Brevet FR2310620A1 — publié le 19761203

La présente invention concerne un procédé et des dispositifs de fabrication de câbles électriques étanches à l'eau d'un type nouveau et plus particulièrement de câbles électriques étanches à l'eau dans le sens longitudinal. De façon générale, les câbles électriques tels que les cabales d'énergie à basse, moyenne et haute tension, et également les câbles de télécommunication seront considérés ici comme présentant d'une part,une âme isolée et d'autre part,une protection extérieure constituée d'un écran métallique et d'une gaine plastique extérieure. L'écran métallique est destiné à servir de barrière contre l'humidité et de blindage électrostatique. I1 est, de façon générale, constitué par un ruban métallique en cuivre ou en aluminium, d'une épaisseur généralement comprise entre sensiblement 0,05 et 0,2 mm, rubanné ou replié longitudinalement autour de l'8me isolée du cabale avec un recouvrement de 3 à 8 mm des deux bords opposés du ruban métallique de raçon à former une gaine métallique sur le câble.Dans le cas des câbles de télécommunication, cet écran métallique permet d'obtenir un potentiel fixe pour le câble ainsi protégé de toutes les influences électrostatiques extérieures ; pour les cibles d'énergie, cet écran métallique est normalement dimensionné de façon à assurer l'écoulement du courant dQ å la capacité du câble et des courants éventuels de court-circuit. La gaine extérieure est, de façon générale,une gaine en polychlorure de vinyle ou en polyoléfine qui est extrudée sur l'âme isolée du cible muni de l'écran métallique. L'âme isolée du câble est par exemple constituée (A) d'une Aame conductrice, par exemple en aluminium, (B) d'un premier écran présentant une conduction convenablement choisie, (C) d'une enveloppe isolante par exemple en polyéthylène réticulé chimiquement, (D) d'un second écran de conductibilité convenable qui sera appelé "écran semi-conducteur" bien qu'il ne soit pas constitué d'un matériau semi-conducteur au sens usuel de ce terme. Les cibles tirés en conduite et surtout les câbles enterrés peuvent être sujets à accident,pouvant conduire à des perforations de la gaine extérieure et de l'écran métallique. Ces graves accidents peuvent être provoqués par des tassements de terrain ou par un écrasement dQ au contact avec des arêtes vives de roches voisines après glissement ou encore par l'impact de coups avec pics, pelles, ou tous autres outils métalliques de travaux publics. La rupture ainsi causée peut, par exemple, aller jusqu'à l'enveloppe isolante précitée.Dans le cas où l'enveloppe métallique adhère mal à l'écran semi-conducteur précité, il est possible que 1 eau pénètrant à travers cette perforation se propage longitudinalement sur toute la longueur du câble accidenté et attaque ainsi radialement sur toute la longueur du câble l'enveloppe isolante, alors que l'eau ne peut se propager de façon importante et longitudinalement dans l'enveloppe isolante ellemeAme.L'entrée et le cheminement de l'eau dans le câble altèrent gravement les caractéristiques initiales et peuvent entraîneur notamment une baisse progressive de la rigidité diélectrique, une baisse de la résistance d'isolement, une augmentation des pertes diélectriques des enveloppes isolantes, ainsi que la diminution de l'efficacité de la protection mécanique et électrique par suite de la corrosion causée par contact de l'écran métallique avec liteau. On notera ainsi, qu'il faut également éviter une propagation longitudinale de l'eau entre la gaine extérieure et l'écran métallique. Dans l'art antérieur, il est usuel de poser un écran métallique constitué par un ruban de cuivre ou d'aluminium préalablement encollé par un matériau généralement à base d'un thermoplastique dont la nature chimique est compatible avec celui constitutif de la gaine extérieure au moins sur la face qui sera en contact avec la gaine extérieure après son extrusion. L'adhérence entre l'écran métallique et l'écran semi-conducteur peut être insuffisante. De plus, ce ruban métallique pré-encollé sur une ou deux faces est d'un prix élevé et d'un approvisionnement difficile en ce qui concerne la constance et la régularité de ses qualités. I1 se présente en outre de façon générale, une non-uniformité d'encollage suivant la nature de la gaine extérieure. L'utilisation éventuelle d'un adhésif classique à base d'un latex ou d'un solvant rend l'opération de fabrication du cabale d'une productivité plus faible entraînant un prix de revient élevé notamment par suite de l'obligation d'utiliser des machines coûteuses notamment dans le cas de l'emploi d'adhésifs sous for me de dispersion liquide nécessitant l'élimination de constituant volatil de l'adhésif. De plus, les procédés de l'art antérieur ne permettent pas de répondre régulièrement de manière satisfai sante à toutes les conditions d'essais d'étanchéité demandées par les utilisateurs de câbles électriques. ski conséquence, un objet de la présente invention est de prévoir un nouveau procédé de pose et de collage d'un moyen d'écran métallique autour de l'âme isolée d'un câble. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un tel procédé qui soit particulièrement économique et adapté à une fabrication en série rapide. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un tel procédé qui assure l'obtention d'une étanchéité longitudinale par rapport à l'eau de part et d'autre de l'écran métallique. Un autre objet de la présente invention est de prévoir des dispositifs de fabrication de câbles pour mettre en oeuvre les procédés ci-dessus. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, la présente invention prévoit un procédé comprenant les étapes suivantes (a) munir à intervalles réguliers l'âme isolée d'un cible d'une couche annulaire d'un composé thermofusible adhésif; (b) replier longitudinalement un ruban métallique autour de l'âme isolée du câble; (c) déposer en continu, longitudinalement, une bande (ou cordon) de composé thermofusible adhésif sur la partie de recouvrement dudit ruban métallique; (d) déposer à l'extérieur de l'écran métallique une couche de composé thermofusible adhésif; (e) faire passer le câble en cours de fabrication ainsi obtenu dans une extrudeuse pour le munir d'une gaine extérieure. Les avantages résultants de l'emploi des techniques selon la présente invention sont notamment les suivants - pour la réalisation de la gaine-écran métallique, ne sont mis en oeuvre que des rubans de métal nu sans aucun revêtement, ce qui constitue une économie et une facilité d'appro visionnement importantes par rapport aux techniques existantes - ltadhérence obtenue de la gaine métallique et de la gaine extérieure est régulière et très élevée et peut être égale ou supérieure à la résistance à la rupture du métal constitutif de la gaine servant d'écran métallique;; - les composés thermofusibles adhésifs ne comportent aucun constituant liquide, eau ou solvant, et assurent un collage très rapide et très efficace de écran métallique sur les constituants du câble qui sont en contact avec lui - l'invention permet une fabrication sans aucune baisse de productivité pour le collage, celui-ci s'effectuant aux vitesses normales de mise sous gaine des câbles électriques; - l'appareil mettant en oeuvre la présente invention est simple, peu encombrant et permet d'obtenir un traitement d'adhérence de qualité régulière et élevée. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante faite en relation avec les dessins Joints, dans lesquels Les figures 1 et 2 sont respectivement des vues en coupes transversale et longitudinale d'un câble électrique obtenu par le procédé de la présente invention. La figure 3 représente un mode de réalisation d'un dispositif de fabrication de câble mettant en oeuvre la présente invention; et La figure 4 représente à titre d'exemple une partie du dispositif de la figure 3. La description suivante sera faite plus particulièrement dans le cas d'une application de la présente invention à un câble de distribution d'énergie à 12/20 kV d'une section de 150 mm2 dont l'âme comprend des torons de conducteurs en aluminium. Un tel câble est représenté dans les figures 1 et 2. I1 est toutefois clair qu'une telle application est donnée uniquement à titre d'exemple et que la présente invention s'applique à de nombreux types de câbles. En figure 2, la référence A désigne une âme en aluminium; la référence B, une gaine de type connu en un matériau de conductibilité détermini qui est extrudé sur l'âme ; la référence C, une enveloppe isolante par exemple en polyéthylène réticulé chimiquement ; la référence D,une gaine d'un matériau de conductibilité détermi nééextrudé sur l'isolant et qui doit pouvoir être facilement séparée de l'isolant. Cet ensemble de couches A, B, C et D sera appelé par la suite âme isolée du câble. Une âme isolée a été décrite ici à titre d'exemple mais de façon générale, la présente invention s'applique au gainage d'une âme isolée de n'importe quelle nature par un écran métallique et une gaine extérieure. Sur cette âme isolée, sont formés des anneaux E d'un composé thermofusible adhésif qui doit être choisi ou dopé de façon à présenter une résistivité inférieure à 1.000 ohm.cm. De tels anneaux sont déposés sur la couche D par exemple à des intervalles de 50 cm sur une largeur de 5 à 10 cm. La référence F désigne un écran métallique qui est constitué par formation avec recouvrement autour du câble d'un ruban d'aluminium ayant par exemple une largeur de 110 mm et une épaisseur de 0,12 mm. La référence G désigne un dépôt continu sur la gaine écran en aluminium d'une