EP0015816B1 - Procédé de fabrication d'un câble coaxial - Google Patents

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EP0015816B1
EP0015816B1 EP80400256A EP80400256A EP0015816B1 EP 0015816 B1 EP0015816 B1 EP 0015816B1 EP 80400256 A EP80400256 A EP 80400256A EP 80400256 A EP80400256 A EP 80400256A EP 0015816 B1 EP0015816 B1 EP 0015816B1
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tape
dielectric
coaxial cable
conductor
composite
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EP80400256A
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Claude Gallachi
Jacques Personne
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Lignes Telegraphiques et Telephoniques LTT SA
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Lignes Telegraphiques et Telephoniques LTT SA
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/016—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables for manufacturing co-axial cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B11/00—Communication cables or conductors
    • H01B11/02—Cables with twisted pairs or quads
    • H01B11/06—Cables with twisted pairs or quads with means for reducing effects of electromagnetic or electrostatic disturbances, e.g. screens
    • H01B11/10—Screens specially adapted for reducing interference from external sources
    • H01B11/1008—Features relating to screening tape per se
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/22—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • H01B13/26—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by winding, braiding or longitudinal lapping
    • H01B13/2613—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by winding, braiding or longitudinal lapping by longitudinal lapping
    • H01B13/2686—Pretreatment

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a coaxial cable and more particularly a small cable intended in particular for transmission systems which do not require rigorous shielding, that is to say in practice for digital transmission systems. It is, in fact, known that the specifications of such systems can be fulfilled using cables whose external conductor alone acts as a screen.
  • the present invention is particularly motivated by the reduction in the cost of production by using cheaper constituent materials and reduction in the cost of labor.
  • the problem of economical manufacture of small coaxial pairs has been the subject of numerous studies, one of which was published on page 243 of the July 1971 issue of the review "Cables and Transmission”.
  • the article entitled "1.2 / 4.4 mm coaxial pair for digital transmission” describes a structure with four coaxial pairs assembled like the conductors of a quarter, the outer conductors of which consist of smooth ribbons formed into an overlapping cylinder around the insulation surrounding the central conductor, during the assembly operation.
  • the outer conductors are kept cylindrical and the mechanical rigidity of all four pairs is ensured by the forces applied by the pairs after assembly. It is therefore not possible to obtain by this process unit pairs with final dimensions.
  • FR-A 2 325 164 discloses a method for manufacturing electrical cables comprising operations of winding a laminated ribbon around a cable core. It comprises a first operation of hot bonding of a metal strip with a plastic strip wider than the latter and comprising flaps which are secured by hot forming with the opposite face of the metal strip. The overlapping edges of the laminated tape are joined together during the extrusion of an outer plastic sheath around this tape placed lengthwise around the core of the cable.
  • this manufacture absolutely requires the installation of an extruded outer sheath, which is not the case with the present invention which, on the contrary, is aimed at an unsheathed coaxial pair.
  • the laminated ribbon can only be held in place approximately in the extruder since there is an additional material supply around it.
  • GB-A 1 059438 describes a simple electrical conductor which is insulated by means of a paper tape laid lengthwise so as to form a tube around the conductor, the edges of the ribbon being laid overlapping. This is the installation of insulation in the form of a simple tape and not at all the realization of an outer conductor of a coaxial cable. The only production constraint for this insulation of an electric wire is to obtain a good bonding of the edges of the paper tape. On the other hand, in the case of a coaxial cable, the production constraints are located at the level of the external conductor itself so as to obtain satisfactory geometrical qualities allowing the production of a surf cable without any defects causing absorption of the telecommunication signals it transmits. GB-A 1 059 438 absolutely does not suggest giving up the principle of the longitudinal welding of an external conductor of a coaxial telecommunication cable.
  • the present invention is essentially characterized in that the outer conductor is a composite ribbon, subsequently formed into a cylinder around the central conductor carrying an insulation, consisting essentially of a metallic ribbon, the width of which is close to the circumference of the circle circumscribed to said insulation of the central conductor, made integral over its entire surface with a dielectric tape of width greater than its own.
  • the dielectric part of the tape constitutes a lap joint and the dielectric tape allows the longitudinal sealing of the outer conductor over the entire width of the lap, by passing through a heating die, which ensures the cylindrical shape of the ribbon and the constancy of the impedance along the cable without external action.
  • the outer dielectric tape mechanically protects the outer conductor.
