Brevet FR2718574A1 — publié le 19951013

La présente invention concerne un procédé de scellement d'un connec- teur électrique, destiné en particulier à être utilisé sur des véhicules automobiles, ainsi que le connecteur ainsi obtenu. D'une manière plus particulière, la présente invention concerne un procédé comprenant les opérations consistant: - à insérer les différentes extrémités de plusieurs câbles électriques dans un boîtier en forme de caisson et - à sceller au moyen d'une résine les interstices existant entre les câbles et les parois du boîtier. L'opération de scellement doit garantir l'imperméabilité du conteneur vis-à-vis de l'eau dans le domaine entier des températures auxquelles il peut être soumis au cours de son fonctionnement, ainsi que sa résistance et son imperméa- bilité aux divers fluides utilisés dans un véhicule automobile, tels que carburants, huiles lubrifiantes, liquides pour le circuit de refroidissement et de commande des freins et analogues. Dans la technique connue, on utilise comme produits de scellement des résines polyamides thermofusibles qu'on coule à chaud dans les susdits intersti- ces et qu'on fait ensuite se solidifier par refroidissement. De telles résines présentent l'inconvénient de fondre ou se ramollir déjà à des températures inférieures à 150 C et donc de ne pas pouvoir garantir des pro- priétés de résistance thermique répondant aux exigences actuelles des construc- teurs automobiles. Dans le but de remédier au susdit inconvénient, la présente invention a pour objet un procédé du type indiqué ci-dessus et caractérisé en ce que la résine utilisée est une résine à deux composants et réticulable. De telles résines résistent facilement aussi à des températures de l'ordre de 150 C et satisfont donc pleinement aux exigences de résistance thermique, en ayant en même temps une bonne résistance aux fluides couramment utilisés dans le domaine automobile. De préférence, les résines utilisées conformément à l'invention sont du type amino-époxy, et, encore mieux, du type polyuréthanne. Les caractéristiques essentielles de ces résines résident dans le fait qu'elles se polymérisent rapidement par réticulation (au maximum en l'intervalle de quelques minutes à des températures comprises entre la température ambiante et C) et dans le fait qu'elles possédent de bonnes propriétés d'adhérence à l'égard des matières constituant le boîtier en caisson, par exemple des matières plastiques du type polyamide ou polyester. Ces résines ont en outre une viscosité réduite (de préférence comprise entre 1.000 et 30.000 mPa.s à 23 C), qui leur permet une pénétration facile dans les interstices plutôt étroits du boîtier en caisson, et de bonnes propriétés d'isola- tion électrique (par exemple une résistivité volumique supérieure à 10 ohm.cm). Les résines du type polyuréthanne sont obtenues par mélange d'un pre- mier composant à base de polyol avec un second composant à base d'isocyanate. Les deux composants peuvent en outre comprendre une série d'additifs couram- ment utilisés dans le domaine de la production des matières plastiques et ayant pour but de permettre l'obtention des performances requises. Le premier composant peut par exemple comprendre des polyols, tels que polyéthers, polyesters et gommes oxhydryles, des charges inorgani- ques de renfort, telles que carbonates de calcium avec ou sans revêtement, des silices et silicates de Ca, Mg et AI, l' alumine et l'alurnie hydratée, des plasti- fiants non réactifs, tels que phtalates, adipates, esters sulfoniques, polyphényles partiellement ou totalement hydrogénés, et des huiles naphténiques, paraffiniques ou aromatiques, des accélérateurs de polymérisation, tels qu'amines tertiaires, amines polycycliques et des sels organiques de métaux tels que Sn, Bi, Hg, Zn, Se, TI et Pt, des absorbants de l'humidité, tels que zéolithes, des promoteurs d'adhérence, tels que silanes, des stabilisants thermiques et des antioxydants, tels que phénols substitués ou esters des acides thiodipropioniques. Le second composant peut par exemple comprendre des isocyanates d'une nature variée (essentiellement du type TDI et MDI), aussi bien monomères que prépolymères, en sus de plastifiants et charges non organiques d'un type ana- logue à ceux indiqués en liaison avec le premier composant. Les résines sont obtenues par mélange d'un premier composant à base époxy avec un second composant à base amine ou polyaminoamide. Le premier composant peut par exemple comprendre des résines époxy, produites par réaction d'épichlorhydrine avec le bisphénol A ou F, leurs mélanges ou combinaisons avec des gommes rendues fonctionnelles des polymères ou monomères réactifs, et ayant un poids équivalent compris entre 170 et 300, des diluants époxy réactifs, tels que glicydyléthers, des plastifiants non réactifs et des charges non organiques d'un type analogue à ceux indiqués en liaison avec les ré- sines du type polyuréthanne. Le second composant peut par exemple comprendre des amines aliphati- ques et cycloaliphatiques et leurs combinaisons avec des époxy, amides et poly- amineamides, des accélérateurs, tels qu'amines tertiaires, des charges non organi- ques et des plastifiants