FR2762438A1 - Communications cable for data and telecommunications optionally also carrying electrical power - Google Patents

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Abstract

A new communication cable (1) has conductors (2) that are individually insulated (4) and grouped. The dielectric constant of the insulation is 3.7 \! 0.3. The conductors are surrounded by a screen (7), which has an earth continuity lead (6). The assembly is surrounded by an insulating, protective sheath (8). The novelty centres on the individual conductor insulation, which comprises a polyolefinic silane composition, with at least one mineral filler. Also claimed is a dual-purpose cable as described, which includes phase conductor(s) (10) and a neutral (9). The filler forms more than 35% or 45% of the total weight of the insulation. The polyolefinic composition is a graft silane, rather than cross-linked. Some or all of the silane arises from organo-silane treatment of the mineral filler. The polyolefinic composition contains polyethylene and/or an ethylene copolymer. The filler is chalk, alumina trihydrate or magnesium hydroxide. The cable also has a filling (11), a peripheral screen (12) and a peripheral protective sheath (13).

Description

La présente invention concerne un câble de transmission, notamment de signaux de données ou de signaux téléphoniques, comprenant des conducteurs, chaque conducteur étant revêtu d'une isolation, lesdits conducteurs étant assemblés en au moins un ensemble, ledit câble comprenant en outre un écran entourant lesdits conducteurs assemblés, un fil de continuité de masse associé audit écran et une gaine extérieure. La présente invention concerne aussi un câble d'énergie et de transmission comprenant ledit câble de transmission.The present invention relates to a transmission cable, in particular for data signals or telephone signals, comprising conductors, each conductor being coated with insulation, said conductors being assembled in at least one assembly, said cable further comprising a screen surrounding said assembled conductors, a ground continuity wire associated with said screen and an outer sheath. The present invention also relates to a power and transmission cable comprising said transmission cable.

Dans un câble de transmission, I'isolation des conducteurs est traditionnellement en mélange PVC (polychlorure de vinyle) ou en PE (polyéthylène). Un des avantages de l'utilisation d'un mélange PVC en matériau d'isolation est la constante diélectrique relativement élevée dudit matériau qui est égale à 3,7 + 0,3. En variante, un tel matériau d'isolation peut aussi être en polyéthylène, dont la constante diélectrique est sensiblement égale à 2,3, ce qui impose, pour une fréquence donnée, une épaisseur plus importante d'isolation que dans le cas de l'utilisation du PVC, à diamètre du conducteur donné et à capacité donnée.In a transmission cable, the insulation of the conductors is traditionally made of a PVC (polyvinyl chloride) or PE (polyethylene) mixture. One of the advantages of using a PVC mixture of insulation material is the relatively high dielectric constant of said material which is equal to 3.7 + 0.3. As a variant, such an insulation material can also be made of polyethylene, the dielectric constant of which is substantially equal to 2.3, which requires, for a given frequency, a greater thickness of insulation than in the case of the use of PVC, given diameter of the conductor and given capacity.

Le problème qui se pose lors de l'utilisation du PVC en matériau d'isolation est que la constante diélectrique du PVC n'est pas stable en température et en fréquence. Le document DE-A-25.21.526 donne une solution à ce problème. Selon ce document, on utilise une isolation en PVC cellulaire, qui présente une constante diélectrique stable à une température déterminée. La constante diélectrique d'un tel PVC cellulaire est cependant inférieure à celle du PVC, ce qui n'est pas toujours satisfaisant aux températures de service, notamment lorsque le câble de transmission est intégré dans un câble d'énergie. II se pose donc le problème de trouver un matériau possédant une constante diélectrique au moins égale à celle du PVC et d'un coût de fabrication raisonnable, et dont la constante diélectrique reste stable à des températures comprises généralement entre environ -15 et 90"C. The problem that arises when using PVC as an insulation material is that the dielectric constant of PVC is not stable in temperature and frequency. Document DE-A-25.21.526 gives a solution to this problem. According to this document, cellular PVC insulation is used, which has a stable dielectric constant at a determined temperature. The dielectric constant of such cellular PVC is however lower than that of PVC, which is not always satisfactory at operating temperatures, in particular when the transmission cable is integrated in an energy cable. The problem therefore arises of finding a material having a dielectric constant at least equal to that of PVC and of a reasonable manufacturing cost, and the dielectric constant of which remains stable at temperatures generally between approximately -15 and 90 "C. .