  • the invention thus relates to a method of manufacturing a coaxial cable consisting of a central conductor associated with insulating means ensuring the spacing of an external conductor. It is characterized in that the laying of the latter comprises a first step in which a composite tape consisting of a metallic tape with a width at least equal to the circumference of the insulating means secured to a first tape is arranged lengthwise around said insulating means dielectric of greater width, and a second step in which the overlapping edges of the dielectric tape are joined using a heating die, the composite tape thus being formed into a cylinder around said insulating means carried by the central conductor.
  • the overlapping edges of the dielectric tape are thus held very precisely in position and therefore also the metallic strip, which gives the cable thus produced excellent transmission properties since the coaxial cable is mechanically stable and cylindrical.
  • this manufacturing process proposes to allow the manufacture of coaxial cables and more particularly of small coaxial cables and allowing a reduction of the production cost by using on the one hand materials constituting less expensive and on the other hand implementing installations allowing a faster manufacturing speed and a simple operation whose automation can be carried out without problem.
  • FIG. 1 represents the rest of the manufacturing operations for the preferred variant of the coaxial cable according to the invention.
  • Operation 1 is the realization by means known in themselves of the insulation of the central copper conductor, for example by continuous molding of calibrated discs of polyethylene of diameter d corresponding to the nominal characteristic impedance of the coaxial cable counts given the permittivity of the dielectric used.
  • Operation 3 is the production of the composite ribbon which will be used to produce the outer envelope of a coaxial cable and the description of which is given below.
  • Operation 4 is the shaping of the composite ribbon around the insulated central conductor in order to produce the coaxial cable according to the invention and the sealing of the ribbon.
  • FIG. 2A represents one of the ends of a composite ribbon allowing the implementation of the method according to the invention.
  • This composite ribbon comprises a thin copper strip 8, for example of thickness equal to 0.1 millimeter, the width I of which is equal to ⁇ d + b where d is the outside diameter of the central conductor provided with the disks and the ribbon insulation and b is small in front of ⁇ d and corresponds to the desired overlap (cf. figure 3 / J for metal.
  • the copper strip 8 rests on its entire underside on a dielectric strip 5, for example made of kraft paper.
  • the dielectric is a plastic material and the adhesion between the metallic tape and the dielectric tape is obtained without interposition of adhesion agent by calendering for example As shown in FIG. 2A, the two tapes are laterally offset (a, c) in order to avoid the overlapping overlapping areas ( figure 3 / J.
  • FIG. 28 represents a variant of the composite tape corresponding to an edge-to-edge laying of the metal part 8 and overlapping of the dielectric part 5.
  • FIGs 3 show sections of two variants of coaxial cable manufactured by the method according to the invention.
  • the central core of this cable consists of a copper conductor 30 on which the dielectric disc 31 is molded.
  • a dielectric strip 32 is placed in a manner known per se on said disc 31. It is understood that this strip does not is not essential for carrying out the cable.
  • the outer conductor is constituted by the metallic strip 8 of the composite strip 8-5. It is laid overlapping in the variant of FIG. 3A and edge to edge in the variant of FIG. 3B .
  • a cable made from a composite tape laid edge to edge has not been shown, although this variant may have an advantage from the point of view of cost price.
  • FIG. 4 schematically represents your production line for a coaxial cable according to FIG. 3A.
  • a reel 15 supplies the installation with the metal strip 8, for example made of copper, neces be able to produce the composite tape at the running speed of the central conductor 30 at the outlet of the molding station 11.
  • a reel 17 supplies the installation with kraft paper 5 previously coated on the face coming into contact with the metal strip.
  • Two rollers 19 and 20 having a suitable speed of rotation ensure the adhesion of the metal strip 8 and of the paper 5 constituting the composite tape 21.
  • the former 22 surrounds the core of the coaxial cable of the composite tape 21.
  • a heating die 26 ensures sealing the composite tape.
  • a pulling member 24 associated with the drum 25 constitutes the reception of the finished cable. We did not specify the enslavements between the various positions of the manufacturing line.
  • the applicant also produces a second type of coaxial cable differing from the previous one only in the nature of the external insulation which is a polyester, for example that sold under the name of "Mylar” by Dupont de Nemours.
  • the copper strip can be replaced by an aluminum strip of similar thickness and of the same width or a bimetallic strip known per se.

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Description

  • La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un câble coaxial et plus particulièrement d'un câble de petite dimension destiné en particulier aux systèmes de transmission n'exigeant pas de blindage rigoureux, c'est-à-dire, en pratique, aux systèmes de transmission numérique. Il est, en effet, connu que les spécifications de tels systèmes peuvent être remplies à l'aide de câbles dont le conducteur extérieur joue seul le rôle d'écran.
