insulating ruptures when these are subjected to heating or to the direct action of fire, at temperatures of the order of 800 ° C to 1000 ° C, for periods greater than 15 min.
  • Another object of the invention is to obtain a flexible insulation product protecting against fire, which is easy to manufacture and to apply, compared to the products which are currently part of the state of the art.
  • the coating according to the invention is mainly characterized in that the layer of thermostable polymer, which is superimposed on the layer or layers of mica, consists of polyimide, polyamide-imide of polysulfone, polyethersulfone, phenilene polysulfide, silicone or polytetrafluoroethylene deposited by coating, in that the thermostable polymer which impregnates the layer of glass fibers and which constitutes the final layer of the coating is a resin loaded or not loaded with refractory inorganic compounds or with polytetrafluoroethylene, in that the inorganic refractory compounds used are titanium dioxide, zirconium dioxide, magnesium oxide, silicon dioxide, aluminum trioxide (Al_ 0 consider), magnesium, calcium or aluminum silicates, silicon and zirconium carbides, alumina (Al- 0 consult), zirconia (Zr 0 special), calcium silicate, or any mixture of these compounds, and in that q the thermostable polymer constituting the final coating of the coating is poly
  • the coating has good characteristics of reliability and resistance to weathering, under normal conditions of use as under extreme conditions (environment of fire), is not a propagator of the fire, "-resistant to shocks, vibrations and splashes of water or extinguishing fluids and emits little or no toxic and / or corrosive fumes.
  • the organic parts decompose, the parts inorganics melt to give a foam which vitrifies and ensures good sealing as well as excellent electrical insulation.
  • FIG. 1 represents a partial perspective view of an electric cable, a pipe or a pipe, surrounded by the covering according to a first embodiment.
  • FIG. 2 shows a partial perspective view of an electric cable, a pipe or a pipe surrounded by the coating according to a second embodiment.
  • FIG. 3 represents a cross section along AA of FIG. 1.
  • FIG. 4 represents a cross section along BB of FIG. 2.
  • FIG. 5 shows a cross section of an electrical cable comprising three primary elements as shown in Figure 1, surrounded by the coating according to the first embodiment.
  • the coating according to the first embodiment comprises a first inner layer 2 surrounding the conductor, the pipe or the pipe 1.
  • This first layer 2 can be coated with a layer 3 made of the same material.
  • the coating se ⁇ lon the second embodiment comprises a first inner layer 8 surrounding the conductor, the pipe or the pipe 7.
  • This first layer 8 can be coated with a layer 9 made of the same material.
  • a coating according to the first embodiment consisting of an outer layer 18, two intermediate layers 16 and 17 and two inner layers 14 and 15, surrounds three primary conductors 1 coated in the same manner as described in FIG. 1.
  • the wires 13 constitute jams intended to fill the interstices in order to obtain a cylindrical assembly.
  • the inner layers 2 and 3 or 8 and 9 of the coating are preferably made of glass fibers in the form of a flexible fabric coated with a polymeric resin serving as an adhesive and supporting particles of mica.
  • the material used is therefore in the form of a ribbon with a width between 6 mm and 25 mm or more and a thickness between 0.05 mm and 0.2 mm, consisting of a continuous layer of glitter of mica deposited on a support of glass fibers woven through an adhesive binder.
  • the mica can be of muscovite or phlogopite type and the binder of silicone elastomer, polyimide, polyamide-imide or any other thermostable polymer.
  • the intermediate layer 4 of the coating described in FIG. 1 / as well as the intermediate layers 4 and 16 of the cable described in FIG. 5, consist of a polymer which can optionally be loaded with inorganic compounds of refractory types.
  • polymers which can be used for the manufacture of this layer mention may be made of: - Polyimides: polyarylamide, polyamino-bis-maleimide, polyether-imide, polyimidine, polyimidazopyrrolone.
  • - Polysulfones polyarylsulfone, polyphenylene ether sulfone, polyethersulfone bisphenol A polysulfone.
  • - Fluoropolymers polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride.
  • - Fluorinated copolymers tetrafluoroethylene - perfluoropropene, ethylene - tetrafluoroethylene, ethylene - chlorotrifluoroethylene, tetrafluoroethylene - perfluoroalkoxy and other thermostable polymers such as: polyparabanic acid, polybenzoxazole, polybenzimidazole -3-4 oxadiazole, polyquinolines, polyquinoxalines, polypyrrones, polyphenanthroline, polycarboranes, polyphosphazenes, polystyrylpyridine, polysilastyrene, polyaryletherketone, polyphenylene oxide modified or polyphenylene oxide, phenylene or silicone resins.
  • the preferred resins for making layers 4 and 16 of the coating are: polyimides, polyamide-imides, polysulfones and polyethersulfones, phenylene polysulfide, silicone resins and polytetrafluoroethylene.
