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CA 02746974 2011-06-14
WO 2010/072934 PCT/FR2009/052350
Assemblage de fils conducteurs électriques isolés torsadés
La présente invention se rapporte à un assemblage de fils
conducteurs électriques isolés torsadés.
Elle s'applique typiquement, mais non exclusivement, aux
domaines des câbles d'énergie et/ou de télécommunication, et plus
particulièrement aux câbles basse tension utilisés dans le bâtiment, de
tension maximale de 750 V, conformément aux normes européennes
HO7VU, HO7VK, 07Z1U et 07Z1K.
Du document FR 2 122 323 est connu un assemblage de fils
conducteurs électriques isolés facilement séparables sans outil spécial
adapté à cet effet.
Les fils conducteurs électriques isolés de cet assemblage sont
juxtaposés côte à côte de façon à former une nappe de fils conducteurs
électriques isolés. Dans les rainures formées entre chaque paire de fils
conducteurs électriques isolés sont déposés des cordons de colle
thermofusible, bien connue sous l'anglicisme Hot Melt , afin d'accoler
les fils conducteurs électriques isolés les uns aux autres. Ces cordons de
colle thernnofusible sont à certains endroits interrompus pour permettre
la séparation et la connexion desdits fils conducteurs électriques isolés.
Toutefois, ce type d'assemblage présente de nombreux
inconvénients. En effet, d'une part, la structure en nappe n'étant
flexible principalement que dans une seule direction, il devient très
difficile de l'introduire dans une gaine de protection, et d'autre part, la
colle thernnofusible étant très élastique (allongement à la rupture d'au
moins 140 0/0), la séparation des fils électriques isolés où ladite colle est
présente, n'est pas aisée.
Le but de la présente invention est de pallier les inconvénients
des techniques de l'art antérieur en proposant non seulement un
assemblage de fils électriques isolés séparables facilement quelque soit
2
l'endroit de la séparation le long de l'assemblage et sans l'aide d'outil
spécifique, mais
encore un assemblage présentant un très bon maintien mécanique de l'ensemble
des
fils conducteurs électriques isolés tout le long de l'assemblage.
La présente invention a pour objet un assemblage comportant :
- des fils conducteurs électriques isolés disposés parallèlement les uns
aux
autres, chaque fil conducteur électrique étant entouré par un matériau
isolant, et
- un matériau thermoplastique de maintien,
caractérisé en ce que les fils conducteurs électriques isolés sont torsadés
entre eux,
formant ainsi une torsade comprenant au moins deux fils conducteurs
électriques
isolés en contact l'un avec l'autre et formant une rainure entre eux à la
surface
extérieure de la torsade, et en ce que ledit matériau thermoplastique de
maintien est
disposé dans ladite rainure de manière à maintenir ensemble tous les fils
conducteurs
électriques isolés de la torsade de sorte que chaque fil conducteur électrique
isolé
est maintenu à au moins un fil conducteur électrique isolé qui lui est
adjacent, et de
manière à ce qu'une partie du matériau isolant d'au moins un fil conducteur
électrique
isolé de la torsade reste identifiable visuellement de l'extérieur de
l'assemblage.
La présente invention a aussi pour objet un assemblage comportant :
- des fils conducteurs électriques isolés disposés parallèlement les uns
aux
autres, chaque fil conducteur électrique étant entouré par un matériau
isolant, et
- un matériau thermoplastique de maintien,
caractérisé en ce que les fils conducteurs électriques isolés sont torsadés
entre eux,
formant ainsi une torsade comprenant au moins deux fils conducteurs
électriques
isolés en contact l'un avec l'autre et formant une rainure entre eux à la
surface
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extérieure de la torsade, et en ce que ledit matériau thermoplastique de
maintien est
disposé dans ladite rainure de manière à relier ensemble tous les fils
conducteurs
électriques isolés de la torsade de sorte que chaque fil conducteur électrique
isolé
est relié à au moins un fil conducteur électrique isolé qui lui est adjacent,
et de
manière à ce qu'une partie du matériau isolant d'au moins un fil conducteur
électrique
isolé de la torsade reste identifiable visuellement de l'extérieur de
l'assemblage.