Le câble de transmission selon la présente invention se propose de résoudre les problèmes posés précédents.The transmission cable according to the present invention proposes to solve the above problems.

Ainsi un des objets de la présente invention est un câble de transmission comprenant -des conducteurs revêtus individuellement d'une isolation et assemblés en au moins un ensemble, ladite isolation ayant une constante diélectrique égale à 3,7 s 0,3. Thus one of the objects of the present invention is a transmission cable comprising conductors individually coated with insulation and assembled into at least one assembly, said insulation having a dielectric constant equal to 3.7 s 0.3.

-un écran entourant lesdits conducteurs assemblés et un fil de continuité de masse associé audit écran, et -une gaine isolante de protection, caractérisé en ce que l'isolation de chaque conducteur est constituée d'un composé polyoléfinique contenant du silane et au moins une charge minérale.-a screen surrounding said assembled conductors and a ground continuity wire associated with said screen, and -an insulating protective sheath, characterized in that the insulation of each conductor consists of a polyolefinic compound containing silane and at least one mineral filler.

Une telle isolation permet de façon surprenante de disposer d'un matériau dont les caractéristiques mécaniques et physico-chimiques, et en particulier la constante diélectrique, sont au moins égales à celles du PVC, tout en disposant d'une stabilité en température sur une plage d'environ -15 à 90"C. Such insulation surprisingly provides a material whose mechanical and physicochemical characteristics, and in particular the dielectric constant, are at least equal to those of PVC, while having temperature stability over a range from about -15 to 90 "C.

Enfin, I'invention concerne aussi un câble de conducteur de phase mixte comportant:
-un câble de transmission tel que décrit précédemment, -au moins un conducteur de phase, et -un conducteur de neutre.Finally, the invention also relates to a mixed phase conductor cable comprising:
-a transmission cable as described above, -at least one phase conductor, and -a neutral conductor.

Le plus souvent, ledit câble comprend en outre un bourrage, un écran périphérique et une gaine périphérique de protection.Most often, said cable further comprises a padding, a peripheral screen and a peripheral protective sheath.

Un autre des avantages du câble de transmission selon l'invention est la possibilité d'utiliser un câble de transmission qui est intégré dans le câble d'énergie et qui est de longueur importante, par exemple jusqu'à 500 m voire 750 m, sachant que la longueur des câbles de transmission classiques est actuellement limitée à 350 m lorsqu'ils sont intégrés dans un câble d'énergie ou dans des conditions d'environnement relativement sévères.Another advantage of the transmission cable according to the invention is the possibility of using a transmission cable which is integrated in the power cable and which is of considerable length, for example up to 500 m or even 750 m, knowing that the length of conventional transmission cables is currently limited to 350 m when they are integrated into a power cable or in relatively severe environmental conditions.

