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RÉSUMÉ
Cet article passe en revue les différents éléments disponibles sur les lignes de câblerie depuis la préparation du conducteur jusqu’à l’enroulement sur une bobine. Les dévidoirs ont pour fonction de permettre une alimentation continue de la ligne en conducteur, fil ou câble. Deux types de lignes sont utilisés : celles permettant d’obtenir des fils élémentaires en déposant une isolation sur un conducteur élémentaire et celles déposant un gainage sur des fils assemblés entre eux afin d’obtenir un câble. Composant essentiel de la ligne de câblerie, l’extrudeuse convoie, fond et homogénéise la matière isolante. Une fois refroidi, le fil ou câble est enroulé sur une bobine pour son stockage et son transport.
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Stéphan PUISSANT : Intervenant extrusion - GIP-InSIC, Saint-Dié-des-Vosges, France
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Alexandre FEUILLET : Équipements mécaniques - SIFEM, Marquette-les-Lille, France - Cette édition est la mise à jour de l'article de Stéphan Puissant et Pierre-Yves Bonvin, « Lignes d’extrusion en câblerie. Étapes de fabrication. » paru en 2006.
INTRODUCTION
Les conducteurs ou fils de transmission de courant électrique ou de télécommunication doivent être isolés électriquement afin de pouvoir être utilisés. Les élastomères ou les matières thermoplastiques qui ont les propriétés diélectriques adéquates vont permettre cette isolation afin d’obtenir le câble final.
L’extrusion 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.
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 (extrudeuses et tête), on retrouvera, dans toutes les lignes, des dévidoirs, des bacs de refroidissement, des éléments de mesure de diamètre et des bobinoirs. Une ligne est spécifique au type de production visée. On peut classer le type de production dans divers secteurs du marché des câbles. Ceux-ci correspondent à des gammes de diamètres de câbles.
Dans cet article, nous proposons un passage en revue des différents éléments mécaniques utilisés le long des lignes de câblerie.
Cela commence par la fourniture des câbles ou fils préalablement enroulés sur des bobines par un ou des dévidoirs (diamètres faibles) ou un portique (diamètres supérieurs à quelques millimètres).
Dans une étape précédant l’extrusion, selon le type de câble produit, une préparation du substrat peut avoir lieu. Pour des conducteurs, on aura éventuellement un recuit ou un préchauffage parfois précédé d’un tréfilage, ou encore un assemblage de brins. Pour des fils déjà isolés il peut y avoir un assemblage de type SZ. Une étape de dépose de ruban (rubanage) peut aussi être intégrée.
L’extrusion à proprement parler est la prochaine étape. Elle consiste à déposer une ou plusieurs couche(s) de polymères sur le substrat. Le débit fourni par le groupe extrusion doit correspondre à celui demandé par le produit final (section d’isolation ou gainage × vitesse de ligne).
Ensuite, cette couche d’isolation ou gainage doit être refroidie suffisamment dans des bacs de refroidissement, afin de garantir une non-déformation de celle-ci lors des étapes ultérieures. Plus la section d’isolation ou gainage et la vitesse de ligne sont importantes, plus la longueur de refroidissement doit être importante.
Un dispositif de tirage de ligne (cabestan ou chenille) pilotera la vitesse du produit fini. Cette vitesse de ligne associée au type de câble (diamètre) permet de définir la vitesse de rotation de l’extrudeuse. Pour cette (ces) vitesse(s) fixe(s) de rotation(s) du groupe d’extrusion, la vitesse de ligne sera ajustée afin d’obtenir le bon diamètre visé.
Enfin, la dernière étape consistera en l’enroulement du produit fini sur une bobine.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 2006 par Stéphan PUISSANT, Pierre-Yves BONVIN
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4. Différents types de têtes et filières
4.1 Fonction de la tête d’extrusion
La matière plastique sort sous forme de jonc de l’extrudeuse. Une tête d’extrusion est nécessaire afin de répartir cette matière sous une forme de tube déposé autour d’un conducteur (pour isoler un fil) ou d’un assemblage de fils (afin de le gainer).
L’extrusion classique de tube se fait dans le prolongement de l’axe de la vis. Cela n’est pas possible en câblerie, car le tube doit être extrudé dans l’axe de l’âme du câble (fil ou assemblage de fils) qui est implanté perpendiculairement à l’axe de l’extrudeuse. En effet, une tête dont le tube formé aurait un axe parallèle à la vis empêcherait le passage du conducteur. Cette fonction est assurée par l’assemblage entre la tête d’extrusion et la trompette.
HAUT DE PAGE4.2 Construction de la tête d’extrusion
La tête d’extrusion (figure 20) est reliée par une bride fixée sur l’extrudeuse. Cette bride va diminuer le diamètre de passage de la matière depuis le diamètre intérieur du fourreau de l’extrudeuse jusqu’au diamètre d’entrée dans la tête (ce qui explique pourquoi on l’appelle trompette). Elle est fixée sur le fourreau par l’intermédiaire d’un collier de serrage.
La tête d’extrusion elle-même est constituée d’une partie externe, le corps, dans lequel vient se positionner le (ou les) distributeur(s) et enfin l’outillage.
HAUT DE PAGE4.3 Distributeur
Le rôle du distributeur est de créer un écoulement annulaire perpendiculaire à l’axe de l’extrudeuse à partir d’un écoulement parallèle à cet axe. Cet écoulement annulaire doit être uniforme selon la circonférence. Afin de réaliser cette fonction, deux types principaux de distributeurs coexistent actuellement dans les câbleries, dont l’un n’est plus proposé aux clients. Si l’on a deux extrudeuses, on a deux distributeurs autour du même axe (voir figure 20b)....
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AGASSANT (J.F.), AVENAS (P.), SERGENT (J.-P.), VERGNES (B.), VINCENT (M.) - La mise en forme des matières plastiques. - 4e édition. Lavoisier Technique & Documentation (2014).
-
(2) - RAUWENDAHL (C.) - Polymer extrusion. - 3e édition. HANSER. Munich, Vienna, New York (1994).
-
(3) - MARTIN (G.A.) - Der Einschneckenextruder – Grundlagen zur Optimierung. - VDI-Verlag, Düsseldorf (2001).
-
(4) - BEYER (G.) - The Global Cable Industry. Materials, Markets, Products. - Wiley-VCH, Weinheim, Germany (2021).
-
(5) - IOANNIDIS (A.), SCHLOSSER (T.) - Neue Silan Mischungen für 1kV XLPE. - p. 17-32, Kabelextrusion, VDI Verlag, Düsseldorf (2003).
-
(6) - PIELSTICKER (B.) - Triheat : ein Konzept zur Leistungssteigerung bei der Aderherstellung...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Notions de transfert thermique par convection.
-
Câbles de transport d’énergie. Technologies. Caractéristiques.
-
Modifications physico-chimiques des plastiques par ionisation.
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Fabricants de tréfileuses et de fils tréfilés cités
Lukas :
MFL :
Niehoff :
Samp :
Schmidt :
https://www.schmidt-maschinenbau.com
Fabricants de tête d’extrusion pour câblerie
CJTEK :
Microdia :
Eurotek :
https://www.eurotek-italy.it/en/
Fabricants d’extrudeuses et/ou de lignes d’extrusion pour câblerie
Cerrini :
Davis-standard :
KOMAX
Maillefer extrusion :
MFL :
Rosendahl :
...
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