Brevet FR2505057A1 — publié le 19821105

ELEMENT PORTEUR NON METALLIQUE POUR CABLE ET CABLE COMPORTANT UN TEL PORTEUR La présente invention a pour objet un élément porteur non métallique pour câble et un câble, notamment à fibres optiques, comportant un tel porteur. On sait que les matériaux plastiques habituellement utilisés pour protéger les fibres optiques sont généralement renforcés par des éléments porteurs présentant une bonne résistance à la traction et un faible coefficient de dilatation thermique, si possible identique à celui des fibres optiques. On connait déjà, notamment pour les câbles à fibres optiques, des éléments porteurs constitués de fils métalliques. Dans certaines applications toutefois, il est avantageux, voire indispensable, de disposer de câbles de transmission optique exempts de masse métallique, par exemple pour réaliser des liaisons dans les postes ou les dispositifs à très haute tension, ou bien pour réaliser des liaisons difficiles à détecter, etc ... L'adoption d'un porteur non métallique entraîne, en outre, dans la majorité des cas, une réduction du poids du câble. On utilise ainsi des éléments non métalliques soit unitaires, soit sous forme de toron. Un élément porteur est constitué par un fil ou un toron de fils, où un fil est constitué par des fibres noyées dans une résine. Cependant, ces éléments ne donnent pas satisfaction du fait que, lorsqu'ils sont soumis à des forces de compression, soit par courbure du câble, soit par exposition de celui-ci à des basses températures, les fils deviennent fragiles au niveau des couches externes, et, dans le cas d'un toron, les différents fils tendent de plus à s'écarter les uns des autres. La présente invention a pour objet un élément porteur non métallique pour câble, qui ne présente pas ces inconvénients. L'élément selon l'invention comporte au moins un fil non métallique et est recouvert d'un guipage à forte tension. L'invention concerne également un câble, notamment à fibres optiques, comportant un tel élément. L'invention sera mieux comprise dans la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif et où: - la figure 1 représente en perspective un élément porteur comprenant un fil formé de fibres noyées dans une résine, - la figure 2 représente en coupe un élément porteur sous la forme d'un toron, - la figure 3 représente en perspective un élément porteur en cours de guipage, suivant l'invention, - la figure 4 représente en perspective un élément porteur guipé suivant l'invention, - la figure 5 représente en coupe un élément de la figure 4 pourvu d'une gaine ou d'un vernis de protection, - la figure 6 représente un exemple de câble utilisant un élément porteur de la figure 5. La figure 1 représente un élément porteur désigné par le repère général 1 et qui comprend un fil formé de fibres résistantes 2 noyées dans une résine. Les fibres peuvent être par exemple des fibres de verre, des fibres aramides ou des fibres de carbone. La figure 2 représente un élément porteur constitué par des fils 3, ici au nombre de 6, dont chacun est formé de fibres noyées dans une résine, par exemple époxy, et qui sont câblés en hélice, par exemple autour d'un élément central 4 qui peut être ou non de structure identique aux fils 3. La figure 3 représente un élément porteur qui, suivant l'invention, est soumis à une opération de guipage sous forte tension. Cette opération est réalisée préférentiellement à l'aide d'une mèche de fibres résistantes, par exemple de fibres aramides. Elle a pour effet de réaliser un compactage maintenant l'extérieur de l'élément porteur sous compression. Le guipage a pour effet d'empêcher la rupture des fibres constituant les couches externes du ou des fils lorsque l'élément est soumis à une compression, ainsi que l'extension de ce phénomène de proche en proche aux autres fibres de chaque fil. La tension des fibres de guipage dépend dans tous les cas de la dureté de la résine employée. En effet, la rupture des fibres constituant les couches externes des fils intervient parce que localement la force de compression, notamment lors d'une courbure, devient plus grande que la résistance du matériau constituant le fil. Il y a alors désagrégation locale du matériau et rupture des fibres par cisaillement. Le guipage selon l'invention permet, par superposition d'une force de précontrainte radiale, de compenser les forces de cisaillement et de maintenir localement la cohésion des fils. La force de serrage devra alors être d'autant plus forte que la résine sera plus dure car elle sera d'autant plus fragile. La force de serrage sera déterminée par le calcul ou expérimentalement en fonction des conditions d'utilisation du câble et sera d'autant plus élevée que celles-ci seront plus sévères (utilisation à basse température, faibles rayons de courbure).Ainsi, un élément porteur de structure donnée et guipé suivant un pas donné avec une force de serrage donnée, présente intrinsèquement une résistance aux forces de compression supérieure à celle du même élément non guipé. Sa résistance peut s'exprimer sous la forme d'un rayon de courbure minimal d'enroulement et/ou d'une température minimale d'utilisation. Ceci permet d'utiliser directement un élément porteur donné pour un câble de caractéristiques