  • These resins are preferably applied to the inner layers 2 or 3 corresponding to the coating shown in Figure 1 and to the inner layers 2 or 3 and 14 or 15 of the cable shown in Figure 5, using a technique of coating well known to those skilled in the art.
  • the resin can be dissolved in an appropriate solvent or dispersed in water.
  • the polymer resins can be loaded with refractory inorganic compounds.
  • These refractory materials are in a finely divided form so that they can merge with the glass fabric making up layers 2 or 3 and 14 or 15 and with the glass fibers making up layers 5, 11 and 17 when they are subjected to temperatures above 950 ° C.
  • These refractory materials can be oxides of titanium, of zinc, of magnesium, of silicon, of aluminum or of calcium, of magnesium, of calcium or of aluminum, of carbides of silicon or of zirconium, etc.
  • the resins composing the binder used to adhere the refractory materials to the fabrics and glass fibers located in the surrounding layers, must decompose at high temperatures without giving a flame. At temperatures above 950 ° C the refractory materials melt on the surface of the glass fibers to give a refractory type structure resistant to temperatures much higher than that of the melting temperature of the base glass.
  • the intermediate layer 10, corresponding to the coating shown in Figure 2 ⁇ consists of a polytetrafluoroethylene tape whose thickness and width are adapted to the diameter of the element to be protected.
  • the intermediate layers 5 and 17 of the coatings represented in FIGS. 1 and 5 consist of a braiding of glass fibers coated with the resin making up the intermediate layers 4 or 16, or, possibly, of a different resin such as those evo ⁇ before.
  • these thermostable resins can optionally be loaded with inorganic refractory materials, of the same nature as those making up the layers 4 and 16.
  • the outer layers 6 and 18 of the coatings represented in FIGS. 1 and 5 are of the same nature as those described for the intermediate layers 4 and 16, namely that they consist of a thermostable polymer possibly loaded with an inorganic material. refractory of the type described above.
  • the outer layer 12, corresponding to the coating shown in FIG. 2 and to the second embodiment of the invention, is made up of polytetrafluoroethylene deposited on the layer 11 by coating by means of a dispersion.
  • the complete manufacture of a coating according to the first embodiment is carried out as follows:
  • the first layer of mica tape is wound helically around the element to be protected, using a conventional tape machine, so that the layer of mica particles is turned towards the element to protect.
  • the ribbon is wound with a covering, for example of 50% or 66%, so as to ensure a good heat seal.
  • a thin layer on the order of 2 to 10 hundredths of a millimeter, is then deposited by coating on the previous layer with a binder based on thermostable polymeric resin.
  • This coating is carried out by dipping in a solution containing the polymer, when the latter is soluble in a solvent, or by dipping in an aqueous dispersion of the polymer when the latter is insoluble in all organic solvents.
  • the solutions contain between 10 and 50% # by weight, and polymer dispersions between 10 and 40% by weight of polymer.
  • the solvents or the dispersing agents are first evaporated by passage through an oven, then the resins can be optionally crosslinked in another oven at a higher temperature.
  • compositions are preferably used: - binder: thermostable polymer 10 to 45%, refractory mineral fillers 5 to 25%, solvent 30 to 85%.
  • compositions are preferably used:
  • the dispersions used for coating may optionally contain a thickening agent, the role of which is to adjust the viscosity so as to facilitate coating.
  • the thickener used is generally an aqueous dispersion at 50%, by weight, of an acrylate-vinyl-pyrrolidone copolymer.
  • thermostable or refractory mixture as for the previous layer is then applied to the layer of thermostable or refractory resin.
  • the glass fiber is coated with the same mixture as that used previously to coat the pipe, the pipe or the cable and this according to the same process.
  • the coated glass fiber is packaged on small spools specially adapted for a shielding machine.
  • the shielding is carried out, in a conventional manner for those skilled in the art, on shielding machines having a number of spindles adapted to the diameter of the pipe, the pipe or the cable to be coated.
  • the last operation consists in coating the braided coating described above with a layer of thermostable polymer or a layer of refractory binder, identical to that already described, in the same way.
  • the complete manufacture of a coating according to the second embodiment of the invention is carried out as follows: - The first, and possibly the second layer of mica tape, are obtained in the same manner as in the first embodiment.
  • a ribbon preferably made of polytetrafluoroethylene ⁇ , the thickness of which can vary, for example, between 7/100 th of a mm and 25/100 th of a mm and the width between 3 and 50 mm.
  • This tape is applied with a conventional tape machine, so that the direction of rotation is reversed with respect to the direction of rotation of the mica tape constituting the lower layer.
  • This PTFE tape is generally applied with an overlap of 50% or 66%.
  • the last operation consists in coating the coating described above with a layer of PTFE.
  • aqueous dispersion of 33% by weight of PTFE is used and a process identical to that described in the first process.
  • thermostable polymers possibly loaded with refractory mineral materials are intended to confine and securely maintain all the inorganic materials present in the coating.
  • the protective re ⁇ clothing according to the invention are resistant to impact and vi ⁇ bration as well as very large temperature variations.
