CA1055329A - Procede pour enrober a grande vitesse un fil metallique d'une matiere pulverulente thermofusible et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents

Abstract

Un procédé pour enrober à grande vitesse un fil métallique d'une matière pulvérulente thermofusible ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le procédé consiste à faire passer le fil préchauffé à grande vitesse à travers une masse de matière pulvérulente et à chauffer le fil ainsi recouvert à une température suffisante pour former une gaine continue; lors du passage du fil dans la masse de matière pulvérulente on entraîne en mouvement dans le sens de défilement du fil, par exemple à l'aide d'une bande sans fin, au moins la portion de la masse de matière située au voisinage du fil, de façon à prévenir tout processus d'abrasion. L' invention peut être utilisée pour enrober des fils électriques de gainages isolants. Et, un dispositif pour mettre en oeuvre ce procédé.

Description

10553Z9 La ~resente invention concerne un procéde pour enro-ber à grande vitesse un fil metallique d'une matiere thermoplasti-que ainsi qu'un dispositi~ pour mettre en oeuvre ce procede.
On connait à l'heure actuelle un certain nombre de procedes pour revêtir des articles avec des matières thermofusibles se présentant initialement sous forme pulvérulente, en vue par exemple de protéger ces articles contre la corrosion ou d'assurer - leur isolation électrique. On connait par exemple des procédés dans lequels la matière pulvérulente est transformée en lit fluidisé
i 10 ou mise en suspension dans un fluide, l'article à enrober étant alors préchauffé puis entraîné en défilement ou plongé dans ce lit r fluidisé ou cette suspension.
;~ On connait également d'autres procédes dans lesquels on fait passer l'article prechauffe directement à travers une masse de matière pulverulente thermofusible. Le brevet suisse No.
560953, par exemple, décrit un procede pour enrober un fil métallique d'une gaine isolante en matière plastique, dans lequel on préchauffe ce fil, on le fait passer à travers une masse de matière plastique en poudre et on chauffe ensuite ce fil ainsi enduit de poudre à
20 une température suffisante pour faire fondre cette derniere et obtenir ainsi un fil recouvert d'une gaine continue. Cependant, de tels procédes restent limites à des vitesses de defilement peu élevées. On constate en effet qu'il devient di~~icile de maintenir la qualité du produit obtenu lorsque les vitesses de défilement dépassent un seuil déterminé: on observe en particulier que la ;i quantite des particules de poudre susceptibles d'adherer localement au fil diminue au fur et à mesure que la vitesse de defilement augmente. Cet état de fait résulte de l'apparition, au-dessus d'un certain seuil de vitesse, d'un processus d'abrasion qui se 30 traduit par le fait qu'ane partie des particules qui ont d'abord adhere au fil prechauffe en sont par la suite arrachees, par un i effet de choc, par les particules immobiles situees dans la masse ;~
"
,.~ -- 1 --~.
-1, ,, ~
lOS53Z9 de poudre avoisinant~ le fil. Ce phénom~ne d'abrasion va en s'inten-' sifiant au fur et a mesure que la vitesse de défilement augmente.
'~ La présente invention a pr~cisément pour but de remé-.~ dier à ces inconvénients en permettant l'enrobage de fils métalli-~ qu~s par de la matière pulvérulente thermofusible avec des vitesses '~ de défilement élevées.
~ A cet effet, la présente invention a pour objet un ~~ procédé pour enrober à grande vitesse un fil métallique d'une -.~ matière thermoplastique, consistant a faire défiler axialement ~ 10 ledit fil au travers d'une masse de particules de ladite matiere .~ thermoplastique dans une zone de traitement, a préchauffer ledit :
~ fil en amont de ladite zone de traitement a une température suffi--~ sante pour entraîner l'adhérence de particules sur ledit fil, a ~. chauffer le fil ainsi recouvert en ava~ de ladite zone de traitemènt '~ a une température suffisante pour faire fondre ladite matiere .. ~ autour du fil en une enveloppe continue, et a refroidir le fil ~ ' ~: ainsi envelopé de façon a durcir ladite enveloppe, caractérisé
~~ par le fait qu'on fait défiler ledit fil à une vitesse absolue '.~ supérieure a une valeur limite, au-dessus de laquelle une masse de particules thermoplastiques sensiblement stationnaires traversée :~ par ledit fil préchauffé serait susceptible d'exercer un effet ;~ abrasif sur les particules adh~rant audit fil, et qu'on entra~ne .~ au moins la portion de ladite masse de particules située au voisi-nage du fil de fa,con continue dans le sens de défilement dudit fil :~ ~ travers ladite zone de traitement, a une vitesse rendant la :;., .
:~ vitesse relative de défilement dudit fil par rapport a celle de ~g ladite portion constamment inférieure ~ ladite valeur limite, de .
., . ~ fac,on a prévenir ledit effet abrasif.
La présente invention a également pour objet un : 30 dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour faire défiler axialement ledit fil a une vitesse absolue supérieure a ladit valeur limite, 3 ~ 2 .., ., . ~

