La compétitivité économique de l’industrie française du câble électrique est un enjeu majeur pour les prochaines années. Afin de conserver leur rang mondial, les câbliers doivent continuer à améliorer les propriétés mécaniques, électriques, le comportement au feu et le vieillissement de leurs câbles, tout en répondant au règlement européen pour la protection de la santé et de d’environnement.

La mise en place d’un nouveau règlement sur les produits de construction (CPR) oblige les câbliers à mettre en place de nouvelles normes de sécurité appelées Euroclasses. C’est l’occasion pour eux d’améliorer les niveaux de sécurité des câbles dédiés à la construction, avec un marché représentant 1 milliard d’€. Actuellement, les matériaux utilisés pour les gaines sont des mélanges de polymères chargés de TriHydroxyde d’Aluminium (ATH) ou d’Ammonium PolyPhosphate (APP). Le taux d’ATH de 60% diminue de manière significative la flexibilité du câble alors que l’APP (ajouté à des taux de 20 à 30% en masse) est très sensible à l’eau.

Dans le projet HAREDY, nous proposons de développer un nouveau système pour les gaines des câbles basé sur la dispersion sélective de nanotubes d’halloysite (HNT) encapsulant un Retardateur de Flamme (RF) pour des mélanges polyéthylène linéaire basse densité/ copolymère d’éthylène-acétate de vinyle (LLDPE/EVA). Cette approche permettra d’améliorer les performances au feu et retarder le vieillissement hygro- et hydrothermique. Elle permettra également de diminuer la quantité de charge minérale introduite dans le mélange et donc de conserver de bonnes propriétés mécaniques. En effet, nous proposons de tirer parti du caractère polyvalent de l’HNT, qui est une charge tubulaire peu dispendieuse, non toxique et d’origine naturelle pour améliorer les performances finales des câbles. D’une part, les nanotubes d’halloysite serviront de réservoir pour encapsuler des molécules RF (tels que des molécules phosphoreés, des triazines ou du pentaerythritol). D’autre part, les surfaces internes AlOH seront fonctionnalisées avec des (macro)molécules phosphorées pour augmenter le taux de phosphore et contrôler le procédé de charbonnement à l’échelle nanométrique du système. Les surfaces externes SiOH seront fonctionnalisées avec des silanes pour disperser sélectivement l’HNT soit dans le LLDPE, soit dans l’EVA, soit à l’interface de façon à étudier l’effet de la localisation des nanotubes d’halloysite sur le comportement au feu. Les composites LLDPE/EVA/ HNT seront mis en œuvre par extrusion bi-vis et co-malaxeur. Les paramètres de procédés seront optimisés pour atteindre les dispersions sélectives visées. Des caractérisations basées sur les propriétés mécaniques, feu et le vieillissement permettront d’identifier les traitements et les morphologies les plus appropriés. Les systèmes les plus performants ainsi sélectionnés seront élaborés à l’échelle industrielle pour fabriquer des câbles. A cette étape de valorisation des systèmes à l’échelle industrielle, les câbles seront testés au regard de normes (tests de comportement du câble en situation d’incendie) requises par l’industriel.

Le consortium de HAREDY comporte deux structures académiques complémentaires (ARMINES/C2MA , UMR5223/IMP) et un industriel (NEXANS). ARMINES/C2MA a une expertise reconnue dans le domaine du comportement au feu de matériaux polymères et dans la modification de charges minérales. UMR5223/IMP est reconnu internationalement pour ses compétences en ingénierie macromoléculaire, matériaux hybrides organiques-inorganiques, rhéologie et procédés pour les thermoplastiques. NEXANS est l’un des leaders mondiaux dans le domaine de la câblerie et améliore sa compétitivité grâce au développement de nouveaux produits dans son centre R&D basé à Lyon. Sur la durée du projet (42 mois), le recrutement d’un doctorant (à l’ UMR5223/IMP, 36 mois) et d’un postdoc (à ARMINES, 18 mois) est prévu. Le budget global visé est de 461,5 k€.