  • La présente invention est particulièrement motivée par la réduction du coût de production par utilisation de matériaux constituants moins chers et diminution du coût de main-d'œuvre. Le problème de la fabrication économique de petites paires coaxiales a fait l'objet de nombreuses études dont l'une a été publiée page 243 du numéro de Juillet 1971 de la revue « Câbles et Transmission ». L'article intitulé « Paire coaxiale de 1,2/4,4 mm pour transmission numérique » décrit une structure à quatre paires coaxiales assemblées comme les conducteurs d'une quarte, dont les conducteurs extérieurs sont constitués de rubans lisses formés en cylindre à recouvrement autour de l'isolant entourant le conducteur central, au cours de l'opération d'assemblage. Les conducteurs extérieurs sont maintenus cylindriques et la rigidité mécanique de l'ensemble des quatre paires est assurée grâce aux efforts appliqués par les paires après assemblage. Il n'est donc pas possible d'obtenir par ce procédé des paires unitaires aux dimensions définitives.
  • On a également proposé de fabriquer des paires coaxiales en soudant les bords en regard du conducteur extérieur. Une telle solution conduit à des coûts de production élevés par suite des soins et investissements nécessaires à la mise en oeuvre de la soudure longitudinale. De telles techniques sont décrites dans les FR-A 2 224 844 (déposé par la Demanderesse) et FR-A 1 526 643 (déposé par WESTINGHOUSE).
  • On connaît du FR-A 2 325 164 un procédé de fabrication de câbles électriques comprenant des opérations d'enroulement d'un ruban stratifié autour d'une âme de câble. Il comporte une première opération de liaison à chaud d'une bande métallique avec une bande en matière plastique plus large que celle-ci et comportant des rabats qui sont solidarisés par formage à chaud avec la face opposée de la bande métallique. Les bords en recouvrement du ruban stratifié sont solidarisés entre eux lors de l'extrusion d'une gaine extérieure en matière plastique autour de ce ruban posé en long autour de l'âme du câble. Tout d'abord, cette fabrication nécessite absolument la pose d'une gaine extérieure extrudée, ce qui n'est pas le cas de la présente invention qui vise au contraire une paire coaxiale non gainée. D'autre part, le ruban stratifié ne peut être maintenu en place qu'approximativement dans l'extrudeuse étant donné qu'il y a un apport de matière supplémentaire autour de celui-ci.
  • Enfin, le GB-A 1 059438 décrit un simple conducteur électrique qui est isolé grâce à un ruban de papier posé en long de manière à former un tube autour du conducteur, les bords du ruban étant posés à recouvrement. Il s'agit de la pose d'une isolation sous la forme d'un ruban simple et pas du tout de la réalisation d'un conducteur extérieur d'un câble coaxial. La seule contrainte de réalisation pour cette isolation d'un fil électrique est d'obtenir un bon collage des bords du ruban de papier. Par contre, dans le cas d'un câble coaxial, les contraintes de réalisation se situent au niveau du conducteur extérieur lui- même de manière à obtenir des qualités géométriques satisfaisantes permettant la réalisation d'urf câble ne présentant pas de défauts provoquant une absorption des signaux de télécommunication qu'il transmet. Le GB-A 1 059 438 ne suggère absolument pas d'abandonner le principe de la soudure en long d'un conducteur extérieur d'un câble coaxial de télécommunication.
  • La présente invention est essentiellement caractérisée en ce que le conducteur extérieur est un ruban composite, ultérieurement formé en cylindre autour du conducteur central portant un isolement, constitué essentiellement d'un ruban métallique, dont la largeur est voisine de la circonférence du cercle circonscrit audit isolement du conducteur central, rendu solidaire sur toute sa surface d'un ruban diélectrique de largeur supérieure à la sienne. Lors de la mise en forme du ruban composite, métal à l'intérieur et diélectrique à l'extérieur, la partie diélectrique du ruban constitue un joint à recouvrement et le ruban diélectrique permet le scellement longitudinal du conducteur extérieur sur toute la largeur du recouvrement, par passage dans une filière chauffante, ce qui assure le maintien en forme cylindrique du ruban et la constance de l'impédance le long du câble sans action extérieure. De plus, le ruban extérieur diélectrique protège mécaniquement le conducteur extérieur.
