Brevet FR2419155A1 — publié le 19791005

Dans la fabrication de produits de matière polymère moulés par extrusion, il est important que l'on puisse interrompre aussi rapidement que possible le processus de production en cours ou de modifier les conditions de fabrication lorsque la qualité du produit fini ntest pas satisfaisante. De cette manière, on évite dans toute la nesure du possible de devoir mettre au rebut un matériau fini. Lorsque le produit en question est par exemple un câble à haute tension dont le conducteur est engainé par une couche conductrice interne (semiconducteur interne), il peut se produire, dans des cas défavorables, des défauts se présentant par exemple sous la forme de pointes, de crêtes ou de particules dures fixées par vulcanisation dans la surface limite entre la couche conductrice intérieure et l'isolation. Etant donné que de tels défauts accroissent les efforts électriques dans la couche et exercent une influence défavorable sur la qualité du câble, il est essentiel qu'une application de la matière polymère sur ladite couche en tant qu'isolation pour le câble soit interrompue dès que de tels défauts interviennent ou que des corrections soient apportées à l'application de la couche conductrice intérieure. OrdirWire- ment, la couche condúctrice intérieure est appliquée par extru sion en rapport avbc ltextlesion de l'isolation. Zn outre, une couche conductrice extérieure (semiconducteur extérieur) est appliquée sur l'isolation.L'application de la couche conductrice extérieure qui, de même que la couche conductrice intérieure, est faite ordinairement d'une matière polymère qui contient un noir de fumée de type conducteur et, par suite, est opaque, s'effectue fréquemment par extrusion sur l'isolation, immédiatement après ltextrusion de cette dernière.Lorsque les matières des couches conductrices et de leisolation sont réticulables, on peut soumettre ces matières à une réticulation en chauffant le conducteur avec les couches conductrices et l'isolation sous pression datas un tube de vulcanisation. Lorsque les matières ne sont pas réticulables, le conducteur et les matières appliquées sur lui parviennent directement dans un dispositif de refroidissement. Lorsque la couche conductrice eztérieurs est extrudée directement sur l'isolation à la suite du moulage, ctest-à-dire sans que le conducteur avec l'isolation ait été envoyé à travers des dispositifs ql1elconques pour la réticulation ou le refroidis- sement de l'isolation, des défautS dans la couche conductrice intérieure ne peuvent pas être décelés avant que le câble ne soit complètement fini, et même cela ntest alors possible que par un essai destructif. Par contre, d'après la présente invention, un contrôle permanent de la qualité de la couche conductrice intérieure, ainsi que de défauts sous forme de bulles et d'impuretés dans l'isolation du câble est possible pendant la fabrication en cours, à cette condition que la matière utilisée pour l'isolation soit transparente à la température à laquelle cette matière est moulée par extrusion, comme cela est le cas pour de nombreuses matières connues et souvent utilisées pour des isolations de câbles, En fonction des observations faites à l'occasion du contrôle, le processus de production peut être interrompu ou corrigé de la manière nécessaire. La caractéristique de la présente invention, lorsque celle-ci esx appliquée à l'exemple donné ci-dessu de la fabrication des câbles, consiste en ce que l'extrudeuse servant au moulage de l'isolation et l'extrudeuse servant au moulage de la couche conductrice extérieure sont reliées ltune à l'autre par une pièce de connexion dont la paroi intérieure est en contact avec l'isolation lors de l'eYtrusion de celle-ci et qui est transparente ou est munie d'une fenêtre pour le contrôle de la qualité du semiconducteur interne et/ou de l'isolation.La pièce de connexion, qui peut être intérieurement cylindrique, conique ou en partie cylindrique et en partie conique, a intérieurement un diamètre minimum qui est exactement égal au diamètre extérieur de l'isolation. Du fait que la pièce de connexion est réalisée de cette manière, elle remplit d'autres fonctions importantes, en dehors du fait qu'elle rend possible un contrôle de qualité. Une fonction, qui est importante dans le cas de la fabrication de câbles à isolation réticulée, consiste en ce que la pièce de connexion garantit, en dépit de la pression exercée sur la matière polymère dans cette pièce de connexion, que l'isolation conservera sses dimensions.Une autre fonction, qui est importante aussi bien dans le cas de la fabrication de câbles à isolation réticulée que dans le cas de la fabrication de câbles sans isolation réticulée, consiste en ce que la pièce de connexion sert de régulateur pour le conducteur nuni de son isolation, si bien que la couche conductrice extérieure peut être posée sur l'isolation en une couche uniforme, immédiatement