Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
La présente inventio~ concerne un procéde ~e fabri~
cation des cables metalliques ~onotorons tels que ceux uti-
lisés pour le renforcement des pneumatiques .
Les c~bles metalliques, p~rmi lesquels ceux utili-
ses pour le renforcement de pneumatiques, sont generalement
fabriques en deux etapes: la premiere etape est le toronnage
et consiste, en partant de fils simp~es, ~ tordre ensemble
lesdits fils dans un sens donnes; la deuxieme etape est le
cablage qui consiste à tordre ensemble les torons ou un toron
avec des fils simples dans le meme sens ou en sens oppose ~
la torsion de toronnage mais, en general, avec une valeur de
torsion differente.
La succession de ces operations est longue et con-
duit à des couts de fabrication relativement élevés.
On connalt égelement, d'après l'addition numéro
88 666 au brevet français numero 1 340 702, un procede de
fabrication d'un cable de fils métalliques qui consiste ~
faire passer les fils de deux ou plusieurs groupes de fils,
2s composés chacun de deux ~ six fils inclus, enroulés sur une
seule bobine, depuis leurs bobines respectives, à tra~ers
un appareil de torsion qui en forme un cable, et ensuite sur
un dispositif recepteur. On obtient un cable monotoron dont
tous les fils sont tordus dans le meme sens et de la meme
valeur. Un tel câble est utilisable dans les renforcements
de pneumatiques. Dans Ie procédé, il est prevu dlutiliser un
tordeur-assembleur tournant, dispose en amont de l'appareil de
torsion et dont le role est d'appeler les bonnes longueurs de
fils de façon à obtenir la disposition que les fils devront
avoir dans le cable terminé. Il est également prevu un surtordeur
pour d~ner une surtorsion provisoire par fausse torsion, permet-
tant de fixer la torsion vraie et d'obtenir un cable inerte,
Ce procede permet de se passer de l'operation de
B - 1
~ 7~
. ~ ~ .
to~onna~e. Cependant, il présen~e certains inconvénients.
L'alimentation se -faisant à partir de yroupes de fils, chaque
groupe étant enroulé sur une 'bo'bine, il est d'abord n~cessaire
de confectionner des enroulements de fils groupés, ce qui fait
une opération supplementaire de groupage sur bobine. Cette
op~ration de groupage peut cependarlt être évitée en recueillant
directement un groupe de Eils ~ la sortie d'une tréfileuse multi-
fils, mais alors, le champ d'app:Lication du procédé se trouve
limité et tributaire de l'u-tilisation de tréfileuses multifils,
utilisation qui es-t loin d'être généralisée. D'autre part, les
fils de chaque groupe sont appelés simul-tan--ment et se dévident
à la même vitesse.
Or, pour que le câblé fini soit compact, les fils ne
doivent pas avoir la même longueur selon leur distance à l'axe,
c'est-à-dire selon les cou,ches successives auxquelles ils
appartiennent. Dans le brevet considéré, du fait du dévidage
simultané, les fils ont la même longueur. Il s'ensuit des
irrégularités le long du câble~ Pour tenter de limiter ces
défauts il est prévu des moyens de placemen-t (guides de posi-
tionnement, plaques perforées) disposés entre les bobines
d'alimentation et l'appareil tordeur. Mais en plus du fait
qu'ils rendent le dispositif plus comple~e, ces moyens ne
parviennent pas à supprimer les défauts d'irrégularité.
Ce procédé conduit à des câbles dont les propriétés,
en particulier la résistance à la rupture, sont variables le
lon~ du câble, du ~ait du manque de régularité de placement
des brins.
Or, les câ'bles métalliques pour le renforcement de
pneumatiques doivent présenter à la fois une bonne résistance
à la rupture et une bonne résistance à la fatigue pour un
diamètre le plus faible possible. En effet, dans la confection
de plis de calandrage, le diamètre du câble détermine l'épais-
-- 2 --
L7~33C~
seur du pli. Un pli rnince est cloublernent avantageu~ : sur le
plan économique, la quantité de gomme utilis~e é-tant plus
faible, le coût du pli est diminué, sur le plan technique, un
pli plus mince resiste mieux à l'échauffement.
On a essayé de concilier ces caractéristiques contra-
dlctoires dans des fabrication spécifiques.
