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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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5. Refroidissement
À la suite de son dépôt sur l’âme conductrice, la matière d’isolation ou de gainage doit être refroidie afin de pouvoir bobiner le câble. Ce refroidissement est effectué par le passage du fil (ou du câble) dans des bacs de refroidissement (figure 24).
L’aspersion est souvent utilisée à la place de l’immersion dans de l’eau régulée en température pour les fils et câbles de faible section (diamètre < 2 mm) car elle entraîne une efficacité de refroidissement plus élevée. De plus, un câble immergé dans l’eau subit des forces de traînées importantes qui peuvent amener à une déformation plastique du fil (élongation du fil).
Lors de la conception de la ligne, il sera nécessaire de dimensionner la longueur des bacs. En effet, des bacs trop courts ne refroidiraient pas suffisamment le fil ou câble ce qui engendrerait des déformations lors de l’étape suivante (le bobinage). Au contraire, des bacs trop longs pourraient entraîner un allongement du conducteur (les forces de traînées augmentant avec la longueur) ainsi que des coûts inutiles.
On peut rallonger la longueur de refroidissement en ajoutant des sections de bac multipassage en extrémité de ligne, en veillant à ce que la première poulie en contact avec le câble (au premier retour du câble) se trouve après l’achèvement de la phase de solidification de la matières isolée ou gainée.
Pour un calcul de refroidissement, il est nécessaire de prendre en compte trois termes dans l’équation de la chaleur : la convection forcée avec l’eau, la conduction à l’intérieur du câble (figure 25) et enfin la quantité de chaleur stockée dans la matière.
Le bilan d’énergie...
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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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