  • the invention allows the production of protective coatings against heat, very resistant to flames and suitable for insulating pipes, conduits, wires or electric cables. More particularly, in the case of electrical wires and cables, these coatings make it possible to transmit electrical energy, while being subjected to the intense heat of a fire while having the advantage of being flexible.

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Abstract

Ce revêtement est constitué, selon un mode de réalisation d'une première couche intérieure (2), en fibres de verre comportant des particules de mica entourant le conducteur, le tuyau ou la conduite (1) d'une seconde couche (3), de même nature que la précédente, mais croisée avec celle-ci, d'une troisième couche (4), constituée d'un polymère chargé de composés inorganiques du type réfractaire, d'une quatrième couche (5), constituée d'une tresse en fibres de verre enduite de résine, et d'une cinquième couche (6), en polymère thermostable chargé d'une matière inorganique réfractaire. Lorsque ce revêtement est soumis à une température supérieure à 950o C, les parties organiques se décomposent et les parties inorganiques fondent pour donner une mousse qui se vitrifie et permet de maintenir l'étanchéité et l'isolation électrique.

Description

Revêtement isolant souple résistant au feu pour conduites, fils c⬠bles électriques et fibres optiques
L'invention concerne un revêtement isolant souple résistant au feu, à base de mica, de polymère thermostable et de fibres de verre, con¬ servant ses propriétés isolantes à des températures de l'ordre de
I 000° C, constitué d'une ou de plusieurs couches de mica, d'une couche de polymère thermostable ou d'un mélange de polymère ther¬ mostable et de particules inorganiques réfractaires, d'une couche de fibres de verre imprégnée d'un polymère thermostable ou d'un po¬ lymère thermostable chargé de particules inorganiques réfractaires, et d'une couche de polymère thermostable ou de polymère thermostable chargé de particules inorganiques réfractaires.
Les impératifsde sécurité exigent que, dans certains cas d'utilisation tels que l'on en rencontre dans les industries nucléaires, pétrolières, aéronautiques, spatiales, navales, chimiques, etc..., les circuits transportant de l'énergie ou transmettant des signaux de contrôle ou de commande, puissent résister pendant un temps suffisant aux températures élevées dues, par exemple, à un incendie ou, pour les circuits électriques, à une élévation anormale de l'intensité du courant qui les traverse, de façon à permettre l'évacuation du per- sonnel et le sauvetage de matériels. Dans le cas de courts-circuits ou de surintensité, on souhaite que l'augmentation importante de la température du conducteur, voire la fusion de celui-ci, ne provoque pas un incendie par combustion du revêtement.
De nombreuses tentatives ont été effectuées pour résoudre ce type de problèmes et certaines ont données lieu à des dépôts de brevets.
II s'agit, pour les revêtements souples, des brevets :
- US-A 2,427,183 qui décrit un revêtement isolant, pour conducteur métallique, comprenant une couche de polytétrafluoroéthylène in- sérée entre deux couches de mica ou d'amiante ou de fibre de verre. L'isolation est réalisée par enroulement de rubans autour d'un con¬ ducteur.
- US-A 2,459,653 qui décrit une méthode d'isolation de conducteurs par double enroulement hélicoïdal d'un ruban de polytétrafluoroé- thylène et de fils de verre imprégnés d'une résine silicone.
- US-A 2,606,134 qui décrit un revêtement isolant constitué d'un en¬ roulement hélicoïdal successif, d'une ou plusieurs couches d'un ru-
5. ban de polytétrafluoroéthylène, suivi d'une ou plusieurs couches d'un ruban de tissu de verre et d'une enduction éventuelle avec une dis¬ persion de polytétrafluoroéthylène.
- US-A 2,691,694 qui décrit un revêtement isolant identique à celui qui fait l'objet du brevet précédent, mais dans lequel la couche 0 finale de polytétrafluoroéthylène est remplacée par un enroulement hélicoïdal d'une fibre de verre imprégnée de polytétrafluoroéthy¬ lène.
- FR-A 2.257.555 qui. décrit un revêtement composé d'une nappe ai- guilletée de fibres de verre imprégnée d'un liant polymérique char- 5 gé avec de l'amiante, de l'alumine, de la silice, du carbone, du quartz ou du talc, et contenant des retardateurs de flamme (hydro¬ carbures halogènes...) et des inhibiteurs de combustion (trioxyde d'antimoine...). Dans ces compositions, le liant peut-être du polyacétate de vinyle, un caoutchouc chloré ou naturel ou de t pe 0 GRS, du polyméthacrylate de methyle, du polyacrylate de methyle, du polyuréthanne élastomère, du polychlorure de vinyle, du polychlo- rure de vinylidène, une résine époxy, du polystyrène ou, encore, un terpolymère acrylonitrile - butadiène - styrène.
