Brevet FR2119939A1 — publié le 19720811

i 2119939 La présente invention est relative à la fabrication des conducteurs et autres câbles électriques isolés (lesquels seront dénommés ci-contre plus simplement ^câbles5') ets plus particulièrement, aux câbles du type principalement destinés aux circuits de 5 câblage des aéronefs. les circuits de câblage des avions requièrent, outre de bonnes caractéristiques électriques et mécaniques, une résistance appropriée aux carburants d'aviation ainsi qu'aux fluides hydrauliques. Autant que possible, lesdits circuits de câblage ne doivent 10 pas contribuer à la création de fumée et à l'extension du feu, même sous l'application directe d'une flamme, et en particulier face au développement des gros avions supersoniques ils doivent être susceptibles de fonctionner durant un temps prolongé' à des températures relativement élevées, à savoir de l'ordre de 150°C„ En outre, étant 15 donné qu'un gros avion porteur peut actuellement contenir plusieurs tonnes de câblage, il y a matière à accroître utilement la charge payante si -le poids d'ensemble de câblage peut être réduit sans entamer pour autant ses propriétés. Afin d'obtenir une résistance et une fiabilité optimales 20 aux pannes par suite d'altérations superficielles, l'on préfère avoir recours à un câble-ruban, l'un des types de câble d'avion ayant été proposé comportant un fil torsadé de cuivre, une couche intérieure constituée par un ruban de "Eapton 029% une couche intermédiaire constituée par une bande de "Eapton 616", ainsi qu'une couche exté-25 rieure sans couture ou sans joint d'une composition de copolymère éthylène-propylène fluoré, soit en abréviation (EPP). les deux bandes ou rubans sont appliqués chacun de façon hélicoïdale avec un recou~ vrement légèrement supérieur à 50$, le sens du.pas étant différent. lies rubans vendus sous la marque déposée de "Eapton51 sont constitués 30 par un film de polyimide (que l'on suppose" être dérivé du p, p '-dia-minodiphényl éther et d'un dérivé d'acide pyromellitique) revêtu de EPP en guise d'agent de liaison, le ruban de "Eapton 029e' comporte environ 50/x du polyimide, avec un seul revêtement de EPP d'une épaisseur de 1'ordre de 12/u, étant appliqué avec le revêtement orien-35 té vers l'extérieur, cependant que le ruban de !!Eapton 616?I comporte environ 25A1 polyimide revêtu de chaque côté avec environ 2,5/u de EPP. la présente invention vise au premier chef à pourvoir à la fabrication d'un câble perfectionné qui conserve essentielle-40 ment sans aucune altération les propriétés requises décrites ci-des 71 42298 2 2119939 sus, tout en étant d'un poids significativement plus léger et cependant plus résistant vis-à-vis de toute détérioration superficielle. Conformément à la présente invention, l'un des procédés 5 de fabrication d'un câble éleotrique apte à être utilisé dans les aéronefs comporte les diverses phases suivantes s (a) l'application sur un conducteur métallique torsadé d'un revêtement d'isolation ayant une épaisseur radiale totale de l'ordre de 0,12 à 0,25 mm et comportant au moins six couches d'un 10 ruban de polyimide qui sont agencées de telle sorte que quatre couches au moins soient continues en un point quelconque du conducteur métallique, l'une au moins de chaque paire adjacente de surfaces des rubans et la surface extérieure exposée du ruban étant revêtues chacune d'une couche de copolymère éthylène-propylène fluoré ne 15 dépassant pas une épaisseur de 5/U. (b) le réchauffement du conducteur revêtu à une température au moins égale à la température de ramollissement du EPP en vue d'amener les couches à adhérer ensemble, (c) le décapage de la surface exposée du revêtement d'iso-20 lation par traitement avec une solution d'un métal alcalin dissous dans un solvant qui ne libère pas une quantité équivalente d'hydrogène, (d) le revêtement de la surface décapée avec un vernis à base de polyuréthane durcissable, 25 (e) et, finalement, le séchage et le durcissage du vernis en vue d'obtenir un revêtement