Ainsi, le brevet am~ricain numéro 3 358 435 décrit
: un cfible du type 3 -~ 6 : 3 fils d'â-ne, 6 fils externes,présen-
tant une compacité arneliorée. Les 6 fils de la couche ex-terne
sont commis autour de l'ârne dans le même sens et avec le mêrne
pas que celle-ci, mais, pour rendre le câble compact, ces 6
fils sont constitués par deux yroupes de trois fils, le diamètre
des fils étant différent d'un groupe à l'autre et différent du -
diamètre des fils d'âme,. De cette façon, tout en conservant un
diamètre externe identique à celui du câble 3 ~ 6 classique, on
' utilise pour la couche externe 3 fils de plus gros diamètre,
. ~ ce qui conduit à un meilleur remplissage et à~ une meilleure
résistance a la rupture. Cependant, l'am~lioration de la ;~
résistance à la rupture n'es~ que le résultat de l'augmentation
de la masse linéique, laquelle~constitue un handicap dans le
pneumatique. En outre, il s'agit 1~ d'un mode de construction
~: lim.ité à la structure 3 ~ 6. D'autre part, il o~lige à utiliser
des~fils de diametres différents, ce qui conduit à un câble
difforme, est coûteux, présente des risques de mélange entre
les fils et surtout demande un disposltif de placement des
brins très rigoureux, toute interversion de deu~ fils extéri-
~ eurs dans le processus conduisant ~ un mauvais résultat.
La présente invention se propose de fournir un câble
m~tallique présentant une bonne compacité jointe entre autres
:~ 30 à une bonne résistance à la rupture et à la fatigue tout en
pouvant être fabriqué par un procédé simple, sur des machines
existantes moyennant quelques modifications.
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L7~30
Selon la presente in~e~tion, il est p~évu un
procede de fabrication dlu~ cable metallique monotoron pour
le renfort d'objets en caoutchouc tels que pneumatiques,
constitues de fils simples de meme diametre tordus ensemble
dans le meme sens et avec le meme pas, ces fils present~nt
en coupe la forme d'un empilement compact à contour poly-
gonal, regulier dans le sens de la longueur à partir de fils
simples metalliques, non tordus, en une seule etape, selon
lequel les fils deroules de moyens d'alimenta~ion sont
lo amenes ~ un moyen de regroupement puis a un dispositi~ de
cablage comprenant à son entree un to~deur d'assemblage
tournant à la vitesse imprimant a l'ensemble des fils une
fausse torsion voisine de la torsion nominale, le cable fini
étant recueilli sur un dispositif recepteur, caracterise par
le fait que l'assemblage des fils a lieu a l'entree du dispo-
sitif de cablage en amont du tordeur d'assemblage, l'ensemble
des fils et le cable etant tires par un cabestan unique dis-
posé en fin de parcours du cablel immediatement avant la re-
ception, la tension des fils au niveau de l'assembl~ge etant
2~ diminuee et ajustee par un entralnement positif desdits fils,
avec possibilité de glissement.
Le cable obtenu comporte au moins neuf flls simples,
mais il n'y a pas de limite superieure au nombre de fils.
Dans la pratique, les cables sont constitues avantageusement
de 9 à 52 fils de meme diamètre. Les fabrications preferen-
tielles sont des cables de 9, 10, 12, 14, 19, 27, 28, 30, 37,
44, 48, 52 fils, ceci pour des questions de geometrie. En
e~fet, pour des fils de diamètres identiques, les nombres
ci-dessus correspondent à des arrangements à compacité
maximum selon lesquels les fils disposes en couches concen- -
triques sont tous tangents les uns aux autres, y compris ceux
de la couche exterieure, l'ensemble etant inscrit le plus
-- 4 --
B
l7~
complèteme~t possible dans un ce~cle~
Ces cables sont destines a remplacer les anciennes
fabrications, comportant le même nombre de fils mais obtenues
en deux étapes: toronnage et câblage. La torsion d'assem-
blage des fils simples peut être ou non la même que la torsion
de cablage des fabrications anciennes en deux étapes.
Les cables sont construits autour d'une structure
cen-trale de base à 1, 2, 3 ou 4 fils.
~a forme de la section varie avec le nombre de fils
1~ composant le cable mais elle a sensiblement la ~orme dlun
hexagone irrégulier.
