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PERFECTIONNEMENTS AUX CABLES ELECTRIQUES SERVANT A LA
TRANSMISSION DE COURANTS UTILISANT DE LARGES
Cette invention fait l'objet d'une demande de brevet déposée en Grande Bretagne le 27 Février 1935 aux noms de la Société "STANDARD TELEPHONES AND GABLES LIMITED" et de M.M. William Kirby ESTON, Darrell NUNN, et Malcolm Clifford FIELD.
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Un type de câble qui convient pour la transmission de larges bandes de fréquences, est celui dans lequel un conducteur central est séparé au moyen d'un diélectrique à faible perte d'un tube con- centrique entourant le dit conducteur central. L'atténuation dans ce genre de câble est fortement influencée par les pertes dans le dié-
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lectrique, et pour cette raison différentes méthodes de construction ont été proposées dans lesquelles l'air est l'isolant prédominant, mais dans ces arrangements une forme quelconque de sépara- tion mécanique doit toutefois être prévue pour supporter le conducteur intérieur coaxiallement par rapport au conducteur extérieur.
On sait que ces câbles conviennent particulièrement bien pour transmettre de/Larges bandes de fréquences, et que le but le plus important à atteindre est qu'il y ait le maximum possible d'espace d'air entre les conducteurs coaxiaux tout en prévoyant un support adéquat et en maintenant l'espacement voulu pour le conducteur central. Les dispositifs de support doivent être suffisamment flexibles pour permettre la manipulation du câble pendant sa fabrication et son installation, et les supports diélectriques,ainsi que les pièces d'espacement, doivent offrir une faible perte quand celle -ci est mesurée pour la bande de fréquences à laquelle le câble doit fonctionner.
Différentes méthodes ont été proposées pour supporter le conducteur central, comme par exemple l'enroulement en spirale sur ce conducteur d'un'cordon en matière textile,tel que du coton souple formé partiellement de coton acétylé ou de soie à l'acétate de cellulose, ou bien l'emploi de rondelles d'espacement faites de différentes matières isolantes bien connues, comme du caoutchouc, de l'ébonite, de la bakelite ou des matières de nature céramique.Toutefois en présence des caractéristiques fréquences-pertes d'un certain nombre des diélectriques connus, il est évident que l'une des matières qui convient le mieux pour les buts recherchés est le styrène polymé -risé (benzine vinylique polymérisé)
qui est bien connu depuis plusieurs années comme un isolant électrique satisfaisant et que l'on a proposé comme diélectrique séparateur dans les câbles à conducteurs coaxiaux. Cependant on a rencontré plusieurs difficultés très importantes pour appliquer d'une manière satisfaisante cette matière sur le conducteur.
La présente invention a pour objet de prévoir une méthode drap.
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-plication du polystyrène sur le conducteur central d'un câble à conducteurs coaxiaux du genre ci-dessus mentionné,afin qu'une séparation diélectrique satisfaisante soit obtenue,tout en assurant une flexibilité satisfaisante à l'ensemble résultant.
La nature même du polystyrène empêche son application directe sur un câble, sans une préparation spéciale, et il sera démontré dans la description suivante que seulement certains types de polystyrènes appliqués sur une forme particulière,ou contenant un agent plastique,donnent les caractéristiques requises. Un des buts de l' invention est de réaliser des méthodes satisfaisantes de fabrication permettant d'obtenir un espacement diélectrique satisfaisant.
En résumé,l'invention prévoit une méthode de fabrication de câbles à conducteurs coaxiaux à séparation d'air,cette méthode comprenant l'application par refoulement de styrène polymérisé plastique ou de mélanges de styrène dans la forme de tige, tube, ruban ou filament flexible, et l'application de ce produit sous forme d'hélice autour du conducteur central de manière à constituer un espacement diélectrique pour le câble.
L'invention est mieux comprise par la description suivante basée sur les dessins ci-joints. Sur ceux-ci : la figure 1 est une vue longitudinale en partie sectionnée d'un câble à conducteurs coaxiaux conforme à l'invention; pourvu d'une pièce d'espacement en forme de tige ; la figure 2 montre une section transversale faite à travers le câble de la figure 1 ; la figure 3 est une vue longitudinale en partie sectionnée d'une forme de réalisation perfectionnée du câble de la figure 1, la pièce d'espacement ayant ici la forme d'un tube ; la figure 4 montre une section faite à travers le câble de la figure 3; la figure 5 se rapporte à un câble coaxial dont la pièce d'espacement a la forme d'un ruban ; la figure 6 montre une section transversale faite à travers ce câble ;
figure 7 représente schématiquement une forme d'appareil servant à appliquer par refoulement le système polymérisé sur un conducteur animé d'un mouvement de rotation ; la figure
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8 représente schématiquement un appareil pour appliquer par refoulement sur le conducteur le système polymérisé à travers une matrice rotative ; la figure 9 donne schématiquement une forme modifiée d'un appareil à matrice rotative ; la figure 10 montre une vue longitudinale en partie sectionnée d'une forme modifiée de câble à conducteurs coaxiaux dont la pièce d'espacement diélectrique a l'aspect d'un faisceau de filament ; la figure 11 donne une vue d'une section faite à travers ce câble;
la figure 12 montre une vue longitudinale en partie sectionnée d'un câble à conducteurs coaxiaux dont la pièce d'espacement diélectrique a la forme d'un ressort en spirale; et la figure 13 montre une section transversale faite à travers le câble de la figure 12.
