Brevet FR2696883A1 — publié le 19940415

- Conduit protecteur pour câbles constitué d'un tube rainuré en matière thermoplastique, et dispositif pour sa fabrication La présente invention concerne un conduit protecteur constitué d'un tube en matière thermoplastique rainuré intérieu- rement, destiné à protéger par exemple des câbles électriques, des fibres optiques, etc; ainsi qu'un dispositif pour leur fabrication. En vue de protéger mécaniquement et de faciliter le placement de câbles électriques, de fibres optiques, etc (tous appelés "câbles" par la suite), notamment aux endroits o ils doivent être enterrés ou encastrés, il est courant de les insérer dans des conduits protecteurs constitués d'un matériau possédant les propriétés mécaniques protectrices requises, par exemple un métal ou une matière plastique Une fois ces conduits installés, on y insère le ou les câbles, généralement en les tirant au moyen d'un filin préalablement introduit dans le conduit ("tire-fil"), ou encore grâce à une "souris" propulsée par de l'air comprimé. Ces conduits ont parfois une longueur importante Ainsi, pour prendre un exemple, il est techniquement possible de réaliser des réseaux de fibres optiques comportant des tronçons de plusieurs centaines de mètres voire de plusieurs kilomètres sans interconnexions ni dispositifs d'amplification Il serait regrettable que le problème de l'insertion des fibres optiques dans leur conduit protecteur impose de réduire la longueur de ces tronçons en-deçà de ce que permet réellement cette technologie. Cette insertion engendre en effet des forces de frottement qui compliquent fortement l'opération, surtout lorsque les conduits ne sont pas rectilignes Il est donc souhaitable de disposer de conduits protecteurs de faible frottement interne. Si l'on exclut les solutions utilisant un lubrifiant, peu commodes, on peut se tourner vers celles impliquant un rainurage interne des conduits, telle celle proposée dans la demande de brevet DE-A-4 016 726 (VOGELSANG Gmb H), qui consiste à aménager à 2 - la surface intérieure des conduits des rainures, de préférence non parallèles à leur axe et de directions alternées Ces conduits sont cependant constitués d'une seule et même matière plastique, qui doit être à même de répondre à des exigences élevées de résistance mécanique et chimique en vue de protéger efficacement les câbles qui seront insérés dans ces conduits. Cette structure, entièrement composée d'un matériau généralement de haute qualité, est d'un coût élevé et ne tient pas compte du fait notamment que les mêmes propriétés ne sont pas exigées pour les parois intérieure et extérieure des conduits. La présente invention vise à fournir un conduit protecteur pour câbles économique et présentant une optimisation des propriétés intrinsèques des couches intérieure et extérieure, ainsi qu'un dispositif permettant de le fabriquer. A cet effet, la présente invention concerne d'abord un conduit protecteur pour câbles constitué d'un tube en matière plastique muni de rainures internes non parallèles à son axe et de directions alternées qui se caractérise en ce que sa paroi est constituée d'au moins deux couches coaxiales de matériaux différents. Un conduit protecteur rainuré multi-couche présente en effet plusieurs avantages importants Ainsi, un conduit comportant deux couches A-C permet d'optimiser indépendamment le choix du matériau de la couche extérieure A, qui doit résister aux contraintes mécaniques et/ou chimiques du milieu d'installation, et celui de la couche intérieure C, en contact avec les câbles, pour lequel de bonnes propriétés tribologiques ou de glissement sont souhaitables De même, un conduit à trois couches A-B-C offre en outre la possibilité d'utiliser pour la couche centrale un matériau moins coûteux, par exemple une matière plastique recyclée, expansée ou chargée Une autre configuration du genre A-B-A, comprenant une couche centrale (B) à base de matière plastique recyclée ou expansée emprisonnée entre deux autres couches identiques l'une à l'autre (A), est également intéressante car particulièrement économique lorsque les couches extérieure et intérieure peuvent être identiques. 3 - L'invention n'est pas limitée quant au choix des matières plastiques envisagées, qui peuvent notamment être choisies parmi les thermoplastiques usuels tels que les homopolymères et copolymères du chlorure de vinyle, de l'éthylène ou du propylène. Il peut également s'agir, comme on vient de le dire, de matières plastiques recyclées, expansées ou chargées Celles-ci peuvent d'ailleurs être utilisées pour une couche autre que centrale, mais on les évitera généralement pour la couche extérieure, dont l'apparence et la résistance mécanique doivent être satisfaisantes Une catégorie de polymères particulièrement avantageux pour la couche intérieure est constituée par les polymères fluorés extrudables tels que notamment le PVDF (polyfluorure de vinylidène), en raison de leur faible coefficient de frottement De plus, certaines applications particulières peuvent exiger l'utilisation d'additifs