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FR2753654A1 - Materiau composite notamment pour gainage de faisceaux electriques - Google Patents

Materiau composite notamment pour gainage de faisceaux electriques Download PDF

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Abstract

Composite de gainage autoformant, notamment pour les faisceaux de fils dans les automobiles, constitué de l'association d'une première couche de matériau souple et stable et d'une seconde couche d'un matériau métastable, par exemple thermorétractable. La rétraction de la couche métastable d'une bande du matériau de gainage entraîne la formation de la gaine cylindrique.

Description

Matériau composite notamment pour gainage de faisceaux électriques
La présente invention concerne un nouveau matériau complexe destiné au gainage des câbles, notamment les câbles électriques utilisés dans les véhicules automobiles.
On connaît des matières de gainage utilisées pour maintenir les faisceaux de fils électriques dans le domaine de la construction automobile. I1 s'agit généralement de rubans adhésifs qui sont banderolés autour du faisceau, de bandes de mousse de polyéthylène associée ou non à des couches de renfort qui sont repliées autour des câbles ou encore de gaines annelées fendues dans lesquelles les fils sont introduits. Ces divers types de matériaux présentent cependant des inconvénients soit au niveau des performances attendues, soit au niveau de leur utilisation et de leur mise en place autour des faisceaux de fils.
Le banderolage d'un ruban adhésif nécessite soit une opération manuelle avec un temps de main d'oeuvre important, soit l'utilisation de machines encombrantes et complexes ; par ailleurs, les rubans adhésifs ne présentent pas toujours une stabilité suffisante et résistent mal aux températures élevées, par exemple en cas de mise en place dans le compartiment moteur.
Les gaines obtenues à partir d'une bande en mousse de polyéthylène réticulé à cellules fermées sont d'une fabrication plus rapide si t'on dispose d'une machine de gainage et peuvent être soudées, ce qui leur procure une étanchéité en général satisfaisante. Elles nécessitent cependant des manipulations répétées du faisceau et ne répondent pas aux spécifications pour une utilisation dans le compartiment moteur.
Les gaines annelées peuvent être fabriquées en polyamide, ce qui leur confère une bonne résistance à la température. Elles présentent cependant une mauvaise étanchéité en raison de la fente qui ne peut être refermée, le rayon de courbure est souvent limité, et le risque d'endommager l'isolant des câbles est extrêmement important. I1 existe aussi des problèmes dus aux parties anguleuses de ce type de gaine qui peuvent blesser les opérateurs. Il faut également noter que ce type de gaine peut créer des bruits parasites en raison du manque de maintien des fils à l'intérieur de la gaine.
Parmi les matériaux couramment utilisés, les produits faciles à mettre en oeuvre ne conviennent pas pour une utilisation dans des zones de température élevée et, à l'inverse, les matériaux thermorésistants sont d'une manipulation délicate et risquent d'endommager les fils. Par ailleurs, il était intéressant de trouver un matériau qui permette de ne pas utiliser de machines complexes dans l'atelier de montage des faisceaux.
Objet de l'invention
La présente invention vise à fournir un matériau de gainage composite présenté sous forme d'une bande et capable de se transformer spontanément sensiblement en forme de gaine sous 11 effet d'un moyen extérieur.
Selon ltinvention, on propose une bande d'un composite ou complexe laminé souple comprenant au moins une feuille d'un premier matériau stable, c'est-à-dire non rétractable dans aucune de ses directions ou orientations longitudinales et transverses, intimement liée à une feuille d'un second matériau apte à se rétracter selon le sens transversal de la bande sous l'effet d'un moyen externe, ledit complexe ayant ainsi la propriété de passer d'une structure plane à une structure sensiblement cylindrique sous l'effet dudit moyen externe.
Par liaison intime, on entend une liaison qui n'est pas rompue pendant ou après la transformation de la structure plane vers la structure sensiblement cylindrique.
Ce complexe trouve son application par exemple pour former une gaine autour d'un faisceau de fils, notamment les faisceaux de fils électriques dans les automobiles.
Description