Dans le cas de l'intégration du câble de transmission dans un câble d'énergie, un autre des avantages du câble de transmission selon l'invention est de disposer d'une isolation de dimensionnement, et en particulier d'épaisseur, équivalent à celui d'une isolation en
PVC, ce qui permet d'utiliser la connectique déjà existante. En effet, à diamètre constant de conducteur, I'épaisseur de l'isolation détermine la valeur de la capacité à une fréquence donnée. L'utilisation d'une polyoléfine classique, par exemple du polyéthylène de constante diélectrique égale à 2,3, pour obtenir la valeur de capacité souhaitée obligerait à descendre à des épaisseurs d'isolation inférieures à 0,08 mm pour une capacité de 80 nF, ce qui n'est pas réalisable par extrusion nécessitant généralement des épaisseurs non inférieures à 0,15 mm.In the case of the integration of the transmission cable into an energy cable, another advantage of the transmission cable according to the invention is to have dimensioning insulation, and in particular of thickness, equivalent to that insulation
PVC, which allows to use the already existing connectors. In fact, with a constant diameter of the conductor, the thickness of the insulation determines the value of the capacitance at a given frequency. The use of a conventional polyolefin, for example polyethylene with a dielectric constant equal to 2.3, in order to obtain the desired capacitance value would mean going down to insulation thicknesses of less than 0.08 mm for a capacitance of 80 nF , which is not achievable by extrusion generally requiring thicknesses of not less than 0.15 mm.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description des exemples suivants de réalisation, donnés bien entendu à titre illustratif et non limitatif, dans les figures jointes dans lesquelles - la figure 1 représente en coupe un câble de transmission selon l'invention - la figure 2 représente en coupe un câble mixte d'énergie et de transmission, dans lequel le câble d'énergie est monophasé.Other characteristics and advantages of the present invention will appear during the description of the following exemplary embodiments, given of course by way of nonlimiting illustration, in the appended figures in which - FIG. 1 represents in section a transmission cable according to the invention - Figure 2 shows in section a mixed power and transmission cable, in which the power cable is single-phase.

- la figure 3 représente en coupe un câble mixte d'énergie et de transmission, dans lequel le câble d'énergie est triphasé.- Figure 3 shows in section a mixed energy and transmission cable, in which the energy cable is three-phase.

En se référant à la figure 1, le câble de transmission réalisé selon l'invention et désigné par la référence 1 comporte un ensemble de quatre conducteurs 2, par exemple en cuivre rouge, isolés individuellement et assemblés en quarte étoile par exemple avec un fil de marquage 3 associé pour des besoins d'identification. Les quatre conducteurs 2 sont revêtus chacun d'une isolation 4. La quarte est maintenue assemblée par un ruban polyester 5 entouré d'un écran 7 formé d'un ruban polyesterlaluminium auquel est associé un fil de continuité de masse 6. Ce câble est entouré d'une gaine isolante de protection 8 en PVC qui peut comporter des nervures longitudinales à 1800 pour d'autres besoins d'identification. Selon l'invention, I'isolation 4 de chaque conducteur 2 est réalisée en un matériau, de constante diélectrique au moins de l'ordre de celle du PVC solide, soit généralement égale à 3,7 + 0,3, et constitué d'un composé polyoléfinique contenant du silane et au moins une charge minérale. De préférence, ledit composé polyoléfinique comporte du polyéthylène etlou un copolymère de l'éthylène. La charge présente dans le composé polyoléfinique peut être toute charge connue de l'homme du métier. En particulier, ladite charge peut être choisie parmi l'une au moins des charges suivantes : la craie, le trihydrate d'alumine et l'hydroxyde de magnésium. Le taux de charge de l'isolation par rapport au poids total de ladite isolation est généralement supérieur à 35%, de préférence supérieur à 45%. On obtient ainsi un matériau dont la constante diélectrique est généralement de l'ordre de 3,5 à 3,7. Le silane présent dans le composé polyoléfinique peut provenir de deux sources, distinctes ou non. Ainsi, ledit silane peut provenir au moins en partie d'un traitement de la charge par un organosilane etlou ledit composé polyoléfinique peut au moins en partie être greffé silane et non réticulé. Referring to FIG. 1, the transmission cable produced according to the invention and designated by the reference 1 comprises a set of four conductors 2, for example made of red copper, individually insulated and assembled in a quarter star for example with a wire of associated marking 3 for identification purposes. The four conductors 2 are each coated with insulation 4. The quarter is held together by a polyester tape 5 surrounded by a screen 7 formed by a polyester aluminum tape with which is associated a ground continuity wire 6. This cable is surrounded of an insulating protective sheath 8 in PVC which may include longitudinal ribs at 1800 for other identification needs. According to the invention, the insulation 4 of each conductor 2 is made of a material, with a dielectric constant at least of the order of that of solid PVC, ie generally equal to 3.7 + 0.3, and consisting of a polyolefinic compound containing silane and at least one mineral filler. Preferably, said polyolefinic compound comprises polyethylene and / or an ethylene copolymer. The filler present in the polyolefinic compound can be any filler known to a person skilled in the art. In particular, said load can be chosen from at least one of the following loads: chalk, alumina trihydrate and magnesium hydroxide. The loading rate of the insulation relative to the total weight of said insulation is generally greater than 35%, preferably greater than 45%. A material is thus obtained, the dielectric constant of which is generally on the order of 3.5 to 3.7. The silane present in the polyolefinic compound can come from two sources, distinct or not. Thus, said silane can come at least partly from a treatment of the filler with an organosilane and / or said polyolefinic compound can at least partly be grafted silane and not crosslinked.