des moyens pour prechauEfer ledit ~il, des moyens pour distribuer ladite masse de particules thermoplastiques autour dudit fil, situés en aval desdits moyens de préchauffage, des moyens d'entraînement pour communiquer à ladite portion de matière située au voisinage dudit fil un mouvement continu dans le sens de défilement dudit fil rendant la vitesse relative de défilement dudit fil par rapport à celle de ladite portion constamment inférieure à ladite valeur limite, et des moyens de chauffage pour faire fondre les particules adhérant au fil, situés en aval desdits moyens de distributionA
Le dessin annexé représente, très schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution et des variantes du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé d'enrobage objet de la présente invention.
La fig. 1 est un schéma d'une installation pour la mise en oeuvre de ce mode d'exécution.
La fig. 2 est une vue partielle agrandie, en coupe longitudinale, de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue partielle en coupe transversale, selon III-III de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue partielle, illustrant une première variante. Cette figure se trouve sur la planche conte-nant la figure 1.
.
.
.

- La fig. 5 est une vue partielle, illustrant une se-conde variante. Cette figure se trouve sur la planche conte-nant la figure 1.
La fig. 6 est une vue partielle, illustrant une troi-sième variante. Cette figure se trouve sur la planche contenant la figure 1.
L'installation aui va être décrite est une installa-'~ tion particulière, qui consiste à adjoindre, à la suite d'un ~ premier dispositif pour la mise en oeuvre du procédé d'enrobage - 10 selon l'invention, un second dispositif mettant en oeuvre un procédé de flocage, en vue d'obtenir un fil isolant d'un type . .
particulier, comportant des fibres de cellulose ancrées dans l'épaisseur de sa gaine isolante. Il va de soi cependant que le dispositif de flocage n'est cité qu'à titre d'exemple et qu'il -' ne saurait constituer une limitation pour l'invention.
... .
. .
Comme on le voit à la figure 1, l'installation com-prend une bobine d'alimentation 1 en fil de cuivre nu 2. Ce fil

2 qui se déroule depuis la bobine 1 parcourt, à travers toute une série d'élément que l'on va décrire, un chemin qui le conduit jusqu'à une bobine de stockage 3, sur laquelle il est réenroulé.
Le fil 2 est extrait de la bobine 1 par une poulie d'alimenta-tion 4 qui communique ainsi à ce fil 2 une vitesse de défilement bien déterminée $ Le premier élément de l'installation en suivant le dé-placement du fil de la bobine d'alimentation à la bobine de sto-ckage est constitué par le dispositif de préchauffage 5 du fil qui, dans cet exemple, est formé par la rampe d'un brûleur à gaz.
~ A la suite de ce dispositiE de préchauffage, le fil

3~ passe dans un dispositif de poudrage 6. Ce dispositif de poudra-ge 6 comprend principalement une trémie 7 contenant de la poudre de polyéthylène, un tapis roulant 8 et un dispositif de récupéra-tion 10. L'orifice d'évacuation de latrémie 7, de forme longi-tudinale, est situé à l'aplomb du fil 2. Le tapis roulant 8, qui , .. .
.
' ~0553Zg est situé au droit de la tremie 7 et au-dessous du fil 2, est entraîné dans le sens du deplacemerlt du fil 2 par un moteur 9 tfig. 3) à une vitesse voisine de la vitesse de deplacement du fil. Le dispositif de recuperati.on de poudre 10 comprend prin-cipalement une vis hellcoidale 11 montee dans un conduit verti-cal et mise en rotation par un moteur 12. Le rôle de ce dispo-sitif 10 est de recupérer la poudre de polyéthylène inutilisée qui tombe en bout du tapis roulant 8 et de la réintroduire dans la trémie 7 Les détai1s concernant le tapio roulant 8 ' -' .:
, .
., .
',' ., .