Les types de torsades utilisés pour assembler les fils conducteurs 20
électriques isolés selon l'invention sont bien connus de l'homme du métier et
peuvent
être notamment en hélice continue ou bien à pas alternés droite/gauche.
Les fils conducteurs électriques isolés de la torsade sont ainsi maintenus à
l'aide du matériau de maintien. De ce fait, la torsade des fils conducteurs
électriques
isolés combinée à leur maintien mécanique le long de l'assemblage permet
d'obtenir
un assemblage avec une flexibilité multidirectionnelle : les opérations de
manipulation
et d'introduction dans des gaines de protection s'en trouvent alors facilitées
de façon
significative
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Un autre avantage réside dans le fait que la partie du matériau
isolant d'au moins un fil conducteur électrique isolé, comportant
typiquement un marquage de couleur, reste identifiable visuellement de
l'extérieur de l'assemblage puisque le matériau thermoplastique de
maintien ne recouvre pas totalement ledit matériau isolant.
Dans un mode de réalisation particulier, le matériau
thermoplastique de maintien est choisi parmi les matériaux ayant les
caractéristiques physicochinniques suivantes :
un produit P de la masse volumique du matériau
thermoplastique de maintien en gicnn3 par l'effort de
séparation en MPa entre deux fils conducteurs
électriques isolés reliés par l'intermédiaire du matériau
thermoplastique de maintien, allant de 1,5 à 3, et
un allongement à la rupture allant de 80 % à 120 Wo, de
préférence allant de 90 % à 110 0/0.
Les caractéristiques physicochimiques du
matériau
thermoplastique de maintien permettent avantageusement de séparer à
n'importe quel endroit le long de l'assemblage, un ou plusieurs fils
conducteurs électriques isolés de la torsade, et ceci manuellement, sans
l'aide d'outil spécifique.
De façon particulièrement préférée, tous les fils conducteurs
électriques isolés se trouvent sur le pourtour extérieur de la torsade. La
torsade formée par les fils conducteurs électriques isolés selon
l'invention ne comporte ainsi pas de fil conducteur électrique isolé en
son centre. Ainsi, une partie du matériau isolant de chaque fil
conducteur électrique isolé de la torsade reste identifiable visuellement
de l'extérieur de l'assemblage, de préférence la partie du matériau
isolant de chaque fil conducteur électrique isolé reste identifiable de
façon continue le long de l'assemblage.
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De préférence, lorsque deux fils conducteurs électriques isolés sont en
contact, ils forment une rainure, ou espace vide, à la surface extérieure de
la
torsade. On parlera dans la suite de la description de rainure extérieure .
De préférence, lorsque le matériau thermoplastique de maintien est disposé
de façon continue le long de l'assemblage, de préférence dans la ou les
rainures
extérieures, le maintien mécanique de l'assemblage est homogène sur toute la
longueur de l'assemblage.
De préférence, le matériau thermoplastique de maintien comprend au moins
un polychlorure de vinyle et/ou au moins une polyoléfine, répondant notamment
aux
caractéristiques physicochimiques i et ii, et peut bien entendu être un
mélange de
polychlorure de vinyle et/ou de polyoléfines.
Le matériau thermoplastique de maintien peut en outre comprendre au moins
un élastomère en une quantité telle que le matériau thermoplastique de
maintien
puisse garder ses propriétés thermoplastiques, et notamment répondre aux
caractéristiques physicochimiques i et ii.
De préférence, afin d'améliorer les affinités physicochimiques entre le
matériau thermoplastique de maintien et le matériau isolant des fils
conducteurs
électriques isolés, le matériau thermoplastique de maintien est identique au
matériau isolant des fils conducteurs électriques isolés.