non réactifs d'un type analogue à ceux indiqués en liaison avec les résines du type polyuréthanne. Dans une forme préférée de mise en oeuvre du procédé de la présente invention, le susdit boîtier, en forme de caisson, en matière plastique est soumis à un traitement d'activation superficiel, par exemple au moyen d'une exposition à un plasma gazeux ou à un effet couronne, préalablement à l'insertion des câbles et au scellement à la résine qui suit. Le traitement par des gaz ionisés (plasma) permet d'éliminer les impure- tés, adhérant éventuellement aux parois du boîtier, qui pourraient compromettre une bonne adhérence des résines de scellement à ces parois, en assurant ainsi I'étanchéité du connecteur. De telles impuretés pourraient en particulier être constituées par des résidus de substances (par exemple des cires ou silicones) qui sont utilisées pour permettre de séparer plus facilement le boîtier du moule utili- sé pour sa fabrication. La présente invention a aussi pour objet un connecteur pouvant être obte- nu au moyen du procédé de fabrication décrit ci-dessus. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressorti- ront d'une manière évidente de la description détaillée suivante qui est faite en re- gard des dessins annexés, présentés uniquement à titre d'exemple non limitatif, dont: la figure 1 est une vue en perspective d'un connecteur fabriqué conformé- ment au procédé de l'invention et la figure 2 illustre, schématiquement les différentes phases du procédé de l'invention. À la figure 1, le repère 10 désigne un connecteur électrique, déjà as- semblé, qui comprend un boîtier 12, en forme de caisson, présentant une paroi latérale 14 et une paroi grillagée de fond 16 dans laquelle sont insérées, suivant une direction pratiquement perpendiculaire, les extrémité respectives 18 de plu- sieurs câbles électriques 20. Par ailleurs, un appendice tubulaire 21 fait saillie sur la partie centrale du boîtier 12 afin de permettre sa fixation mécanique. Une résine à deux composants et réticulée 22 scelle les interstices exis- tant entre les câbles 20 et les parois 14, 16 du caisson, lequel est réalisé en matiè- re plastique, par exemple du type polyamide ou polyester. Un exemple de procédé de fabrication du connecteur 10 est décrit ci-apres. Le boîtier 12 (représenté schématiquement en a) à la figure 2 est soumis en b) à un traitement au plasma, dans un appareillage indiqué schématique- ment par le repère 24, préalablement à la mise en place des extrémités des câbles électriques 20 et de la résine de scellement 22 à l'intérieur de ce boîtier. Un tel traitement a pour but d'activer la surface du boîtier 1 2 et d'éliminer ainsi des impuretés, éventuellement adhérant à ces parois, qui pourraient compro- mettre l'adhérence ultérieure de la résine 22. L'appareillage 24 qui peut être utilisé pour exécuter le traitement au plasma est d'un type classique et permet d'obtenir, après une durée de traite- ment de l'ordre de quelques minutes, des valeurs de tension superficielle de la matière constituant le boîtier 12 qui sont supérieures à 56 dynes/cm et un angle de contact de l'ordre de 17 ou inférieur. De telles valeurs permettent d'obtenir une adhérence optimale de la rési- ne 22 aux parois du boîtier 12. Une fois cette opération terminée, on insère (en c) les extrémités des câbles 20 dans la paroi de fond du boîtier 12 qui est en forme de grille. On met ensuite en place (en d) le boîtier 12 en forme de caisson dans une enveloppe 26 sur le fond de laquelle est placée une couche de cire fon- due, de matière à bas point de fusion ou de liquide à viscosité élevée 28. On ap- puie le boîtier 12 sur la couche de cire fondue 28 qu'on fait ensuite se solidifier (en e), de façon à obturer les trous de la paroi en forme de grille du fond 14 (fi- gure 1). On coule ensuite (en f) la résine du type polyuréthanne 22 dans les 2 5 interstices existant entre les parois 14, 16 du boîtier 12 et les câbles 20, cette rési- ne etant empêchée de sortir par la couche de cire 28. Cette opération est exécutée au moyen d'une machine de mélange et do- sage de résines à deux composants qui est en soi connue et est indiquée schéma- 3 0 tiquement par le repère 30 (en f). La machine 30 présente de préférence plusieurs conduits de sortie 32 qui permettent de couler la résine 22 de façon à assurer une répartition de cette der- nière la plus uniforme possible à l'intérieur du boîtier 1 2. 