seront décrits plus bas.
Un dispositif de chauffage 13, formé par un corps de chauffe électrique, est placé à la sortie de ce dispositif de poudrage 6. Ce corps de chauffe pr~cède immédiatement le dispositif de flocage électrostatiqu~ 14 qui comporte un réservoir 15 contenant des fibres de cellulose. Ce réservoir 15 est placé au-dessus d'une électrode cylindrique 16 formée soit par un grillage relié à un générateur de haute tension 17, soit par deux coquilles semi-cylindriques situées de part ~ 10 et d'autre d'un plan diamétral contenant le fil 2. Le réser-; voir 15 est relié à un vibreur 18 alimenté par le secteur, c'est-à-dire 50 Hz, dont l'amplitude des vibrations est comprise entre 0,1 et 0,3 mm.
Ce dispositif de flocage est suivi enfin d'un poste de refroidissement constitué par un canal 19 alimenté en air de refroidissement. Le fil isolé est finalement enroulé sur ~3 la bobine de stockage 3.
Les figures 2 et 3 montrent plus en détail le tapis roulant 8. Ce tapis roulant 8 comporte deux roues dentées, ,;
l 20 respectivement une roue dentée motrice 20 et une roue dentée 'q folle 21 servant de tendeur, situées à distance l'une de .~ .
l'autre, dont les arbres horizontaux, respectivement un arbre 22 et un arbre 23, sont montés dans des paliers pratiqu-~s dan3 deux plaques verticales 24 et 25. Un moteur d'entraînment 9 est monté en bout de l'arbre 22 portant la roue 20, à l'exté-rieur des plaques 24 et 25. La face interne d'une bande '' transporteuse continue 26, est fixée, sur les extrémités planes d'une pluralité de pattes 27, faisant saillie vers l'extérieur et fixées à intervalles réguliers aux maillons d'une chaîne ~ 30 fermée 28, tendue entre les roues dentées 20 et 22. La face s externe de cette bande transporteuse 26 est faite en une matière relativement rugueuse.