La bande de complexe laminé selon l'invention comprend une association intime d'une première couche dimensionnellement stable et d'une seconde couche dimensionnellement métastable ou précontrainte suivant une orientation. Si, par un moyen déterminé, on atteint l'instabilité ou on rompt la précontrainte de la seconde couche, la dimension de celle-ci se modifie de façon durable et entraine une déformation, également durable de la bande de complexe laminé, de façon sensiblement analogue à la déformation non durable d'un bilame sous l'effet de la chaleur.
Le choix judicieux des matériaux constitutifs du complexe laminé permet d'obtenir une bande plane qui, sous l'effet d'un moyen déterminé comme par exemple un rayonnement infrarouge, va se conformer en un cylindre et conserver cette forme durablement après la fin de l'action dudit moyen.
Un tel complexe laminé trouve son application dans l'industrie dans le domaine du gainage des faisceaux de fils : une bande de complexe placée sous un ensemble de fils possède l'aptitude de s'enrouler autour du faisceau sous l'effet d'un moyen extérieur pour former une gaine de protection.
Description détaillée
Comme indiqué ci-dessus, la bande de complexe laminé comprend au moins une première couche d'un matériau souple conformable et stable dans ses dimensions, associée intimement sur l'une de ses faces à une couche d'un second matériau également souple et conformable mais métastable ou précontraint dans le sens de la largeur de la bande.
La première couche de matériaux doit être souple et conformable on choisit de préférence des produits à base de polymères de synthèse comme par exemple des mousses de polypropylène, de polyéthylène réticulé, de polyuréthanne ou de PVC, des non-tissés en polyester ou en polypropylène. On peut également, en fonction des spécifications souhaitées, utiliser des feutres, des feutrines, des aiguilletés ou des tissus souples, à la seule condition qu'ils soient stables dans leurs dimensions, c'est-à-dire non rétractables sous l'action d'un moyen quelconque.
La seconde couche constituant le complexe doit être du type précontraint ou instable dans ses dimensions. On choisit pour réaliser cette couche de préférence des films qui ont la propriété de se rétracter sous l'effet de la chaleur essentiellement suivant une seule de leurs dimensions, cette dimension étant placée transversalement à la longueur de la bande de complexe. Parmi les matériaux convenant pour réaliser l'invention, on peut citer les films thermorétractables en polypropylène, en polyéthylène, en polyester ou en PVC.
On peut utiliser également des tissus à maille large ou des toiles dont les fils de chaîne sont stables dans leur dimension et les fils de trame rétractables, en prenant soin de fixer intimement le tissu sur la première couche du complexe de façon à ce que les fils de trame soient dans le sens de la largeur des bandes. Les matériaux préférés pour réaliser l'invention sont les films thermorétractables en polypropylène présentant un taux de rétraction compris entre 5 et 25 % dans un sens et inférieur à 3 % suivant l'autre sens.
Le moyen de rétraction le plus couramment utilisé est la chaleur (obtenue soit par air chaud soit par rayonnement infrarouge) en raison de l'utilisation de films thermorétractables que l'on trouve facilement dans le commerce. On pourrait également utiliser des tissus comprenant dans un sens des fils aptes à se rétracter sous l'effet de l'eau et alors provoquer la rétraction (et par conséquent la formation de la gaine) au moyen d'une pulvérisation d'eau.
Selon l'invention, les deux couches laminées du complexe doivent être intimement liées afin que la rétraction de l'une des couches provoque la formation du cylindre : il est donc indispensable que la force de liaison des deux couches soit importante et notamment très supérieure à la résistance à la flexion de la couche stable dans sa dimension. Pour réaliser cette liaison, on peut utiliser tout moyen compatible avec les matières de chacune des couches et apte à former une liaison permanente comme par exemple des adhésifs sensibles à la pression, des colles à un ou deux composants ou des procédés de soudure par points rapprochés. Parmi ces différents moyens, on préfere les adhésifs sensibles à la pression, notamment à base de composants acryliques, ou encore des colles à base de cyanoacrylates qui autorisent une liaison solide et permanente des deux couches du complexe.
Selon l'invention, le complexe trouve son application dans le domaine du gainage de faisceaux, notamment les faisceaux de fils électriques installés dans les automobiles
