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Corps allongé isolé au moyen d'une enveloppe isolante.
La présente invention concerne un corps allongé isolé au moyen
d'une enveloppe en un matériau isolant.
On appelle corps allongé tout corps de longueur grande devant
son diamètre. On qualifie par exemple de corp6 allongés le~ conduc-
teurs électriques ou câbles de toutes sorte6, les barres de profilés
creux, les tubes, tuyaux, ou plu~ généralement les canalisations.
La présente invention concerne en particulier l'isolation de
câbles ou de conducteurs électriques. On s'intéressera dans toute la
suite au cas des conducteurs électriques.
La demande de brevet FR-2 119 939 fait état d'un conducteur
électrique isolé au moyen d'un rubanage ~ taux de recouvrement au
moins egal à 50 X d'un ruban en un matériau synthétique. Ce ruban est
ensuite recouvert d'un vernis en un matériau synthétique séché et
durci. Les taux de recouvrement préférentiels indiqués dans ce
document conduisent en pratique à réaliser des rubanages dits " à
chevauchements" ou "~ côtes". La présence de ces chevauchements
entraîne une irrégularité de l'épaisseur radiale du conducteur; on ne
peut donc pas obtenir une surface extérieure lisse.
Ces chevauchements forment en outre des arêtes saillantes qui
constituent des points d'agression pour des forces mécaniques
extérieures. Ceci peut entraIner un arrachement de l'isolant au niveau
des zones de chevauchement, qui expo6e le conducteur à d'éventuelles
températures élevées, à l'influence de l'humidité ou à des milieux
chimiquement agressifs.
Les mêmes problèmes que ceux mentionnés précéde~ment se posent
lorsqu'il s'agit d'isoler un corps allongé quelconque.
Le but de la pré6ente invention e6t donc de réaliser un corps
allongé à isolation rubanée ayant un aspect extérieur lisse.
La présente invention propose à cet effet un corps allongé isolé
au moyen d'une enveloppe isolante, ladite enveloppe comprenant
un ruban en un matériau synthétique rubané en spires
autour dudit corps, et recouvert d'une couche de vernis en
un matériau synthétique, caractérisé en ce que le rubanage
est tel qu'il existe une rainure entre un bord libre de
toute partie de spire non recouverte par les
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spires suivantes et la surface non recouverte de la spire précédente,
la largeur de ladite rainure étant comprise sensiblement entre 0 et
5 X de la largeur dudit ruban, et strictement supérieure à zéro.
Avantageusement les rainures ont une largeur sensiblement égale
S à 1 X de celle du ruban. Cette valeur permet au vernis de bien
accrocher dans les rainures avant de venir enrober le ruban.
La couche de vernis peut être déposée par trempé dans un bain
contenant le vernis, puis subir un traitement thermique, tel qu'un
frittage, destiné à éliminer les substances volatiles contenues dans
le vernis et à cuire ce dernier.
Selon une caractéristique supplémentaire le vernis contient des
agents tensio-actifs adpatés lui permettant, avant traitement
thermique, d'accrocher à la surface qu'il recouvre.
La couche de vernis peut également être déposée par un procédé
électrostatique ou par un procédé de lit fluidisé.
L'invention peut être appliquée par exemple à l'isolation
extérieure de câbles électriques, de conducteurs électriques, de
tubes, de tuyaux, ou de c~n~l is~tions.
Elle peut également être appliquée a la fabrication de barres de
profilés creux, le corps allongé étant alors un corps de support que
1'on retire une fois le traitement ther~ique terminé.
Les câbles électriques, conducteurs électriques, tubes, tuyaux,
canalisations ou barres de profilés creux ainsi obtenus présentent une
surface ext~rieure lisse et une concentricité supérieure à 90%.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention
appara~tront dans la description suivante d'un conducteur électrique
dont l'enveloppe isolante est conforme à l'invention, donnée à titre
illustratif et nullement limitatif.
Dans les figures suivantes :
- la figure 1 représente un conducteur électrique (ou fil de câblage)
dont l'enveloppe isolante est conforme à l'invention,
- la figure 2 est un grossissement de la partie II de la figure 1,
- la figure 3 représente schématiquement un four de vernissage pour
enduction du fil de câblage selon l'invention.
Dans les figures 1 et 2, un conducteur 1 (de diamètre égal à
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1,25 mm) est recouvert d'un ruban 2 de PTFE d'épaisseur égale à 76
et de largeur L égale à 10 mm environ. Plus précisément, le ruban
est rubané autour du conducteur 1 selon un enroulement hélicoidal dont
le pas est tel que chaque spire 3 de largeur L est recouverte sur 49%
de sa largeur par la spire suivante, c'est-à-dire sur une largeur
L' -19X. L = 4,9 mm. On dit alors que le coefficient de recouv~-~ ?nt
est de 49X. Un tel enroulement crée par conséquent des déjoints ou
rainures 4 de largeur ~ = lX. L = 0,1 m~ entre le bord libre 5 de
toute partie de spire non recouverte par les spirss suivantes et la
surface 6 non recouverte de la spire précédente.
Après rubanage, le conducteur 7 ainsi obtenu est revêtu de
vernis dans un four de verni6sage 8 (voir figure 3). Le vernissage est
effectué en trois passes P1, P2 et P3. A chaque passe, le conducteur 7
est trempé dans un bac d'enduction 9 contenant une dispersion aqueuse
(ou vernis) de polytétrafluoroéthylène (PTFE) auquel ont été ajoutés
des agents tensio-actifs. Ces agents tensio-actifs sont adaptés au
vernis de PTFE de sorte que, lorsque l'on sort le conducteur 7 du bac
9, le vernis encore liquide remplit les rainures 4 et nappe le
conducteur 7 tout en accrochant à la surface du conducteur et ne
"coule" pas comme cela se produirait si la largeur des déjoints
n'était pas adaptée et si la tension superficielle créée par les
agents tensio-actifs n'était pas optimisée.