Suivant un des faits de la présente invention,le styrène poly -mérisé qui a été formé par la polymérisation du styrène liquide à une température comprise entre 100 et 1500 centigrades est appliqué par refoulement directement à travers la matrice sur le conducteur central en cuivre d'un câble à conducteurs coaxiaux,et sous la forme d'une spirale ouverte dont la section transversale est circulaire, tubulaire,rectangulaire,ou de tout autre forme. Ces genres de constru -tion sont montrés sur les figures 1 à 6 où A représente le conducteur central en cuivre, B la spirale de styrène appliquée par refou- lement, C le conducteur extérieur en cuivre ayant la forme d'un ruban maintenu par une ligature métallique D, et E une enveloppe extérieure en plomb.
L'application par refoulement de ce polystyrène est réalisée avec une température à la matrice de 150 à 2500 Centigrades,des températures plus élevées étant requises pour le polystyrène polymérisé à 1'extrémité inférieure (100 Centigrades) de la rangée de température de polymérisation,et des températures plus basses sont requises pour le polystyrène polymérisé à l'extrémité plus haute (150 Centigrades) de la rangée des températures de polymérisation. Des résultats satisfaisants peuvent être obtenus au moyen d'un appareil du genre montré figure 9 à action continue, ou au moyen d'une presse
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pilonneuse du genre montré figure 8. Le premier appareil convient mieux si l'on désire appliquer une spirale polystyrène ouverte sur toute la longueur du conducteur.
On a trouvé qu'il était possible d'appliquer la pièce d'espacement en polystyrène sous la forme d'une spirale ouverte de sections transversales semblables à celles déjà mentionnées au moyen de méthodes qui sont maintenant plus complètement décrites.
Le conducteur en cuivre peut tourner autour de son axe,ainsi qu'il est montré figure 7, en montant la bobine F,fournissant le conducteur, sur un support G animé d'un mouvemant de rotation. Le conducteur A passe à travers des matrices convenables I et I' placées près du point J où s'effectue l'application par refoulement de la matière d'espacement. Le conducteur en cuivre B,recouvert de styrène polymérisé appliqué en spirale, est emmagasiné sur la bobine L montée aussi sur un support rotatif M qui tourne à la même vitesse que le support portant la bobine F. Le pas de la spirale en styrène appliqua sur le conducteur, est contrôlé par l'angle formé par le dispositif d'amenée du styrène et le conducteur, ainsi que par la vitesse de traie -lation du conducteur.
Cette vitesse avec laquelle le conducteur se déplace dans la machine peut être contrôlée de diverses manières bien connues,comme par exemple en faisant passer le fil sur un cabestan monté sur l'un ou l'autre support G ou M et qui tourne sous la commande d'un moyen quelconque, à une vitesse déterminée.
La vitesse d'opération d'une telle machine dépend de la vitesse de refroidissement du polystyrène appliqué. La haute conductibilité du cuivre pour la chaleur favorise ce refroidissement, mais l'introduction d'un jet ou d'un bain d'eau froide permet à la machine de fonctionner beaucoup plus vite.
Il y a des limites aux dimensions d'un câble à conducteurs coaxiaux fabriqué de cette manière,dues au fait de la flexibilité de la spirale ouverte en polystyrène. Ces limites dépendent : a) - du diamètre du conducteur central en cuivre.
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b) - du genre et des dimensions de la section transversale du polystyrène appliqué par refoulement. c) - de la température de polymérisation du styrène liquide. d) - de la longueur du pas de la spirale ouverte du polystyrène. e) - du diamètre des tambours utilisés à la fois pendant la fabri- cation et pour le transport.
L'exemple typique suivant d'une construction satisfaisante est donné comme exemple aux procédés de fabrication décrits ici,mais il est évident que l'invention n'est pas limitée aux détails particuliers.