couche d'un composé thermofusible adhésif. Et la référence H désigne une gaine extérieure. L'adhésif utilisé dans un exemple de mise en oeuvre de la présente invention est un thermofusible bien connu dans la technique sous le nom de 1,Hot Melt" et sera choisi à titre d'exemple comme ayant un point de fusion à 1050C et des viscosités de 54.000 centipoises à 1600C et de 16.000 centipoises à 1800C. I1 est toutefois clair que ces différentes valeurs seront fonction des caractéristiques du câble sur lequel le gainage selon la présente invention est appliqué. Notamment pour un câble téléphonique, on choisira un adhésif dont le point de fusion sera plus bas. La figure 3 représente schématiquement un mode de réalisation d'un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé se lon la présente invention. Dans cette figure La référence 1 désigne un réservoir chauffant calorifugé et thermostaté éventuellement partagé en plusieurs compartiments constituant la ou les réserves de hot melt adhésif, maintenu à la température d'emploi de 1800 à l'aide d'un système de régulation. Les références 2 désignent trois pompes à double effet ou à engrenages ou de tout autre type, adaptées à la viscosité d'application des hot melt adhésifs. Ces pompes permettent chacune de moduler le débit du hot melt avec une régulation de la pression et son contrôle par des manomètres (non représentés). Les références 3 désignent des tubes métalliques thermostatés et chauffés à l'aide de dispositifs de régulation non représentés pour le transport du hot melt fondu à partir des pompes vers les divers dispositifs d'application sur le câble. Les références 4 désignent des électrovannes permettant l'asservissement de la distribution du hot melt. La référence 5 désigne une tête chauffante et une filière pour la pose intermittente, dans un mode de réalisation préféré, mais éventuellement continue, de l'adhésif constituant les anneaux d'étanchéité désignés par la référence E en figure 2. La résistivité de l'adhésif fournie par la tête chauffante et filière 5 sera inférieure à 1.000 ohm.cm. La référence 6 désigne une tête chauffante avec sa buse de distribution permettant de déposer un cordon de hot melt au niveau du recouvrement des deux bords opposés du ruban d'aluminium ou autre matériau servant d'écran métallique. La référence 7 désigne une tête chauffante permettant l'enduction en continu par le hot melt de la gaine d'aluminium sur toute la surface extérieure de celle-ci. La référence 8 désigne une galette de ruban métallique tel. que de l'aluminium (ce ruban aura à titre d'exemple une largeur de 110 mm et une épaisseur de 0,12 mm). La référence 9 désigne un dispositif de freinage du ruban d'aluminium qui est asservi à la vitesse de tirage du câble. La référence 10 désigne une goulotte pour la mise en forme progressive du ruban d'aluminium autour de l'âme isolée du câble. La référence 11 désigne une filière dans laquelle la gaine métallique est fermée après distribution du cordon de hot melt par la buse 6. La référence 12 désigne l'entrée du câble isolé dans le dispositif selon la présente invention. La référence 13 désigne une extrudeuse pour la pose à chaud d'une gaine extérieure thermoplastique. L'avancement du câble est représenté par la flèche 14. Ainsi, en se référant aux figures 2 et 3, âme isolée du cable reçoit d'abord par l'intermédiaire de la titre chauffante 5, et en raison de l'asservissement de l'électrovanne 4 correspondante,des anneaux de hot melt et elle est entourée d'un revêtement métallique à l'aide de la goulotte 10. Cet enroulement est muni à l'aide de la buse 6 d'un co kn de hot melt destiné à assurer l'étan- chérit transversale de l'écran métallique. L'écran métallique est fermé à l'aide de la filière 11.Une couche de hot melt est déposée à l'aide de la tête chauffante 7 et ensuite l'extrudeuse 13 destinée à la pose à chaud de la gaine extérieure thermoplastique assure en même temps l'élévation en température et la mise sous pression des divers dépôts de hot melt d'où il résulte que ceux-ci sont rendus fortement adhésifs et le restent après que le câble soit ramené à température ordinaire.Après refroidissement, on obtient ainsi un écran métallique hermétiquement fermé et constituant avec la couche externe de l'amie isolée et la surface interne de la gaine extbrieure,un complexe souple, homogène et de grande résis- tance mécanique. En outre, du fait que le réservoir de hot-melt peut Etre cowpartimenté, on pourra choisir, en tant que de besoin, des compositions de hot meltdisiinctes pour les différentes couches énoncées ci-dessus. Ces différentes compositions seront alors choi- sies pour assurer une adhérence optimale entre l'écran semi-conducteur et la gaine métallique, entre deux parties de la gaine métallique, et entre la gaine métallique