- FR-A 2.482.769 qui décrit un revêtement isolant, flexible et ré- 5 sistant à la chaleur, composé d'un tricot de fibres de verre impré¬ gné d'un liant à base de latex acrylique chargé de silice coloïdale, d'alumine, de zircone ou de silicate de calcium.
- US-A 3,602,636 qui décrit un revêtement constitué d'un enroulement hélicoïdal, d'un tissu de verre portant un revêtement en caoutchouc synthétique résistant à la flamme et protégé par une gaine en poly¬ chlorure de vinyle.
- EUROPEEN 80.107.217.4 qui décrit un revêtement isolant constitué de polyimide et de mica.
5 II faut cependantnoterque les techniques développées dans cesbrevets ne permettent pas de résoudre les problèmes apportés par un ou des câbles placés dans les conditions d'un incendie (tenue à des tem¬ pératures de l'ordre de 1000° C sans fusion du conducteur, ni pro¬ pagation de l'incendie, résistant à des chocs ou à des vibrations éventuelles et à des projections d'eau ou de fluides extincteurs et à des émissions de gaz ou de fumées toxiques...) tout en assu¬ rant la continuité électrique des circuits.
En effet, les isolants de câbles en matières plastiques ininflam¬ mables, telles que celles en polychlorure de vinyle, polychlorure de vinylidène, caoutchouc chloré fne peuvent résister à des feux pendant une durée prolongée. Lorsque de tels câbles sont exposés au feu, l'isolant se décompose et le chlore qui est libéré se combine avec l'humidité de l'air ou avec l'eau qui est utilisée pour l'ex¬ tinction du feu, en formant de l'acide chlorhydrique qui est forte- ment corrosif vis à vis des conducteurs ou des structures métalli¬ ques avoisinantes.
De même, les compositions vinyliques ou élastoraères exposées à des températures de flamme supérieures à 370°C propagent l'incendie en dégageant des fumées toxiques.
Pour toutes ces raisons, l'homme de l'art a tout intérêt, s'il veut améliorer la tenue au feu des revêtements isolants, à limiter le pourcentage de matières organiques dans les compositions et, ceci, au profit de matières minérales ininflammables.
Cependant, la plupart des matériaux inorganiques utilisés jusqu'à présent.seuls ou en combinaison, présentent des inconvénients. C'est ainsi que la fibre de verre perd sa résistance mécanique vers 550°C et l'amiante vers 650°C. Ce dernier produit est, en outre, maintenant connu pour être cancérigène, et l'on s'efforce d'élimi¬ ner son utilisation.
Dans le but de résoudre les différents problèmes que nous venons d'évoquer, divers revêtements rigides ne contenant pas ou que peu d'éléments organiques ont été mis au point et ont fait l'objet des brevets :
- FR-A 2.381,377 qui décrit un revêtement de fil électrique consti¬ tué d'un tube de cuivre concentrique au conducteur et bourré de ma- gnésie.
- FR-A 2.462,771 qui décrit un revêtement de conducteur semblable à celui qui fait l'objet du brevet précédent, mais dans lequel les problèmes dus à la présence d'humidité lors des connections sont résolus par l'addition à la magnésie d'une huile de silicone résis- tant à 600° C.
Ces revêtements,très performants à haute température ou en présence de flammes et qui respectent un certain nombre des exigences expo¬ sées précédemmment, résentent cependant encore un certain nombre d'inconvénients : Opérations de câblage longues et onéreuses ; dif¬ ficultés de réalisation des connections "étanches" au feu ; oxyda¬ tion rapide de l'enveloppe métallique extérieure, notamment lors de l'utilisation en milieu relativement acide (atmosphère H.-S des raf¬ fineries de pétrole* par exemple), ou lors de projection d'eau sur les câbles, au cours de la lutte contre l'incendie ; rigidité des câbles.
On connaît déjà un revêtement isolant souple, résistant au feu, cor¬ respondant au préambule de la revendication 1 (demande de brevet eu- ropéen EP-A-0106708) . Il est constitué de l'empilement d'une couche de mica, d'un tissu de verre et d'une couche de poltétrafluoroéthy- lène, afin de conserver à celui-ci ses propriétés isolantes, élec¬ triques et thermiques jusqu'à 1000° C. Ce revêtement, bien que très performant quant à sa tenue au feu.présente cependant, comme inconvénient, d'offrir une étanchéité insuffisante à l'eau et aux liquides extincteurs, de dégager des vapeurs fluorées notamment dans le cas où le revêtement comporte une couche extérieure en polytétra¬ fluoroéthylène ; ce dégagement de vapeurs fluorées pouvant, dans certains cas, occasionner des attaques chimiques vis à vis des a- tériaux inorganiques ou métalliques environnants. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Cette invention,telle qu'elle est caractérisée dans les revendica¬ tions, résout le problème consistant à créer un revêtement d'isola¬ tion souple, capable de protéger, des fils, des câbles, des conduits et des fibres optiques de l'inflammation ou de ruptures diélectri¬ ques ou isolantes lorsque ceux-ci sont soumis à des échauffements ou à l'action directe du feu, à des températures de l'ordre de 800°C à 1000°C, pendant des durées supérieures à 15 mn. Un autre but de l'in¬ vention est d'obtenir un produit d'isolation souple protégeant con- tre le feu, qui soit facile à fabriquer et à appliquer, comparé aux produits faisant actuellement partie de l'état de la technique.