Du styrène liquide pur est polymérisé dans un vase scellé convenable pour 48 heures à 1150 Centigrades. Le produit vitreux dur est alors enlevé et appliqué par refoulement sur un conducteur en cuivre tournant, de 3.8 mms de diamètre,ainsi que cela a été décrit, et à une température de 2000 Centigrades,au moyen d'une presse à refoulement continu. La vitesse de déplacement du conducteur est de 3 ms à la minute,et sa vitesse de rotation est de 120 révolutions par minute,ce qui donne un pas de 25.4 mms pour la spirale de polystyrène. L'orifice de la matrice de refoulement est circulaire et a un diamètre de 2.29 mms, fournissant une spirale ouverte de polystyrène de section transversale circulaire et de 2.5 mms de diamètre.
Le polystyrène est refroidi aussitôt après son application par un courant d'eau froide et peut ensuite être enroulé sur un tambour, le noyau duquel est d'environ 1 mètre.
Suivant une autre méthode,conforme à l'invention,le conducteur peut être tiré avec une; certaine vitesse à travers une machine chauffée à refoulement et cela d'une manière quelconque. Le point d'application du polystyrène peut tourner autour de l'axe du conducteur en cuivre. Dans sa forme la plus simple de réalisation,ce procédé de fabrication peut être réalisé en montant le dispositif d'application du système sur un support tournant autour du conducteur qui se déplace,mais cet arrangement n'est pas satisfaisant pour as-
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-surer une production commerciale. Les diverses difficultés rencon- trées peuvent être surmontées en adoptant la forme de presse à re- foulement montrée figure 8. Le conducteur A pase à travers un tube métallique N qui agit comme guide et comme matrice.
Ce tube traverse la chambre à refoulement 0 et est pourvu d'un conduit gradué Q qui s'étend obliquement à travers lui vers son orifice extérieur,placé près de l'orifice central par où sort le conducteur en cuivre. Le tube N tourne pendant que le styrène polymérisé est refoulé de la chambre 0 à travers l'orifice Q sur le conducteur 1- où il s'applique sous la forme d'une hélice ou d'une spirale ouverte B.
La presse chauffée à refoulement peut prendre la forme mon- trée figure 9. Dans ce cas,le conducteur A passe à travers un con- duit S prévu au centre d'une machine à vis,et l'extrémité de la piè- ce T en forme de vis a la forme d'une matrice à faible orifice U, ayant approximativement les mêmes dimensions que le filament de sty- rène polymérisé que l'on doit produire. Par la rotation de la pièce T,le styrène plastique chauffé est refoulé à travers cet orifice,for -mant une hélice B enroulée autour du conducteur en cuivre qui se déplace à travers la machine.
Les mêmes considérations que celles qui ont été faites précé- demment en ce qui concerne la vitesse de rotation du conducteur,la vitesse de révolution de la matrice, le pas résultant de la spirale ouverte en polystyrène,les dimensions du conducteur et de la matrice, et l'application de refroidissement de la spirale,peuvent être faites aussi bien pour la presse à matrice rotative/que pour la presse avec matrice fixe et conducteur tournant autour de son axe.
On a trouvé que dans la méthode de fabrication décrite ici, les résultats les plus satisfaisants étaient obtenus avec du styrène liquide polymérisé à 1150 Centigrades. Toutefois du polystyrène for- mé à d'autres températures comprises entre 100 et 150 Centigrades peut être utilisé,mais aux températures supérieures à 115 ,la spirale ouverte est plus cassante par suite du fait que les agrégations collo-
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-idales formées par la polymérisation sont de plus faibles aplitu- des,et il en résulte des câbles moins flexibles. Le polystyrène polymérisé à des températures inférieures à 100 Centigrades ne peut être refoulé facilement dans sa condition pure, ses propriétés ressemblant à celles du caoutchouc naturel non mastiqué dans une condition de chauffe.
Suivant un autre fait caractéristique de l'invention,l'emploi de styrène pur polymérisé à une température choisie entre 100 et 150 Centigrades dans les opérations de fabrication décrites jusqu'ici esremplacé par un mélange de styrènes purs polymérisés à plus basse température et à plus haute température,ce qui permet d'obtenir des propriétés mécaniques et de refoulement convenables. Le prinoipe caractérisant un tel mélange est que les agrégations colloidales plus faibles de la polymérisation à plus haute température rend légèrement plastique les agrégations de colloides plus grandes de la polymérisation à plus basse température. On obtient ainsi un produit refoulable qui offre un degré de flexibilité approximativement proportionnelle à la flexibilité des deux matières.
Des mélanges de ce genre sont facilement obtenus en mélangeani ensemble les deux ou plusieurs substances de polymérisation sur des rouleaux masticateurs,tels que ceux servant à la formation de compo -sés de caoutchouc,ou par toute autre méthode de mélange bien connue.
Une autre méthode qui a été trouvée plus simple et qui donne aussi des résultats satisfaisants consiste en particulier à polymériser le styrène liquide à une des températures envisagées, de préférence mais non nécessairement à la température plus basse,car ici la vitesse de polymérisation est plus lente et par suite plus facilement contrôlable, puis ensuite à compléter la polymérisation à la deuxième tempé- rature. Dans tous ces cas,la polymérisation est effectuée dans un vase scellé fait en acier ou en tout autre matière convenable.