Puis, le conducteur 7 enduit du vernis PTFE subit, dans une tour
verticale de cuisson 10, un traitement thermique (ou frittage) destiné
à éliminer les solvants et à cuire le vernis.
Après la première passe (trempé et frittage) on procède à deux
autres passes P2 et P3 si jl~ires, afin d'obtenir une couche de
protection cor~e_~ondant à des spécifications d'épaisseur radiale et
de tension de service désirées.
La description qui préc~de d'un mode d'application possible du
vernis n'a bien entendu été donnée qu'à titre indicatif. L'application
du vernis peut en effet être réalisée par tout procédé classique dans
ce domaine; on peut ainsi effectuer une application par procédé
électrostatique ou une application par lit fluidisé.
Le fil de câblage final obtenu possède donc une couche
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supérieure de vernis ll enrobant le rubanage et insérée dans les
rainures 4. Cette couche de vernis a une épaisseur comprise entre 27
et 36 ~. Le fil de câblage présente, grâce à l'enduction de vernis et
à la présence de déjoints de faible largeur, un aspect extérieur lisse
S n'offrant aucun point d'attaque pour des forces mécaniques qui
pourraient donner lieu à un arrachement ou à une déchirure de
l'enveloppe isolante, et une bonne concentricité caractéristique des
rubanés, c'est-à-dire supérieure à gO X.
A la différence des fils de ~hl~g~ de l'art ant~rieur, les fils
de c~blage selon l'invention présentent en outre des déjoints de
largeur réduite permettant au vernis de ne pas glisser sur le ruban et
de venir combler les rainures formées avant d'enrober le ruban afin de
constituer une enveloppe lisse.
De surcro~t, la fabrication des fils de câblage selon
l'invention n'implique pas de modification complexe des technologies
conventionnelles. En effet, on utilise un plateau à rubaner classique
en adaptant simplement le pas de rubanage au coefficient de
recou~ ?nt désiré, et le vernissage s'effectue également selon une
technique classique. Le produit obtenu est de meilleure qualité, et a
des caractéristiques électriques, chiniques et de tension de service
identiques à celles des fils de câblage à isolation rubanée ou
extrudée de l'art antérieur. Notamment l'isolation extérieure obtenue
est capable de résister aux sollicitations électriques et mécaniques.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de
mise en oeuvre qui a été décrit.
En premier lieu, la largeur du déjoint n'est pas nécessairement
égale à l X de la largeur du ruban, et elle peut prendre de préférence
toute valeur comprise entre O et 5 X et toujours strictement
supérieure à 0. Pour une largeur supérieure à 5 % de la largeur du
ruban, le vernis risque de glisser sur le rubanage san~ combler les
déjoints, même en présence d'agents tension-actifs. Il serait alors
plus difficile d'obtenir une enveloppe isolante lisse.
Par ailleurs, on a décrit un fil de c~hl~ge dont le ruban et le
vernis sont constitués à base du même matériau, mais il est possible
de choisir le ruban et le vernis en matériaux différents, du moment
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qu' il8 sont compatibles entre eux et que le vernis peut adhérer sur le
ruban.
Par exemple, on peut prendre un ruban de PTFE avec un vernis en
solution aqueuse de copolymère d'éthylène et de propylène fluoré (FEP)
S ou encore un ruban en polyimide (comme le "KAPTON"_marque déposée)
avec un vernis de polyuréthane ou de polyimide, ou enfin un ruban de
polyester avec un vernis de nylon ou de polyester.
En outre, l'i..v~..ton peut être appliquée à une structure autre
que celle du fil de câblage, com~e par exemple à un câble coaxial dont
l'enveloppe isolante estérieure est constituée d'un ruban composite de
polyi~ide et de PTFE et d'un vernis de PTFE ou de FEP. Bien évide~ment
tous les couples de matériaux mentionnés précéde~ment sont également
utilisables pour réAIi~er l'enveloppe extérieure d'un câble coaxial.
Pour des câbles de section non circulaire (rectangulaire ou
polygonale par exemple), oh il est impossible d'obtenir par extrusion
une isolation extérieure ce.,~ée, l'invention permet de réaliser une
enveloppe isolante ayant toutes les qualités n~cessAires.
Avantageusement, il est possible d'enduire le câble ou le
conducteur de plus de trois couches de vernis. Ceci permet de bien
combler toutes les rainures, de répondre aux perfo~ es désirées en
tension de service pour le câble et de constituer une épaisseur
radiale d'isolation conforme aux spécifications demandées.
De manière générale, l'invention peut être appliquée à l'isola-
tion de tout corps allongé et en particulier à celle des câbles de
tout type, y compris des câbles à fibres optiques, des conducteurs
électriques de toutes sortes et éventuellement des tuyaux, des tubes
ou des cA~lisAtions dont l'environnement de fonctionnement implique
une protection isolante ayant les qualités de celle réalisée selon
l'invention.
L'invention peut également ~tre appliquée à la fabrication de
barres de profilés creux. Il suffit pour cela de réaliser l'isolation
sur un corps de support ou d'appui que l'on retire après fabrication
de la barre de profilé formée.
Il est bien évident que les valeurs numériques données ne
constituent qu'un exemple de réalisation qui ne peut en aucun cas être
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..,
considéré comme limitatif. Par exemple, l'épaisseur du ruban peut être
comprise entre 50 et 200 ~ et sa largeur entre 7 et 12 mm.
Enfin, on peut remplacer tout moyen par un moyen équivalent sans
sortir du cadre de l'invention.
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