Le revêtement selon l'invention se caractérise principalement en ce que la couche de polymère thermostable,qui se superpose à la ou aux couches de mica,est constituée de polyimide, de polyamide-imide de polysulfone, de polyéthersulfone, de polysulfure de phénilène, de silicone ou de polytétrafluoroéthylène déposé par enduction, en ce que le polymère thermostable qui imprègne la couche de fibres de verre et qui constitue la couche finale du revêtement est une résine chargée ou non de composés inorganiques réfractaires ou de polyté¬ trafluoroéthylène, en ce que les composés inorganiques réfractaires utilisés sont le dioxyde de titane, le dioxyde de zirconium, l'oxyde de magnésium, le dioxyde de silicium, le trioxyde d'aluminium (Al_ 0„) , les silicates de magnésium, de calcium ou d'aluminium, les car- bures de silicium et de zirconium, l'alumine (Al- 0„) , la zircone (Zr 0„), le silicate de calcium, ou un mélange quelconque de ces composés, et en ce que le polymère thermostable constituant la cou¬ che finale du revêtement est du polytétrafluoroéthylène. Les rubans de mica et de polytétrafluoroéthylène sont déposés de façon à ce que leur sens de rotation soit successivement alterné.
Les avantages obtenus, grâce à cette invention,consistent essentiel¬ lement en ceci, que le revêtement présente de bonnes caractéris¬ tiques de fiabilité et de résistance aux intempéries, dans les con- ditions normales d'utilisation comme dans les conditions extrêmes (environnement d'incendie), n'est pas propagateur de l'incendie, "-résiste aux chocs,aux vibrations et aux projections d'eau ou de fluides extincteurs et n'émet pas ou peu de fumées toxiques et/ou corrosives. Une fois exposé à la chaleur de la flamme les parties organiques se décomposent, les parties inorganiques fondent pour donner une mousse qui se vitrifie et permet d'assurer une bonne étanchéité ainsi qu'une excellente isolation électrique.
L'invention est exposée ci-après plus en détailla l'aide de dessins représentant seulement deux modes de réalisation.
La figure 1 représente, une vue en perspective partielle d'un câble électrique, d'un tuyau ou d'une conduite, entouré par le revêtement selon un premier mode de réalisation.
La figure 2 représente, une vue en perspective partielle d'un câble électrique, d'un tuyau ou d'une conduite entouré par le revêtement selon un second mode de réalisation.
La figure 3 représente, une coupe transversale selon AA de la figu- re 1.
La figure 4 représente, une coupe transversale selon BB de la fi¬ gure 2.
La figure 5 représente, une coupe transversale d'un câble élec¬ trique comportant trois éléments primaires tels que représenté à la figure 1, entourés du revêtement selon le premier mode de réalisa¬ tion.
En se référant aux figures 1 et 3, on remarque que le revêtement selon le premier mode de réalisation comporte une première couche intérieure 2 entourant le conducteur, le tuyau ou la conduite 1. Cette première couche 2 peut-être revêtue d'une couche 3 constituée du même matériau. Viennent ensuite deux couches intermédiaires 4 et 5 puis une couche extérieure 6. En se référant aux figures 2 et 4, on remarque que le revêtement se¬ lon le second mode de réalisation comporte une première couche inté¬ rieure 8 entourant le conducteur, le tuyau ou la conduite 7. Cette première couche 8 peut être revêtue d'une couche 9 constituée du même matériau. Viennent ensuite deux couches intermédiaires 10 et 11 puis une couche extérieure 12.
En se référant à la figure 5, on remarque que un revêtement selon le premier mode de réalisation, constitué d'une couche extérieure 18, de deux couches intermédiaires 16 et 17 et de deux couches inté¬ rieures 14 et 15, entoure trois conducteurs primaires 1 revêtus de la même manière que décrit à la figure 1. Dans cette figure 5, les fils 13 constituent des bourrages destinés à combler les intersti¬ ces afin d'obtenir un ensemble cylindrique.
Les couches intérieures 2 et 3 ou 8 et 9 du revêtement sont de pré¬ férence constituées de fibres de verre sous forme d'un tissu flexi¬ ble enduit d'une résine polymérique servant d'adhésif et supportant des particules de mica. Le matériau utilisé se présente donc sous la forme d'un ruban de largeur comprise entre 6 mm et 25 mm ou plus et d'épaisseur comprise entre 0,05 mm et 0,2 mm, constitué d'une cou¬ che continue de paillettes de mica déposées sur un support de fi¬ bres de verre tissées par l'intermédiaire d'un liant adhésif. Dans de tels rubans,1e mica peut être de type muscovite ou phlogopite et le liant de type silicone élastomère, polyimide, polyamide-imide ou tout autre polymère thermostable.
