Les câbles (nus ou isolés) sont fabriqués dans des calibres très divers pour répondre à de multiples utilisations, depuis les câbles à très haute tension qui transportent l’électricité à des tensions dépassant 100 kilovolts jusqu’aux câbles de télécommunications. Ceux-ci, qui utilisaient autrefois des conducteurs de cuivre, ont été remplacés par des câbles à fibres optiques capables de transporter beaucoup plus d’informations sous des calibres sensiblement réduits. Entre ces deux extrêmes figurent les câbles et les fils d’usage général destinés aux circuits domestiques, d’autres câbles souples et les câbles de transport de courant forts (câbles de puissance) sous des tensions intermédiaires. Il existe en outre des câbles spéciaux comme les câbles à isolant minéral (employés là où leur résistance au feu est cruciale, comme dans les usines, les hôtels ou les navires), les fils émaillés (utilisés dans le bobinage des moteurs électriques), les fils rosettes (servant dans les cordons spiraux des combinés téléphoniques), les câbles électriques pour cuisinières (isolés autrefois avec de l’amiante maintenant remplacé par d’autres matériaux), etc.

Le cuivre a été de tout temps le matériau le plus couramment employé pour les conducteurs des câbles en raison de sa remarquable conductivité électrique. Il est nécessaire pour cela de l’affiner pour lui conférer un niveau élevé de pureté. L’affinage du cuivre à partir de minerai de cuivre ou de métal de récupération est un processus en deux étapes:

1. L’affinage par fusion dans de grands fours pour éliminer les impuretés indésirables et couler une anode de cuivre.
2. L’affinage électrolytique dans un bain contenant de l’acide sulfurique pour fixer sur la cathode un dépôt de cuivre très pur.

Dans les usines modernes, le cuivre est fondu dans un four à cuve à coulée continue, puis laminé en barres. Ces barres chauffées au rouge sont tréfilées à la section voulue par passage dans une série de filières de précision. Le tréfilage s’effectuait autrefois dans un site central unique regroupant de nombreuses machines produisant différents calibres de fils. Les usines récentes, moins importantes et autonomes, ont leurs propres installations de tréfilage de plus petite capacité. Pour certaines applications spéciales, le conducteur de cuivre reçoit un placage métallique, par exemple à l’étain, à l’argent ou au zinc.

On utilise aujourd’hui des conducteurs d’aluminium pour les lignes aériennes, car le gain de poids ainsi obtenu compense largement la perte de conductivité par rapport au cuivre. Ils sont fabriqués par extrusion à la presse, à travers une filière, d’une billette d’aluminium chauffée.

Pour certaines applications particulières, on emploie des conducteurs métalliques faits d’alliages spéciaux. Ainsi les caténaires ferroviaires et les cordons spiraux des combinés téléphoniques sont constitués d’un alliage cadmium-cuivre. Le cadmium confère à ses câbles une résistance à la traction supérieure à celle du cuivre pur, ce qui réduit la flèche des fils entre les potences. Pour d’autres applications, on utilise également des alliages béryllium-cuivre.

Les fibres optiques, constituées d’un filament continu de verre de haute qualité optique et destinées à la transmission des télécommunications, ont été mises au point au début des années quatre-vingt. Leur fabrication fait appel à une technologie entièrement nouvelle; on calcine dans un four rotatif du tétrachlorure de silicium afin de déposer du dioxyde de silicium sur une ébauche. Le dioxyde de silicium est transformé en verre par un chauffage sous atmosphère de chlore; il est ensuite étiré au calibre désiré et revêtu d’une gaine protectrice.

De nombreux matériaux sont employés pour constituer l’isolation des différents types de câbles. Les plus courants sont les matières plastiques comme le poly(chlorure de vinyle), le polyéthylène, le polytétrafluoroéthylène et les polyamides. Dans chaque cas, la matière plastique, de composition choisie pour répondre à des caractéristiques techniques déterminées, est appliquée à l’extérieur du conducteur à l’aide d’une extrudeuse. Pour des applications particulières, on peut ajouter d’autres substances au mélange. Pour certains câbles de puissance, par exemple, on adjoint un composé de la famille des silanes comme agent de réticulation. Si le câble est destiné à être enfoui, on ajoute un pesticide pour empêcher les termites d’attaquer l’isolant.

