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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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2. Opérations intermédiaires avant extrusion
Deux types de lignes d’extrusion sont utilisées : celles permettant d’obtenir des fils élémentaires en déposant une isolation sur un conducteur élémentaire composé d’un seul brin (conducteur plein) ou d’un assemblage de brins et celles déposant un gainage sur des fils assemblés entre eux afin d’obtenir un câble.
Dans le cas d’un conducteur composé de plusieurs brins élémentaires toronnés (pour augmenter la flexibilité du conducteur), ou de l’association de plusieurs fils élémentaires, l’assemblage peut se faire entre le dévidage et l’extrusion.
Dans le cas d’un conducteur plein, le tréfilage suivi d’un recuit peut aussi être effectué en tandem (en ligne) avec la ligne d’isolation, avant la tête d’extrusion. Dans le cas de brins toronnés, l’assemblage se fait en général dans une opération en amont et parfois en tandem.
Si le substrat (fil ou câble) doit être entouré d’un ruban polymère ou métallique l’étape de rubanage est effectuée avant extrusion.
Parfois, pour le gainage, afin de faciliter le dénudage du câble lors de son utilisation, on peut utiliser une talqueuse qui déposera du talc sur le substrat.
2.1 Tréfilage, recuit et préchauffage du conducteur (parfois en tandem)
Dans le cas de la production de fils, on peut vouloir obtenir des conducteurs de diamètres spécifiés à partir de conducteurs de diamètres plus élevés. Cette étape est appelée l’étape de tréfilage et est suivie de l’étape de recuit. Les lignes sont appelées à ce moment-là lignes tandem : tréfilage puis isolation. Cette solution est la plus souvent utilisée pour la production de fils élémentaires pour câble de télécommunication mais aussi parfois pour des câbles d’installation.
Il est à noter que les étapes de tréfilage et recuit sont souvent effectuées sur des lignes séparées, le fil après recuit étant bobiné et amené sur une ligne d’extrusion pour isolation. La solution de la production en tandem, si elle permet une amélioration de la productivité, est en effet moins flexible.
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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).
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(3) - MARTIN (G.A.) - Der Einschneckenextruder – Grundlagen zur Optimierung. - VDI-Verlag, Düsseldorf (2001).
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(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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