Dans un mode de réalisation particulier, le matériau thermoplastique de
maintien comprend en outre au moins un additif choisi parmi les agents de
glissement, les agents répulsifs de rongeur, et les agents traceurs de
phénomènes
physicochimiques, ou un de leurs mélanges.
A titre d'exemples, on peut citer comme agent de glissement, les cires, les
huiles, ou les lubrifiants solides ( dry lubricants ) ; comme agent répulsif
de
rongeur, les cétones aromatiques ; et comme agent traceur de phénomènes
physicochimiques, les cellulosiques, les acryliques, ou les cétones esters.
Le nombre de fils conducteurs électriques isolés de l'assemblage selon
l'invention peut aller de préférence de 2 à 6.
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De préférence, selon une autre caractéristique, chaque fil conducteur
électrique (non isolé) a une section transversale allant de 0,25 mm2 à 6 mm2.
Un autre objet de l'invention est un procédé de fabrication de l'assemblage,
caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes consistant à :
A.
torsader entre eux les fils conducteurs électriques isolés disposés
parallèlement les uns aux autres, pour former une torsade
comprenant au moins deux fils conducteurs électriques isolés en
contact l'un avec l'autre et formant une rainure entre eux à la surface
extérieure de la torsade, et
B. disposer le
matériau thermoplastique de maintien dans ladite rainure
de manière à relier ensemble tous les fils conducteurs électriques
isolés de la torsade obtenue à l'étape A par l'intermédiaire du
matériau thermoplastique de maintien de sorte que chaque fil
conducteur électrique isolé de la torsade est relié à au moins un fil
conducteur électrique isolé qui lui est adjacent, et de manière à ce
qu'une partie du matériau isolant d'au moins un fil conducteur
électrique isolé de la torsade reste identifiable visuellement de
l'extérieur de l'assemblage.
Les étapes A et B peuvent être réalisées en tandem , c'est-à-dire en continu
l'une à la suite de l'autre sur la même ligne de production, ou bien en
reprise ,
c'est-à-dire en discontinu.
Un autre objet de l'invention est un procédé de fabrication de l'assemblage,
caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes consistant à:
A.
torsader entre eux les fils conducteurs électriques isolés disposés
parallèlement les uns aux autres, pour former une torsade
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comprenant au moins deux fils conducteurs électriques isolés en
contact l'un avec l'autre et formant une rainure entre eux à la
surface extérieure de la torsade, et
B. disposer le matériau thermoplastique de maintien dans ladite
rainure de manière à relier ensemble tous les fils conducteurs
électriques isolés de la torsade obtenue à l'étape A par
l'intermédiaire du matériau thermoplastique de maintien de sorte
que chaque fil conducteur électrique isolé de la torsade est relié à
au moins un fil conducteur électrique isolé qui lui est adjacent, et de
manière à ce qu'une partie du matériau isolant d'au moins un fil
conducteur électrique isolé de la torsade reste identifiable
visuellement de l'extérieur de l'assemblage.
Les étapes A et B peuvent être réalisées en tandem , c'est-à-dire en
continu
l'une à la suite de l'autre sur la même ligne de production, ou bien en
reprise ,
c'est-à-dire en discontinu.
Dans un mode de réalisation préféré, l'étape B est réalisée à l'aide d'une
extrudeuse en extrudant et en déposant, de préférence en continu le long de
l'assemblage, le matériau thermoplastique de maintien autour de la torsade,
dans les
rainures extérieures de ladite torsade. L'extrusion est typiquement une
extrusion dite
bourrante . La structure interne de la filière à la sortie de l'extrudeuse
empêche le
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matériau thermoplastique de maintien de recouvrir en totalité toute la
torsade afin de laisser apparent une partie du matériau isolant du ou
des fils conducteurs électriques isolés, de préférence de tous les fils
conducteurs électriques isolés constitutifs de l'assemblage. Ce type de
procédé de fabrication est bien connu de l'homme du métier.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention
apparaîtront à la lumière des exemples qui vont suivre en référence aux
figures annotées, lesdits exemples et figures étant donnés à titre
illustratif et nullement limitatif.