divers tels que par exemple lubrifiants, stabilisants, pigments, renforts fibreux ou particules conductrices de l'électricité. Ce dernier exemple est d'une importance considérable dans le cas de conduits destinés à protéger des câbles électriques, qu'il importe de blinder non seulement sur le plan mécanique, mais également sur celui des interférences électromagnétiques (à la fois émises et subies par les câbles) A cette fin, il peut se révéler particulièrement utile d'incorporer à l'une des couches constitutives du conduit des particules conductrices de l'électricité, comme par exemple du noir de carbone, des fibres de carbone, des fibres métalliques, des polymères conducteurs tels que le polythiophène, la polyaniline ou le polypyrrole, etc. Un autre avantage de telles couches électroconductrices est qu'elles permettent d'éviter une accumulation d'électricité statique, notamment par frottement lors de l'insertion des câbles, qui peut constituer un danger dans certains environnements Dans le même ordre d'idées, dans le but de réaliser un blindage magnétique, on peut également incorporer à l'une des couches des particules magnétiques telles que de la poudre de ferrite. Certaines des couches des conduits selon l'invention peuvent 4 - également contenir des charges, par exemple des charges minérales telles que du carbonate de calcium, ce qui permet d'en réduire le coût tout en augmentant la rigidité Dans ce cas comme dans celui des charges électroconductrices et magnétiques, une structure multi-couche permet de garantir aux conduits une résistance mécanique globale acceptable malgré la présence d'une ou plusieurs couche(s) hétérogène(s). Les rainures prévues dans la paroi interne du conduit conforme à l'invention sont généralement de faibles dimensions, de l'ordre du millimètre en largeur et en hauteur On comprend cependant aisément qu'elles peuvent être de dimensions supé- rieures dans le cas de conduits de diamètres importants, dans lesquels on insérera des câbles lourds et rigides Pour réduire les frottements lors de l'insertion du ou des câble(s), on répartit les rainures sur toute la surface interne du conduit, et on les dispose de préférence de manière légèrement oblique par rapport à l'axe du conduit, cet angle étant par exemple compris environ entre 10 et 45 Si cet angle reste constant, les rainures prennent la forme d'hélices Pour éviter que cette disposition ne donne naissance à des efforts de torsion lors de l'insertion des câbles, qui se traduiraient en fin de compte par un frottement axial accru, on alterne régulièrement le sens de rotation des rainures, et éventuellement leur obliquité La "longueur d'onde" des rainures, c'est-à-dire la distance sur laquelle leur sens de rotation reste le même, n'est pas critique, mais ne doit pas être excessive; une longueur d'onde de l'ordre du mètre donne de bons résultats Alternativement, on peut aussi imposer comme contrainte géométrique que l'amplitude angulaire maximale que décrit une rainure dans ses ondulations, lorsqu'on considère une coupe du conduit, reste inférieure à 120 environ. Ces rainures ne doivent pas forcément décrire des segments d'hélices; une configuration particulièrement simple à réaliser et donnant d'excellents résultats consiste à donner aux rainures une forme sinusoïdale (en considérant le développement du conduit). Pour améliorer encore davantage les propriétés de frottement de la couche interne des conduits selon l'invention, en contact avec les câbles, on peut la rendre autolubrifiée ou rugueuse Il est par exemple possible d'incorporer à la composition polymé- rique constitutive de la couche intérieure un plastifiant tel que des phtalates, comme le DOP (dioctylphtalate), si le polymère constitutif est une résine à base de chlorure de vinyle ou une cire appropriée si le polymère constitutif est une polyoléfine. Ce plastifiant migrera progressivement vers la surface intérieure en la lubrifiant On peut également incorporer des charges adéquates, telles que de la silice ou du carbonate de calcium, qui en rendront la surface rugueuse Un autre moyen d'obtenir une surface rugueuse est le matage, qui consiste à refroidir brutalement celle-ci juste avant sa sortie de la filière d'extrusion. A titre de variante, la présente invention concerne également des conduits protecteurs solidarisables et désolidari- sables après fabrication En effet, il est fréquent que l'on ait à faire suivre le même trajet à plusieurs conduits qui doivent néanmoins rester séparés, par exemple si des mesures de sécurité ou des normes interdisent à certains câbles d'être placés dans un même conduit Il est souvent peu pratique, dans ce cas, d'installer un à un plusieurs conduits individuels, en raison par exemple de la mauvaise accessibilité de certains "espaces techniques" d'un bâtiment C'est pourquoi la présente invention concerne également, à titre de variante et de perfectionnement, un conduit protecteur tel que décrit ci-dessus, muni en outre d'appendices latéraux permettant de le solidariser avec d'autres conduits similaires, sans