après le moulage de l'isolation. Cela peut se traduire par une grande économie de la place nécessaire pour l'équipement de production. Une autre fonction que la pièce de connexion peut avoir dans des conditions particulières, con- siste en ce qu'elle peut servir de tube de vulcanisation. L'invention peut être appliquée à la fnbrication de tubes, de tuyaux flexibles et d'autres profilés par extrusion d'une matière polymère transparente au moulage et par extrusion consécutive d'une matière polymère opaque sur la première matière polymère, et elle offre touJours les mêmes avantages. A proprement parler, la présente invention concerne un dispositif pour la fabrication de produits de matière polymère extrudés avec une extrudeuse pour le moulage d'une partie intérieure du produit qui est transparente à la température de moulage, par exemple une isolation pour un conducteur de câble muni d'une couche électriquement conductrice (semiconducteur intérieur) et avec une extrudeuse pour le moulage d'une couche opaque qui entoure cette tartie intérieure, comme par exemple une couche électriquement conductrice (semiconducteur extérieur) sur une isolation de câble, caractérisé par le fait que l'extrudeuse servant au moulage de la partie intérieure et l'extrudeuse servant au moulage de la couche opaque sont reliées entre elles par une pièce de connexion dont la paroi intérieure est en contact avec la partie intérieure transparente lors de l'extrusion de celle-ci et qui est transparente ou est munie d'une partie transparente pour le contrôle de la qualité de la partie intérieure et/ou des déments du produit situés en dedans de la partie intérieure. A titre d'exemple de matières arpropriées pour la partie intérieure transparente à la température de moulage, on peut citer le polyéthylène et des copolymères d'éthylène et d'un autre monomère insaturé, corme l'acrylate d'éthyle, l'acrylate de butyle et l'acétate de vinyle. Vans le copolymère, le poids de ltéthylène s'élève de préférence à 6Q % au moins du poids total de l'éthylane et d'ure autrs composé insaturé.La matière polymère peut être utilisée sans addition d'une substance qui provoque une réticulation. Dans ces conditions, l'isolation est dotée de caractéristiques thermoplastiques. Dans d'autres cas, la matière polymère peut être mélangée avec un peroxyde ou une autre substance propre à provoquer une réticuLation. A titre d'exemples de peroxydes appropriés, on peut citer entre autres le peroxyde de di- cunyle, le-peroxyde de dibutyle tertiaire et la 2,5-diméthyl-2,5- di-(t-butylperoxy)-hexine-3. La quantité de peroxyde S'élève opportunément à 0,1 - 5 parties en poids pour 100 parties en poids de matière polymère.Normalement, la matière polymère est égale- ment mélangée avec un antioxydant, comme par exemple la triméthyldihydroquinoléine polymérisée ou l'aldone- -naphtylamine, de préférence dans une proportion de 0,5 à 5 parties en poids pour 100 parties en poids de polymère. Lorsque la couche opaque est une couche électriquement conductrice, ctest-à-dire lorsque le dispositifs est utilisé pour la fabriceltion de câbles à haute tension, la matière polymère de cette couche peut être faite notamment d'un polyéthylène chloro- sulfoné qui contient une huile minérnle en tant que plastifiant, du noir de fumée de type conducteur et, le cas échéant, une charge pulvérulente telle que le talc, mais elle peut être également faite de copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle, contenant du noir de fumée et, le cas échéant, une charge pulvérulerste telle que le talc ou la craie. Lorsque la couche est réticulée, on y incorpore en outre un peroxyde, par exemple du genre indiqué cidessus et dans les proportions mentionnées ci-dessus. Lorsque la couche opaque est une couche protectrice sur un tube, un tuyau flexible QU un autre profilé, à la manière d'une gaine qui protège contre l'influence des rayons uLtra-violets, elle peut être faite notamment d'une matière polymère qui contient quelques percentiles de noir de fumée. 3ans ce cas, le type de la matière polymère peut être très variable. Conviennenr entre autres, en tant que matières polymères, le polyéthylene, ' le pclypropylène, le chlorure ae polyvinyle, le polyéthylène chlorosulfoné, le chloroprène, le caoutchOuc nitrile, le polstramide et le polyuréthane. Lorsque la couche est réticulée, il y est incorporé un peroxyde, par exemple du genre et dans la proportion qui ont été indiqués ci-dessus pour la matière polymère de la partie intérieure. La matière de la partie transparente de la pièce de connexion peut être nar exemple un verre ou un quartz. L'invention est ci-après expliquée de façorl plus détaillée par la description d'exemples de réalisation et en référence aux dessins annexés. La fig. 1 représente un dispositif selon l'invention pour la fabrication d'un câble à haute tension. La fig. 2 représente un dispositif aelon l'invention