La couche intermédiaire 4 du revêtement décrit à la figure l/ainsi que les couches intermédiaires 4 et 16 du câble décrit à la fi- gure 5, sont constituées d'un polymère pouvant être éventuellement chargé de composés inorganiques de types réfractaires. Parmi les polymères utilisables pour la fabrication de cette couche on peut citer : - Les polyimides : polyarylamide, polyamino-bis-maléïmide, polyé- ther-imide, polyimidine, polyimidazopyrrolone. - Les polysulfones : polyarylsulfone, polyphénylène éther sulfone, polyéthersulfone bisphénol A polysulfone.
- Les polymères fluorés : polytétrafluoroéthylène, polychlorotri- fluoroéthylène, polyfluorure de vinyle, polyfluorure de vinylidène. - Les copolymères fluorés : copolymères tétrafluoroéthylène - per- fluoropropène, éthylène - tétrafluoroéthylène, éthylène - chlorotri- fluoroéthylène, tétrafluoroéthylène - perfluoroalkoxy et d'autres polymères thermostables tels que : le polyparabanic acid, le poly- benzoxazole, le polybenzimidazole, le poly-1-3-4 oxadiazole, les polyquinolines, les polyquinoxalines, les polypyrrones, la polyphé- nanthroline, les polycarboranes, les polyphosphazènes,la polystyryl- pyridine, le polysilastyrène, la polyaryléthercétone, le polyphény¬ lène oxyde ou le polyphénylène oxyde modifié, le polysulfure de phé- nylène ou les résines silicones.
Les résines préférées pour fabriquer les couches 4 et 16 du revête¬ ment sont : les polyimides, les polyamide-imides, les polysulfones et polyéthersulfones, le polysulfure de phénylène, les résines sili¬ cones et le polytétrafluoroéthylène.
Ces résines sont préférentiellement appliquées sur les couches in¬ térieures 2 ou 3 correspondantes au revêtement représenté à la figure 1 et sur les couches intérieures 2 ou 3 et 14 ou 15 du câble représenté à la figure 5, au moyen d'une technique d'enduction bien connue de l'homme de l'art. Dans ce cas, la résine peut être mis en solution dans un solvant approprié ou en dispersion dans l'eau.
Afin d'améliorer les propriétés thermiques des couches intermé¬ diaires 4 ou 16, les résines polymériques peuvent être chargées de composés inorganiques réfractaires. Ces matières réfractaires se présentent sous une forme finement divisée.de manière à ce qu'elles puissent se fondre au tissu de verre composant les couches 2 ou 3 et 14 ou 15 et aux fibres de verre composant les couches 5, 11 et 17 lorsqu ' on les soumet à des températures supérieures à 950° C. Ces matières réfractaires peuvent être des oxydes de titane, de zir¬ conium, de magnésium, de silicium, d'aluminium ou de calcium, des si¬ licates de magnésium, de calcium ou d'aluminium, des carbures de si¬ licium ou de zirconium, etc..
Les résines composant le liant servant à faire adhérer les matières réfractaires aux tissus et fibres de verre situés dans les couches environnantes, doivent se décomposer à des températures élevées sans donner de flamme. A des températures supérieures à 950°C les matières réfractaires se fondent à la surface des fibres de verre pour donner une structure de type réfractaire résistant à des températures bien supérieures à celle de la température de fusion du verre de base.
La couche intermédiaire 10, correspondant au revêtement représenté à la figure 2χ est constituée d'un ruban de polytétrafluoroéthylène dont l'épaisseur et la largeur sont adaptées au diamètre de l'élément à protéger.
Les couches intermédiaires 5 et 17 des revêtements représentés aux figures 1 et 5 sont constituées d'un tressage de fibres de verre enduites de la résine composant les couches intermédiaires 4 ou 16, ou, éventuellement, d'une résine différente telle que celles évo¬ quées auparavant. Ainsi que nous l'avons vu précédemment,ces résines thermostables peuvent être éventuellement chargées de matières inor- ganiques réfractaires,de même nature que celles composant les cou¬ ches 4 et 16.
Les couches extérieures 6 et 18 des revêtements représentés aux figures 1 et 5 sont de même nature que celles décrites pour les couches intermédiaires 4 et 16, à savoir qu'elles sont constituées d'un polymère thermostable chargé éventuellement d'une matière inor¬ ganique réfractaire du type de celles décrites précédemment.