adhérant sans soudure et résistant à l'abrasion. le conducteur est réalisé de préférence dans du cuivre ou un alliage de cuivre à haute résistance, tel que du cuivre au 30 chrome ou du cuivre au chrome et au cadmium, pouvant être revêtu au surplus d'un métal moins sujet à l'oxydation, tel que du nickel. Toutes les couches de ruban sont de préférence constituées par des rubans de polyimide comportant un revêtement de EPP ayant une épaisseur de l'ordre susmentionné sur chacune de ses surfaces, 35 étant donné qu'un tel type de ruban présente des propriétés de frottement beaucoup plus faibles et mieux compatibles que les rubans pourvus d'une surface de polyimide exposée, ce qui permet de contrôler avec une plus grande précision et plus aisément la tension et l'allongement du ruban. Ceci a en outre pour avantage le fait 40 que le ruban ne peut être appliqué à contresèns. L'on peut utiliser 71 42298 3 2119939 à cet effet et de bout en bout les rubans "Eapton 616M. Les couches extrêmement minces de EPP requises par la présente invention réduisent considérablement le poids du câble , étant donné que la masse volumique du EPP est de 2S1 g/em^ en compa-5 raison de la masse volumique de 1,42 g/cm? pour le polyimide utilisé dans les rubans rIKaptonri. De même, lesdites couches ds EPP améliorent les propriétés mécaniques en réduisant le fluage pouvant se produire au cas où le ruban se trouve soumis à une pression locale. 10 La présence d'un nombre égal ou supérieur à six couches de ruban qui sont agencées àe telle façon que quatre d'entre elles au moins soient ininterrompues en n'importe quel point du conducteur réduit considérablement le risque de panne due aux défauts ou autres légers décalages dans le rubans améliorant aussi consi-15 dérablement la résistance du revêtement d'isolation contre toute défaillance due à l'extension d'une détérioration superficielle dans le corps de la couche d'isolation ("propagation d'entaille"). Le ou les rubans sont appliqués de préférence de façon hélicoïdale et, afin de parer aux forces de tension importantes 20 survenant lors des changements de température, il est préférable d'agencer les rubans de telle façon qu'un nombre équivalent de couches soit formé par des rubans à pas à gauche et à pas à droite. On ne compte de préférence qu'un seul ruban, pour chaque pas ou torsade, lequel est appliqué avec un recouvrement égal ou supérieur 25 à 67en vue d'obtenir le nombre requis de couches. Le métal alcalin utilisé afin de décaper la couche de EPP est constitué normalement par du sodium. Le solvant est constitué par un solvant organique approprié, à savoir de préférence un mélange de naphtalène avec un diluant inerte tel que du tétrahydro-30 furanne. Une solution de décapage appropriée est vendue sous la marque déposée de "Tétra-etch", laquelle comprend une solution de sodium et de naphtalène dans du tétrahydrofuranne. En guise de variante, le solvant peut être constitué par de l'ammoniaque liquide. 35 Après l'opération de décapage, le revêtement d'isolation est directement réceptif au vernis de polyuréthane, lequel s'avère être autrement incapable d'humidifier la-surface. Le principal avantage découlant de l'utilisation du polyuréthane pour le revêtement extérieur réside dans le fait que 40 l'on peut directement sélectionner un vernis pouvant durcir à une 71 42298 4 2119939 température se situant très au-dessous de la température de ramollissement du EPP, si bien que cela réduit considérablement les risques de déplacement des rubans au cours de l'opération de revêtement. D'autres avantages encore résident dans le fait qu'il 5 possède une meilleure résistance à l'abrasion, étant par ailleurs plus réceptif aux matières de marquage. Il résulte de la description qui précède que la présente invention fournit également un câble électrique qui est apte à être utilisé dans les aéronefs, ledit câble comportant ce qui suits 10 (a) un conducteur métallique torsadé, (b) un revêtement d'isolation ayant une épaisseur radiale totale de