pour la fabrication d'un tube qui est muni d'une gaine destinée à le protéger contre les rayons ultra-violets. La fig. 3 représente un autre dispositif selon l'invention pour la fabrication d'un cible à haute tension. Sur les figures, ltextrudeuse servant au moulage de la partie intérieure est désignée par 1, l'extrudeuse servant au moulage de la couche opaque est désignée par 2 et la pièce de connexion comportant une partie transparente pour le contrôle du produit couvrant la partie intérieure est désigné par 3. Dans les dispositifs représentés sur les fig. 1 et 7, la pièce de conn xion 3 et l'extrudeuse 2 sont conçues de sorte que la matière moulée par extrusion dans l'extrudeuse 1 ne soit pas réticulée ou soumise à un autre traitement au moment où elle passe à travers la pièce de connexion et pénètre dans l'extrudeuse 2. Dans le cas du dispositif représenté sur la fig. 3, la pièce de connexion sert de tube de vulcanisation et, pOur cette raison, la matière moulée par extrusion dans ltextrudeuse 1 est réticulée au moment où elle pénètre dans ltextrudeuse 2. Dans les exemples illustrés par les fig. 1 et 2, la pièce de connexion est constituée par un tube cylindrique de verre ayant une largeur d'environ 5 cm et un diamètre intérieur qui est exactement égal au diamètre extérieur de la partie intérieure du produit qui doit être fabriqué. Dans les cas représentés, la pièce de connexion est complètement trans- parente. D'après ce qui est représenté sur la fig. 1, un conducteur de câble 4, qui est de type classique et peut être fait de cuivre ou d'aluminium, passe à travers les extrudeuses 1 et 2. A son entrée dans l'extrudeuse 1, il est garni d'urle couche conductrice intérieure 5 moulee par extrusion. Celle-ci se compose, dans le cas décrit, d'un copolymère d'éthylène et d'acrylate d'éthyle (rapport pondéral, 80 : 20) qui contient 40 parties en poids de noir de fumée de type conducteur et 2 parties en poids de peroxyde de di-t-butyle pour 100 pa-rties en poids de copolymère.Pour la couche conductrice intérieure, on peut également utiliser entre autres les matières qui ont été citées en tant qu'exemples de rlatières pour la couche conductrice extérieure dans le texte qui précède. L'isolation 6 du câble est appliquéa dans l'extrudeuse 1. Elle se copose, dans le cas décrit, de polyéthylène LD ayant un indice de fusion compris entre 0,2 et 20 et contenant 2 parties en poids de peroxyde de di-d -cumyle et 0,2 parties en poids de triméthyldihydroquinoléine polymérisée pour 100 parties en poids de polyéthylène. Be polyéthylène est à une température de 125 C lors de l'extrusion.Dans ltextrudeuse 2 est appliquée une couche conductrice extérieure 7 qui, dans le cas décrit, se compose d'un copolymère d'éthylène et a 'acétate de vinyle (rapport pondéral, 60 : 40) qui contiens 30 parties en poids de noir de fumée de type conducteur et 2 parties en poids de peroxyde de dibutyle tertiaire pour 100 parties en poids de copolymère. Be conducteur 4 du câble, muni des couches 5, 6 et 7, pénètre ensuite dans le tube de vulcanisation 8 qui n'est représenté qu'en partie et où les couches 5, 6 et 7 sont réticuLées par chauffage à 220 C environ, étant exposées à une pression de 1 MPa.Au moment où le polyéthy- lène traverse le tube de verre 3, il est, corme il résuLte de ce qui précède, à une température de 125 C et il est alors transparent. dn peut donc contrôler en permanence la qualité de la couche conductrice intérieure 5 et de l'isolation 6 et interrompre la production ou ajuster les conditions de celle-ci dans le cas où il stavèrerait que des défauts survsennent dans la couche conductrice intérieure ou dans l'isolation elle-meme. La fig. 2 représente un dispositif pour la fabrication d'un tube qui est muni d'une couche de protection contre le raypnnement ultra-violet. Dans ce cas, ln mandrin 9 s'étend à travers les extrudeuses 1 et 2. De tube 10, qui est moulé par extrusion dans ltextrudeuse 1, est fait de polyéthylène HD qui présente un indice de fusion de 0,1 et qui contient 0,2 parties en poids de triméthyldihydroqu noléine polymérisée pour 100 parties en poids de polyéthylène. Le polyéthylène est à une tempé- rature de 240 C lors de l'extrusion.Dans ltextrudeuse 2 est appliquée une couche protectrice 11 de polyétnylène HD qui contient 3 parties en poids de noir de fumée et 0,2 parties en poids de triméthyldihyèroquinoléine polymérisée pour 100 parties en poids de polyéthylène, La tube composé des couches 10 et 11 pénètre à la suite du moulage dans un bain-marie (non représenté) maintenu a une température de l'ordre de 100 C, où il est refroi- di. Lorsque le polyéthylène 10 traverse le tube de verre 3, il est, comme il résulte de ce qui précède, à une température de 240 C et il est alors transparent.On peut donc contrbler en permanence la qualité de la couche 10 et procéder à des modifica- tions nécessaires du processus de production. Dans les dispositifs