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RÉSUMÉ
Les câbles finaux conducteurs de courant électrique ou de télécommunication sont isolés électriquement par gainage avec des élastomères ou des matières thermoplastiques aux propriétés diélectriques. La mise en forme de ces matières isolantes est effectuée dans la majorité des cas à l’aide d’une extrudeuse monovis. La matière isolante est poussée dans la tête d’extrusion de cette machine et déposée sur le fil conducteur qui la traverse. Cet article présente les paramètres de dépôt (épaisseur, diamètre, concentricité) qui permettent de garantir la qualité du produit final, ainsi que d’autres intervenant le long de la ligne de fabrication (dévidoirs, bacs de refroidissement, éléments de mesure, bobinoirs).
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Lire l’articleAuteur(s)
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Stéphan PUISSANT : Maître de Recherche, Groupement d’Intérêt Public Institut Supérieur d’Ingénierie de la Conception GIP InSIC
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Pierre-Yves BONVIN : Chef de produit de ligne de production de câble métallique Maillefer extrusion
INTRODUCTION
Les conducteurs ou fils de transmission de courant électrique ou de télécommunication, afin de pouvoir être utilisés dans notre environnement doivent être isolé électriquement. Les élastomères ou les matières thermoplastiques qui ont ces propriétés diélectriques vont permettre cette isolation afin d’obtenir le câble final.
L’extrusion, quant-à-elle, est un procédé de fabrication de pièces de section droite constante. La mise en forme des matières isolantes des câbles est effectuée dans la majorité des cas à l’aide d’une extrudeuse monovis. L’extrudeuse a pour fonction de plastifier la matière isolante afin de la pousser dans la tête d’extrusion (ou de conformation), pour y déposer l’isolant sur le fil conducteur qui la traverse. Le lecteur est renvoyé aux dossiers [AM 3 650], [AM 3 651] et [AM 3 655] pour plus d’informations.
Cependant, l’extrudeuse seule ne saurait suffire à garantir la qualité du produit. D’autres éléments intervenant le long de la ligne de fabrication ont un rôle important à jouer. En plus du groupe d’extrusion (extrudeuse et tête), on retrouvera, dans toutes les lignes, des dévidoirs, des bacs de refroidissement, des éléments de mesure de diamètre et des bobinoirs.
Chaque ligne peut être spécifique à chaque secteur du marché des câbles. Ceux-ci sont traditionnellement le transport d’énergie, les télécommunications par fil de cuivre et les télécommunications par fibre optique.
Dans ce premier dossier [AM 3 640], nous présentons les types de câbles et de lignes d’extrusion, le contrôle qualité et la rentabilité d’une ligne. Dans un deuxième dossier [AM 3 641], nous proposons un passage en revue des différents éléments disponibles sur les lignes de câblerie.
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1. Diversité des câbles et des procédés
Dans cette partie, les différentes lignes de produits sont présentées. Dans le principe, la fabrication des câbles suit trois étapes principales :
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la fabrication du fil élémentaire en déposant une couche d’isolation sur le conducteur électrique (cuivre) ou sur la fibre ;
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l’assemblage des divers fils élémentaires obtenus ;
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le gainage de cet ensemble afin d’obtenir le câble final.
Trois principales familles de câbles peuvent être considérées. Ce sont les câbles de télécommunication construits à l’aide de fils avec une âme conductrice (transmission des données par signaux électriques), ensuite les câbles de télécommunication construits à l’aide de fibres optiques (transmission des données par signaux optiques), enfin les câbles de transmission de l’énergie électrique.
Les câbles peuvent être très différents selon l’application pour laquelle ils sont destinés.
La première extrudeuse (à piston) fut construite par l’anglais Joseph Bramah (1748 à 1814) pour la fabrication de tuyaux de plomb. La gutta-percha, une gomme issue de la sève laiteuse d’un arbre originaire d’Asie du sud-est, fut découverte en 1843 [E 7 550], réf. [28]. Faraday trouve que ce matériau a des qualités isolantes exceptionnelles. Cette matière fut utilisée dès cette date pour les câbles télégraphiques. Néanmoins, l’obtention d’un isolant continu sans couture posait problème à M. Faraday. Il se mit en contact avec son compatriote H. Bewley qui inventa la première ligne d’extrusion en 1845. Ces lignes d’extrusion comprenaient les principaux éléments (figure 1) : extrudeuse, tête de répartition et bac de refroidissement (Trough). Il faut ensuite attendre les années 1930 pour voir apparaître le PVC puis le PE. Ce dernier, de par ses caractéristiques diélectriques exceptionnelles, permit le développement des hautes fréquences et du radar en Angleterre pendant la seconde guerre mondiale. L’utilisation de ces thermoplastiques s’est renforcée constamment depuis...
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