Certains câbles souples, notamment ceux des chantiers souterrains, sont revêtus d’un isolant de caoutchouc. Des centaines de produits de caoutchouc sont nécessaires pour répondre aux différentes spécifications; une câblerie doit donc disposer d’installations spéciales de transformation du caoutchouc. Celui-ci est appliqué au conducteur par extrusion, puis vulcanisé par passage dans un bain de nitrite chaud ou en autoclave. Pour éviter que des conducteurs isolés au caoutchouc ne collent les uns aux autres, on les fait passer dans du talc pulvérulent.

Les conducteurs placés à l’intérieur d’un câble isolé peuvent être entourés d’un isolant constitué de papier imprégné d’une huile minérale ou synthétique ou de mica. On leur applique ensuite une gaine extérieure, en général par extrusion de matière plastique.

Il existe deux méthodes de fabrication des câbles à isolant minéral. Dans la première, on introduit dans un tube de cuivre un certain nombre de conducteurs en cuivre massif; l’espace qui les sépare est rempli d’une poudre d’oxyde de magnésium. L’ensemble est ensuite étiré au calibre voulu dans une série de filières. L’autre technique consiste à souder en continu une spirale de cuivre autour de conducteurs séparés par de la poudre. Lorsque ces câbles sont en service, la gaine extérieure de cuivre constitue la liaison à la terre et le courant est transporté par les conducteurs internes. Bien qu’aucun revêtement extérieur ne soit nécessaire, certains clients demandent une gaine en poly(chlorure de vinyle) pour des raisons esthétiques, ce qui est illogique, car on supprime alors dans une certaine mesure le principal avantage des câbles à isolant minéral, à savoir leur incombustibilité.

Le comportement des câbles au feu a reçu une attention accrue au cours des dernières années, et cela pour deux raisons:

1. La plupart des caoutchoucs et des matières plastiques traditionnellement employés comme isolants dégagent en brûlant d’importantes quantités de fumées et de gaz toxiques qui ont été la principale cause d’accidents mortels lors de certains incendies de grande ampleur.
2. Lorsque l’isolation a entièrement brûlé, les conducteurs entrent en contact, provoquant un court-circuit et l’interruption de l’alimentation électrique. Pour y remédier, on a mis au point des composés à faibles émissions de fumée et à combustibilité réduite, tant pour les matières plastiques que pour les produits de caoutchouc. Les câbles à isolant minéral n’en restent pas moins ceux qui ont le meilleur comportement au feu.

Des matériaux spéciaux sont utilisés pour certains câbles. Les câbles haute tension sont remplis d’huile, qui fait à la fois office d’isolant et de fluide de refroidissement. Certains câbles contiennent une graisse à base d’hydrocarbures ou de pétrolatum, d’autres possèdent une gaine de plomb. Les fils émaillés s’obtiennent par enduction avec un émail polyuréthane dissous dans du crésol.

Dans de nombreux câbles, les fils isolés sont réunis en torons selon une configuration particulière. Les fils sont disposés en couronne sur des dévidoirs. Cette opération s’appelle le toronnage. Les torons sont ensuite réunis sur une tresseuse pour former des câbles de section plus forte.

Certains câbles doivent être protégés contre les dommages mécaniques. Cette protection est souvent assurée par une tresse, matériau tissé autour de l’isolant extérieur d’un câble souple. Un câble de ce type (au Royaume-Uni, du moins) équipe les fers à repasser électriques, dont la tresse est constituée d’une fibre textile. Dans d’autres cas, la tresse est en fil d’acier; on l’appelle alors armure.

Les câbles de plus gros diamètres sont livrés sur des tourets pouvant atteindre plusieurs mètres de diamètre. Ces tourets sont ordinairement en bois, parfois en acier. Les tourets de bois sont fabriqués à partir de planches clouées et traitées avec un produit contenant du cuivre, du chrome et de l’arsenic pour les rendre imputrescibles. Les fils et câbles de faibles diamètres sont généralement livrés sur des bobines en carton.

Il est parfois nécessaire de raccorder les extrémités de deux câbles dans des zones reculées. La jonction doit non seulement assurer une bonne continuité électrique, mais aussi résister aux sollicitations extérieures. Les produits employés pour réaliser les jonctions sont généralement des résines acryliques contenant à la fois des isocyanates et de la poudre de silice.

Les connecteurs de câbles sont fabriqués d’habitude en laiton sur des tours automatiques, à partir de métal en barres. Les machines sont refroidies et lubrifiées par une émulsion d’huile et d’eau. Les colliers serre-câbles en plastique sont fabriqués sur des machines de moulage par injection.