Dans les constructions préférentielles citees à
titre d'exemple, les nombres de fils de deux côtes consecutifs
de l'hexagone ne diffèrent que d'une unite.
La compacite du câble se traduit, à diamètre de
monofilament egal, par un diametre de câble plus faible.
Ceci est particulièrement avantageux dans le cas de fabrication
de plis de calandrage utilises ensuite pour la conEection de
carcasses ou ceintures de pneumatiques.
La gomme de calandrage qui enrobe les câbles etant
- tres coûteuse, son épaisseur est calculée avec précision, au
l/lOOe de millimetre près. Ainsi, toute réduction du diame- -
tre du câble permettra une diminution de l'epaisseur du pli
calandre et aura une conse~uence bénefique immediate sur le
coût dudit pli calandre. D'autre part, le pli etant plus mince,
il resistera mieux à l'echauffement dans le pneu. En outre, il
sera possible d'augmenter le serrage des câbles dans le p~i,
augmentant ainsi sa resistance par unité de largeur.
Les câbles selon l'invention présentent de plus une
charge de rupture amelioree pour une même nombre de fils de
même nature. Ce phenomene est du à une meilleure cohésion
entre les fils simples qui sont tous orientés dans le meme sens
B - 5 -
et qui participent de façon plus ~omogene a l'effor~ de
traction, cette co~esion etant reguliere le long du câble.
L'ensemble de ces deux propriétés: charge de ruptu~
re plus élevee et compacite plus grande, se traduit par une
plus grande possibilite de renfort par unité de largeur du pli
calandré dans l'application au pneumatique.
Les cables présentent en outre une résistance a la
fatigue tr~s nettement améliorée, primordiale pour l'emploi
en pneumatique, et une souplesse plus grande que les câbles
0 classiques toronnes.
Les autres proprietés, telles qu'adhérence au
caoutchouc, restent inchangees par rapport aux câbles classi~
ques.
Le moyen de regroupement peut être constitué de
grilles (grilles de distribution) convenablement placées,
fonction du nombre de couches de fils dans le câble et dans
les trous desquelles passent les différents brins.
Le dispositif de câblage peut être a simple ou
double torsion, ou du type tubulaire. Avantageusement, on
'-O utilisera un dispositif à double torsion, dont la broche de
câblage est d'un type classique.
L'obtention d'un produit compact, avec bon placement
des fils et exempt de defauts tels que bouclettes, etc...
nécessite que tous les fils au niveau de llassemblage soient
distribués avec la longueur exacte qu'ils doivent avoir dans
le câble fini. C'est le role du tordeur d'assemblage, lequel
forme les couches successives de fils et communique au câble
une torsion identique ~ sa torsion définitive. Le tordeur
agissant par fausse torsion, la torsion communiquee en~amont
serait normalement detruite en aval si elle n'etait pas repri-
se par la broche de cablage. Mais, toujours pour des raisons
de qualité de produit, il faut que le câble, à partir de
D
-- 6 ~
~7~3~
l'assembla~e, conserve au mieux sa torsion tout le long de
son parcours, jusqu'au dispositif de reception. Ainsi,
lorsqu'on utilise un dispositif de cablage a double torsion,
où la torsion est donnee en deux etapes, on p~evoit des moyens
facilitant la remontee de torsion jusqu'à ~'entree de la bro-
che câbleuse, c'est-à-dire jusqu'a la sortie du tordeur
d'appel. De cette façon, la detorsion de l'assemble de fils
en aval du tordeur d'appel est tout de suite compensee par
la remontee de torsion vraie donnée par la broche de cablage.
~ Toujours dans le but d'un bon placement des fils
dans le produit et d'une bonne remontée de torsion, on pré-
voit d'abaisser et d'ajuster la tension des fils unitaires au
devidage. Pour cela, on peut utiliser des moyens de deyidage
motorisés, à regulation ou non, constitues par exemple par
des rouleaux entraines positivement, tournant en surYitesse
par rapport à l'avance des fils. Lesdits rouleaux permettent
de reguler les tensions au niveau de l'assemblage et ainsi
facilitent le placement des fils des differentes couches.
On peut utiliser des rouleaux indépendants ou non, par fil ou
'0 par groupe de fils.