- 4 -., . ~ .
''; 1055329 Un canal longitudinal 31 (fig. 3), disposé entre l'orifice d'évacuation de la trémie 7 et la partie supérieure de la bande transporteuse 26, et parallèlement à la direction ; longitudinale de ceux-ci, a pour fonction d'empecher que la poudre sortant de la trémie puisse s'évader latéralement. Une , fourchette 32, située en amont du tapis-roulant 8 et immédiate-; ment au-dessous du fil 2 (figs. 1 et 2) a pour rôle d'assurer un réglage en hauteur de ce fil et d'éviter que ce dernier ne vienne se frotter contre la face externe de la bande transpor-teuse 8.
Les bords de la bande transporteuse continue 26 recouvrent les bords des plaques verticales 24 et 25 de telle - sorte que cette bande 26 délimite, en co-opération avec ces plaques 24 et 25, une enceinte fermée 29 contenant tout le mécanisme d'entraînement de cette bande 26. Cette enceinte ' fermée 29 est alimentée en air sous pression par un conduit 30 traversant la plaque fixe 25.
Lors de la mise en oeuvre du procédé à l'aide de ~ ' l'installation décrite, le fil est préalablement chauffé par la rampe du brûleur 5 afin d'amener sa température à une valeur '~ pour laquelle il provoque, lorsqu'il traverse le dispositif de poudrage 6, une fusion localisée des particules de poudre de polyéthylène qui viennent à son contact. De la sorte, des particules de poudre collent à ce fil.
~; Le rôle de la bande transporteuse 26 consiste à
entraîner dans le sens de déplacement du fil la masse de poudre sortant de la trémie 7 et tombant sur cette bande, de fa~on à
ce que la vitesse relative de déplacement du fil par rapport à cette masse de poudre en mouvement reste inférieure à une valeur déterminée, de l'ordre de 30 m/mn. Compte tenu du fait que la vitesse des particules ainsi mises en mouvement diminue .
au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la surface de la bande :~.
.,.;
: - 5 -26, il convient d'entraîner le tapis roulant 8 à une vitesse sensiblement voisine de la vitesse de défilement du fil pour que les particules entourant le fil aient la vitesse désirée.
On évite de la sorte le phénomène d'abrasion signalé plus haut et on obtient ainsi une adhérence correcte des particules sur le fil tant du point de vue quantité que du point de vue répartition. A titre d'exemple, la vitesse de défilement du fil 2 est de 10Q m/mn et celle de la bande sans fin 26 est de l'ordre de 80 m/mn, cette bande 26 étant par ailleurs disposée à environ 5 ~ 6 mm au-dessous du fil 2.
Le rôle de l'enceinte 29 alimentée en air sous pression consiste à protéger le mécanisme d'entraînement de la bande 26 centre l'entrée éventuelle de poudre et à éviter ainsi un -~ mauvais fonctionnement, voire même un blocage de ce dernier.
Le fil ainsi entouré de poudre est amené à travers le dispositif de chauffage 13. Ce dispositif de chauffage 13 a pour but de faire fondre les particules de poudre fixées autour du fil afin de former, autour de ce fil, une gaine ' continue de matière plastique en fusion.
Le fil chauffé et enrobé de la matière plastique en fusion sortant du dispositif de chauffage 13 entre immédiate-ment dans le dispositif de flocage électrostatique 14.
Le flocage est un procédé utilisé dans le domaine textile notamment, permettant de recouvrir une surface préalable-ment encollée, au moyen de fibres de longueur calibrée de l'ordre de 0,5 mm, appelées flocs et donnant à la surface un aspect velouté. L'utilisation d'un champ électro.statique a pour effet d'orienter les fibres radialement autour de la gaine isolante. Etant donné que celle-ci est encore à l'état plastique, les fibres de cellulose, amen~es dans le dispositif ; de flocage électrostatique grâce au ~ourant d'air traversant le réservoir de fibres 15, se "plantent" dans la gaine en formant une zone veloutée autour de celle-ci.
; - 6 -Ensuite, le fil passe à travers le poste de refroi-dissement 19 pour être finalement enroulé sur la bobine de stockage 3.
Dans le mode d'exécution décrit, on a utilisé de la poudre de polyéthylène à haute pression obtenue par distilla-tion. Cette poudre fait partie de la classe de granulomé rie 20 à 200 ~, sa densité est de 0,915 g/cm3, son point de fusion est de 100~ à 103~C et son indice de fusion est de 200 g/10 mn.
- Dans le mode d'exécution décrit, la bande transpor-teuse continue 26 est une simple bande faite en une matière dont la rugosité est suffisante pour entraîner les particules de poudre avoisinantes en mouvement. On peut cependant améliorer les caractéristiques de cette bande 26 en lui adjoignant certains éléments destinés à faciliter cet entraînement des .
particules avoisinantes. On péut ainsi dans une première ;' variante (fig. 4) monter sur tout le pourtour de la surface externe de cette bande 26 une plurallté de fourchettes à deux i branches 33, régulièrement espacées le long de la bande (dont ! une partie est visible sur la fig. 4). Ces fourchettes 33 ; 20 sont disposées sur la bande de telle fa~on que le fil 2 se déplace entre les deux branches de chacune d'elles, perpendicu-lairement au plan qui les contient.
On peut également dans une deuxième variante (fig. 5) x; monter sur tout le pourtour de la surface externe de cette bande ~ 26 une pluralité d'ailettes 34, régulièrement espac~es le long i,. . . . .
- de la bande. Ces ailettes 34 sont disposées sur la bande 26 perpendiculairement à la direction du fil 2 et au-dessous de ce dernier (une partie seulement de ces ailettes est visible à la ~lg. 5).
. ~
~; 30 On peut également dans une troisième variante (fig. 6) 'c disposer lé tapis roulant 8 équipé avec la bande transporteuse ~; 26 munie des ailettes 34 à l'intérieur d'une enceinte 36 ,. _ 7 _ , remplie de matière plastique en poudre et faire traverser cette enceinte par le fil 2 à l'aplomb de la bande transporteuse 26. Ce dispositif remplace alors la trémie 7 ainsi que le dispositif de récupération 10. En effet, la partie supérieure des ailettes qui passe au voisinage du fil sert comme dans la variante précédente à entraîner la poudre. Par ailleurs, la partie inférieure qui effectue le retour par en-dessous avec la bande sert à récupérer cette poudre et à la ramener au voisinage du fil.
Le dispositif selon l'invention n'est évidemment pas exclusivement limité à l'emploi d'une bande transporteuse sans fin, et on peut très bien envisager de remplacer cette bande transporteuse par tout autre moyen d'entraînement mécanique approprié capable d'entraîner en mouvement dans le sens de ~ défilement du fil les particules de matière pulvérulente se 3 trouvant au voisinage de ce dernier.
Bien que la description fasse plus spécifiquement référence à l'enrobage d'un fil de cuivre par une gaine de polyéthylène, il est bien évident par ailleurs que le procédé
. , et le dispositif selon l'invention peuvent être utilisés pour ~'j recouvrir n'importe quel fil métallique avec toute matière .~
pulvérulente thermofusible appropriée, le choix de cette matière pulvérulente dépendant essentiellement de son adaptabili-té au métal considéré, des points de fusion relatifs de cette matière et de ce métal, et de la fonction qu'on envisage de j faire jouer à cette matière.
i Comme matières pulvérulentes thermofusibles, on peut ;; utiliser, de facon particulièrement avantageuse, des matières ; thermoplastiques, telles que des polyéthylènes, des polystyrènes, - 30 des résines acryliques ou les polyamides linéaires telles que i les nylons.
,, , ' .,~,....... ., .. ,,-- ~ - ' ' .. - . . . : .