La couche extérieure 12,correspondant au revêtement représenté à la figure 2 et au second mode de réalisation de l'invention, est cons¬ titué de polytétrafluoroéthylène déposé sur la couche 11 par enduc- tion au moyen d'une dispersion. La fabrication complète d'un revêtement selon le premier mode de réa¬ lisation s'effectue comme suit :
- La première couche de ruban de mica est enroulée de manière héli¬ coïdale autour de l'élément à protéger, à l'aide d'une machine à rubanner conventionnelle, de façon que la couche de particules de mica soit tournée vers l'élément à protéger. Le ruban est enroulé avec un recouvrement, par exemple.de 50 % ou de 66 %, de manière à assurer une bonne étanchéité à la chaleur.
- Lorsqu'une deuxième couche de ruban de mica est superposée à la première, la face recouverte de mica est toujours tournée vers l'in¬ térieur, mais le sens de rotation du ruban est inversé par rapport à celui du ruban précédent.
- On dépose ensuite par enduction, sur la couche précédente, une fine couche, de l'ordre de 2 à 10 centièmes de millimètre,d'un liant à base de résine polymérique thermostable. Cette enduction est réa¬ lisée par trempé dans une solution contenant le polymère, lorsque celui-ci est soluble dans un solvant, ou par trempé dans une disper¬ sion aqueuse du polymère lorsque celui-ci est insoluble dans tous les solvants organiques.
D'une manière générale, les solutions contiennent entre 10 et 50 %# en poids,de polymère et les dispersions entre 10 et 40 % en poids de polymère.
Dans ce procédé d'enduction, qui s'effectue de manière continue, les solvants ou les agents de dispersion sont, dans un premier temps, évaporés par passage dans un four, puis les résines peuvent être éventuellement réticulées dans un autre four à plus haute tempéra¬ ture.
On peut également, dans le cas ou une tenue thermique améliorée est demandée, additionner aux solutions ou aux dispersions des charges minérales réfractaires telles que celles décrites précédemment.
Dans le cas de solutions,on utilise de préférence les compositions suivantes : - liant : polymère thermostable 10 à 45 %, charges minérales réfrac¬ taires 5 à 25 %, solvant 30 à 85 %.
Dans le cas de dispersions on utilise,de préférence,les compositions suivantes :
- liant : polymère thermostable 10 à 35 %, charges minérales réfrac¬ taires 5 à 25 %, eau 40 à 85 %.
Outre le liant, les charges minérales et l'eau, les dispersions uti- lisées pour l'enduction peuvent contenir éventuellement un agent épaississant dont le rôle est d'ajuster la viscosité de manière à faciliter l'enduction. L'épaississant utilisé est généralement une dispersion aqueuse à 50 %,en poids,d'un copolymère acrylate-vinyl- pyrrolidone.
On applique ensuite, sur la couche de résine thermostable ou réfrac¬ taire,une tresse de fibres de verre enduites avec le même mélange thermostable ou réfractaire que pour la couche précédente.
Pour cela, on procède de la manière suivante :
- la fibre de verre est enduite avec le même mélange que celui uti¬ lisé précédemment pour revêtir le tuyau, la conduite ou le câble et ceci suivant le même procédé.
- la fibre de verre enduite est conditionnée sur des petits bobi- neaux spécialement adaptés à une machine de blindage.
- le blindage s'effectue,de manière classique pour l'homme de l'art, sur des blindeuses ayant un nombre de fuseaux adaptés au diamètre du tuyau,de la conduite ou du câble à revêtir.
La dernière opération consiste à enduire le revêtement tressé dé¬ crit plus haut par une couche de polymère thermostable ou une cou¬ che de liant réfractaire, identique à celle déjà décrite,en procé¬ dant de la même façon.
La fabrication complète d'un revêtement selon le second mode de réalisation de l'invention s'effectue comme suit : - la première,et éventuellement la deuxième couche de ruban de mica, sont obtenues de la même manière que dans le premier mode de réali¬ sation.
- On dépose ensuite,par enroulement hélicoïdal autour de la ou des couches de mica, un ruban,de préférence en polytétrafluoroéthylène^ dont l'épaisseur peut varier, par exemple, entre 7/100 ème de mm et 25/100 ème de mm et la largeur entre 3 et 50 mm. Ce ruban est appli¬ qué avec une machine à rubanner conventionnelle,de telle façon que le sens de rotation soit inversé par rapport au sens de rotation du ruban de mica constituant la coucher inférieure. Ce ruban de PTFE est appliqué généralement avec un recouvrement de 50 % ou de 66 %.
- On applique ensuite, sur la couche de PTFE,une tresse de fibres de verre enduite de PTFE. Ces fibres de verre sont disponibles dans le commerce, mais on peut également les préparer par enduction de fibres de verre préalablement ensimées avec une dispersion aqueuse de PTFE à 33 %,en poids,de polymère. Le tressage des fibres s'ef¬ fectue d'une manière identique à. celle décrite ci-dessus pour le premier procédé.
- La dernière opération consiste à enduire le revêtement décrit ci-dessus par une couche de PTFE. Dans ce cas, on utilise une dis¬ persion aqueuse à 33 % en poids de PTFE et un procédé identique à celui décrit au premier procédé.
