Brevet FR2785714A1 — publié le 20000512

La présente invention a pour objet un fil conducteur électrique entouré d'un élément isolant, le terme fil recouvrant également les câbles. Le fil dont il s'agit doit tre équipé d'un isolant qui résiste à des échauffements brefs et importants de l'âme conductrice. Les échauffements peuvent tre de diverses origines. Une première origine d'échauffement réside dans un courtcircuit, I'âme conductrice étant, dans ce cas, traversée pendant un temps court par un courant d'intensité très supérieure à la valeur nominale permise, d'où il résulte un dégagement d'énergie par effet joule, et donc une brusque augmentation de la température de l'âme. Une autre origine d'échauffement réside dans le phénomène de conduction. L'âme est reliée électriquement à une pièce, métallique ou non, qui s'échauffe pour une raison quelconque, telle que frottement mécanique, proximité d'une flamme..., et qui transmet cette énergie par conduction à l'âme conductrice. Tel est par exemple le cas pour des plaquettes de frein. II existe différents types d'isolants. Un premier fil représenté à la figure 1 du dessin comprend une âme conductrice 2 entourée par un isolant 3 constitué par une gaine élastomère ou thermoplastique extrudée. Cette structure présente plusieurs avantages, notamment une bonne homogénéité, un aspect lisse, une régularité, un mode de production rapide, une possibilité de repérage aisée par coloration dans la masse ou marquage par différentes techniques, telles que jet d'encre, molette,..., une bonne résistance aux fluides, tels que solvants, hydrocarbures, à t'humidité, à !'eau, de fa, con générale quoique dépendant du polymère utilisé, et une résistance à des températures ambiantes plus ou moins élevées selon le polymère utilisé. Un tel fil présente toutefois des inconvénients et notamment une mauvaise résistance aux échauffements internes, de façon générale, car dans un tel cas, I'isolant subit des dégradations en ramollissant, en pouvant fondre, d'où résultent des dégradations et un vieillissement prématuré avec perte des caractéristiques requises. L'isolant peut aussi brûler si le choc thermique est important, et constituer ainsi une source de danger. Enfin, la résistance mécanique est assez faible dans certains cas. Un second type de fil conducteur entouré d'un élément isolant comprend, comme montré à la figure 2 du dessin, une âme conductrice 4 entourée d'isolants fibreux désignés par la référence générale 5, composés de guipages, rubans, tresses,.... L'isolant fibreux étant composé généralement de fibres minorâtes, il résiste en général mieux aux températures élevées que les isolants extrudés. De mme, la température n'a pas ou peu d'influence sur le vieillissement et sur l'évolution des propriétés d'un tel isolant. Cet isolant résiste mieux aux chocs thermiques, tels que les échauffements internes, et offre une meilleure sécurité dans la mesure où il est incombustible et infusible. Toutefois les fils conducteurs à isolant fibreux présentent l'inconvénient de disposer d'un aspect plus irrégulier qu'un isolant extrudé, de compliquer le repérage par les procédés classiques de marquage tels que jet d'encre ou molette, d'tre plus long à réaliser que les isolants extrudés, de nécessiter, dans certains cas, des précautions de mise en oeuvre car le contact humain peut s'avérer désagréable avec certains des matériaux, de moins bien résister aux fluides, solvants, hydrocarbures, humidité, eau, les fibres étant la plupart du temps imprégnées par des vernis qui peuvent toutefois laisser subsister une certaine porosité, et ayant, dans tous les cas, tendance à se dégrader ou à disparaître lors du vieillissement du fil ou en raison de températures élevées. De plus, les fibres les plus couramment utilisées ont, par nature, un taux de reprise d'humidité assez élevé. Un autre type de fil conducteur entouré d'un élément isolant comprend, comme montré à la figure 3, une âme conductrice 6 entourée d'un élément isolant extrudé 7, lui-mme entouré d'une couche fibreuse 8 généralement constituée par une tresse. Les caractéristiques obtenues sont comparables à celles de fils équipés d'un isolant extrudé, avec une amélioration de la résistance mécanique résultant de l'adjonction d'une couche externe fibreuse. Dans une certaine mesure, cette couche externe fibreuse permet à l'isolant extrudé de résister à des températures ambiantes plus élevées, puisque cette couche fibreuse sert d'écran thermique. II doit tre noté que l'isolant extrudé utilisé est, dans tous les cas, apte à résister aux températures de fonctionnement, et que la couche fibreuse n'apporte qu'un renfort essentiellement mécanique. L'aspect externe d'un tel fil correspond à celui des fils équipés d'isolant fibreux, avec les difficultés de repérage et de fabrication qui en résultent. Toutefois la résistance aux échauffements internes n'est pas améliorée par rapport à un isolant extrudé. II doit tre noté que, dans le cas d'un fil à âme conductrice entouré d'un isolant extrudé et que dans le cas d'un fil à âme conductrice entouré d'un isolant extrudé lui-mme entouré d'une couche fibreuse, il convient de sélectionner l'isolant extrudé de telle sorte qu'il résiste aux températures résultant de l'échauffement par court-circuit ou par conduction par exemple. Cela renchérit le coût des produits. Le but de l'invention est de fournir un fil conducteur entouré d'un élément isolant qui concilie les avantages des deux types de produits présentés précédemment, c'est à dire qui présente les qualités de présentation et de protection ainsi que de marquage de l'isolant extrudé, tout en possédant les propriétés offertes par la présence d'une couche fibreuse, en termes d'amélioration de la résistance thermique. A cet effet, le fil conducteur qu'elle concerne comprend une âme conductrice entourée