De fason connue, pour fixer la torsion du cable
- et obtenir un produit " inerte" , celui-ci peut etre soumis
a une surtorsion provisolre par fausse torison et~ou subir
un dressage sur des galets appropriés, de préference lorsqu'il a
reçu sa configuration definitive. Cette opération peut avoir
lieu en continu sur la machine ou en discontinu, consistuant
ainsi une opération séparée, ultérieure.
Grace aux caractéristiques du procéde ci-dessus:
appel individuel de chaque fil à la bonne longueur et à la bonne
tension, prise de torsion definitive au niyeau de llassemblage,
maintien de la torsion tout le long du parcours en aval du tor-
deur, les fils se placent individuellem~nt au mieux dans
B - 7 ~
les esp~ces libres, ce qui conduit à des câbles compacts et
réguliers. Cette s-tructure comp~cte étant acquise d~s le
-tordeur d'appel, elle n'est pas perturbée dans la suite du
parcours du cable, grâce awx efEets de la remon-tée de torsion.
En-Ein, l'ensemble de câblage peut inclure ou non une
broche de guipage intégrée à la machine.
Les exemples et figures ci-après sont donnés à titre
non limitatif pour illustrer l'invention.
- La ~igure 1 illustre un mode de mise en oeuvre
du procédé selon l'inven-tion.
- Les figures 2 à 12 représentent schématiquement des
sections de câbles selon l'invention.
- Les figures 13 et 14 représentent les colp~s
réelles de deux câbles, vues au microscope électronique
balayage.
La ~igure l représente un dispositif de câblage pour
la mise en oeuvre du pro_édé selon l'invention.
; - Il co~porte d'une part un bâti l supportant une
broch~ de câblage à double torsion 2, un ;tordeur d'assemblage
3, deux filières d'assemblage 4 et des grilles de distribution
5 et, d'autre part, des moyens d'alimentation en fils simples F
constitués essentiellement par un cantre 6 portant les bobines
de fils unitaires 7. Le cantre 6 porte un nombre de bobines
au moins égal au nombre de~fils constituan-t le câble, seulement
six d'entre elles ayant été représentées sur le dessin. Pour
ajuster la tension des fils au niveau de l'assemblage dans
la filière 4, les fils sont entraîn~s positivement par des
rouleaux d~videurs 8. Il y a possibilité de glissement des fils
F sur les rouleaux 8, de fa,con ~ ce que la vitesse d'appel
3~ de chaque fil soit d~terminée par un cabestan 12 et le tordeur
d'assemblage 8 en fonctlon de la position de c~aquP fil dans
le câble.
-- 8 --
3~
,
La broche de câblag~ ~ est une broche double torsion
renvideuse à double lyre 9-10. I.'une des lyres sert au ~uidaye
du câble, déterminant un parcours de type double torsion,
l'autre est prevue dans un but d'équilibrage. A l'in-térieur
de l'espace d~fini par les lyres, est disposé un berceau 16
ir~nobiLe qui porte une bobine réceptrice 11 avec les moyens de
dis-tribution du câble en va-et-vlent, un cabestan 12, un
sur-tordeur 13 et un dresseur 14. Le cabestan 12 sert à tirer
le câble C. Le surtordeur sert à fixer la torsion de câblage
par ap~lication d'une surtorsion provisoire par fausse torsion,
permettant de d~passer la limite elas-tique. Le dresseur 14
participe également à la fixation de torsion. On peut également
adapter sur le parcours du câble tout dispositif en soi connu
permettant la remontée de torsion vers la zone d'assemblage.