utiliser le moindre outil Des exemples non-limitatifs de tels conduits sont représentés en coupe aux figures 2, 3, 4 et 5 des dessins annexés La présence de ces appendices, extrudés en même temps que le conduit proprement dit et s'étendant par conséquent sur toute la longueur de celui-ci, permet d'en assembler 2 ou plusieurs postérieurement à leur fabrication, par exemple au moment de leur installation, ce qui facilite celle-ci Ces appendices sont généralement constitués de la même matière plastique que la couche extérieure 6 - des conduits, mais ceci ne constitue pas une obligation Le fait que le conduit selon l'invention soit multi-couches permet de choisir la matière plastique constitutive des appendices et de la couche extérieure de manière optimale, notamment en ce qui concerne leur élasticité et leur résistance à la fatigue Les appendices en question, bien que destinés essentiellement à solidariser entre eux deux ou plusieurs conduits, peuvent également servir à fixer un conduit à une paroi munie d'un support dont la section présente une géométrie adéquate Dans cette perspective, l'invention vise également à couvrir un conduit tel que décrit ci-dessus muni d'un seul appendice. Un mode de réalisation particulier du conduit selon l'invention consiste à prévoir deux appendices disposés de manière diamétralement opposée sur sa surface extérieure, ce qui permet de réaliser par emboîtement des faisceaux de conduits coplanaires Les appendices en question peuvent être l'un mâle ( 10) et l'autre femelle ( 9), comme représenté à la figure 2, ou tous deux hermaphrodites ( 11) comme illustré par la figure 5. Quel que soit le type d'appendice utilisé, on peut en disposer un nombre quelconque sur la périphérie extérieure du conduit, par exemple 4 appendices espacés de 90 tel qu'illustré à la figure 3, ou encore six appendices espacés de 600 Il est ainsi possible de réaliser par emboîtement des faisceaux de conduits non-coplanaires, c'est-à-dire (en coupe) tridimensionnels. La géométrie exacte des appendices se détermine de préfé- rence de sorte à ce que la force nécessaire à la séparation de deux conduits préalablement solidarisés soit d'une part supérieure à celle qui pourrait s'exercer de manière naturelle au cours de la mise en place de faisceaux de conduits, notamment sous l'effet de la pesanteur, et d'autre part suffisamment modérée pour ne pas nécessiter l'utilisation d'un outil. Un choix judicieux de la matière plastique constitutive des appendices, essentiellement quant à ses propriétés tribologiques, et de la géométrie exacte des appendices, permettra d'obtenir au choix des faisceaux de conduits rigides ou souples, en fonction du nombre de conduits, de leur disposition relative, et de la 7 - facilité avec laquelle les appendices emboîtés glisseront ou s'emboîteront par pression les uns dans les autres Il peut en effet être utile de disposer d'un faisceau de conduits rigide, par exemple s'il doit être suspendu en un petit nombre de points. Dans le but d'obtenir des faisceaux de conduits aussi peu encombrants que possible, l(es) appendice(s) femelle(s) peu(ven)t être encastrés ou inclus dans la paroi externe du conduit, si son épaisseur le permet, comme illustré à la figure 4. L'invention concerne également un dispositif permettant la réalisation aisée de tels conduits protecteurs, dont une variante est illustrée en outre à la figure 1. De manière plus précise, elle concerne un dispositif constitué essentiellement par une tête de coextrusion comportant une filière externe et un noyau coaxial qui se caractérise en ce que l'extrémité du noyau ( 7) est prolongée par un outil rotatif denté ( 5) mis en rotation alternée par un dispositif d'entraî- nement axial ( 8), et en ce que la tête comporte un bloc d'alimen- tation équipé d'au moins deux orifices d'alimentation latérale ( 1, 2) reliés à des canaux de distribution permettant chacun de distribuer de manière régulière une matière plastique fondue provenant d'une extrudeuse extérieure (non-représentée) sur toute la périphérie de l'espace annulaire interne ( 4) de ladite tête de coextrusion, de sorte à permettre la coextrusion simultanément au moins deux matières plastiques différentes par sa filière annu- laire de sortie ( 6) Dans le cas particulier de la réalisation d'un conduit à trois couches du genre A-B-A ou A-B-C comme décrit plus haut, dont la couche centrale est constituée de plastique recyclé, expansé ou chargé, la tête d'extrusion comportera latéralement trois orifices d'alimentation ( 1, 2, 3), celui correspondant à la couche centrale ( 3) étant alimenté en matière recyclée, expansée ou chargée et les deux autres ( 1, 2) en une matière plastique identique ou différente susceptible de donner au conduit des propriétés et/ou une apparence satisfaisantes. La figure 1 représente de manière non limitative, en coupe longitudinale, une tête d'extrusion particulière conforme à l'invention, prolongée à l'extrémité du noyau intérieur ( 7) par -8 - un outil rotatif denté ( 5), c'est-à-dire muni sur sa périphérie de "dents" dont