Un certain nombre de produits satisfaisants peuvent être ainsi obtenus,et comme il n'est pas possible de décrire toutes ces compo-
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-sitions, les exemples typiques suivants font voir les principes sur lesquels l'invention repose.
Premier exemple:
60 parties en poids de polystyrène pur, polymérisé à 75 Centigrades pendant 7 jours, sont intimement mélangées sur des rouleaux masticateurs unis et chauffés,avec 40 parties en poids de polystyrène pur polymérisé à 1500 Centigrades pendant 24 heures. La température des rouleaux est maintenue de 120 à 1500 Centigrades,et le mélange est complet quand un produit uniforme est obtenu,ce produit étant alors prêt pour l'application par refoulement .
Deuxième exemple :
Une certaine quantité de styrène liquide pur est polymérisée pendant 30 heures à 90 Centigrades,cette température étant ensuite portée à 140 Centigrades pendant 20 heures. Le styrène polymérisé est refroidi et enlevé du vase,étant dès lors prêt à être appliqué par refoulement.
Référence a déjà été faite aux limites dans les dimensions des câbles à conducteurs coaxiaux obtenus par refoulement direct d'une spirale de polystyrène pur sur le conducteur central en cuivre. Afin de pouvoir enrouler le câble sur des tambours ordinaires, la surface de la section transversale de la spirale ouverte de polystyrène ne doit pas dépasser, ou ne doit pas être beaucoup plus grande que,la surface de la section transversale du conducteur central quand le pas de la spirale est de 5 à 10 fois le diamètre de ce conducteur central.
Comme dans certains cas il est désirable de fabriquer des câbles à conducteurs coaxiaux ayant un séparateur diélectrique en polystyrème qui ne soit pas conforme aux limites ci-dessus spécifi- ées, on a trouvé des moyens par lesquels le polystyrène peut être pro -duit sous des formes convenables pour remplir les limites mentionnées ci-dessus au point de vue des dimensions et même des limites plus strictes,où la surface de la section transversale de la spirale en polystyrène dépasse d'une manière appréciable (par exemple 2 à 3
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fois) la surface de la section transversale du conducteur central, alors que le pas de la spirale est de 5 à 10 fois le diamètre de ce conducteur central.
Suivant un autre fait caractéristique de l'invention, des filaments en polystyrène, de fil ou de soie,formés et assemblés de la manière décrite ci-après,sont appliqués sur le conducteur central en cuivre suivant une spirale,ordinairement une spirale ouverte,dont la section transversale a une forme circulaire ou autre. Cette application se fait au moyen d'un dispositif d'enroulement dans lequel une bobine ou tambour de filaments assemblés tourne autour le conducteur central se déplaçant longitudinalement.
Les filaments ou fils de polystyrène sont formés au moyen de styrène liquide pur polymérisé à une température comprise entre 100 et 2500 Centigrades, puis refoulés à travers une matrice par une pres -se à action continue semblable à celle montrée figure 9,maisavec une matrice fixe, ou par une presse du type à pilon. La température à la matrice doit être comprise entre 150 et 2500 Centigrades et sa section transversale peut être de forme circulaire,bien que cela ne soit pas absolument nécessaire. Les dimensions les plus convenables pour la matrice doivent être de 1,25 à 3,7 mms de diamètre,bien que des fils très satisfaisants puissent être réalisés avec des matrices à la fois plus larges et d'un diamètre d'orifice plus faible.
Aussitôt que le fil chaud de polystyrène a quitté la matrice, une tension lui est appliquée et il est étiré au diamètre requis. La tension peut être convenablement appliquée avec une machine orâï.naire pour enroulement de textile, et le filament est ensuite placé sur une bobine convenable. Des fils ou filaments de 0.03 mm de diamètre, jusqu'à la dimension du diamètre de l'orifice de la matrice,peuvent être fabriqués de cette manière suivant la tension appliquée, c'est-à-dire suivant la vitesse de refoulement et la vitesse d'enroulement du fil.
Un certain nombre de bobines de fil,formées de cette manière, sont ensuite montées sur une machine assembleuse et leurs fils sont
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réunis entre-eux, le nombre de bobines dépendant du diamètre des fils et du diamètre final exigé du cordon. Les fils multiples,ainsi formés,sont maintenus fermement ensemble au moyen d'un recouvrement en matière textile, telle que de la soie à acétate cellulosique,ou du coton partiellement acétylaté, ou encore de préférence au moyen de fils de polystyrène de diamèt-e convenable obtenus de la manière décrite précédemment ou de celle décrite par la suite.