l'ordre de 0,12 à 0,25 mm et comportant au moins six couches d'un ruban de polyimide dont quatre d'entre elles au - moins sont continues en n'importe quel point du conducteur métal-15 lique, chaque double couche adjacente du ruban étant accolée ensemble au moyen d'une couche de copolymère éthylène-propylène fluoré ne dépassant pas une épaisseur de 10/u, la surface exposée de la couche la plus extérieure du ruban étant revêtue d'une autre couche de copolymère éthylène-propylène fluoré ne dépassant pas une épais-20 seur de 5 /a» (c) et, enfin, un revêtement extérieur sans soudure d'un vernis à base de polyuréthane durci qui adhère rigidement à la surface dudit revêtement d'isolation. Le câble conforme à la présente invention peut être 25 pourvu, en tant que de besoin, d'un revêtement métallique tel qu'un guipage en fil métallique et si nécessaire d'un revêtement protecteur extérieur, et/ou combiné avec d'autres câbles identiques ou similaires en vue de former un câble composite qui est doté ou non d'un guipage métallique d'ensemble et/ou d'un autre revêtement. 30 La présente invention sera maintenant décrite de façon plus détaillée, à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins ci-annexés, sur lesquels? la figure 1 est une vue schématique en élévation coupe d'un mode de réalisation préférentiel de câble électrique, confor-35 mément à la présente invention? la figure 2 est une vue partielle en coupe, à une échelle agrandie, d'un ruban utilisé dans le câble illustré sur la figure lj la figure 3 est une vue similaire à celle de la 40 figure 1 et représentant un deuxième mode de réalisation préféren 71 42298 5 2119939 tiel d'un câble conforme à la présente invention; la figure 4 illustre une variante de mode de réalisation du câble. le câble représenté sur la figure 1 comporte un conducteur 5 torsadé flexible 1 comprenant 19 fils de cuivre revêtus de nickel, chacun d'un diamètre de 0,15 mm, autour desquels sont enroulés suivant des pas contraires deux rubans "Kapton 616" 2,5. Chaque ruban comporte une couche centrale 3 de polyimide et deux couches superficielles 4 de EPF (voir figure 2). le ruban intérieur 2 pré-10 sente une largeur de 8 mm, cependant que le ruban extérieur 5 a une largeur de 9*6 mm, tous deux étant appliqués avec un recouvrement de 68$, Le conducteur isolé ainsi obtenu est ensuite acheminé à travers un four dont la température est maintenue à 350°C? et ce 15 à une vitesse telle que le temps de séjour soit de l'ordre de 30 à 60 secondes, aux fins d'accoler les couches de ruban ensemble par ramollissement des couches de EPP 4, ainsi qu'illustré en 6. Après refroidissement, la surface du revêtement d*isolation est décapée avec du solvant "Tetra-etch", ainsi qu'il est indiqué en 20 7, six couches environ d'un émail de polyuréthane pigmenté 8 étant ensuite appliquées à la surface. L'émail en question répond à la composition telle qu'indiquée en parties en poids dans le tableau suivant: "Desmophen F950" * 145,1 ) 25 Isomères mixtes de Crésol 215,5 \ 0 Xylène 59,50 ) "Desmodur CT Stable5* * 29 ?0 ) Crésol .43,2 j 0 Xylène 11,0 ) . 30 Butylate de Titane 0,875) Crésol 1,3 ) 0 Xylène 0,33 ) Bioxyde de Titane 43,5 ) 0 Crésol 87,0 ) 35 Crésol 200,0 } 0 Xylène 50,0 j 0 signifie que chaque groupe se trouve mélangé séparément, l'ensemble étant combiné préalablement à l'application. Afin d'accélérer le processus de dissolution du "Desmophen"* 71 42298 6 2119939 et du "Desmodur51*, ces derniers sont broyés et ramenés à une fine grosseur de grain, étant dissous dans le mélange de crésol et de xylène à une température de 75°C, Le bioxyde de titane est traité pendant une heure dans un broyeur à boulets contenant du crésol. 