Les figures 1 à 4 représentent de manière schématique des
structures en coupe transversale, de différents assemblages de fils
conducteurs électriques isolés, ou fils isolés , conformes à la
présente invention.
La figure 5 représente de manière schématique en coupe
longitudinale la tête d'extrusion d'une extrudeuse lors de l'étape de
dépôt du matériau thermoplastique de maintien sur une torsade
conformément à l'invention.
Pour des raisons de clarté, les mêmes éléments ont été désignés
par des références identiques. De même, seuls les éléments essentiels
pour la compréhension de l'invention ont été représentés de manière
schématique, et ceci sans respect de l'échelle.
La figure 1 illustre un assemblage 10 de deux fils isolés 1,
chaque fil isolé 1 comprenant une âme conductrice centrale 2 entourée
par un matériau isolant 3. Ces deux fils isolés sont mis en contact et
torsadés ensemble. Un matériau thermoplastique de maintien 4 est
extrudé et déposé en continu dans les rainures extérieures 5 formées
entre les deux fils isolés afin de les accoler. Ledit matériau
thermoplastique de maintien remplit les rainures extérieures 5 de façon
à ce que le diamètre externe de la section transversale circulaire dans
laquelle est inscrit le matériau thermoplastique de maintien est inférieur
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au diamètre externe de la section transversale circulaire dans laquelle
est inscrite la torsade. De ce fait, le matériau thermoplastique de
maintien ne recouvre pas totalement la torsade et laisse apparent une
partie 3a du matériau isolant de chaque fil isolé 1 le long de
l'assemblage 10.
Les figures 2, 3 et 4 représentent d'autres exemples
d'assemblage 11, 12, 13 comportant respectivement trois, quatre et
cinq fils isolés 1 torsadés. Un matériau thermoplastique de maintien 4
est extrudé et déposé en continu dans les rainures extérieures 5
formées entre chaque fils isolés afin de les accoler. Ledit matériau
thermoplastique de maintien remplit les rainures extérieures de façon à
ce que le diamètre externe de la section transversale circulaire dans
laquelle est inscrit le matériau thermoplastique de maintien est inférieur
au diamètre externe de la section transversale circulaire dans laquelle
est inscrite la torsade. De ce fait, le matériau thermoplastique de
maintien ne recouvre pas totalement la torsade et laisse apparent la
partie 3a du matériau isolant de chaque fil isolé 1 le long de
l'assemblage 11, 12, 13.
Comme représenté sur les figures 1 à 4, l'assemblage ne
comprend aucun fil au centre de la torsade.
La figure 5 représente de façon schématique la tête d'extrusion
20 d'une extrudeuse en coupe longitudinale, lors de l'étape de dépôt du
matériau thermoplastique de maintien sur une torsade 14 de fils
conducteurs électriques isolés 1, conformément à l'invention. Cette tête
d'extrusion 20 comporte une filière 21 de diamètre interne d de sortie
identique au diamètre dans lequel est inscrite la torsade 14. Un poinçon
22 de guidage, également de diamètre interne d de sortie, est
positionné en amont de la filière 21. Un canal répartiteur 23 permet
d'amener un flux de matériau thermoplastique de maintien à l'état
fondu au niveau de la torsade 14, ledit canal répartiteur 23 étant
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positionné entre la filière 21 et le poinçon 22 de guidage. En outre, la
torsade 14 tourne sur elle-même selon la flèche F1 tout en défilant dans
le sens de la flèche F2.