Le risque pour la santé le plus fréquemment rencontré dans l’industrie de fabrication des câbles est le bruit. Les opérations les plus bruyantes sont:

•   le tréfilage;
•   le tressage;
•   l’affinage thermique du cuivre;
•   la coulée en continu des barres de cuivre;
•   la fabrication des tourets de câbles.

Des niveaux de bruit dépassant 90 dBA sont courants dans ces opérations. Dans le tréfilage et le tressage, le niveau sonore dépend du nombre de machines, de leur emplacement et de l’environnement acoustique. L’implantation des machines devrait être choisie de manière à réduire le plus possible l’exposition au bruit. Des enceintes insonorisantes bien conçues sont le moyen le plus efficace de contrôler le bruit, mais elles sont onéreuses. Pour l’affinage thermique du cuivre et la coulée en continu des barres de cuivre, les principales sources de bruit sont les brûleurs, qui devraient être des modèles à faible niveau de bruit. Dans la fabrication des tourets de câbles, les cloueuses pneumatiques représentent la principale source de bruit; celui-ci peut être réduit par une diminution de la pression de service et l’installation de silencieux. Dans la plupart des cas ci-dessus, la pratique adoptée consiste à distribuer des protections de l’ouïe au personnel exposé à des nuisances sonores; toutefois, la chaleur produite par l’affinage du cuivre et la coulée en continu des barres de cuivre rendent ces protections particulièrement inconfortables. Des tests audiométriques devraient être effectués périodiquement pour tous les travailleurs exposés.

Les risques et les mesures de prévention correspondantes sont, pour une large part, les mêmes que dans beaucoup d’autres industries de transformation. Toutefois, certaines machines de fabrication des câbles présentent des risques particuliers, dans la mesure où elles comportent un grand nombre de bobines de fils ou de torons tournant simultanément autour de deux axes. Il est indispensable de mettre en place des protecteurs à verrouillage empêchant la machine de fonctionner lorsqu’ils ne sont pas en place. Pendant l’opération initiale de chargement du fil sur la machine, qui peut obliger l’opérateur à accéder à l’intérieur de la zone de protection, la machine ne devrait pouvoir avancer que de quelques centimètres à la fois. Le verrouillage peut être réalisé par un système à clé unique qui devra être utilisée aussi bien pour ouvrir le carter de protection que pour mettre la machine en marche au pupitre de commande.

On devrait procéder à une évaluation des risques particuliers que présentent les extrémités des fils et des câbles en cas de rupture (fouettement) et installer des dispositifs d’arrêt automatique et des protecteurs. Lorsque ce n’est pas faisable, des protecteurs oculaires adaptés devraient être distribués et portés. Les ateliers de tréfilage sont souvent classés comme zones où une protection oculaire est obligatoire.

Dans tout processus métallurgique à chaud, comme l’affinage thermique du cuivre ou la coulée de barres de cuivre, il est nécessaire d’éviter tout contact du métal en fusion avec de l’eau, en raison des risques d’explosion. Le chargement des fours peut provoquer des dégagements de fumées d’oxydes métalliques. Pour les éviter, on devrait installer un système efficace de ventilation avec aspiration localisée au-dessus de la trappe de chargement. De même, les chenaux de passage du métal fondu entre le four et la machine de coulée, ainsi que cette machine elle-même, devraient être munis de systèmes antifumées.

Dans l’affinage électrolytique, le risque principal provient du brouillard d’acide sulfurique qui se dégage des bacs. Pour éviter les irritations, les concentrations dans l’air devraient être maintenues à moins de 1 mg/m3 grâce à une ventilation adéquate.

Au stade de la coulée des barres de cuivre, les matériaux isolants des enveloppes servant à contenir la chaleur autour du tambour de coulée peuvent présenter un risque supplémentaire. Certes, les céramiques ont remplacé l’amiante dans ce type d’application, mais les fibres de céramique appellent, elles aussi, certaines précautions si l’on veut éviter les expositions dangereuses. Lorsqu’elles ont été exposées à la chaleur, elles deviennent plus friables et il existe un risque d’exposition aux fibres en suspension dans l’air lors de leur manipulation.

La fabrication des câbles électriques en aluminium comporte un risque inhabituel. Une suspension de graphite dans une huile lourde est appliquée au coulisseau de la presse à extruder pour empêcher les billettes d’aluminium d’y adhérer. Le coulisseau étant porté à une température élevée, une partie de cette suspension brûle et dégage une fumée qui monte vers la partie haute des ateliers. Pour autant qu’aucun conducteur de pont roulant ne se trouve à proximité et que les toits soient équipés de ventilateurs, ces fumées ne devraient pas présenter de risques pour la santé.