La mise en oeuvre du procédé, avec le dispositif de
la figure 1, s'effec-tue de la façon suivante :
- Les fils unitaires F et le câble C en formation
puis formé, son-t tirés par le cabestan 12, lequel détermine la
vitesse d'avance du câble. A partir des bobines d'alimentation
7, les fils unitaires F passent autour des rouleaux ~ qui les
entraînent positivement, avec possibilité de glissement, la
vitesse de chacun d'eux étant ajustée afin de disposer de la
tension nécessaire au niveau des filières d'assemblage ~. On
peut également avoir des vitesses identiques et ajuster les
tensions en ~aisant varier le nor.nbre de tours des fils sur
lesdits roulea~l~. Les fils passent successivement dans les
grilles de distribution 5 et les filières d'asse~blage 4, puis,
sous forme de câble, dans le tordeur d'assemblage 3. Pour une
vitesse d'a-~a~ce du cable donnée par le cabestan 12, la vitesse
de rotation du tordeur d'appel 3 est déterminée de facon que
cet élérnent imprime au câble une torsion d'assemblage égale
à sa torsion nominale. Ainsi, au niveau du tordeur 3, le
g _
câble a déjà sa configuration de torsion definitive et ledit
tordeur appelle chaque fil de la bonne lonyueur, en ~onction
de la position qu'il doit occuper dans le câble. A la sortie
du tordeur 3, le câble pén~tre dans la broche 2 et dCcrit un
parcours de type double torsion dans l'une des deux lyres 9-10
munie de moyens facilitant la remontée de torsion. A la sortie
de la lyre, le câble est soumis à une surtorsion par fausse
torsion au moyen du surtordeur 13, ceci pour l'obtention d'un
càble "inerte", exempt de réaction de torsion, et subit un
dressage dans le dresseur 14, puis, après passage sur le cabestan
12, est recu sur la bobine 11.
Comme on l'a déj~ signalé dans la description générale,
le procédé permet d'obtenir un câble présentant les qualités
requises~ compacité, régularité, charge de rupture, souplesses
améliorées. Ces qualités sont ob-tenues par la combinaison
des principaux points de procédé suivants :
- appel individuel de chaque fil, a la bonne longueur,
et prise de torsion définitive au niveau de l'assembla~e grâce
au tordeur d'assemblage 3,
- placement des fils dans le câble en formatlon,
facilité par les rouleaux d'entraînement 8 lesquels permettent
d'abaisser et d'ajuster la tens]on de l'assemblage,
maintien~de la torsipn donnée par le tordeur 3,
tout le long du parcours, grâce à la remontée de torsion donnée
par la broche jusqu'à la sortie dudit tordeur 3.
Ainsi, les fils se placent en même temps et individu-
ellement au mieux dans les espaces libres, ce qui conduit à des
cables compacts. Cet-te structure compacte C~-tant acquise dès le
tordeur 3, elle n'es-t pas perturbée dans la suite du parcours du
câble, ce qui contribue à une bonne régularité. En outre l'appel
individuel des fils permet de réduire les précautions concernant
le placement a l'assemblage. On doit simplement prevoir un
-- 10 --
~ 7~
guidage particulier pour la structure de base, lea autres fils
s~ plaçant au-tornati~uemen~ autour de celle-ci.
Le~. figures 2 à 12 rep~ésentent, tracés en coupe~
~les cables selon l'inventioll, constitués par des ~ils de diam~tres
identiques, pouv~nt être obtenus par ]e procé~e décrit ci-dessus.
On remarque que les câbles se présentellt sous .La forme d'empile-
ments compacts, les f:ils étant tous tanyents. Ces empilements
ou arrangernents se présentent SO~IS la ~orme cle couches concentri-
ques dépos~es auto-lr d'une structu~e centrale de base (hach~rée)
qui peut etre à 1, 2, 3 ou 4 fils.
- Les figures 2 et 3 représenten-t des cables construits
autour d'une structure centrale de base à un fil~ Le câble
selon la .Eigure 2 comporte 19 fils , il est du type (1+6+12).
Le câble selon la figure 3 comporte 37 fils; il est du -type
(1+6+12+18). Les nombres 6, 12, 18 désignent le nombre de fils
que comportent les différentes couches autour de la structure
centrale de base~
:~ - Les figures 4, 5 et 6 représentent des câbles
; construits autour d'une structure centrale de base à deux fils.Le cable selon la figure 4 comporte 10 fils , il est du type
(2+8). Le câble selon la figure 5 comporte : 24 fils, il
est du type (2+8+14). Le câble selon la figu.re 6 comporte
44 fils e~ il est du type (2+8+14+20).
- Les figures 7, 8 et 9 représentent des câbles
construits autour d'une s:tructure centrale de base à trois fils.
Le câble selon la figure 7 comporte 12 fils ; il est du type
; (3+9~. Le câble selon la figure 8 comporte : 27 fils ; il est
du type (3+9+15). Le câble selon la figure 9 comporte 48 fils
et il est du type (3+9+15+21).