  • L'invention concerne ainsi un procédé de fabrication d'un câble coaxial constitué d'un conducteur central associé à des moyens isolants assurant l'écartement d'un conducteur extérieur. Il est caractérisé en ce que la pose de ce dernier comporte une première étape où on dispose en long autour desdits moyens isolants un ruban composite constitué d'un ruban métallique de largeur au moins égale à la circonférence des moyens isolants solidaire d'un premier ruban diélectrique de largeur supérieure, et une seconde étape où on solidarise les bords en recouvrement du ruban diélectrique à l'aide d'une filière chauffante, le ruban composite étant ainsi formé en cylindre autour desdits moyens isolants portés par le conducteur central.
  • Les bords en recouvrement du ruban diélectrique sont ainsi maintenus très précisément en position et par conséquent le ruban métallique également, ce qui confère au câble ainsi réalisé d'excellentes propriétés de transmission puisque le câble coaxial est mécaniquement stable et cylindrique.
  • De plus, ce procédé de fabrication se propose de permettre la fabrication de câbles coaxiaux et plus particulièrement de petits câbles coaxiaux et permettant une réduction du coût de production par utilisation d'une part de matériaux constituant moins coûteux et d'autre part mettant en oeuvre des installations permettant une vitesse de fabrication plus rapide et d'un fonctionnement simple dont l'automatisation peut être réalisée sans problème.
  • Le procédé selon l'invention présente en outre les avantages suivants :
    • - le câble coaxial peut être assemblé avec un nombre quelconque de paires identiques soit en faisceaux soit en couches concentriques ce qui est particulièrement favorable à la réalisation de câbles de grande capacité ;
    • - le conducteur externe peut être au choix en cuivre ou en aluminium ;
    • - l'augmentation de diamètre de la paire téléphonique isolée est négligeable par rapport à la valeur du diamètre d'une même paire nue.
  • Dans ce qui suit, le procédé selon l'invention est décrit en détail en se reportant notamment aux figures 1 à 4 données à titre illustratif, nullement limitatif, et dans lesquelles :
    • la figure 1 représente la suite des opérations du procédé,
    • la figure 2 représente le ruban composite utilisé,
    • la figure 3 représente schématiquement la fabrication du câble coaxial par le procédé selon l'invention,
    • la figure 4 représente la section agrandie du câble coaxial fabriqué par le procédé selon l'invention.
  • La figure 1 représente la suite des opérations de fabrication de la variante préférée du câble coaxial selon l'invention.
  • L'opération 1 est la réalisation par des moyens connus en eux-mêmes de l'isolation du conducteur central en cuivre, par exemple par moulage en continu de disques calibrés de polyéthylène de diamètre d correspondant à l'impédance caractéristique nominale du câble coaxial compte tenu de la permittivité du diélectrique employé.
  • En vue d'éviter les courts-circuits qui pourraient résulter d'une déformation mécanique amenant le conducteur extérieur au contact du conducteur central, entre deux disques, il est prévu de poser en long (opération 2) un ruban diélectrique autour des disques.
  • L'opération 3 est la réalisation du ruban composite qui va servir à réaliser l'enveloppe extérieure d'un câble coaxial et dont description est donnée ci-dessous.
  • L'opération 4 est la mise en forme du ruban composite autour du conducteur central isolé afin de réaliser le câble coaxial selon l'invention et le scellement du ruban.
  • La figure 2A représente une des extrémités d'un ruban composite permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Ce ruban composite comporte une bande de cuivre mince 8, par exemple d'épaisseur égale à 0,1 millimètre, dont la largeur I est égale à πd + b où d est le diamètre extérieur du conducteur central muni des disques et du ruban d'isolement et b est petit devant πd et correspond au recouvrement désiré (cf. figure 3/J pour le métal. La bande de cuivre 8 repose sur toute sa face inférieure sur une bande diélectrique 5, par exemple en papier kraft. La bande diélectrique 5 a une largeur L = πd + R avec R > b. Elle porte sur sa face supérieure un revêtement de copolymère d'éthylène 6 arbitrairement grossi pour les besoins de la représentation. Selon d'autres variantes le diélectrique est une matière plastique et l'adhérence entre le ruban métallique et le ruban diélectrique est obtenue sans interposition d'agent d'adhésion par calandrage par exemple. Ainsi qu'il apparaît sur la figure 2A, les deux rubans sont latéralement décalés (a, c) afin d'éviter la superposition des zones de recouvrement (figure 3/J.
  • La figure 28 représente une variante du ruban composite correspondant à une pose bord à bord de la partie métallique 8 et à recouvrement de la partie diélectrique 5. Dans cette variante 1 = 7rd et L = πd + R en reprenant les mêmes notations que ci-dessus. Il est avantageux de réaliser le ruban composite en prévoyant le déplacement du ruban diélectrique 5 de part et d'autre du ruban métallique 8 de façon à assurer l'étanchéité du conducteur extérieur même si le recouvrement bord à bord n'est pas rectiligne.