La fabrication des alliages cadmium-cuivre et béryllium-cuivre peut comporter des risques importants pour les travailleurs con-cernés. Etant donné que le cadmium entre en ébullition bien au-dessous du point de fusion du cuivre, des fumées d’oxyde de cadmium se dégagent en grandes quantités chaque fois que l’on ajoute du cadmium au cuivre en fusion (opération nécessaire pour obtenir l’alliage). Pour que l’opération se déroule sans danger, il est indispensable de mettre en place une aspiration localisée soigneusement étudiée. De même, la fabrication des alliages béryllium-cuivre impose des précautions minutieuses, le béryllium étant le plus nocif de tous les métaux toxiques et celui pour lequel les limites d’exposition sont les plus sévères.

La fabrication des fibres optiques est une opération spécialisée de haute technologie. Les produits chimiques employés présentent des risques qui leur sont propres et la protection des lieux de travail exige des systèmes complexes de ventilation générale et d’aspiration localisée. Ces systèmes devraient être contrôlés par des registres surveillés par ordinateur. Les principaux risques chimiques sont liés au chlore, au chlorure d’hydrogène et à l’ozone. En outre, les solvants utilisés pour nettoyer les filières devraient être traités dans des chapelles fermées à extraction de fumées. Il faut éviter tout contact de la peau avec les résines à base d’acrylate servant à enduire les fibres.

Les opérations de malaxage des matières plastiques et des caoutchoucs présentent des risques particuliers qui doivent faire l’objet de mesures de protection appropriées (voir chapitre no 80, «L’industrie du caoutchouc»). L’industrie de fabrication des câbles utilise parfois des mélanges différents de ceux d’autres industries, mais les mesures de prévention technique sont les mêmes.

Lorsqu’ils sont chauffés, les plastiques dégagent un mélange complexe de produits de dégradation thermique dont la composition dépend de la nature du produit d’origine et de la température à laquelle il est soumis. A la température normale de fonctionnement des presses à extruder les matières plastiques, les polluants en suspension dans l’air ne constituent en général qu’un problème relativement mineur; il est néanmoins prudent d’installer une ventilation au-dessus de l’intervalle qui sépare la tête de la presse et le bac d’eau où le produit est refroidi, principalement pour limiter l’exposition aux phtalates couramment utilisés comme plastifiants dans le poly(chlorure de vinyle). L’une des opérations qui mériterait sans doute d’être étudiée plus à fond est celle du changement de produit. L’opérateur doit se tenir au-dessus de la tête d’extrusion pour enlever l’ancien produit encore chaud, puis faire passer le nouveau produit jusqu’à ce que la nouvelle couleur apparaisse seule et que le câble soit correctement centré dans la tête d’extrusion. Il peut s’avérer difficile de concevoir une aspiration localisée qui reste efficace pendant cette phase.

Le polytétrafluoroéthylène présente un risque spécifique. Il peut causer la fièvre des polymères, dont les symptômes s’apparentent à ceux de la grippe. Cette affection n’est que temporaire, mais l’on devrait néanmoins veiller à limiter les expositions au produit chauffé.

L’emploi du caoutchouc dans la fabrication des câbles présente des risques moindres que les autres applications de ce matériau, dans l’industrie des pneumatiques par exemple. Dans les deux cas, l’utilisation d’un antioxydant, le Nonox S, contenant de la β-naphtylamine jusqu’à son retrait en 1949 a provoqué des cas de cancer de la vessie, après une période de latence pouvant atteindre trente ans chez les personnes exposées; aucun cas par contre n’a été observé chez celles employées à partir de la date du retrait. L’industrie des câbles électriques n’a pas connu l’augmentation de la fréquence d’autres cancers, en particulier ceux du poumon et de l’estomac, constatée dans l’industrie des pneumatiques. Cela est presque certainement dû au fait que, dans l’industrie de la câblerie, les machines d’extrusion et de vulcanisation sont encoffrées et que l’exposition du personnel aux fumées et aux poussières de caoutchouc était généralement bien moindre que dans l’industrie des pneumatiques. Dans les fabriques de câbles à isolant caoutchouc, l’exposition au talc constitue un risque potentiel; il faut employer uniquement un talc non fibreux (c’est-à-dire ne contenant pas de trémolite fibreuse) et appliquer celui-ci dans une enceinte fermée équipée d’une aspiration localisée.