- Les figures 10, 11 et 12 représentent des câbles
construits autour d'une s-tructure centrale de base à 4 fils.
Le câble selon la figure 10 comporte 14 fils , il est du type
3~ 33C~
.,--~
(4+10). Le câble selon la figure 11 co~porte 30 fils: il es-t
du type (4~10+16). Le câble selon la figure 12 comporte :
52 fils et il est du type (4+10+16+22). La figure 13 est une
vue en coupe au microscope élec-tronique d'un câble de type
(4+10) cons-titué par des fils de diamè-tre 0,22, guipé par un
fil de diamètre 0,17.
- La figure 14 est une vue en coupe au microscope
électronique d'un câble de type (3+9+15) conskitué par des fils
de diamètre 0,22 et guipé par un fil de diamètre 0,15.
: 10 Les exemples ci-après met-tent en évidence les qualités
des câbles selon l'invention. Ils ont pour but de comparer
les caractéristiques et propriétés des câbles selon l'invention
.avec les câbles classiques comportant un même nombre de fils
de même nature.
Dési~nation
Dans les exemples, la désignation des câbles répond
au~ règles illustrées par les exemples ci-après :
a) Soit_le_câble 7x4x0.22+0,15 , torsions SZS i pas
9 5/18/3 5 -
Le câble ainsi désigné es-t un câble de 7 torons,
chaque toron étant constitué de 4 fils slmples de 0,22 mm de
diamètre chacun c'est un câble gu.ipé par un fil de 0,15 mm de
: diamètre. Torsions S, Z, S signifie : torsion de toronnage en
S, torsion de câblage en Z, torsion de guipage en S. Pas
9,5/18/3,5 signifie : pas de toronnage 9,5 mm, pas de câblage
18 mm, pas dé guipage 3,5 mm.
b) Soit un câble (3-~9)xO,175+0,15-Torsion SSZ-
Pas 5/10/3 5 -
Le câble ainsi dés.igné est consti-tué par un toron
central de 3 fils de 0,175 mm de diamètre, assemblés en S
au pas de 5 mm, ledit toron étant entouré par 9 fils de 0,175 mm
de diamètre enroulés en S autour du toron avec un pas de 10 nNn:
- 12 - .
~L7~3~
le cable étant guipé par un fil de 0,15 rnm de diamètre, sen3
torsion Z, au pas de 3,5 ~.
Les comparaisons son-t effectuées sur les caractéristi-
ques suivantes :
- diamètre (exprimé en millimètres),
- charge-de rupture (exprimée en daN - decaNewton),
- résistance apparente = char e de rupture (e
sect1on apparente
en mPa - MegaPascal)
- rigidité Taber (exprimée en unités Taber) mesurée
sur appareil selon les brevets américains numéros 2 465 180 et
2 063 275,
- fa-ti~ue (mesurée en kc - kilocycles, sur machine
SODETAL, référence commerciale SFA 10).
; Dans tous les exemples, on utilise des fils issus du
même type d'acier à 0,7 % de carbone, couramment utilisé dans
l'emploi pneumatiques. Ces exemples mettent en évidence l'amé-
lioration importan-te des caractéristiques et propriétés des
câbles selon l'invention : compacité, charge de rupture,
souplesse, résistance à la fatigu,- par rapport à des câbles
relativement serrés du type (3+9) ou (3+9+15), mais surtout par
rapport aux constructions du type 7x4. (Voir Exemples I, II,
III et IV pages 10, 11, 12 et 13).
~- Dans tous les cas, les au-tres propriétés des câbles,
telles qu'adhérence au caoutchouc, restent inchangées par
rapport aux câbles toronnés.
- Dans l'utilisation des câbles en pli calandré, ces
améliorations se traduisent par des avantages importants qui ont
été cités dans la description générale. Aux avantages liés aux
- propriétés du produi-t s'ajoute la simplification dans le procédé
de ~abrication. Ledit procédé, a une seule étape, élimine la
phase de toronnage et aussi la phase de groupage préalable sur
bobines des procédés an-térieurs ; il est donc moins coû-teux.
- 13 -
:Bien que particulièrement avantageux dans le cas de
câbles pour le renfort d'objets en caoutchouc tels que pneumati-
ques, l'invention s'applique égalernent aux câbles métalliques
destinés à toutes autres utilisati.on~.
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