Le cordon fini et tressé ou recouvert est appliqué directement sur le conducteur central d'un câble coaxial sous la forme d'une spirale ouverte afin d'obtenir une structure semblable à celle montrée schématiquement figures 10 et 11.
Des considérations de flexibilité exigent que la température de polymérisation à laquelle le polystyrène, utilisé pour la fabrication des fils, est formé soit aussi basse que possible, et il est donc désirable de travailler à l'extrémité inférieure de la rangée des températures permises, autrement un plus grand nombre de filaments plus fins sera nécessaire pour produire un cordon ayant la flexibilité requise. De plus,afin d'obtenir le maximum de flexibilité,il est désirable de réaliser une réduction considérable dans le diamètre du styrène appliqué par refoulement,par une opération d'étirage. De cette manière les unités colloidales comprenant la structure polystyrène sont orientées de façon que leur dimension la plus grande soit parallèle à la longueur du fil, ce qui améliore sa résistance maximum et sa flexibilité.
L'assemblage des fils décrit ici comprend quelques procédés intermédiaires de traitement des fils par lesquels l'espacement d'air du cordon fini est accru si on le désire .
L'exemple suivant sert à faire connaître une série de conditions satisfaisantes pour la fabrication d'un cordon de styrène,bien que l'invention ne soit pas limitée à ces conditions particulières.
Un cordon d'espacement,très satisfaisant, de 2. 45 mms de diamètre est obtenu en refoulant du styrène polymérisé pur,formé de styrène poly-
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-mérisé dans un vase convenable à 1150 Centigrades pendant 48 heures, à travers une matrice de section transversale circulaire ayant un orifice de 2. 45 mms de diamètre,et en étirant ce cordon par l'application d'une tension directe par une machine pour enroulement de textile. La température de la matrice est maintenue à 2000 Centigrades. La machine pour enroulement de textile est placée à une distance de 3 ms de l'orifice de la matrice,et sa vitesse de fonctionnement est contrôlée en même temps que celle de la matrice,afin que le styrène refoulé soit étiré pendant qu'il est encore chaud,ce qui donne un diamètre maximum de 0.5 mm.
L'étirage et le refroidissement par l'air des fils de polystyrène, s'accomplissent pendant l'espace de 3 ms qui sépare la matrice de la machine. Dix neuf bobines de fil de 0,5 mm de diamètre sont montées sur la machine à assembler ces fils entre-eux, puis ceux-ci passent à travers une matrice cylindrique de 2.2 mms de diamètre pour furmer un cordon qui est alors tressé avec des fils de caret comprenant 3 extrémités de fils de 0.12 mm de diamètre. Le cordon ainsi formé est alors enroulé à la température ambiante sur un conducteur de cuivre de 2.5 mms de diamètre sous la forme d'une spirale ouverte ayant un pas de 24. 5 mms.
On obtient ainsi un conducteur central convenable et très flexible, pourvu d'une pièce d'espacement,l'ensemble pouvant être utilisé avec succès dans un câble à conducteurs coaxiaux.
Il est évident que des cordons en polystyrène formés de cette manière peuvent être fabriqués pour satisfaire aux conditions requises par un câble coaxial,et cela en règlant le diamètre du fil en polystyrène et le nombre de ces fils assemblés entre-eux. La conditi -on principale d'un cordon à fils multiples de polystyrène,utilisé dans un câble coaxial,est qu'il soit suffisamment flexible pour être enroulé sur le conducteur central avec le pas voulu et sans rupture.
Pourvu que le pôlystyrène ait été polymérisé à la température la plus convenable, et qu'il ait été étiré au moins à son diamètre primitif après refoulement, n'importe quelle flexibilité du cordon fini
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peut être obtenu en utilisant des fils de diamètres plus petits.
Dans certains cas on a trouvé qu'il était désirable d'enrou- ler le cordon à fils multiples en polystyrène sur le conducteur à une température élevée. ar ce moyen, un cordon insuffisamment flexible peut être enroulé d'une manière satisfaisante sur un conducteur central de faible diamètre, tout en communiquant au câble fini une flexibilité satisfaisante pour permettre sa fabrication à la température de la chambre. On a trouvé que des cordons à fils multiples en polystyrène peuvent être appliqués de cette manière à des températures aussi élevées que 1000 Centigrades, bien que la température de travail la plus favorable soit dans le voisinage de 80 Centigrades.
En pratique cela est réalisé en faisant passer le cordon à travers un four légèrement chauffé pendant son passage du tambour près de la matrice au conducteur sur lequel il est appliqué.
Le cordon utilisé dans la méthode de fabrication précédente pour câble à conducteurs coaxiaux peut être formé de styrène polymérisé comprenant un mélange de polymères traités ainsi que cela a été décrit.
Suivant un autre fait caractéristique de l'invention,le cordon est formé de fils ou filaments soyeux de polystyrène,obtenus en dissolvant le polystyrène dans une solution à fable point d'ébulition.