A titre d'exemple, cette isolation, sur un conducteur en cuivre de diamètre 0,6 mm, est constituée en polyéthylène greffé silane et chargée de trihydrate d'alumine avec un taux de charge de l'ordre de 50% par rapport au poids total de ladite isolation. Elle présente ainsi une constante diélectrique supérieure à 3,7, pour une épaisseur d'isolation de 0,165 mm.By way of example, this insulation, on a copper conductor with a diameter of 0.6 mm, consists of polyethylene grafted silane and loaded with alumina trihydrate with a loading rate of the order of 50% relative to the weight total of said insulation. It thus has a dielectric constant greater than 3.7, for an insulation thickness of 0.165 mm.

En variante, le câble peut comporter une seule paire de conducteurs isolés selon l'invention ou plusieurs paires de conducteurs isolés selon l'invention et assemblés en un seul ensemble tel que la quarte précitée ou en plusieurs ensembles.As a variant, the cable may comprise a single pair of insulated conductors according to the invention or several pairs of insulated conductors according to the invention and assembled in a single assembly such as the aforementioned fourth or in several assemblies.

La figure 2 représente un câble mixte d'énergie et de transmission, dans lequel le câble de transmission 1 selon l'invention est intégré dans un câble d'énergie monophasé ayant un conducteur de phase 10 et un conducteur de neutre 9 (sous plomb). Le conducteur de phase est isolé et le conducteur de neutre est sous gaine de plomb, ainsi que représenté sur la figure 2. En particulier le conducteur de phase peut être un conducteur de surface égale à 35 mm2. Le câble mixte comporte en outre un bourrage textile et d'étanchéité 11, et ledit bourrage ainsi que le câble de transmission, le conducteur de phase et le conducteur de neutre sont entourés d'un écran périphérique 12 constitué de feuillards en acier, le tout étant entouré d'une gaine périphérique de protection 13.FIG. 2 represents a mixed energy and transmission cable, in which the transmission cable 1 according to the invention is integrated in a single-phase energy cable having a phase conductor 10 and a neutral conductor 9 (under lead) . The phase conductor is insulated and the neutral conductor is under lead sheath, as shown in FIG. 2. In particular, the phase conductor can be a conductor with an area equal to 35 mm2. The mixed cable further comprises a textile and sealing stuffing 11, and said stuffing as well as the transmission cable, the phase conductor and the neutral conductor are surrounded by a peripheral screen 12 made of steel strips, the whole being surrounded by a peripheral protective sheath 13.

L'ensemble constitue un câble mixte d'énergie monophasé et de transmission selon l'invention.The assembly constitutes a mixed single-phase energy and transmission cable according to the invention.

La figure 3 représente un câble mixte d'énergie et de transmission, dans lequel le câble de transmission 1 selon l'invention est intégré dans un câble d'énergie triphasé ayant trois conducteurs de phase 10 et un conducteur de neutre 9. Les éléments 9,10,11,12 et 13 sont tels que représentés sur la figure 2 et tels que commentés précédemment.FIG. 3 represents a mixed energy and transmission cable, in which the transmission cable 1 according to the invention is integrated in a three-phase energy cable having three phase conductors 10 and a neutral conductor 9. The elements 9 , 10,11,12 and 13 are as shown in Figure 2 and as previously discussed.