Pour obtenir une gaine de faisceau, on découpe, à partir du complexe laminé précédemment décrit, une bande dont la largeur est égale à environ 1,2 à 1,5 fois le périmètre de la gaine à obtenir, en prenant soin de faire coïncider l'orientation rétractable du complexe avec le sens transversal de la bande. On place ensuite la bande (dont la longueur est bien sûr adaptée à celle du faisceau à protéger) sous le faisceau maintenu sur la table de montage, la face thermorétractable de la bande étant en regard des fils, puis on active le moyen (généralement une source de chaleur issue d'un émetteur infra rouge) provoquant la rétraction de la couche rétractable, et par conséquent l'enroulage de la bande autour du faisceau.
Si nécessaire, par exemple si l'on souhaite obtenir une gaine étanche, il est possible d'effectuer la soudure des deux bords de la gaine au moyen de systèmes connus de thermosoudure ou collage.
Une autre façon d'utiliser la bande de complexe consiste à d'abord former la gaine par l'effet du moyen entraînant la rétraction de la couche sensible, puis, indépendamment du dispositif de mise en forme de la gaine, introduire le faisceau par la fente longitudinale de la gaine. Une soudure ultérieure des bords de la gaine permet enfin d'obtenir un faisceau parfaitement protégé.
Les dessins figurant en annexe ainsi que les exemples de réalisation qui suivent permettent de mieux comprendre l'invention et sa mise en application industrielle.
La présente invention est décrite pour un mode de réalisation préféré de l'invention et en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une vue en coupe transversale du composite selon la présente invention,
- la figure 2 est une vue en plan d'une variante du composite de la figure 1,
- la figure 3 est une vue en coupe longitudinale du composite comprenant des incisions transversales et parallèles,
- la figure 4 est une vue du composite avec des moyens de chauffage avant et après transformation,
- la figure 5 est une représentation d'une application sous forme de gaine.
La figure 1 représente une coupe transversale du complexe laminé élémentaire selon l'invention, dans laquelle on distingue une couche dimensionnellement stable 1, une couche instable précontrainte 2 et une couche 3 assurant une liaison intime entre les couches 1 et 2.
La figure 2 représente une vue en plan d'une bande composée d'une couche stable 1 sur laquelle a été fixé la couche instable qui est un tissu comprenant des fils transversaux (de trame par exemple) rétractables 4 et des fils longitudinaux (de chaîne par exemple) 5 stables dans leur dimension.
La figure 3 représente la coupe longitudinale d'une bande de complexe laminé selon l'invention comprenant un film thermorétractable collé sur une couche de feutrine thermiquement stable, et dans laquelle on a pratiqué des incisions transversales parallèles 6 de la couche rétractable 2 afin de supprimer tout risque de tension dans le sens de la longueur de la gaine lors de la phase de mise en forme par rétraction de la couche 2.
La figure 4 représente le mode de transformation d'une bande du matériau selon l'invention, le film rétractable 2 étant placé contre le faisceau de fils 7, ladite bande s'enroulant seule autour du faisceau sous l'effet de la source de chaleur 8.
La figure 5 représente une application avantageuse de la bande de complexe laminé selon l'invention dans laquelle on refend une partie de la longueur de la bande destinée à former la gaine de manière à obtenir après rétraction une gaine apte à protéger un faisceau de fils comportant une dérivation.
Exemples de réalisation
2
1) On effectue en premier lieu l'enduction à raison de 50g/m2 d'une masse de type acrylique en phase solvant sur un film de 40 llm en polypropylène traité Corona et thermorétractable à moins de 2 % suivant une orientation et à environ 15 à 20 % suivant l'orientation perpendiculaire.
Le film ainsi adhésivé est collé sur une feutrine en non-tissé de
2 polyester de 1 mm d'épaisseur et de densité 15Og/m2 (fourni par la société NTI sous la référence N PS 157).
Le complexe ainsi obtenu est ensuite découpé en bandes de telle façon que l'orientation du sens rétractable se trouve transversale à la longueur de la bande.
