Les fils et câbles, supports essentiels du transport d'énergie et des communications, présentent des performances directement liées aux procédés d'isolation et de gainage. Face à la diversification des exigences industrielles en matière de performances des câbles, quatre procédés principaux – l'extrusion, l'enroulement longitudinal, l'enroulement hélicoïdal et le trempage – offrent des avantages spécifiques selon les applications. Cet article examine en détail le choix des matériaux, le déroulement du processus et les cas d'application de chaque procédé, fournissant ainsi un cadre théorique pour la conception et le choix des câbles.
1. Procédé d'extrusion
1.1 Systèmes de matériaux
Le procédé d'extrusion utilise principalement des matériaux polymères thermoplastiques ou thermodurcissables :
① Chlorure de polyvinyle (PVC) : Faible coût, facile à traiter, convient aux câbles basse tension conventionnels (par exemple, câbles conformes à la norme UL 1061), mais avec une faible résistance à la chaleur (température d'utilisation à long terme ≤70°C).
②Polyéthylène réticulé (XLPE)Grâce à la réticulation par peroxyde ou par irradiation, la température nominale passe à 90 °C (norme CEI 60502), utilisée pour les câbles d'alimentation moyenne et haute tension.
③ Polyuréthane thermoplastique (TPU) : La résistance à l'abrasion répond à la norme ISO 4649 Grade A, utilisé pour les câbles de chaîne de traînée de robot.
④ Fluoroplastiques (par exemple, FEP) : Résistance aux hautes températures (200 °C) et à la corrosion chimique, répondant aux exigences MIL-W-22759 des câbles aérospatiaux.
1.2 Caractéristiques du processus
Utilise une extrudeuse à vis pour obtenir un revêtement continu :
① Contrôle de la température : le XLPE nécessite un contrôle de température en trois étapes (zone d'alimentation 120 °C → zone de compression 150 °C → zone d'homogénéisation 180 °C).
② Contrôle de l'épaisseur : L'excentricité doit être ≤5 % (comme spécifié dans GB/T 2951.11).
③ Méthode de refroidissement : Refroidissement par gradient dans un bac à eau pour éviter la fissuration due aux contraintes de cristallisation.
1.3 Scénarios d'application
① Transmission de puissance : câbles isolés XLPE de 35 kV et moins (GB/T 12706).
② Faisceaux de câbles automobiles : Isolation en PVC à paroi mince (norme ISO 6722, épaisseur de 0,13 mm).
③ Câbles spéciaux : câbles coaxiaux isolés PTFE (ASTM D3307).
2. Procédé d'emballage longitudinal
2.1 Sélection des matériaux
① Bandes métalliques : 0,15 mmruban d'acier galvanisé(Exigences GB/T 2952), ruban d'aluminium recouvert de plastique (structure Al/PET/Al).
② Matériaux d'étanchéité : Ruban adhésif thermofusible enduit d'étanchéité (taux de gonflement ≥500 %).
③ Matériaux de soudage : fil de soudage en aluminium ER5356 pour soudage à l'arc sous argon (norme AWS A5.10).
2.2 Technologies clés
Le processus d'emballage longitudinal comprend trois étapes principales :
① Formage de bandes : Pliage de bandes plates en forme de U → forme de O par laminage en plusieurs étapes.
② Soudage continu : Soudage par induction haute fréquence (fréquence 400 kHz, vitesse 20 m/min).
③ Inspection en ligne : testeur d'étincelles (tension de test 9 kV/mm).
2.3 Applications typiques
① Câbles sous-marins : Enroulement longitudinal en bande d'acier double couche (résistance mécanique standard IEC 60840 ≥ 400 N/mm²).
② Câbles miniers : gaine en aluminium ondulé (résistance à la compression MT 818.14 ≥ 20 MPa).
③ Câbles de communication : blindage longitudinal composite aluminium-plastique (perte de transmission ≤0,1 dB/m à 1 GHz).
3. Procédé d'enroulement hélicoïdal
3.1 Combinaisons de matériaux
① Ruban Mica : teneur en muscovite ≥95 % (GB/T 5019.6), température de résistance au feu 1000 °C/90 min.
② Ruban semi-conducteur : teneur en noir de carbone 30 % à 40 % (résistivité volumique 10² à 10³ Ω·cm).
③ Rubans composites : film polyester + tissu non tissé (épaisseur 0,05 mm ±0,005 mm).
3.2 Paramètres du processus
① Angle d'enroulement : 25°～55° (un angle plus petit offre une meilleure résistance à la flexion).
② Taux de chevauchement : 50 % à 70 % (les câbles résistants au feu nécessitent un chevauchement de 100 %).
③ Contrôle de la tension : 0,5～2 N/mm² (contrôle en boucle fermée du servomoteur).
3.3 Applications innovantes
① Câbles d'énergie nucléaire : Enroulement en ruban de mica à trois couches (qualifié pour le test LOCA selon la norme IEEE 383).
② Câbles supraconducteurs : Enroulement de ruban semi-conducteur étanche à l'eau (taux de rétention de courant critique ≥98%).
③ Câbles haute fréquence : Enrobage en film PTFE (constante diélectrique 2,1 à 1 MHz).
4. Procédé de revêtement par immersion
4.1 Systèmes de revêtement
① Revêtements d'asphalte : Pénétration 60～80 (0,1 mm) à 25 °C (GB/T 4507).
② Polyuréthane : Système à deux composants (NCO∶OH = 1,1∶1), adhérence ≥3B (ASTM D3359).
③ Nano-revêtements : résine époxy modifiée SiO₂ (test au brouillard salin > 1000 h).
4.2 Améliorations des processus
① Imprégnation sous vide : Pression de 0,08 MPa maintenue pendant 30 min (taux de remplissage des pores >95%).
② Polymérisation UV : Longueur d'onde 365 nm, intensité 800 mJ/cm².
③ Séchage en gradient : 40 °C × 2 h → 80 °C × 4 h → 120 °C × 1 h.
4.3 Applications spéciales
① Conducteurs aériens : Revêtement anticorrosion modifié au graphène (densité de dépôt de sel réduite de 70 %).
② Câbles de bord : Revêtement en polyurée auto-cicatrisant (temps de cicatrisation des fissures < 24 h).
③ Câbles enterrés : Revêtement semi-conducteur (résistance de mise à la terre ≤5 Ω·km).
5 Conclusion
Avec le développement de nouveaux matériaux et d'équipements intelligents, les procédés de gainage évoluent vers la compositisation et la numérisation. Par exemple, la technologie combinant extrusion et enroulement longitudinal permet la production intégrée de câbles à trois couches co-extrudés avec gaine en aluminium, tandis que les câbles de communication 5G utilisent un nano-revêtement et un enrobage composite pour l'isolation. Les innovations futures devront trouver un équilibre optimal entre maîtrise des coûts et amélioration des performances, afin de favoriser le développement de haute qualité de l'industrie du câble.
Date de publication : 31 décembre 2025