Brevet FR2602904A1 — publié le 19880219

Câble électrique marquable par laser L'invention concerne un câble électrique marquable par laser. Pour réaliser un tel marquage de câble par laser, un brevet allemand n 3147230 décrit un câble dont la surface externe reçoit 5 d'abord par pistolage un revêtement coloré, qui est cuit par ondes HF ou infrarouges avant d'être brûlé par un rayonnement laser. Mais ce document ne se préoccupe que du brûlage superficiel obtenu par le rayonnement laser. Un brevet US 4 370 542 revendique le marquage d'un câble par 10 laser, mais il ne concerne en fait que le positionnement relatif de ce câble et de la source laser. Il existe d'autres documents de l'art antérieur qui concernent le marquage de différents types de surfaces, par exemple plastiques dans des buts d'identification, ou bien de préparation de stencils ou de 15 plaques lithographiques. Certains de ces documents, notamment le brevet européen EP 159529 et le brevet français FR 2520902 mettent en jeu deux couches superficielles, dont l'une est absorbante pour un rayonnement laser, mais l'autre, externe, est transparente. Par contre la présente invention a pour objet une disposition 20 particulière de la couche externe d'un câble électrique permettant un marquage par rayon laser. Elle propose, à cet effet, un câble électrique marquable par laser comportant une couche extérieure permettant la réalisation d'un tel marquage, caractérisé en ce que cette couche extérieure est de couleur 25 contrastée par rapport à la couleur d'une sous-couche, absorbante à la longueur d'onde du rayon laser, cette couche extérieure étant une couche mince qui, lors du marquage, est détruite dans toute son épaisseur par le rayon laser de manière à laisser apparaître la sous-couche. Une telle disposition conduit à un marquage plus fin et plus précis 30 que celui obtenu par le seul effet de brûlage plus ou moins superficiel d'un matériau épais. Avantageusement l'invention propose un câble électrique dans lequel la couche extérieure est de couleur claire et la sous-couche de couleur sombre, et dans lequel la couche extérieure a une épaisseur 35 comprise entre 5 et 50 micromètres. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 illustre un câble électrique marquable par laser selon l'invention, - les figures 2 et 3 illustrent deux exemples de réalisation de câbles marquables par laser selon l'invention. La figure 1 illustre le marquage par rayon laser selon l'invention. Un rayon 10 issu d'une source laser 11 est dirigé vers la 10 surface d'un câble électrique 12. Ce câble comprend une couche extérieure 13 mince, par exemple comprise entre 5 et 50 micromètres, qui entoure une sous-couche 14. Cette couche extérieure est détruite dans toute son épaisseur au point d'impact 15 du rayon laser sur celle-ci, en laissant apparaître ainsi la sous-couche 14 qui absorbe ledit rayon 15 laser. Cette couche extérieure 13 étant de couleur contrastée, par exemple claire, par rapport à la sous-couche, par exemple sombre, l'invention permet d'obtenir un marquage de qualité. A titre d'exemple non limitatif la sous-couche 14, qui doit être 20 absorbante à la longueur d'onde du laser utilisé, par exemple YAG ( X - 1, 06/,U.) o C02 ( = 10,69), peut avoir les caractéristiques suivantes: - La sous-couche 14 peut être réalisée en polytétrafluoréthylène, par exemple en "Téflon 30N" de du Pont de Nemours, en dispersion aqueuse, ou 25 en polyamide aromatique, tel que l' "Imitec 302" de la Société Imitec en phase solvant (N - méthyl-pyrrolidone). Cette sous-couche 14 peut être pigmentée en marron foncé ou en noir de façon à favoriser l'absorption du rayon laser et permettre le contraste avec la couche extérieure 13. Les pigments utilisés peuvent 30 être des pigments marrons foncés "Marron Sicopal K 2795" de la Société BASF ou des pigments noirs "FA 2306" de la Société FERRO, ou une combinaison de pigments, par exemple à base des deux pigments cités. L'épaisseur minimale d'une telle sous-couche 14 est telle qu'elle permette d'arrêter la pénétration du rayon laser 10. Ainsi avec une 35 sous-couche en polytétrafluoréthylène cette épaisseur radiale est de l'ordre de 25 micromètres. Avec une sous-couche en polyamide cette 2602904- 3 épaisseur est de l'ordre de 15 micromètres. La concentration en pigment doit être comprise avec le premier type de sous-couche, entre 5 et 15% et, avec le second type de sous-couche, entre 30 et 35%, de manière à préserver une bonne tenue mécanique de cette souscouche et à obtenir une coloration suffisante. La couche extérieure 13 doit être telle qu'elle permette une absorption Juste nécessaire du rayon laser pour entraîner sa propre pyrolyse. Elle doit en effet être le moins absorbante