Cette solution ainsi créée est refoulée à travers des tubulures de filage dans un four d'assèchement qui peut avoir la forme d'une chambre verticale avec une température graduée du sommet à la partie inférieure. Les fils ou filaments séchés sont enroulés sur des bobines à la partie inférieure de cette chambre et amenés à la machine assembleuse pour une ou plusieurs opérations d'assemblage. Quand le diamètre voulu du cordon fini est atteint, un recouvrement total d'une mati -ère textile, comprenant de référence des fils de soie polystyrène, est appliqué avant que le cordon fini ne soit enroulé sur le conducteur central du câble.
Du polystyrène polymérisé de 100 à 1500 Centigrades convient
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le mieux dans ce but,afin d'obtenir une solution de haute concentration sans une viscosité trop élevée. Ce fait n'est pas seulement limité au polystyrène formé à ces températures,car on a trouvé qu'il est possible d'obtenir des résultats satisfaisants en utilisant des polystyrènes fabriqués en dehors de ces limites. L'exemple suivant se rapporte à une série particulière d'opérations qui ont donné des résultats satisfaisants. Il est évident qu'en modifiant l'une ou l'autre des conditions mentionnées, on peut par la fabrication bien connue de la soie artificielle, atteindre des résultats aussi satisfaisants, et par suite l'invention n'est pas limitée à ces conditions.
Le styrène polymérisé à 1200 Centigrades est dissout dans du benzène à une concentration de 30% en poids.Le produit est refoulé à travers des tubulures de filage dans une chambre de chauffe verticale de 8.80 ms, chauffée éleotriquement de manière qu'une température de 80 Centigrades soit maintenue à la partie supérieure de la chambre tandis que la température atteint 2500 Centigrades à la partie inférieure,avec une graduation voulue entre ces extrémités. Les vapeurs de benzène sont pompées en dehors de la chambre,et les filaments ou fils de styrène polymérisé et séohé sont enroulés en une forme convenable quand ils émergent du four.
Suivant un autre fait caractéristique de l'invention, un fil de styrène polymérisé,formé par l'une ou l'autre des méthodes déjà décrites, est enroulé sous la forme d'un ressort en spirale,lequel est appliqué pour recouvrir le conducteur central d'un câble sous forme de spirale et sert ainsi de séparateur diélectrique. Cette: construction,qui est montrée sur les figures 12 et 13,est extrêmement flexible quoique moins rigide que les autres arrangements jusqu'ici décrits. Il assure un espace d'air plus grand au câble ce qui est important pour certaines applications.
Les résultats les plus satisfaisants pour tous les câbles coaxiaux de dimensions ordinaires ont été obtenus en formant le ressort
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en spirale de fils polystyrènes de 0. 5 à 0.8 mm de diamètre avec un pas très court, c'est-à-dire en formant une spirale serrée ou relativement serrée, et le pas obtenu est celui formé par l'élasticité propre des tours du fil polystyrène. On a trouvé nécessaire de former la spirale à une température élevée quand le fil a un diamètre plus grand que 0.25 mm. et la spirale doit être formée sur un mandrin d'un diamètre plus petit que 2.5 mm.
L'exemple suivant montre un ensemble de conditions de fabrication qui permettent d'obtenir des résultats satisfaisants,mais l'in -vention n'est pas limitée à l'une quelconque de ces séries particulières de conditions.
Un fil continu de styrène polymérisé,formé par refoulement de polystyrène polymérisé à ils Centigrades à travers une matrice de 2.5 mms de diamètre et étiré pendant qu'il est encore chaud au diamètre de 0.5 mm. de la manière précédemment décrite,est enroulé sur un mandrin d'une machine quelconque à faire les ressorts.Le diamètre du mancrin, au point d'application,est de 1.3 mm.
Le fil polystyrène est chauffé à 80 Centigrades pendant son passage de la bobine au mandrin,de sorte qu'il a atteint cette température au point oû il s'enroule sur le dit mandrin,lequel est maintenu à la température de 50 Centigrades. L'échauffement du fil polystyrène est convenablement réalisé en le faisant passer deux ou trois fois. autour d'un cabestan maintenu à 80 Centigrades, ou en le faisant passer alternativement à travers une chambre chauffée.
La spirale ou le ressort de polystyrène est formé de manière que les spires se touchent et quand il est enlevé du mandrin il a un diamètre total de 2.5 mms, l'accroissement de 0. 25 mm. étant dû à la légère élasticité des tours quand le mandrin est enlevé.