données. D'autre part, un guipage selon l'invention permet également d'améliorer les performances de l'élément en traction. On peut donc également caractériser un élément selon l'invention par une résistance à la traction et/ou une température maximale d'utilisation. Si l'élément porteur est constitué de plusieurs éléments câblés, le guipage est réalisé sous une tension suffisante pour assurer un compactage de l'ensemble, sous la forme d'éléments 4' et 3' (figure 4) entre lesquels pratiquement aucun espace intercalaire ne subsiste. A titre de variante, on peut collectivement enrober de résine les éléments 3 et 4 avant l'opération de guipage. Le guipage, pour être efficace, devra assurer un bon recouvrement de la surface extérieure de l'élément porteur, c'est-à-dire qu'il sera réalisé de préférence à spires jointives ou avec recouvrement. A titre d'exemple, un élément porteur a été réalisé à partir de 7 fils sous forme de fibres enrobées de résine époxy, et câblés ensemble. Chaque fil a un diamètre de 0,5 mm. L'élément porteur a été guipé à l'aide d'une mèche de fibres aramides (marque "Kevlar"), dont chaque fibre a une section d'environ 6 à 7 microns, et présentant une résistance à la rupture de 30 Kg. Cette mèche, vendue sous la référence KEVLAR 49 (1580 dtex), produit, lorsqu'elle est posée à plat sous forme de guipage, un ruban d'environ 1 mm de large et de 1 à 2 dizièmes de mm d'épaisseur. On a ainsi posé une telle mèche sous une tension de quelques kilos, la tension ayant été obtenue en freinant un touret dévidant la mèche, et à un pas d'environ 1 mm afin d'obtenir un guipage bord à bord. Cette tension est suffisante pour assurer le compactage désiré.Un tel élément porteur peut être enroulé sans inconvénient sur un diamètre de 40 mm et supporter des températures de - 550C à + 1200C On remarquera que la température maximale que peut supporter l'élément porteur dépend également de la qualité de la résine employée. Un élément porteur revêtu d'un guipage 8 selon l'invention peut être utilisé de diverses manières. Il peut tout d'abord être intégré directement comme élément porteur dans une structure en matériau plastique, par exemple une structure cylindrique rainurée dont les rainures contiennent des fibres optiques, ou bien encore dans une gaine de renfort extrudée autour d'un câble comprenant plusieurs éléments porteurs au nombre par exemple de 3. Il peut également être utilisé comme porteur câblé et à cet effet être préférentiellement revêtu d'une couche supplémentaire 9. Sous cette forme, il est représenté par le repère 10 de la figure 3. Cette couche 9 peut être une gaine, ou bien un vernis. Elle a pour fonction de protéger les fibres constituant le guipage 8. La mise en oeuvre d'une gaine permet en outre de mettre l'élément au diamètre nécessité pour son utilisation. Par exemple, une gaine en polyamide convient bien étant donné que ce matériau, sous forme extrudée, est relativement fluide et remplit bien les interstices. De même, toute résine qu'il est possible de déposer en très faible épaisseur convient particulièrement, par exemple 1' "ETFE" (copolymère tétrafluoréthylène-éthylène). La figure 6 illustre une utilisation d'un élément porteur désigné par le repère général 10, guipé et recouvert d'une couche supplémentaire 9. I1 est entouré d'une pluralité de tubes 12, ici au nombre de 6, dont chacun contient une fibre optique. L'ensemble est entouré d'une gaine et/ou d'une enveloppe 14. La couche supplémentaire 9, qui n'est pas indispensable, permet de protéger le guipage contre les frottements mécaniques. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-dessus. Ainsi, il est possible de procéder au guipage à l'aide d'un ruban continu pourvu que sa résistance à la traction soit suffisante. On peut également mettre en oeuvre un guipage à plusieurs couches. REVENDICATIONS 1. Elément porteur non métallique pour câble caractérisé en ce qu'il comporte au moins un fil (1, 3', 4') et en ce qu'il est recouvert d'un guipage (8) à forte tension. 2. Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de fils (3', 4') assemblés. 3. Elément selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fils (3', 4') sont câblés en hélice autour d'un fil central. 4. Elément selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un fil (3', 4') est constitué par des fibres résistantes (2) noyées dans une résine. 5. Elément selon la revendication 4, caractérisé en ce que les fibres (2) sont choisies parmi les fibres aramides, les fibres de verre et les fibres de carbone. 6. Elément selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la résine est une résine époxy. 7. Elément selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le guipage (8) est réalisé à partir d'au moins une mèche de fibres résistantes (7) posée hélicoldalement bord à bord ou avec recouvrement. 8. Elément selon la revendication 7, caractérisé en ce que les fibres constituant la mèche (7) sont des fibres aramides. 9. Elément selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une couche supplémentaire (9) de protection. 10. Câble caractérisé en ce qu'il comporte un élément porteur selon l'une des revendications précédentes. 11. Câble selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte des fibres optiques.