Claims (10)

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendique, sont définies comme il suit:

1. Procédé pour enrober à grande vitesse un fil métallique d'une matière thermoplastique, consistant à faire défiler axialement ledit fil au travers d'une masse de particules de ladite matière thermoplastique dans une zone de traitement, à préchauffer ledit fil en amont de ladite zone de traitement à une température suffisante pour entraîner l'adhérence de particules sur ledit fil, à chauffer le fil ainsi recouvert en aval de ladite zone de traitement à une température suffisante pour faire fondre ladite matière autour du fil en une enveloppe continue, et à refroidir le fil ainsi envelopé de façon à durcir ladite enveloppe, caractérisé par le fait qu'on fait défiler ledit fil à une vitesse absolue supérieure à une valeur limite, au-dessus de laquelle une masse de particules thermoplastiques sen-siblement stationnaires traversée par ledit fil préchauffé serait susceptible d'exercer un effet abrasif sur les particules adhérant audit fil, et qu'on entraîne au moins la portion de ladite masse de particules située au voisinage du fil de façon continue dans le sens de défilement dudit fil à travers ladite zone de traitement, à une vitesse rendant la vitesse relative de défilement dudit fil par rapport à celle de ladite portion constamment inférieure à
ladite valeur limite, de façon à prévenir ledit effet abrasif.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
par le fait qu'on entraîne la portion de ladite matière située au voisinage dudit fil de façon telle que la vitesse relative de défilement dudit fil par rapport à ladite portion reste inférieure à une valeur de l'ordre de 30 métres/minute.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
par le fait qu'on fait défiler axialement ledit fil à une vites-se de l'ordre de 100 mètres/min.

4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé
selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour faire défiler axialement ledit fil à une vitesse absolue supérieure à ladite valeur limite, des moyens pour préchauf-fer ledit fil, des moyens pour distribuer ladite masse de parti-cules thermoplastiques autour dudit fil, situés en aval desdits moyens de préchauffage, des moyens d'entraînement mécaniques pour communiquer à ladite portion de matière située au voisinage dudit fil un mouvement continu dans le sens de défilement dudit fil ren-dant la vitesse relative de défilement dudit fil par rapport à
celle de ladite portion constamment inférieure à ladite valeur limite, et des moyens de chauffage pour faire fondre les particu-les adhérant au fil, situés en aval desdits moyens de distribution.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé
par le fait que lesdits moyens d'entraînement mécaniques compren-nent une bande transporteuse sans fin disposée au-dessous dudit tronçon du fil où est distribuée ladite matière pulvérulente, et un organe moteur destiné à entraîner ladite bande sans fin dans le sens de défilement du fil, à une vitesse telle que la vitesse relative de défilement dudit fil par rapport à la vitesse de la-dite matière mise en mouvement par ladite bande sans fin au voi-sinage du fil reste constamment inférieure à ladite valeur limite.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé
par le fait que la surface externe de ladite bande transporteuse est munie d'un pluralité d'éléments régulièrement répartis le long de ladite bande et destinés à faciliter l'entraînement de la masse de matière pulvérulente située au voisinage du fil.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé
par le fait que lesdits éléments d'entraînement sont des fourches à deux branches, le plan de chacune desdites fourches étant sen-siblement perpendiculaire à la direction dudit fil.

8. Dispositif selon la revendication 6. caractérisé
par le fait que lesdits éléments sont des ailettes, le plan de chacune desdites ailettes étant sensiblement perpendiculaire à
la direction dudit fil.

9. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé
par le fait qu'au moins une partie dudit organe moteur se trouve enfermée à l'intérieur d'une enceinte étanche dont une partie des parois est constituée par la bande sans fin elle-même.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé
par le fait que ladite enceinte est alimentée en air sous-pres-sion.