la forme correspond au profil que l'on désire donner aux rainures internes du conduit Cet outil rotatif est accouplé mécaniquement à un dispositif d'entraînement ( 8), de préférence disposé dans l'axe de la tête d'extrusion, ce qui dispense de l'utilisation d'engrenages de renvoi, et est commandé par une unité de contrôle conçue de façon à lui imposer un sens de rotation, et éventuellement une vitesse, variables dans le temps et propres à donner aux rainures la configuration voulue (obliquité, longueur d'onde, etc). Si l'on désire procéder au matage de la surface intérieure des conduits, comme décrit précédemment, il convient de prévoir dans le noyau, de préférence à son extrémité, un système de réfrigération permettant d'abaisser la température de la surface extérieure de l'outil rotatif denté et partant d'abaisser significativement la température de la couche interne du conduit extrudé Vu que l'outil rotatif denté décrit un mouvement de rotation alternée d'amplitude modérée (au maximum de l'ordre de 1200), ces canalisations aménagées dans le noyau peuvent être reliées à un dispositif de réfrigération du fluide caloporteur au moyen de tuyaux souples, sans recourir à des joints tournants. Afin de permettre la fabrication de conduits munis d'appendices tels que décrits plus haut, l'invention concerne également une tête d'extrusion semblable à celle décrite ci-dessus, dont la filière possède en outre un profil apte à conduire à la formation, en certains points de la périphérie extérieure du conduit extrudé, d'appendices permettant de solidariser deux ou plusieurs conduits Comme dans tout procédé d'extrusion, il suffit de donner à la filière ( 6) la forme que l'on désire que les conduits présentent, c'est-à-dire, concrètement, d'aménager sur la périphérie extérieure de la filière ( 6) telle que décrite ci-dessus des découpes reproduisant la forme des appendices voulus, qui sont alimentées en matière plastique fondue au même titre que l'espace annulaire interne ( 4) avec lequel elles communiquent Si l'on désire que les appendices soient constitués d'une matière plastique différente 9 - de celle de la couche extérieure des conduits, il convient de relier ces découpes à l'extrudeuse correspondante par des orifices d'alimentation et des canaux de répartition séparés. - R E V E N D I C A T I O N S 1 Conduit protecteur pour câbles constitué d'un tube en matière plastique muni de rainures internes non parallèles à son axe et de directions alternées, caractérisé en ce que sa paroi est constituée d'au moins deux couches coaxiales de matériaux différents. 2 Conduit protecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte trois couches, la couche centrale étant constituée d'une matière plastique recyclée, expansée ou chargée. 3 Conduit protecteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins une des couches comprend des matériaux conducteurs de l'électricité et/ou magnétiques. 4 Conduit protecteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface intérieure a été rendue rugeuse par matage ou par l'incorporation d'une charge minérale dans cette couche. Conduit protecteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche intérieure est constituée d'un polymère fluoré. 6 Conduit protecteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est équipé d'appendices latéraux ( 9, 10, 11) permettant de le solidariser avec d'autres conduits simi- laires ou de le fixer à un support approprié. 7 Conduit protecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un appendice mâle ( 10), ainsi qu'au moins un appendice femelle ( 9) complémentaire intégré dans la couche externe. 8 Dispositif pour la réalisation d'un conduit protecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant une tête de coextrusion constituée d'une filière externe et d'un noyau coaxial qui se caractérise en ce que l'extrémité du noyau il - ( 7) est prolongée par un outil rotatif denté ( 5) mis en rotation alternée par un dispositif d'entraînement axial ( 8), et en ce qu'il comporte un bloc d'alimentation équipé d'au moins deux orifices ( 1, 2) d'alimentation latérale reliés à des canaux de distribution permettant chacun de distribuer de manière régulière une matière plastique fondue provenant d'une extrudeuse extérieure sur toute la périphérie de l'espace annulaire interne ( 4) de ladite tête de coextrusion, de sorte à permettre la coextrusion d'au moins deux matières plastiques différentes par sa filière annulaire de sortie ( 6). 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la filière présente un profil apte à conduire à la formation, en certains points de la périphérie extérieure du conduit extrudé, d'appendices permettant de solidariser deux ou plusieurs conduits. Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que le noyau ( 7) est équipé d'un circuit de refroidissement interne permettant d'abaisser la température de la surface de l'outil rotatif denté à une température suffisante pour refroidir la matière plastique constituant la couche interne, de sorte à produire un effet de matage.