possible tout en restant brûlable par le rayon laser. Elle peut être réalisé, par exemple, par une dispersion aqueuse en polytétrafluoréthylène (PTFE) de même type que la sous-couche 14, ou par un vernis polyuréthane, par exemple un produit de la Société BAYER composé de "Desmophen F951" qui est un polyol et de "Desmodur CT" qui est un polyisocyanate, en solution par exemple dans un mélange de crésol 15 et de xylène. La pigmentation de cette couche 13 peut être obtenue à l'aide d'un pigment blanc de bioxyde de titane sous toutes ses formes, rutile ou anatase par exemple, tel que le "Kronos RN59" de la Société NL Chemicals. Ce pigment blanc peut être utilisé seul ou-mélangé à des pigments colorés en faible quantité pour obtenir ainsi des teintes claires ou pastels. Avec une dispersion aqueuse de PTFE la concentration de pigment doit être comprise entre 10 et 15%, par contre avec un vernis 25 polyuréthane elle doit être comprise entre 30 et 100%. L'épaisseur d'une telle couche a une valeur maximale fonction du type de laser utilisé et de sa puissance d'émission. En effet ce laser doit pouvoir volatiliser cette couche pour faire apparaître la sous-couche foncée 14. Ainsi si l'on utilise, par exemple, un laser YAG pulsé à 5KHz d'une puissance de 5,6 watts, l'épaisseur de cette couche doit être de préférence comprise entre 5 et 20 micromètres avec une couche extérieure 13 du premier type considéré, et entre 5 et 25 micromètres avec une couche extérieure 13 du deuxième type considéré. On pourrait, bien entendu, utiliser aussi un laser C02. -- 4 Pour obtenir une bonne tenue thermique du câble on peut intercaler sous cette couche extérieure 13 et cette sous-couche 14, d'autres souscouches, par exemple polyimides telles que le "Liquid H" de la Société du Pont de Nemours ou le vernis "Imitec 201" de la Société Imitec. Cette sous-couche est alors pigmentée de la même façon que la sous-couche 14, de façon que l'ensemble des sous-couches polyimide et polyamide ait une épaisseur minimale de l'ordre de 15 micromètres. Les vernis utilisés sont cuits suivant les procédés traditionnels 10 employés dans l'industrie des fils émaillés, par exemple par enduction multipasses avec cuisson dynamique au four " à la défilée " obtenue par le procédé dit "en filière", ou le procédé dit "au trempé". On peut aussi utiliser d'autres techniques de dép8t de vernis telles que par exemple l'électrophorèse, le poudrage électrostatique et/ou en bain fluidisé. 15 Le marquage laser selon l'invention peut être réalisé sur une machine du type de celle décrite dans le brevet US 4370542 qui permet un positionnement relatif d'un câble et d'une source laser. Un tel marquage peut aussi être réalisé en déplaçant un masque devant un faiseau laser large, par exemple obtenu à partir d'un laser C02 20 (procédé "dit au masque"), le faisceau laser étant focalisé après avoir traversé ledit masque. Le marquage selon l'invention peut être appliqué à des câbles électrique à usage notamment aérospatial. Ainsi les figures 2 et 3 représentent deux exemples de réalisation de tels câbles marquables par 25 laser selon l'invention. Le câble illustré à la figure 2, est constitué: - d'un conducteur central 16 en cuivre, ou alliage de cuivre, ou aluminium, ou alliage d'aluminum, protégé ou non par un revêtement métallique (étain, nickel, argent, etc... ) 30 - d'une isolation tri-couche comprenant: une couche extrudée 17 en matériau thermoplastique de température de fusion supérieure ou égale à 150 C, solidarisée par traitement thermique, en polytétrafluoréthylène, perfluoroalcoxy, polymonochlorofluoréthylène commercialisé sous la marque "Hostaflon TFA" par la Société 35 Hoechst, polyéther-éther-cétone, etc..., et une couche rubanée 18 -5 réalisée en polyimide contrecouchée d'adhésif ou thermodurcissable, solidarisée par traitement thermique ("Kapton F", "Kapton HFE", marques déposées de Du Pont de Nemours, "Upilex F", marque déposée par U.B.E. Industriels, "Apical AF", marque déposée par KANEGAFUCHI). 5. une troisième couche externe constituée de l'ensemble des 3 vernis 20, 21, 19 déposés successivement:couche 20 en polyimide de couleur noire, couche 21 en polyamide aromatique de couleur noire, couche 19 en polyuréthane de couleur blanche;ces 3 vernis ont une température de service supérieure à 150 C. Le câble illustré à la figure 3 est constitué: - d'un conducteur central 16; - d'une isolation tri-couche comprenant: une première couche rubanée 17 réalisée en polyimide tel que décrit dans l'exemple précédent. 