5 * Les termes "Desmophen" et "Desmodur" constituent des marques déposées. Le "Desmophen P950î! est un polyester téréphtalique ramifié contenant des groupes hydroxyle» Le "Desmodur CT Stable" est xin trimère bloqué par un phénol dérivé du toluène di-isocyanate. Chaque couche d'émail est séchée et partiellement durcie en 10 faisant passer le câble à travers un four de séchage à une température de 275°C, le temps de séjour étant de 30 à 60 secondes, et lorsque toutes les couches ont été appliquées le durcissage est parachevé en faisant passer le câble à travers un autre four à une température de 275°C également, avec un temps de séjour de 30 à 15 60 secondes. La variante de câble illustrée sur la figure 3 diffère de celle,illustrée sur la figure 1 par le seul fait que le ruban intérieur 2 présente une largeur de 12,7 mm, cependant que le ruban extérieur 5 présente une largeur de 15?9 mm, et par le fait que 20 chaque ruban est appliqué avec un recouvrement de 76$, de manière à former au total huit couches de rubans dont six au moins sont continues en n'importe quel point du conducteur. Ce type de construction présente des propriétés électriques et mécaniques supérieures en comparaison du type de construction illustré sur la 25 figure 1, démontrant en particulier une plus grande résistance à l'abrasion vis-à-vis des surfaces abrasives ou des arêtes tranchantes, mais son poids est comparativement supérieur. La variante de mode de réalisation illustré sur la figure 4 est similaire au câble illustré sur la figure 1, à la réserve 30 du fait qu'un ruban supplémentaire 9 de "Kapton 616" se trouve interposé entre le ruban 5 et la couche de polyuréthane 8; Les rubans sont appliqués comme suit s Ruban 2 9,6 mm de large Recouvrement de 67$ Ruban 5 11,1 mm de large M " 67$ 35 Ruban 9 7*93 mm de large " w 53$ Ce type de construction a des propriétés légèrement inférieures à celles du câble illustré sur la figure 3 (lequel a pratiquement le même poids) en raison du nombre supérieur des bords de recouvrement des rubans, ne garantissant par ailleurs que cinq 40 couches continues en n'importe quel point du conducteur, mais il a 1 42298 7 2119939 pour avantage le fait qu'il est plus facile d'appliquer les rubans avec un nombre de recouvrements inférieur, et par le fait qu'une moindre tension est requise dans les rubans. Un revêtement extérieur réalisé avec le vernis de polyuréthane décrit à titre illustratif peut être imprimé sans aucune difficulté, en utilisant par exemple la feuille mince commercialisée par "Milford Astor Limited" sous la dénomination de "Grade 614" ou alternativement celle vendue sous la dénomination de "Grade 115" que l'on suppose être essentiellement identique à celle vendue précédemment sous la dénomination de "Grade 115". 71 42298 8 2119939 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un câble électrique propre à être utilisé dans les aéronefs, lequel consiste dans l'application d'un revêtement d'isolation sur un conducteur métallique 5 torsadé comprenant plusieurs couches d'un ruban de polyimide, l'une au moins de chacune des paires adjacentes de surfaces des rubans et la surface extérieure exposée du ruban étant revêtues chacune d'une couche de copolymère éthylène-propylène fluoré, dans le réchauffage du conducteur revêtu à une température au moins équi-10 valente à la température de ramollissement de 1'éthylène-propylène fluoré afin d'amener les couches à adhérer ensemble, et dans l'application à la surface exposée d'un revêtement adhésif sans soudure résistant à l'abrasion, caractérisé par le fait que le revêtement d'isolation est constitué par des rubans agencés de telle 15 façon que quatre couches au moins soient continues en ^importe quel point du ûonducteur métallique afin d'obtenir une épaisseur radiale totale de l'ordre de 0,12 à 0,25 mm, que la surface exposée du revêtement d'isolation est décapée par traitement avec une solution d'un métal alcalin dans un solvant qui ne libère pas une 20 quantité équivalente d'hydrogène, et que la surface décapée est revêtue avec un vernis à base de polyuréthane durcissable qui est séché et durci eu vue de former le revêtement sans soudure» 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface du ruban qui est adjacente au conducteur 25 se trouve également revêtue avec du copolymère éthylène-propylène fluoré. 3» Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on applique le ou les rubans de polyimide de façon hélicoïdale sur le conducteur. 30 4. Procédé suivant la revendication 3-, caractérisé par le fait que l'on applique deux rubans au moins, de telle façon qu'un nombre égal de couches soit formé par les rubans à pas à gauche et à pas à droite. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 35 3 ou 4, caractérisé par le fait qu'on applique un ruban seulement avec un pas à gauche et un ruban seulement avec un pas à droite. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit métal alcalin est constitué par du sodium. 40 7. Procédé suivant l'une quèlconque des revendications 71 42298 9 2119939 précédentes, caractérisé par le fait que ledit solvant pour le métal alcalin est un solvant organique, par exemple un mélange de naphtalène avec vin diluant inerte tel que du tétrahydrofuranne. 80 Procédé suivant l'une quelconque des revendications 5 1 à 6, caractérisé par le fait que ledit solvant pour le métal alcalin est constitué par de l'ammoniaque liquide. So Câble électrique caractérisé par le fait qu'il se trouve réalisé selon le procédé revendiqué dans l'une quelconque des revendications précédentes. 10 10, Câble électrique propre à être utilisé à bord des aéronefs, lequel comporte un conducteur métallique torsadé, un revêtement d'isolation comprenant plusieurs couches d'un ruban de polyimide, chacune des deux couches adjacentes de ruban étant amenées à adhérer ensemble au moyen d'une couche de copolymère 15 éthylène-propylène fluoré, la surface exposée de la couche la plus extérieure du ruban étant revêtue d'une autre couche de copolymère éthylène-propylène fluoré, un revêtement extérieur sans soudure adhérant rigidement à la surface du revêtement d'isolation précitée, caractérisé par le fait que ledit ruban de polyimide 20 est appliqué sur six couches au moins présentant une épaisseur radiale totale de l'ordre de 0,12 à 0,25 mm, lesquelles sont agencées de telle façon que quatre couches au moins soient continues en n'importe quel point du conducteur métallique, la ou les couches de liaison en copolymère éthylène-propylène fluoré ne dépassant pas 25 une épaisseur de 10/x, la couche supplémentaire y afférente précitée ne dépassant pas une épaisseur ,de 5/i, le revêtement extérieur précité étant constitué par un vernis à base de polyuréthane durci, 11, Câble électrique, suivant la revendication 10, caractérisé par le fait qu'il comporte exactement six couches de rubans. 30 12. Câble électrique suivant la revendication 10, carac térisé par le fait qu'il comporte exactement huit couches de rubans de polyi.ni1.de dont cinq d'entre elles au moins sont continues en n'importe quel point du conducteur métallique. 13. Câble électrique suivant l'une quelconque des reven-35 dications 10 à 12, caractérisé par le fait que ledit conducteur est réalisé dans un alliage de cuivre à haute résistance. 14. Câble électrique suivant la revendication 13, dans lequel ledit conducteur est revêtu d'un métal moins sujet à l'oxydation que ledit alliage de cuivre, à savoir par exemple du nickel. 40 15. Câble électrique suivant l'une quelconque des reven- 71 42298 10 2119939 dications 10 à 14, caractérisé par le fait que la surface de la couche de ruban située le plus à l'intérieur et qui est continue au conducteur se trouve également revêtue d'une couche de copolymère éthylène-propylène fluoré ne dépassant pas une épaisseur 5 de 5 /i. 16o Câble électrique suivant l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé par le fait que le ou les rubans de polyimide se trouvent enroulés en hélice autour du conducteur. 17. Câble électrique suivant la revendication 16, caraoté-10 risé par le fait qu'un nombre égal de couches sont formées par des rubans à pas à gauche et à pas à droite. 18. Câble électrique suivant l'une quelconque des revendications 16 ou 17, caractérisé par le fait qu'il n'y a qu'un seul ruban à pas à gauche et qu'un seul ruban à pas à droite.