Brevet FR2673318A1 — publié le 19920828

- Procédé de réalisation d'une enveloppe isolante autour d'un corps allongé, et produit obtenu par ce procédé La présente invention concerne un procédé de réalisation d'une enveloppe isolante autour d'un corps allongé, ainsi que les produits obtenus par ce procédé. On appelle corps allongé tout corps de longueur grande devant son diamètre On considère, par exemple, comme corps allongés les câbles de toutes sortes, les conducteurs électriques, les barres de profilés creux, les tubes, tuyaux, ou plus généralement les10 canalisations. La présente invention concerne en particulier l'enveloppe isolante principale de câbles électriques. On appelle enveloppe isolante principale ou isolation principale d'un câble électrique, une isolation extérieure de ce câble destinée à protéger hermétiquement du milieu ambiant (températures élevées, humidité, milieux chimiquement agressifs) son âme conductrice. Deux procédés sont utilisés actuellement pour réaliser l'isolation principale d'un câble électrique. Le premier consiste à extruder, autour d'une âme conductrice à isoler, une gaine en un matériau isolant comme le polytétrafluor- éthylène (PTFE) par exemple Ce procédé permet d'obtenir un aspect extérieur lisse du câble Cependant, la concentricité des câbles isolés obtenus selon ce procédé est mauvaise et en pratique de l'ordre de 70 % (on rappelle que la concentricité est le rapport entre l'épais-25 seur radiale minimale et l'épaisseur radiale maximale de la gaine isolante) En effet, la précision des outils et des réglages n'est pas suffisante pour assurer une bonne concentricité, typiquement supérieure à 90 %. Cette mauvaise concentricité entraîne des variations d'impédance et de tenue diélectrique et donc des pertes de transmission électrique du câble On peut alors réaliser la gaine isolante extérieure du câble selon un second procédé Ce procédé consiste à rubaner autour d'une âme conductrice, un ruban de section rectangulaire de PTFE ou de composite polyimide/PTFE par exemple Ce procédé assure une bonne concentricité de l'âme et de sa gaine isolante Il devrait en outre garantir une épaisseur radiale du câble constante en tout point. Cependant, afin d'assurer une isolation correcte et suffisamment étanche, il est nécessaire de créer un chevauchement du ruban à chaque pas du rubanage Ce chevauchement entraîne une irrégularité de l'épaisseur radiale du câble, appelée "côte" On ne peut donc pas5 obtenir une surface extérieure lisse Les côtes forment en fait des arêtes saillantes qui constituent des points d'agression pour des forces mécaniques extérieures Ceci peut entraîner un arrachement de l'isolant au niveau des zones de recouvrement, qui expose le conducteur à d'éventuelles températures élevées, à l'influence de l'humidité ou à des milieux chimiquement agressifs. Afin de supprimer les côtes créées par le recouvrement du ruban, le brevet FR-2525382 utilise des rubans usinés de telle sorte que leur section ait la forme d'une lentille convexe Ceci confère au câble un aspect extérieur lisse et une bonne concentricité caractéristique des15 câbles rubanés Toutefois, ce procédé nécessite une fabrication complexe et onéreuse. Un but de la présente invention est de réaliser un câble électrique isolé cumulant les avantages du câble à isolation rubanée, c'est-à- dire une bonne concentricité, et du câble à isolation extrudée c'est-à-dire un aspect extérieur lisse. Un autre but de la présente invention est de réaliser l'isolation d'un câble électrique ayant les avantages précédents, et dont la mise en oeuvre utilise des technologies conventionnelles, adaptées à l'invention, et qui sont donc moins onéreuses que les25 procédés actuels ayant les mêmes avantages. La présente invention propose à cet effet un procédé de réalisation d'une enveloppe isolante autour d'un corps allongé par enroulement (ou rubanage) d'un ruban en un matériau synthétique autour dudit corps, caractérisé en ce que le pas dudit rubanage est choisi de30 manière à créer une rainure entre le bord libre de toute partie de spire non recouverte par les spires suivantes et la surface non recouverte de la spire précédente, ledit corps ainsi rubané étant ensuite enduit d'un vernis en un matériau synthétique identique à celui dudit ruban, ledit vernis venant combler lesdites rainures et35 enrober ledit ruban de manière à constituer, après un traitement 3 - thermique destiné à éliminer les substances volatiles contenues dans ledit vernis et à cuire ledit vernis, une enveloppe isolante lisse et centrée sur ledit corps. Selon une caractéristique importante, les rainures sont obtenues en effectuant le rubanage de sorte que chacune des spires recouvre la précédente sur une largeur correspondant à 49 % de la largeur du ruban. D'autre part, l'enduction de vernis peut être effectuée par trempé dans un bain contenant le vernis. De manière très avantageuse, le vernis contient des agents tensio-actifs adaptés de sorte que le vernis, avant traitement thermique, accroche à la surface sur laquelle il est enduit Ce traitement thermique peut être un frittage. On peut utiliser comme matériau synthétique constituant le ruban et le vernis, le PTFE ou un composé à base de polyimides. En outre, le corps allongé considéré peut être de