3 5 Suivant un premier exemple de composition de la résine 22, on mélange parties en poids d'un premier composant et de 20 à 40, de préférence 30, par- ties en poids d'un second composant. La composition du premier composant est la suivante - Poly BD 45 HT (polymère fonctionnel liquide de butadiène à radicaux terminaux hydroxyles, produit par Atochem) -50 parties (de préférence 40 parties) Diluant PU (alcool éther produit par Bayer) 0-10 parties (de préférence 5 parties) - Ethylhexanediol (polyol) 0-10 parties (de préférence 5 parties) - DABCO 33LV (catalyseur constitué d'un mélange de triéthylènediamine et de di- propylèneglycol, produit par Air Products) 0-1 partie (de préférence 0,1 partie) - OMYA BSH (charge inorganique à base principalement de carbonate de cal- cium, produit par OMYA) 30-60 parties (de préférence 55,9 parties) SYLOSIV A4 (tamis moléculaire ayant une fonction d'absorbant de l'humidité, produit par GRACE) 0-10 parties (de préférence 4 parties) IRGANOX 1010 + IRGANOX P5800 (stabilisants thermiques et antioxydants, produits par CIBA) 0 - 2 partie (de préférence 0,6 partie) Le second composant est au contraire intégralement constitué d'un poly- isocyanate prépolymère à base de diphénylméthanediisocyanate (par exempte DESMODUR VL, produit par BAYER). Suivant un autre exemple de composition de la résine 22, on mélange parties en poids d'un premier composant et 20-40 (de préférence 30) parties en poids d'un second composant. La composition du premier composant est la suivante - VORANOL CP 4711 (triol de poids moléculaire 4700, produit par DOW) -20 parties (de préférence 18 parties) - VORANOL CP 455 (triol de poids moléculaire 450, produit par DOW) -15 parties (de préférence 12 parties) - huile de riçin (naturelle à acidité maximale 0,5%) -10 parties (de préférence 6 parties) - SYLOSIV A4 (tamis moléculaire -zéolithe -, produit par GRACE) 0-10 parties (de préférence 4 parties) - alumine hydratée SH150 (AI2033H20, produit par PECHINEY) -60 parties (de préférence 50 parties) - PALATINOL N (diisononylphtalate, produit par BASF) 0-10 parties (de préférence 9,8 parties) - DESMORAPID PP (accélérateur - amine tertiaire -, produit par BAYER) 0-0, 5 partie (de préférence 0,2 partie) Le second composant est constitué d'un polyisocyanate prépolymère à base de diphénylmétanediisocyanate (par exemple SUPRASEC DNR, produit par ICI). Ce prépolymère possède aussi des caractéristiques d'autoextinction à la flamme. Les propriétés de la résine 22 obtenue par mélange du premier et du se- 0 cond composants sont les suivantes: Viscosité à 23 C (Brookfield RVT) 10.000-15.000 mPa.s (de préférence 12.000 mPa.s) Durée de gélification sur à peu près 100g à 23 C min Résistivité volumique 1 0 ohm.cm Dureté Shore A à 23 C -80 On laisse ensuite la résine 22 coulée dans le boîtier 12 se réticuler et se solidifier à la température ambiante (g) figure 2 pendant une durée comprise entre 1 et 3 minutes environ. On fait ensuite passer (en h) le connecteur 10, désormais complet et toujours appuyé sur la couche de cire 28 qui occupe le fond de l'enveloppe 26, dans un four à tunnel 34 maintenu à une température comprise entre 100 C et 120 C environ, de manière à provoquer la fusion de la cire 28 et à rendre libre le connecteur 10. Ainsi, ce connecteur est prêt (en i) pour être expédié au lieu d'utilisa- tion, tandis que l'enveloppe 26 et la cire 28 associée peuvent être réutilisées dans un cycle ultérieur de production d'un autre connecteur 10. Il est bien entendu évident que, le principe de l'invention restant valable, les particularités de réalisation et les formes de mise en oeuvre peuvent varier dans une large mesure vis-à-vis de ce qui a été décrit et représenté aux dessins, sans sortir de ce fait du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de scellement d'un connecteur électrique (10) comprenant les opérations consistant: - à insérer, dans un boîtier (12) en forme de caisson, les extrémité respec- tives (18) de plusieurs câbles électriques (20) et - à sceller, au moyen d'une résine (22), les interstices existant entre les câbles (20) et les parois du boîtier (12), ce procédé étant caractérisé par le fait que la résine (22) utilisée est une résine à deux composants et réticulable. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résine (22) est du type amino-époxy et de préférence du type polyuréthanne. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce que le boîtier (12) en forme de caisson est en matière plastique et est soumis à un traitement d'activation superficielle préalablement au scellement au moyen de la résine (22). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le traitement d'activation superficielle est exécuté au moyen d'une exposition du boîtier (12) à un plasma gazeux ou à un effet couronne. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce que le boîtier (12) en forme de caisson présente une paroi latérale (14) et une partie de fond (16) grillagée et en ce que les extrémités (18) des câ- bles électriques (20) sont insérées dans la paroi de fond (16) du boîtier (12) sui- vant une direction pratiquement perpendiculaire à la paroi de fond (16). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que, préalable- ment au scellement au moyen de la résine (22), on place le boîtier (12) en forme de caisson dans une enveloppe (26) sur le fond de laquelle est disposée une cou- che de cire fondue, de matière à bas point de fusion ou de liquide à viscosité éle- vée (28), en faisant s'appuyer la paroi de fond (14) sur la couche (28), qu'on fait ensuite se solidifier, et en ce qu'après le scellement, au moyen de la résine (22), des interstices existant entre les extrémités (18) des câbles (20) et la paroi latérale (14) du boîtier (12), on provoque la fusion de la couche (28), ce qui permet de la séparer du boîtier (12). 7. Connecteur électrique (10) pouvant être obtenu par l'exécution d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.