Une telle bande, découpée en largeur de 8 cm et chauffée à une température de 175"C pendant un temps de séjour de 30 secondes se conforme d'elle-même en gaine cylindrique. Cette gaine, enroulée autour d'un faisceau de fils peut ensuite être thermosoudée suivant la fente longitudinale au moyen d'un dispositif à air chaud ou à ultra sons et permet d'obtenir un faisceau de fils gainés apte à supporter des conditions d'environnement thermique sévères. La résistance au feu d'un tel complexe peut être encore améliorée en choisissant des constituants ignifugés (par exemple la couche de non-tissé, ou la masse adhésive) : les gaines ainsi obtenues peuvent alors être utilisées dans le compartiment moteur des automobiles.
2) Selon un second exemple de réalisation on prépare le complexe laminé à partir d'une feuille de mousse de polypropylène à cellules fermées d'épaisseur 2 mm et de densité 35 kg/m3 sur laquelle on enduit une masse acrylique en phase solvant (AGX/P de la société MATEI à laquelle on ajoute 0,4 % d'un agent réticulant) à raison d'environ 50 g/m2, et on assemble sur la face adhésive un film en PVC thermorétractable d'épaisseur 35 clam, rétractable à environ 20 % dans un sens et à moins de 5 % dans le sens perpendiculaire.
Le complexe ainsi obtenu est découpé en bandes de 5 cm de largeur, l'orientation la plus rétractable du film PVC se trouvant dans le sens de la largeur de la bande. Une telle bande, placée sous un faisceau de fils puis chauffée à l'aide d'un dispositif à air chaud, s'enroule d'elle-même autour du faisceau pour former une gaine. Celle-ci peut ensuite être thermosoudée pour assurer une bonne protection des fils.
3) Selon un troisième exemple de réalisation, on utilise une feuille de mousse de polyuréthanne à cellules ouvertes, d'épaisseur 3 mm et de densité voisine de 20 kg/m3 sur laquelle on complexe un film en polypropylène biorienté de 15 ,um d'épaisseur, préalablement enduit sur une face d'un adhésif acrylique.
Une bande d'un tel complexe, placée sous un faisceau de fils et chauffée au moyen d'un dispositif infrarouge se roule autour du faisceau pour former une gaine. Dans ce cas, il se produit un léger retrait du film sur les bords de la bande, ce qui a pour effet de dégager une lisière adhésive sur les deux côtés de la bande qui, en venant en contact assurent une fermeture de la gaine.
Les exemples précédemment décrits ont pour but d'illustrer l'invention mais ne doivent pas être considérés comme limitatifs : on peut ainsi par exemple ajouter une couche de protection sur la seconde face de la couche stable de façon à obtenir un complexe imperméable ou présentant une résistance améliorée à certains fluides techniques. En cas d'adjonction d'une couche supplémentaire au complexe laminé, il est nécessaire de s'assurer que cette couche ne perturbe pas le fonctionnement de l'ensemble des deux couches actives (stable et rétractable) : par exemple un film ou une grille ajoutée sur la seconde face du support stable doit être souple et ne pas se rétracter à la chaleur.
Le complexe selon l'invention trouve son application dans le gainage des faisceaux de fils électriques, notamment dans le domaine de l'automobile.
On peut également l'utiliser pour former des gaines d'isolation notamment pour des canalisations de fluides.

Claims (6)

REVENDICATIONS
1. Composite souple comportant au moins deux couches de matière reliées entre elles caractérisé en ce qu'au moins une desdites couches est non rétractable, l'autre couche étant dimensionnellement instable ou précontrainte suivant une orientation transverse par rapport à l'autre orientation longitudinale, et en ce que les deux couches sont reliées intimement entre elles pendant la déformation du composite.
2. Composite de gainage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde couche est thermorétractable suivant une orientation.
3. Composite de gainage suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la première couche est une feuille d'une matière non-tissée thermiquement stable.
4. Composite de gainage suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la première couche est une feuille de matériau de synthèse alvéolaire.
5. Procédé de gainage d'un faisceau de fils caractérisé en ce que l'on forme la gaine autour du faisceau par thermorétraction du composite selon l'une des revendications 1 à 4.
6. Procédé de gainage d'un faisceau de fils avec dérivation caractérisé en ce qu'on utilise une bande du composite selon l'une des revendications 1 à 4, refendue sur une partie de sa longueur, le composite étant thermorétracte autour du faisceau et de sa dérivation.
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