représentés sur les fig. 1 et 2, la pièce de connexion 3 peut être également conique ou formée d'une partie conique et d'une partie cylindrique. Dans ces conditions, elle a un diamètre intérieur minimum qui est exactement égal au diamètre extérieur de la partie intérieure 6 ou 10 du produit que l'on veut fabriquer. I1 va de soi que la pièce de connexion peut être faite en plu9 Ou moins grande partie de métal et, pour le reste, d'une partie transparente. Par exemple, la pièce de connexion peut être formée d'un tube métallique cylindrique ou conique dans lequel est enchâssée une fenêtre de verre. D'après la fig. 5, la pièce de connexion 5 entre les extrudeuses 1 et 2 est un tube de verre qui sert également de tube de vuLcanisation. Te tube de vulcanisation est entouré par une source de rayonnement 12 qui se compose de plusieurs lampes à infra-rouges disposées tout autour du tube, comportant des filaments de tungstène qui travaillent à une tempérsture de 2100 C et produisent dans ces conditions un rayonnement dont le maximum d'intensité se situe a une longueur d'onde de 1,2 tu. Dans l'ex- trudeuse 1, le conducteur est boarni tout d'abord d'une couche conductrice intérieure 5, puis d'une isolation 6. Bes matières des couches 5 et 6 peuvent être les mêmes que ^el les qui ont été mentionnées pour les coaches correspondantes à propos de la fabrication du câble a haute tension décrite sn référenca à la fig. 1. Le polyéthylèna de la couche 6 est à une température d'environ 125 C lors de son extrusion.-Torsque le conducteur garni des couches 5 et 6 passe en regard de la source de rayonnement 12, les polymères des souches 5 et 6 sont réticulés, puis ils sont , refroidis avec de l'eau ou un gaz sous pression dans un tube de refroidissement (non représenté) raccordé à l'extrémité gauche du tube de vuLcanisation 3. Dans le tube de vulcanisation, les poly- mères sont exposés à une pression. La pression est produite en mettant à profit la dilatation thermique du polymère en combinai- son avec la pression exercée par l'orifice de llextrudeuse 1 à l'une des extrémités du tube de vulcanisation et avec la pression exercée par le réfrigérant à l'autre extrémité du tube de vuLca- nisation. suant donné qua le tube de vulcanisation et le polyéthylène traversent le rayonnement infra-rouge à bande courte à la température de moulage, il se produit un réchauffement rapide du conducteur et de la couche conductrice intérieure du câble, ce qui se traduit par un chauffage complet et rapide, ainsi que par une réticulation rapide du polymère dans toute sa section trans- versale. La couche conductrice extérieure 7, qui est appliquée dans ltextrudeuse 2, peut être faite d'un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle (rapport pondéral, 60 : 40) qui contient 20 parties en poids de noir de fumée de type conducteur pour 100 parties en poids de copolymère. Lorsqu'on veut réticuLer la couches on doit la mélanger avec un peroxyde et la soumettre à un chau- fage dans un dispositif chauffant qui est placé en aval de ltex- trudeuse 2 et en amont du dispositif de refroidissement dans le sens de progression du câble. Du fait que le tube de vAlcanisa- tion est transparent, de même que l'isolation 6 pendant qu'elle se trouve dans ce tube de vulcanisation, on peut contrôler en permanence la dualité de la couche conductrice intérieure 5 et de l'isolation 6 et interrompre la fabrication ou ajuster les conditions de celle-ci au cas où il stavèrerait que des défauts surviennent darus l'une de ces couches. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la fabrication de produits de matière polymère extrudés, avec une extrudeuse l pour le moulage d'une partie intérieure 6, 10 du produit qui est transparente à la température de moulage, par exemple une isolation 6 pour un conducteur de câble 4 garni d'une couche électrique ment conductrxce 5 (semiconducteur intérieur) et avec une extrudeuse 2 pour le moulage d'une couche opaque 7, 11 qui entoure cette partie intérieure, par exemple une couche électriquement conductrice 7 (semiconducteur extérieur) sur une isolation 6 de c ble, caractérisé en ce que ltextrudeuse servant au moulage de la partie intérieure et ltextrudeuse servant au moulage de la couche opaque sont reliées entre elles par une pièce de connexion 3 dont la paroi intérieure est en contact avec la partie intérieure transparente du produit lors de ltextrusion de celle-ci et qui est transparente ou comprend une partie transparente, afin quton puisse contrôler la qualité de la partie intérieure et/ou d'éléments du produit situes en dedans de cette partie intérieure . 2. Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce que la pièce de connexion 3 ebt un tube cylindrique ou conique transparent. 3. Dispositif selon la revendication l ou 2, caractérisé en ce que la pièce de connexion 3 est un tube de vulcanisation pour la partie intérieure transparente 6, 10,