d'une couche fibreuse elle-mme entourée d'une couche extrudée en élastomère ou en matériau thermoplastique. La couche fibreuse possède une bonne résistance aux chocs thermiques et aux températures élevées et agit comme un tampon thermique. Elle absorbe l'énergie dégagée par t'âme conductrice lors de son échauffement et la dissipe ensuite avec un certain retard. Ainsi, I'isolant extrudé n'est plus en contact direct avec la source de l'échauffement, et grâce au gradient thermique dans la couche fibreuse, atteint une température plus faible que la température de t'âme. De ce fait, il est possible d'utiliser un isolant extrudé résistant à une température inférieure à la température pouvant tre provoquée par l'échauffement de ) âme conductrice. C'est ainsi que, suivant une forme d'exécution, I'isolant extrudé est constitué par du polychlorure de vinyle dont la température d'utilisation recommandée ne dépasse pas 120 C alors que, dans le cas d'un fil de câblage pour des plaquettes de frein, t'âme peut tre portée à une température de 240 C. II est ainsi possible d'élargir le champ des produits utilisables pour l'isolant extrudé, et d'abaisser le coût de cet isolant par rapport au cas où celui-ci est directement au contact avec l'âme conductrice. II peut tre noté que la couche extrudée possède les avantages décrits précédemment et qu'en outre elle protège la couche fibreuse des agressions notamment vis à vis de 1'humidité, de l'eau et des hydrocarbures. Ainsi, chacune des couches isolantes, constituées respectivement par la couche fibreuse et la couche extrudée, est utilisée au mieux de ses possibilités et protège l'autre des agressions vis à vis desquelles elle est sensible. Afin de permettre l'extrusion d'une couche homogène de matière thermoplastique sur une couche fibreuse, les fibres de la couche fibreuse sont revtues d'un vernis d'imprégnation évitant le dégazage lorsque la matière thermoplastique en fusion arrive au contact de cette couche. Un procédé pour la fabrication d'un fil conducteur entouré d'un élément isolant, selon l'invention, consiste à entourer une âme métallique conductrice d'une couche fibreuse revtue d'un vernis d'imprégnation, puis à extruder sur cette couche fibreuse une gaine de matière thermoplastique en réalisant le refroidissement par un courant d'air de la surface extérieure de la gaine au fur et à mesure de sa formation, et enfin à réaliser te refroidissement de l'ensemble par passage dans un bac contenant de 1eau. Le refroidissement par le passage d'un courant d'air comprimé tubulaire permet de figer la surface externe de la couche extrudée avant que des bulles n'aient eu le temps de se former. Le refroidissement final se fait par passage dans une bac d'eau. Un refroidissement direct par passage dans un bac d'eau serait trop brutal s'il était réalisé juste au moment où la matière fondue se posait sur la couche fibreuse, car une solidification trop rapide de la masse complète de la couche extrudée ne permettrait pas une bonne adhésion des deux couches entre elles et altérerait les propriétés mécaniques finales de la couche extrudée. De toute façon, l'invention sera bien comprise à I'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce fil. Figure 1 est une vue d'un fil conducteur a isolant constitué par une gaine thermoplastique extrudée, Figure 2 est une vue d'un fil équipé d'un isolant fibreux, Figure 3 est une vue d'un fil équipé d'une gaine thermoplastique extrudée elle-meme revtue d'un isolant fibreux. Figure 4 est une vue en perspective, partiellement arrachée, d'un fil selon l'invention, Figure 5 est une vue partielle en coupe longitudinale à échelle agrandie de ce fil. Le fil selon l'invention représenté aux figures 4 et 5 comprend une âme métallique conductrice 9, entourée d'une couche fibreuse 10 revtue d'un vernis d'imprégnation évitant le dégazage lors de I'application d'une couche thermoplastique extrudée 12. II ressort clairement du dessin que, comme expliqué précédemment, la couche fibreuse en contact avec t'âme conductrice constitue un tampon isolant entre celle-ci et la gaine extrudée 12, dont l'échauffement est ainsi imité. De son côté, la gaine 12 qui est continue et possède de bonnes propriétés d'étanchéité et de résistance aux agressions extérieures protège la couche fibreuse et t'âme conductrice 9. Comme il va de soi l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce fil ni à sa seule composition décrites ci-dessus à titre d'exemples, elle en embrasse au contraire toutes les variantes. C'est ainsi notamment que la couche d'isolant extrudé pourrait tre constituée par une autre matière que du polychlorure de vinyle, ou encore que le procédé de fabrication de ce fil pourrait tre différent, sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1-Fil conducteur électrique entouré d'un élément isolant, caractérisé en ce qu'il comprend une âme conductrice (9) entourée d'une couche fibreuse (10) elle-mme entourée d'une couche extrudée (12) en élastomère ou en matériau thermoplastique. 2-Fil conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'isolant extrudé (12) est constitué par du polychlorure de vinyle. 3-Fil conducteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les fibres de la couche fibreuse (10) sont revtues d'un vernis d'imprégnation évitant le dégazage. 4-Procédé de fabrication d'un fil conducteur entouré d'un élément isolé, caractérisé en ce qu'il consiste à entourer une âme métallique conductrice (9) d'une couche fibreuse (10) revtue d'un vernis d'imprégnation, puis à extruder sur cette couche fibreuse une gaine de matière thermoplastique (12) en réalisant le refroidissement par un courant d'air de la surface extérieure de la gaine (12) au fur et à mesure de sa formation, et enfin à réaliser le refroidissement de l'ensemble par passage dans un bac contenant de t'eau.