section circulaire, rectangulaire ou polygonale. Il est également possible de faire subir à ce corps allongé rubané un nombre d'enductions et de traitements thermiques suffisants pour obtenir une surface d'isolant parfaitement lisse et une épaisseur radiale d'isolation désirée. Le procédé selon l'invention peut être appliqué par exemple à l'isolation extérieure de câbles électriques, de conducteurs électriques, de tubes, de tuyaux, ou de canalisations en général. Il peut également être appliqué à la fabrication de barres de profilés creux, le corps allongé étant alors un corps de support que l'on retire une fois le traitement thermique terminé. Les câbles électriques, conducteurs électriques, tubes, tuyaux, canalisations ou barres de profilés creux ainsi obtenus présentent une surface extérieure lisse et une concentricité supérieure à 90 %. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparattront dans la description suivante d'un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, donnée à titre illustratif et nullement limitatif. Dans les figures suivantes la figure 1 représente un câble à isolation extérieure rubanée selon -4- l'invention, la figure 2 est un grossissement de la partie II de la figure 1, la figure 3 représente schématiquement un four de vernissage pour enduction du câble selon l'invention. Le mode de réalisation donné ci-après décrit un rubanage à recouvrement à 49 % Toutefois, l'invention ne se limite pas à un tel rubanage, et concerne également des câbles rubanés sans recouvrement ou avec un recouvrement autre que celui mentionné dans la description. Grâce à un plateau à rubaner classique (non représenté), on recouvre une âme conductrice 1 (de diamètre égal à 1,25 mm) d'un ruban 2 de PTFE d'épaisseur égale à 76 * et de largeur L égale à 10 mm environ (voir figures 1 et 2) Ce recouvrement consiste en un enroulement hélicoïdal dont le pas est tel que chaque spire 3 de largeur L, est recouverte sur 49 % de sa largeur par la spire suivante,15 c'est-à-dire sur une largeur L' = 49 % L = 4,9 mm On dit alors que le coefficient de recouvrement est de 49 % (il est de 53 % sur les câbles à isolation rubanée de l'art antérieur qui présentent des côtes de chevauchement, et de 50 % sur un câble isolé à rubanage jointif) Un tel enroulement crée par conséquent des déjoints ou rainures 4 de largeur 4 = 1 % L = 0,1 mm entre le bord libre 5 de toute partie de spire non recouverte par les spires suivantes et la surface 6 non recouverte de la spire précédente. Après rubanage, le câble 7 ainsi obtenu est vernis dans un four de vernissage 8 (voir figure 3) Le vernissage est effectué en trois passes Pl, P 2 et P 3 A chaque passe, le câble 7 est trempé dans un bac d'enduction 9 contenant une dispersion aqueuse (ou vernis) de PTFE auquel ont été ajoutés des agents tensio-actifs Ces agents tensio-actifs sont adaptés au vernis de PTFE de sorte que, lorsque l'on sort le câble 7 du bac 9, le vernis encore liquide remplit les30 rainures 4 et nappe le câble 7 tout en accrochant ou adhérant à la surface du câble et ne "coule" pas comme cela se produirait si la tension superficielle créée par les agents tensio- actifs n'était pas optimisée. Puis, le câble 7 enduit du vernis PTFE subit, dans une tour verticale de cuisson 10, un traitement thermique (ou frittage) destiné - à éliminer les solvants et à cuire le vernis. Après la première passe (trempé et frittage) on procède à deux autres passes P 2 et P 3 similaires, afin d'obtenir une couche de protection correspondant à des spécifications d'épaisseur radiale et5 de tension de service désirées. Le câble final obtenu possède donc une couche supérieure de vernis 11 enrobant le rubanage et insérée dans les rainures 4 (Cette couche de vernis a une épaisseur comprise entre 27 et 36 %). Le câble isolé ainsi obtenu présente grâce à l'enduction de vernis, un aspect extérieur lisse n'offrant aucun point d'attaque pour des forces mécaniques qui pourraient donner lieu à un arrachement ou à une déchirure de l'enveloppe isolante, et une bonne concentricité caractéristique des rubanés En outre, sa fabrication n'implique pas de modification complexe des technologies conventionnelles En effet,15 on utilise un plateau à rubaner classique en adaptant simplement le pas de rubanage au coefficient de recouvrement désiré, et le vernissage s'effectue également selon une technique classique Le produit obtenu est de meilleure qualité, et a des caractéristiques électriques, chimiques et de tension de service identiques à celles des câbles à isolation rubanée ou extrudée de l'art antérieur, puisque le ruban et le vernis sont de même nature Notamment l'isolation extérieure obtenue est capable de résister aux sollicitations électriques et mécaniques. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de mise en oeuvre qui a été décrit. En particulier, le ruban et le vernis utilisés, qui doivent toujours être du même matériau, peuvent être constitués de composés à base de polyimides. Par ailleurs, pour des câbles de section non circulaire (rectangulaire ou polygonale par exemple), o il est impossible d'obtenir par extrusion une isolation extérieure centrée, l'invention permet de réaliser une enveloppe isolante ayant toutes les qualités nécessaires. Avantageusement, il est possible d'enduire le câble de plus de trois couches de vernis Ceci permet de bien combler toutes les 6 - rainures, de répondre aux performances désirées en tension de service pour le câble et de constituer une épaisseur radiale d'isolation conforme aux spécifications demandées. En outre, le procédé selon l'invention peut être appliqué d'une manière générale à l'isolation de tout corps allongé et en particulier à celle des câbles de tout type, y compris des câbles à fibres optiques, des conducteurs électriques de toutes sortes et éventuellement des tuyaux, des tubes ou de manière plus générale, des canalisations dont l'environnement de fonctionnement implique une protection isolante ayant les qualités de celle réalisée par le procédé de l'invention. Le procédé selon l'invention peut également être appliqué à la fabrication de barres de profilés creux Il suffit pour cela d'utiliser ce procédé sur un corps de support ou d'appui que l'on15 retire après fabrication de la barre de profilé formée. Il est bien évident que les valeurs numériques données ne constituent qu'un exemple de réalisation qui ne peut en aucun cas être considéré comme limitatif Par exemple, l'épaisseur du ruban peut être comprise entre 50 et 200 a et sa largeur entre 7 et 12 mm.20 Enfin, on peut remplacer tout moyen par un moyen équivalent sans sortir du cadre de l'invention. -7- REVENDICATIONS 1/ Procédé de réalisation d'une enveloppe isolante autour d'un corps allongé ( 1) par enroulement (ou rubanage) d'un ruban ( 2) en un matériau synthétique autour dudit corps ( 1) caractérisé en ce que le5 pas dudit rubanage est choisi de manière à créer une rainure ( 4) entre le bord libre ( 5) de toute partie de spire ( 3) non recouverte par les spires ( 3) suivantes et la surface ( 6) non recouverte de la spire ( 3) précédente, ledit coprs ( 1) ainsi rubané étant ensuite enduit d'un vernis en un matériau synthétique identique à celui dudit ruban ( 2),10 ledit vernis venant combler lesdites rainures ( 4) et enrober ledit ruban ( 2) de manière à constituer, après un traitement thermique destiné à éliminer les substances volatiles contenues dans ledit vernis et à cuire ledit vernis, une enveloppe isolante (il) lisse et centrée sur ledit coprs ( 1).15 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites rainures ( 4) sont obtenues en effectuant ledit rubanage de sorte que chacune desdites spires recouvre la précédente sur une largeur correspondant à 49 % de la largeur dudit ruban ( 2). 3/ Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite enduction de vernis est effectuée par trempé dans un bain ( 9) contenant ledit vernis. 4/ Procédé selon l'une des revendications l à 3, caractérisé en ce que ledit vernis contient des agents tensio-actifs adaptés de sorte que ledit vernis, avant ledit traitement thermique, accroche à la surface sur laquelle il est enduit. / Procédé selon l'une des revendications i à 4, caractérisé en ce que ledit traitement thermique est un frittage. 6/ Procédé selon l'une des revendications i à 5, caractérisé en ce que ledit matériau synthétique est choisi parmi le PTFE et les composés à base de polyimides. 7/ Procédé selon l'une des revendications l à 6, caractérisé en ce que ledit corps allongé a une section choisie parmi les sections circulaire, rectangulaire et polygonale. 8/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit corps allongé rubané subit un nombre d'enductions et de -8traitements thermiques successifs suffisants pour obtenir une surface d'isolant parfaitement lisse et une épaisseur radiale d'isolation désirée. 9/ Application du procédé selon les revendications 1 à 8 à l'isolation extérieure d'un câble électrique. l O/ Application du procédé selon les revendications 1 à 8 à l'isolation extérieure d'un conducteur électrique. 11/ Application du procédé selon les revendications 1 à 8 à l'isolation extérieure d'un corps allongé choisi parmi les tubes, les tuyaux et les canalisations en général. 12/ Application du procédé selon les revendications 1 à 8 à la fabrication de barres de profilés creux, caractérisée en ce que ledit corps allongé est un corps de support retiré une fois ledit traitement thermique terminé. 13/ Cible électrique isolé extérieurement obtenu selon le procédé des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il présente une surface extérieure lisse et une concentricité supérieure à 90 %. 14/ Conducteur électrique isolé obtenu selon le procédé des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il présente une surface extérieure lisse et une concentricité supérieure à 90 %. / Tuyau isolé obtenu selon le procédé des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il présente une surface extérieure lisse et une concentricité supérieure à 90 %. 16/ Tube isolé obtenu selon le procédé des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il présente une surface extérieure lisse et une concentricité supérieure à 90 %. 17/ Canalisation isolée obtenue selon le procédé des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle présente une surface extérieure lisse et une concentricité supérieure à 90 %. 18/ Barre de profilé creux selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle présente une surface extérieure lisse et une concentricité supérieure à 90 %.