15. une seconde couche rubanée ou extrudée 22, en matériau thermoplastique de température de fusion supérieure ou égale à 1500C, solidarisée par traitement thermique: polytétrafluoréthylène ("Téflon PTFE", marque déposée Du Pont de Nemours), perfluoroalkoxy - polytétrafluoréthylène ("Téflon PFA", marque déposée Du Pont de Nemours), "Hostaflon TFA", 20 polytétrafluoréthylène-propylène ("Téflon FEP", marque déposée Du Pont de Nemours), polyéthylène-tétrafluoréthylène ("Tefzel", marque déposée Du Pont de Nemours), polyfluorure de vinylidène ("Kynar", marque déposée Pennwalt), polyéther-éther-cétone ("PEEK", marque déposée I.C.I). - une troisième couche externe, constituée de l'ensemble des deux vernis 24 et 23 déposés successivement:couche 24 en PTFE de couleur noire, couche 23 en PTFE de couleur blanche. Ces deux vernis sont de température de service supérieure ou égale à 260 C. Le marquage selon l'invention peut également être appliqué aux constructions de câbles électriques, notamment pour usage aérospatial, à 30 caractéristiques électriques améliorées, décrites dans le brevet français no 2 555 799. Le câble selon l'invention permet donc un marquage qui consiste à brûler une couche externe mince, existante ou rapportée pour la circonstance, les manques ainsi crées dans cette couche dévoilant l'isolation 35 sousjacente. Celle-ci doit satisfaire aux clauses électriques, -6 mécaniques, etc...imposées au câble, et en outre doit être capable de résister au rayonnement laser, dont la puissance est réglée au niveau juste nécessaire à brûler la couche mince externe. Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et 5 représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra remplacer ses éléments constitutifs par des éléments équivalents sans, pour autant, sortir du cadre de l'invention. 10 -7 REVENDICATIONS 1/ Câble électrique marquable par rayon laser comportant une couche extérieure (13) permettant la réalisation d'un tel marquage, caractérisé en ce que cette couche extérieure (13) est de couleur contrastée par 5 rapport à la couleur d'une sous-couche (14), absorbante à la longueur d'onde du rayon laser, cette couche extérieure (13) étant une couche mince qui, lors du marquage, est détruite dans toute son épaisseur par le rayon laser (10) de manière à laisser apparaître la sous-couche (14). 2/ Câble électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la 10 couche extérieure (13) est de couleur claire et la sous-couche (14) de couleur sombre. 3/ Câble électrique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche extérieure (13) a une épaisseur comprise entre 5 et 50 micromètres, et la couche intérieure (14) une épaisseur 15 minimale prise entre 15 et 30 mieromètres. 4' Câble électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sous-couche (14) est réalisée en polytétrafluoréthylène à partir de dispersion aqueuse. / Câble électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la 20 sous-couche (14) comprend 5 à 15% de pigments fonces. 6/ Câble électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la sous-couche (14) est réalisée en polyamide aromatique. 7/ Câble électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la 25 sous-couche (14) comprend 30 à 35% de pigments fonces. 8/ Câble électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche extérieure (13) est réalisée en une dispersion aqueuse de polytétrafluoréthylène. 9/ Câble électrique selon la revendication 8, caractérisé en ce que la 30 couche extérieure (13) comprend 10 à 15% de pigments blancs. / Câble électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la couche extérieure (3) est réalisée en vernis polyuréthane. 11/ Câble électrique selon la revendication 10, caractérisé en ce que la 35 couche extérieure (13) comprend 30 à 100% de pigments blancs. - 8 12/ Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant successivement une couche d'isolation extrudée (17) de température de fusion supérieure ou égale à 150 C, et une couche rubanée (18) contrecouchée d'adhésif et solidarisée par traitement thermique, disposées 5 autour d'un conducteur central (16), caractérisé en ce que la deuxième couche (18) est enrobée d'une troisième couche constituée de trois vernis successifs: un vernis polyimide de couleur noire (20), puis un vernis polyamide aromatique de couleur noire (21), puis un vernis polyuréthane de couleur blanche (19). 13/ Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant successivement une première couche d'isolation rubanée (17) puis une deuxième couche d'isolation (22) rubanée ou extrudée de température de fusion supérieure ou égale à 150 C, disposées autour d'un conducteur central (16), caractérisé en ce que la deuxième couche (22) est entourée 15 d'une troisième couche constituée de deux vernis successifs: un vernis polytétrafluoréthylène de couleur noire (24), puis un vernis polytétrafluoréthylène de couleur blanche (23).