Le diamètre interne d de sortie de la filière 21 permet
d'empêcher le matériau thermoplastique de maintien de recouvrir la
totalité de la torsade, et de déposer uniquement le matériau
thermoplastique de maintien dans les rainures extérieures de la torsade
14. Le poinçon de guidage 22 permet quant à lui de centrer la torsade
afin de garantir une épaisseur homogène extrudée du matériau
thermoplastique de maintien tout le long de la torsade, et d'éviter un
retour de matière (matériau thermoplastique de maintien) dans le canal
répartiteur 23.
Exemples
On fabrique un assemblage tel que représenté sur la figure 2 en
torsadant en hélice trois fils isolés comportant chacun une âme
conductrice d'une section transversale de 1,5 nnnn2 recouverte par une
couche isolante d'un matériau PVC d'une épaisseur moyenne de
0,7 mm, ledit matériau PVC étant commercialisé par la société INEOS
Connpounds sous la référence GGA 100.
Puis, un matériau thermoplastique de maintien est extrudé et
déposé autour de la torsade dans les rainures extérieures de la torsade,
selon le procédé tel que décrit ci-avant et conformément à la présente
invention. Le matériau thermoplastique de maintien est de nature
identique à celui des couches isolantes des fils isolés.
L'assemblage ainsi formé permet à l'opérateur de bien identifier
visuellement, tout le long de l'assemblage, chaque fil isolé qui le
constitue.
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Caractérisation du matériau
Dans la présente invention, la masse volumique du matériau
thermoplastique de maintien est déterminée par la méthode de la
poussée d'Archiniède. Cette méthode consiste à mesurer le poids de
l'objet dans l'air et ensuite dans un liquide, comme l'éthanol.
L'effort de séparation entre deux fils conducteurs électriques
isolés est, quant à lui, déterminé par la méthode consistant à séparer
tout d'abord sur 5 cm de longueur deux fils conducteurs électriques
isolés de l'assemblage. Puis, ces deux fils conducteurs électriques isolés
séparés sont maintenus respectivement entre les deux mors d'une
machine de traction. La machine de traction enregistre alors les
mesures relatives à l'effort de séparation de ces deux fils conducteurs
électriques isolés de l'assemblage au-delà des 5 cm de séparation.
L'allongement à la rupture du matériau thermoplastique de
maintien est déterminé par la méthode définie selon la norme
EN 60811. Cette méthode consiste à réaliser tout d'abord des
éprouvettes de traction en forme d'haltère à partir du matériau
thermoplastique de maintien de l'invention. Les extrémités d'une
éprouvette sont respectivement maintenues entre les deux mors d'une
machine de traction. La machine de traction enregistre alors les
mesures relatives à la rupture de ladite éprouvette.
Afin de faciliter la séparation des fils accolés de l'assemblage
sans l'aide d'outil spécifique, il est nécessaire d'avoir un produit P
inférieur à 3 ainsi qu'un allongement à la rupture inférieur à 120 Wo, le
produit P étant le produit de la masse volumique du matériau
thermoplastique de maintien en g/cm3 par l'effort de séparation en MPa
entre deux fils conducteurs électriques isolés reliés par l'intermédiaire
du matériau thermoplastique de maintien.
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En outre, pour garder un maintien mécanique suffisant lors de
toute manipulation de l'assemblage, ledit produit P et l'allongement à la
rupture doivent être respectivement supérieurs à 1,5 et à 80 %.
En utilisant les trois méthodes détaillées ci-avant pour
5 caractériser le matériau thermoplastique de maintien selon l'invention,
l'homme du métier peut facilement identifier des matériaux susceptibles
de rentrer dans le cadre de l'invention et obtenir les avantages
escomptés.
Le matériau PVC utilisé dans l'exemple mentionné
10 précédemment est conforme à la présente invention. Il est caractérisé
par les propriétés physicochinniques suivantes :
- Masse volumique : entre 1,05 g/cnn3 et 1,20 g/cnn3,
- Résistance à la séparation : entre 1,5 MPa et 2,4 MPa, et
- Allongement à la rupture : entre 90 % et 110 %.