La spirale ou le ressort formé de cette manière est suffisamment rigide pour résister aux efforts normaux de compression qui peu -vent se produire dans les câbles coaxiaux. Il est enroulé sur un tambour avec espacement des spires et avec du papier ou autre matière placée entre les couches afin d'éviter le mélange des spires. Le
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tambour est monté sur une machine convenable,et le polystyrène est appliqué directement sur le conducteur central de 3.8 mms de diamè. tre avec un pas de 25.4 mm. Le conducteur central est recouvert d'u ne mince couche adhésive comprenant du polystyrène et du benzène ou autre matière convenable,avant l'application du cordon polystyrène en forme de ressort,ce dernier procédé étant réalisé avec la tensior minimum possible.
Par ce moyen,l'emplacement du cordon à ressort est contrôlé et est fermement maintenu en place après son application.
Suivant un autre fait de l'invention,plusieurs extrémités de fil styrène polymérisé,f'abriqué par l'une ou l'autre des méthodes déjà décrites, sont assemblées en une tresse creuse sur une machine, et cette tresse est appliquée pour envelopper le conducteur central d'un câble,sous la forme d'une spirale, afin de servir de séparateur diélectrique. Il est nécessaire pour les fils de polystyrène d'être de diamètre suffisant pour former une tresse rigide.
Dans certains cas, quand on désire accroftre la rigidité au dé pend de la flexibilité avec les tresses creuses de fils polystyrènesou les cordons à ressort d'un fil polystyrène, on peut imprégner le dit cordon et la dite tresse d'un vernis isolant tel que l'acétate cellulosique dissout dans de l'acétone,ou dans certains cas avec du polystyrène dissout dans du benzène, et en enlevant ensuite le dissolvant par évaporation. Un film d'acétate cellulosique ou de polystyrène , ou d'autres vernis, reste et ajoute à la rigidité de l'ensemble.
Suivant un autre fait de l'invention,le polystyrène employé dans les méthodes de fabrication d'un câble à conducteurs coaxiaux ici décrites,peut être combiné avec une substance plastique organique,ou un mélange de telles substances plastiques,de manière à améliorer la flexibilité du polystyrène.
Des substances convenant dans ce but comprennent les hydrocarbones cycliques et les hydrocarbones cycliques chlorinatés,en particulier ceux des séries aromatiques.Les meilleures conditions à remplir sont que la pression de vapeur exercée par la substance plastique soit faible à la température de la
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chambre ; que l'hydrocarbone cyclique ou l'hydrooarbone cyclique chlorinaté soit imbibé par le polystyrène gonflé; et que la perte du polystyrène plastique pour la rangée des fréquences utilisées ne soit pas plus grande que deux fois celle du polystyrène pur mesuré sous des conditions semblables. Il est désirable sous certaines conditions de permettre un accroissement caris la psrte diélectrique du polystyrène afin d'obtenir une flexibilité accrue.
On a trouvé que le diphényl remplit bien les conditions voulues d'un agent plastique satisfaisant pour polystyrène quand il ne dépasse pas une valeur représentée par 25% en poids.
Ces substances plastiques peuvent être introduites en permettant au polystyrène de s'imbiber ou de gonfler dans la substance plas -tique liquide ou fondue,et en les mélangeant sur des rouleaux en caoutchouc chauffés jusqu'à une composition uniforme.Alternativement la substance plastique est mélangée avec ou dissoute dans le styrène liquide avant la polymérisation. Le produit,après la polymérisation, est uniforme et peut être directement utilisé de la manière déjà décrite sans autre mélange. Dans certains cas le polystyrène plastique peut être obtenu par refoulement dans la forme requise sur un tambour et ensuite enroulé sur le conducteur central d'un câble coaxial.
L'exemple suivant décrit la fabrication d'un polystyrène plas -tique qui convient particulièrement pour servir comme séparateur diélectrique dans un câble coaxial. L'invention n'est toutefois pas limitée aux conditions particulières mentionnées. Dix parties en poids de diphenyl sont dissoutes dans 90 parties en poids de styrène liquide. Quand la solution est complète, le produit est introduit dans un récipient de polymérisation et est polymérisé pendant cinq jours à 1150 Centigrades. Le produit ainsi obtenu est prêt pour être appliqué par refoulement de la manière décrite.
Suivant un autre fait de l'invention, le polystyrène employé dans les méthodes de fabrication de câbles coaxiaux décrites jusqu' ici, est mélangé avec du caoutchouc naturel ou autre polymère d'
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isoprène, se présentant naturellement,avec ou sans addition d'un agent plastique organique additionnel ou mélanges d'agents ou de substances plastiques. Par ce moyen, la flexibilité du polystyrène est améliorée sans influencer défavorablement ses propriétés dié- lectriques. Les meilleures conditions que doit présenter la substance plastique est que sa pression de vapeur doit être faible à la température de la chambre et qu'il soit absorbé ou imbibé soit par le caoutchouc ou le polystyrène.