  • Les figures 3 représentent des coupes de deux variantes de câble coaxial fabriquées par le procédé selon l'invention. L'âme centrale de ce câble est constituée d'un conducteur en cuivre 30 sur lequel est moulé le disque diélectrique 31. Un ruban diélectrique 32 est posé de manière connue en soi sur ledit disque 31. Il est bien entendu que ce ruban n'est pas indispensable à la réalisation du câble. Le conducteur extérieur est constitué par le ruban métallique 8 du ruban composite 8-5. Il est posé à recouvrement dans la variante de la figure 3A et bord à bord dans la variante de la figure 3B.
  • On n'a pas représenté de câble constitué à partir d'un ruban composite posé bord à bord bien que cette variante puisse présenter un avantage du point de vue du prix de revient.
  • La figure 4 représente schématiquement ta chaîne de fabrication d'un câble coaxial selon la figure 3A. Le conducteur central 30 en cuivre, fourni par le touret 10, pénètre dans le poste de moulage représenté schématiquement par une chaîne 11 du type décrit dans le brevet français 2 108 142 et sa première addition 2361 728 ôù il est muni de disques d'isolation 31 de diamètre d. On a représenté en 12 le poste de contrôle de diamètre des disques et en 13 le poste de pose du ruban diélectrique 32 d'isolation fourni par un touret 14. Un touret 15 fournit à l'installation la bande métallique 8 par exemple en cuivre, nécessaire à la réalisation du ruban composite à la vitesse de défilement du conducteur central 30 à la sortie du poste de moulage 11. Un touret 17 fournit à l'installation le papier kraft 5 préalablement enduit sur la face venant en contact avec la bande métallique. Deux rouleaux 19 et 20 ayant une vitesse de rotation convenable assurent l'adhérence de la bande métallique 8 et du papier 5 constituant le ruban composite 21. Le formeur 22 entoure l'âme du câble coaxial du ruban composite 21. Une filière chauffante 26 assure le scellement du ruban composite. Un organe de tirage 24 associé au touret 25 constitue la réception du câble terminé. On n'a pas précisé les asservissements entre les divers postes de la ligne de fabrication.
  • A titre illustratif, la demanderesse réalise un premier type câble coaxial dit câble 1,2/4,4 mm, dont les caractéristiques sont les suivantes :
    • - diamètre du conducteur en cuivre intérieur : 1,2mm
    • - nature du diélectrique, et des disques : polyéthylène et polypropylène respectivement
    • - diamètre interne du conducteur externe : 4,4 mm
    • - épaisseur du conducteur externe : 0,1 mm
    • - largeur du ruban isolant : 18 mm
    • - épaisseur de l'isolant externe : 0,1 mm
    • - largeur de la zone de recouvrement : 3 mm
    • - impédance du câble coaxial : 75 ohm
    • - variations extrêmes de l'impédance : ± 1 ohm.
  • La demanderesse réalise aussi un deuxième type de câble coaxial ne différant de la précédente que par la nature de l'isolant externe qui est un polyester par exemple celui vendu sous le nom de « Mylar » par Dupont de Nemours.
  • Le ruban en cuivre peut être remplacé par un ruban en aluminium d'épaisseur voisine et de même largeur ou un ruban bimétallique connu en soi.

Claims (5)

1. Procédé de fabrication d'un câble coaxial constitué d'un conducteur central (30) associé à des moyens isolants (31) assurant l'écartement d'un conducteur extérieur, caractérisé en ce que la pose de ce dernier comporte une première étape où on dispose en long autour desdits moyens isolants (31) un ruban composite constitué d'un ruban métallique (8) de largeur au moins égale à la circonférence des moyens isolants (31) solidaire d'un premier ruban diélectrique (5) de largeur supérieure, et une seconde étape où on solidarise les bords en recouvrement du ruban diélectrique (5) à l'aide d'une filière chauffante (26), le ruban composite étant ainsi formé en cylindre autour desdits moyens isolants (31) portés par le conducteur central (30).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, avant la première étape, une étape de pose en long d'un second ruban diélectrique (32).
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier ruban diélectrique (5) est du papier présentant une face enduite d'une couche (6) de matière plastique.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite matière plastique comprend un copolymère d'éthylène.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le ruban métallique (8) et le ruban diélectrique (5) sont décalés latéralement l'un par rapport à l'autre.
EP80400256A 1979-03-12 1980-02-22 Procédé de fabrication d'un câble coaxial Expired EP0015816B1 (fr)

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