Les enductions de polymères thermostables, éventuellement chargées de matières minérales réfractaires ont pour but de confiner et de maintenir solidement toutes les matières inorganiques présentes dans le revêtement.
Lorsque ce revêtement est soumis à une flamme,ou à la chaleur in- tense d'une flamme, le revêtement polymère présent à la surface se décompose sans s'enflammer et par conséquent sans propager l'incen¬ die. Si l'exposition à la chaleur et/ou à la flamme se poursuit deux cas peuvent se présenter suivant le type de revêtement utilisé :
- Dans le cas d'un revêtement sans matière inorganique réfractaire, on assiste,après la décomposition du polymère de maintien,à une in¬ candescence du composé inorganique de protection^ constitué par les fibres de verre. Au delà de 430° C, température qui correspond à une exposition à la flamme directe ou à la chaleur de la flamme au moins égale L 10 mn, les fibres de verre commencent à perdre leur résistance à la traction. A partir de 730° C, température qui cor- respond à une exposition à la flamme directe ou à la chaleur de la flamme au moins égale à 20 mn, les fibres de verre se ramollissent et l'on a fusion pâteuse. Il se forme alors une sorte de mousse de verre aérée,qui contribue à améliorer la barrière thermique consti¬ tuée par le revêtement protecteur. Après abaissement de la tempéra- ture,cette barrière protectrice, de viscosité élevée, se vitrifie pour former,avec les particules de mica,un revêtement isolant dié¬ lectrique et étanche.
- dans le cas d'un revêtement comprenant des matières inorganiques réfractaires, on assiste, comme précédemment, après la décomposition du polymère thermostable, à une incandescence des produits inorga¬ niques puis à une fusion partielle, au dessus de 800° C, des com¬ posés minéraux réfractaires avec le verre. Cette fusion n'est que partielle, et seulement une petite partie des matières minérales se mélange au verre. En effet, la plupart d'entre elles ont des tempé- ratures de service continu supérieures à 1 250° C et des points de fusion supérieurs a 1 800° C. La majorité de ces particules minéra¬ les vient s'insérer dans les interstices existants entre les fibres de verre en formant ainsi une structure composite résistante aux hautes températures et aux chocs thermiques, ayant une excellente rigidité diélectrique et un grand pouvoir d'isolation et de ré¬ flexion de la chaleur.
En outre, quel que soit le procédé de fabrication utilisé, les re¬ vêtements protecteurs selon l'invention, soumis à la chaleur ou à l'action directe d'une flamme, sont résistants aux chocs et aux vi¬ brations ainsi qu'à de très grandes variations de température.
On voit donc que l'invention permet la réalisation de revêtements protecteurs contre la chaleur, très résistants aux flammes et adap- tés à l'isolation de tuyaux, conduites, fils ou câbles électriques. Plus particulièrement, dans le cas de fils et câbles électriques, ces revêtements permettent de transmettre l'énergie électrique, tout en étant soumis à la chaleur intense d'un incendie tout en présentant l'avantage d'être flexibles.

Claims

Revendications
1. Revêtement isolant souple résistant au feu pour conduites, fils, câbles électriques et fibres optiques, à base de mica, de polymère thermostable et de fibres de verre conservant ses propriétés iso¬ lantes à des températures de l'ordre de 1000° C, constitué d'une ou de plusieurs couches de mica, d'une couche de polymère thermostable ou d'un mélange de polymère thermostable et de particules inorga¬ niques réfractaires, d'une couche de fibres de verre imprégnée d'un polymère thermostable ou d'un polymère thermostable chargé de par¬ ticules inorganiques réfractaires et d'une couche de polymère ther¬ mostable ou de polymère thermostable chargé de particules inorga¬ niques réfractaires, caractérisé en ce que la couche de polymère thermostable,qui se superpose à la ou aux couches de mica,est cons- tituée de polyimide, de polyamide-imide de polysulfone, de polyé- thersulfone,de polysulfure de phénilène, de silicone ou de polyté¬ trafluoroéthylène,déposé par enduction, en ce que le polymère ther¬ mostable qui imprègne la couche de fibres de verre et qui constitue la couche finale du revêtement, est une résine chargée ou non de com- posés inorganiques réfractaires ou de polytétrafluoroéthylène, en ce que les composés inorganiques réfractaires utilisés sont le dioxyde de titane, le dioxyde de zirconium, l'oxyde de magnésium, le dioxyde de silicium, le trioxyde d'aluminium (Al_ 0„) , les silicates de ma¬ gnésium, de calcium ou d'aluminium, les carbures de silicium et de zirconium, l'alumine (Al„ 0~), la zircone (Zr 0„) , le silicate de calcium, ou un mélange quelconque de ces composés, et en ce que le polymère thermostable constituant la couche finale du revêtement est du polytétrafluoroéthylène.
2. Revêtement isolant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rubans de mica et de polytétrafluoroéthylène sont déposés de façon à ce que leur sens de rotation soit successivement alter¬ né.
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