Des substances plastiques convenant particulièrement bien sont les cires minérales et végétales,telles que les cires de paraffine,de cérasine et de pétrels,ou les hydrocar -bones cycliques et les hydrocarbones cycliques chlorinatés, en particulier les hydrocarbones aromatiques et aromatiques chlorinates à basse pression de vapeur à la température de la chambre,comme par exemple le diphényl, le diphényl chlorinaté, et le naphtalène chlorinaté.
L'invention est limitée à ces compositions diélectriques qui contiennent plus que 40% en poids de polystyrène.
Les diélectriques tels que décrits ci-dessus peuvent être préparés en mélangeant les constituants sur des rouleaux en caoutchouc chauffés ou autres appareils convenables,jusqu'à ce qu'un produit homogène soit obtenu. Cela peut être fait d'abord en incorporant l'a -gent plastique dans le caoutchouc ou le polystyrène à une températu -re élevée (en excès du point de fusion dans le cas de substance plastique solide),en permettant à la matière colloidale de gonfler et de s'imbiber de la substance plastique,la deuxième matière colloidale imbibée étant alors incorporée à une température comprise entre 100 et 120 Centigrades.
Une autre méthode pour réaliser la matière diélectrique consiste d'abord à permettre au caoutchouc de gonfler et d'absorber la quantité requise de styrène liquide dans un vase convenable.Celui-ci est alors scellé et chauffé à la température ohoisie de polymérisation de manière que le styrène liquide dans le caoutchouc soit
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polymérisé. quand le produit est refroidi,il est enlevé et mastiqué sur des rouleaux en caoutchouc chauffés,ou autres appareils,avec la quantité voulue de substance plastique de 100 à 1200 Centigrades, jusqu'à ce qu'un produit homogène en résulte.
Ce procédé peut être modifié en dissolvant d'abord la substance plastique dans le styrène liquide, et en permettant ensuite au caoutchouc de gonfler dansla solution résultante jusqu'à ce que tout le liquide soit absorbé. La période d'absorption est ordinairement complétée en une ou deux heures,après quoi la température est accrue pour la polymérisation. Une courte mastication finale assure l'homogénéité. La température maximum de polymérisation du styrène liquide est limitée par la température de stabilité du caoutchouc quand ce dernier est présent pendant le procédé de polymérisation.
L'exemple suivant décrit la fabrication d'un mélange de caoutchouc et de polystyrène plastique qui convient particulièrement comme séparateur diélectrique dans un câble coaxial,sans que l'invention ne lui soit limitée. Cinq parties en poids de cire cérésine blanche sont dissoutes dans 70 parties en poids de styrène liquider 25 parties en poids de caoutchouc hévée crêpe 1er latex, et peuvent gonfler pendant 12 heures,après quoi le produit est chauffé dans un vase scel -lé pendant 7 jours à 115 Centigrades. Le diélectrique QUI' résultant est mastiqué sur des rouleaux en caoutchouc à environ 2000 Centigrades pendant quelques minutes, après quoi il est prêt pour être appliqué par refoulement et servir de séparateur diélectrique à un câble à conduc -teurs coaxiaux.
Les composés de polystyrène et de caoutchouc avec ou sans substances plastiques,cités précédemment,peuvent être appliqués au conduc -leur central d'un câble coaxial par refoulement direct de la manière déjà décrite,de sorte que le diélectrique constitue une spirale ouverte. uand la flexibilité du diélectrique est suffisante,les composés peuvent être fournis dans la forme d'un cordon,tube,ruban ou autre forme convenable,directement vers un tambour duquel ils sont
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appliqués sur le conducteur central sous forme de spirale ouverte.
On a trouvé que les méthodes déjà décrites pour la production de fils en styrène polymérisé sont applicables quand il s'agit de ces compositions diélectriques,bien qu'une flexibilité suffisante puisse être obtenue sans recourir à ces méthodes. Il y a cependant certains avantages d'adopter l'une ou l'autre de ces méthodes de fabrication quand on veut accroître l'espace d'air du diélectrique.
On a trouvé qu'une autre méthode convenable pour accroître l'espace d'air du séparateur diélectrique quand ce dernier est appliqué sur le conducteur central du câble sous forme de spirale, consiste à tresser ou entortiller les fils de styrène polymérisé formés de la manière déjà décrite autour du cordon ob enu par refou -lement avant de l'appliquer sur le conducteur central.
REVENDICATIONS. l - Méthode de fabrication de câbles électriques à conducteurs coaxiaux et à espacement d'air,comprenant l'application par refoulement de styrènes polymérisés purs ou traités au moyen de matières rendant le composé plastique, ou de mélanges de styrènes,cette application se faisant sous la forme de tiges, de tubes , de rubans ou de filaments flexibles, et le produit fourni par refoulement prenant une forme hélicoidale autour du conducteur central de manière à constituer la pièce d'espacement diélectrique du câble.