et la gaine extérieure. La figure 4 représente plus en détail le positionnement de la buse de distribution 6 assurant la fermeture du ruban métallique F. On notera que la présente invention permet bien d'obtenir tous les avantages qui ont été annoncés précédemment. En particulier, la propagation longitudinale d'eau entre les couches D et F ne pourra pas se faire sur une longueur supérieure à la distance entre deux anneaux E de hot melt, par exemple de l'ordre de 50 cm. Cette propagation longitudinale ne pourra également pas avoir lieu entre l'écran métallique et la gaine extérieure en raison de la présence de la couche de hot melt G. En outre, le ruban métallique sera convenablement fermé à l'aide du ruban de hot melt déposé par la buse de distribution 6 et ainsi la propagation transversale est évitée. De plus, on notera que les avantages de rapidité et de qualité du résultatannosont également obtenus. On notera également que dans la description précédente, la couche de hot melt E a été présentée comme formée d'anneaux successifs et que la couche G a été décrite comme continue. L'avant ge de prévoir une couche discontinue, indépendamment de l'économie de produit réalisée, est d'accroetre la souplesse du capable résultant. Toutefois, sans sortir du cadre de la présente invention, on peut également réaliser la couche G sous forme d'anneaux en commandant de façon appropriée l'électrovanne 4 associée à la filière 7. De même, les deux couches E et G peuvent être continues. L'une ou autre de ces configurations de couche sera choisie en fonction des caractéristiques souhaitées pour le câble fabriqué. La présente invention ntest pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'homme de 1'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication de cabale, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes (a) munir, à intervalles réguliers l'ame isolée d'un câ- ble de couches annulaires d'un composé thermofusible adhésif couramment appelé "hot melt ; (b) replier longitudinalement un ruban métallique autour de lame isolée du cabale ; (c) déposer en continu longitudinalement une bande de composé thermofusible adhésif sur la partie de recouvrement dudit ruban métallique (d) déposer à l'extérieur de l'écran métallique une couche de composé thermofusible adhésif ; et (e) faire passer le câble ainsi obtenu dans une extrudeuse pour le munir d'une gaine extérieure. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composé thermofusible adhésif est déposé sous une pression de l'ordre de 15 à 60 bars. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composé thermofusible adhésif a un point de fusion compris entre 60 et 1200C. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le hot melt déposé lors de l'étape (a), c'est-à-dire compris entre la couche externe de l' me isolée et l'écran métallique, a une résistivité inférieure à 1.000 ohm.cm. 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les composés thermofusibles adhésifs (hot melt) déposés en cordon au cours de l'étape (c) et en continu au cours de l'étape (d) sont identiques. 6 - Dispositif de fabrication, pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, inséré dans la ligne de gainage d'un câble électrique, caractérisé en ce qu'il comprend - une première filière pour appliquer au câble des anneaux concentriques d'un premier hot melt ; - une goulotte pour enrober le câble d'une feuille métallique ; - une buse de distribution pour appliquer à l'emplacement du recouvrement de la feuille métallique et avant ce recouvrement un cordon de hot melt - une deuxième filière pour fermer la feuille métallique ; - une troisième filière assurant l'enduction d'une épaisseur régulière de hot melt autour de la feuille métallique, - une extrudeuse assurant la pose à chaud et sous pression d'une gaine extérieure thermoplastique ; les divers moyens de distribution de hot melt étant adaptés à fonctionner à une pression de 15 à 60 bars et à une température de 80 à 1800, dans des conditions où le hot melt est fondu. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que des électrovannes sont disposées avant chacun des moyens de distribution de hot melt pour assurer la régulation du débit de hot melt. 8 - Dispositir selon la revendication 6, caractérisé en ce que la distribution du hot melt depuis un ou plusieurs réservoirs de hot melt fondu et calorifugé Jusqutaux électrovannes commandant les diverses filières et buse de distribution est assurée par des pompes à double effet ou à engrenages. 9 - A titre de produit industriel nouveau, cabale électrique comprenant une âme isolée connue en soi et revêtue successivement - d'anneaux de hot melt, - d'un écran métallique fermé par un ruban de hot melt, - d'une couche continue de hot melt, - d'une gaine extérieure thermoplastique.