L'ensemble constitue un câble mixte d'énergie triphasé et de transmission selon l'invention.The assembly constitutes a mixed three-phase energy and transmission cable according to the invention.

De tels câbles d'énergie tels que représentés sur les figures 2 et 3 maintiennent généralement une valeur de capacité mutuelle à 50 kHz entre 80 et 130 nF/km, de préférence entre 85 et 100 nF/km, dans la plage de températures sensiblement de -15 à +90 "C. Such power cables as shown in Figures 2 and 3 generally maintain a mutual capacitance value at 50 kHz between 80 and 130 nF / km, preferably between 85 and 100 nF / km, in the temperature range of substantially -15 to +90 "C.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1./ Câble de transmission (1) comprenant - des conducteurs (2) revêtus individuellement d'une isolation (4) et assemblés en au 1. / Transmission cable (1) comprising - conductors (2) individually coated with insulation (4) and assembled in moins un ensemble, ladite isolation ayant une constante diélectrique égale à 3,7 + 0,3, -un écran (7) entourant lesdits conducteurs assemblés et un fil (6) de continuité de masse associé audit écran, et -une gaine isolante de protection (8), caractérisé en ce que l'isolation de chaque conducteur est constituée d'un composé polyoléfinique contenant du silane et au moins une charge minérale. at least one assembly, said insulation having a dielectric constant equal to 3.7 + 0.3, -a screen (7) surrounding said assembled conductors and a ground continuity wire (6) associated with said screen, and -an insulating sheath protection (8), characterized in that the insulation of each conductor consists of a polyolefinic compound containing silane and at least one mineral filler. 2./ Câble selon la revendication 1 tel que ledit composé polyoléfinique possède un taux de charge supérieur à 35% par rapport au poids total de ladite isolation.2. / Cable according to claim 1 such that said polyolefinic compound has a charge rate greater than 35% relative to the total weight of said insulation. 3./ Câble selon l'une des revendications 1 ou 2 tel que ledit composé polyoléfinique possède un taux de charge supérieur à 45% par rapport au poids total de ladite isolation.3. / Cable according to one of claims 1 or 2 such that said polyolefinic compound has a charge rate greater than 45% relative to the total weight of said insulation. 4./ Câble selon l'une des revendications 1 à 3 tel que ledit composé polyoléfinique est greffé silane et non réticulé.4. / Cable according to one of claims 1 to 3 such that said polyolefinic compound is grafted silane and not crosslinked. 5./ Câble selon l'une des revendications 1 à 4 tel que le silane provient au moins en partie d'un traitement de la charge par un organo-silane.5. / Cable according to one of claims 1 to 4 such that the silane comes at least in part from a treatment of the load with an organo-silane. 6./ Câble selon l'une des revendications 1 à 5 tel que ledit composé polyoléfinique comporte du polyéthylène eVou un copolymère de l'éthylène.6. / Cable according to one of claims 1 to 5 such that said polyolefinic compound comprises polyethylene eVou a copolymer of ethylene. 7./ Câble selon l'une des revendications 1 à 6 tel que ladite charge est choisie parmi l'une au moins des charges suivantes : la craie, le trihydrate d'alumine et l'hydroxyde de magnésium.7. / Cable according to one of claims 1 to 6 such that said filler is chosen from at least one of the following fillers: chalk, alumina trihydrate and magnesium hydroxide. 8. / Câble mixte d'énergie et de transmission comportant:8. / Mixed energy and transmission cable comprising: -un câble de transmission (1) selon l'une des revendications 1 à 7 -au moins un conducteur de phase (10), et -un conducteur de neutre (9). - a transmission cable (1) according to one of claims 1 to 7 - at least one phase conductor (10), and - a neutral conductor (9). 9./ Câble selon la revendication 8 comportant en outre un bourrage (11), un écran périphérique (12) et une gaine périphérique de protection (13). 9. The cable as claimed in claim 8, further comprising a padding (11), a peripheral screen (12) and a peripheral protective sheath (13).
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