De nombreux câbles portent un marquage d’identification. Lorsqu’on utilise des imprimantes modernes à jet d’encre, les risques pour la santé sont pratiquement négligeables, en raison des très faibles quantités de solvants mises en œuvre. En revanche, d’autres techniques d’impression peuvent causer des expositions massives aux solvants, que ce soit lors des opérations normales de production ou, plus souvent, lors des nettoyages. Des systèmes d’extraction appropriés devraient donc être installés pour réduire ces risques.

Les principaux risques présentés par la fabrication des câbles à isolant minéral sont l’exposition aux poussières, au bruit et aux vibrations. Les techniques classiques utilisées pour prévenir les deux premiers risques sont décrites dans d’autres parties du présent ouvrage. L’exposition aux vibrations se produisait autrefois au cours de l’opération de rétreinte, qui consiste à introduire manuellement le tube assemblé dans une machine équipée de marteaux rotatifs et à soumettre l’extrémité du tube à un martelage pour former un point servant de prise pour la machine de tréfilage. Ce type de machine à rétreindre a été remplacé par des modèles pneumatiques, ce qui a permis d’éliminer à la fois le bruit et les vibrations produits par l’ancienne méthode.

L’exposition au plomb, lors du gainage des câbles avec ce métal, devrait être prévenue par une ventilation adéquate par aspiration localisée, mesure complétée par une interdiction de manger, de boire et de fumer dans les zones susceptibles d’être contaminées par le plomb. Une surveillance biologique périodique devrait être effectuée grâce à l’analyse de la teneur en plomb des échantillons sanguins par un laboratoire qualifié.

Le crésol employé dans la fabrication des fils émaillés est corrosif. Il dégage, à de très faibles concentrations, une odeur caractéristique. Une partie du polyuréthane subit dans les fours d’émaillage une dégradation thermique avec émission de diisocyanate de toluylène, un puissant sensibilisant des voies respiratoires. Une aspiration localisée efficace est nécessaire autour de ces fours, avec une postcombustion catalytique pour éviter une pollution de l’espace environnant.

La réalisation des jonctions entre câbles présente des risques pour deux groupes de travailleurs: ceux qui les effectuent et ceux qui les emploient. La fabrication implique la manipulation d’une poussière fibrogène (silice), d’un sensibilisant des voies respiratoires (isocyanate) et d’un sensibilisant cutané (résine acrylique). Une ventilation avec aspiration localisée efficace doit être mise en place pour limiter l’exposition du personnel; le port de gants est nécessaire pour éviter le contact de la peau avec la résine. Le principal risque pour les utilisateurs des produits est celui d’une sensibilisation de la peau à la résine. Ce risque peut s’avérer difficile à éliminer, dans la mesure où la personne qui réalise une jonction n’a pas toujours la possibilité d’éviter complètement un contact de la peau et qu’elle se trouve souvent éloignée d’une source d’eau lui permettant de se laver les mains. Un agent de nettoyage sans eau est par conséquent indispensable.

D’une manière générale, la fabrication des câbles ne donne pas lieu à des émissions notables à l’extérieur des usines. Cette règle souffre toutefois trois exceptions: a) pour limiter l’exposition aux vapeurs des solvants utilisés aux fins du marquage et d’autres opérations, on a recours à des systèmes d’aspiration localisée, qui rejettent ces vapeurs dans l’atmosphère. Ces émissions de composés organiques volatils sont l’un des facteurs de la formation des brouillards photochimiques, formation contre laquelle les organismes de réglementation de plusieurs pays s’efforcent de lutter; b) il existe un risque d’émission de diisocyanate de toluylène dans la fabrication des fils émaillés; et c) dans un certain nombre de cas, la fabrication des matériaux de base employés dans les câbles peut donner lieu à des rejets dans l’environnement si des mesures efficaces ne sont pas prises. Les émissions aériennes de particules métalliques provenant de l’affinage thermique du cuivre et de la fabrication des alliages cadmium-cuivre et béryllium-cuivre devraient être dirigées vers des systèmes de filtres à manches adéquats, de même que les particules émises lors de la production de composés de caoutchouc. Les émissions de particules, de chlorure d’hydrogène et de chlore provenant de la fabrication des fibres optiques devraient être dirigées elles aussi vers un système de filtres à manches, puis traitées dans un épurateur à soude caustique.