EP1909296A2 - Procédé de fabrication d'un câble électrique plat à plusieurs conducteurs - Google Patents

Procédé de fabrication d'un câble électrique plat à plusieurs conducteurs Download PDF

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EP1909296A2
EP1909296A2 EP20070117601 EP07117601A EP1909296A2 EP 1909296 A2 EP1909296 A2 EP 1909296A2 EP 20070117601 EP20070117601 EP 20070117601 EP 07117601 A EP07117601 A EP 07117601A EP 1909296 A2 EP1909296 A2 EP 1909296A2
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synthetic material
continuously
parallel conductors
chosen
conductors
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Gérard BISCARAS
Jean-Baptiste Girardot
Loïc Didier
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Axon Cable SA
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Axon Cable SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/08—Flat or ribbon cables
    • H01B7/0838—Parallel wires, sandwiched between two insulating layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
    • H01B1/124—Intrinsically conductive polymers
    • H01B1/127—Intrinsically conductive polymers comprising five-membered aromatic rings in the main chain, e.g. polypyrroles, polythiophenes

Definitions

  • the invention relates to a method of manufacturing a flat electrical cable in which a plurality of conductors are kept parallel and isolated from each other in a coating of synthetic material. It relates more particularly to improvement to improve the dielectric and mechanical performance of the insulation.
  • Flat cables are more and more in demand in the industry. Indeed, with such a technique where drivers are placed at exactly identical distances, we can consider a certain level of automation of the wiring.
  • a flat cable consists of parallel flat conductors embedded in an insulating material, the assembly forming a flexible band. They are generally obtained either from round wires which are then crushed by rolling or from copper strips which are then cut to the width of the desired conductors.
  • Known methods for making such a flat electrical cable are rolling and extruding.
  • the conductors are scrolled parallel in their own longitudinal direction and the two faces of the sheet of conductors are covered by two films on which a layer of heat-reactive adhesive has been deposited.
  • the glue is reactivated at the time of rolling so that the threads are kept spaced from each other and trapped between the two films.
  • a single wire can be used that is folded on itself by trapping the conductors.
  • the extrusion consists of circulating a sheet of parallel conductors spaced from each other and extruding an insulating material on either side of this sheet, in order to coat the conductors.
  • two films can be extruded which are then pressed and then cooled between two rolls.
  • the invention aims to achieve the level of quality required by the standards in force while performing all stages of continuous manufacture.
  • the invention relates to a method for manufacturing a flat electrical cable with parallel conductors, characterized in that a protective film is coextruded comprising at least one layer of a first synthetic material chosen for its mechanical strength and the least one layer of a second synthetic material chosen for its dielectric performance and in that one laminates against one another two strips of such a film while having said parallel conductors between them.
  • a binder is interposed between said first and second layers during coextrusion. This binder is chosen to reinforce the cohesive forces between these two layers.
  • said two strips are laminated by applying against one another the faces of the same synthetic material. It is preferably said second synthetic material chosen for its dielectric performance.
  • two strips of said protective film are coextruded simultaneously and continuously, they are converged on either side of said parallel conductors running continuously in their own longitudinal direction and the above-mentioned rolling operation is carried out.
  • a single strip of said protective film is continuously coextruded, it is folded longitudinally on itself while making it converge on either side of said parallel conductors running continuously in their own longitudinal direction and proceed to the aforementioned rolling operation.
  • a single strip of said protective film is continuously coextruded, the sides of the latter are folded longitudinally over its central part so as to grip on both sides said parallel conductors running continuously in their own direction. longitudinal and the above-mentioned rolling operation is carried out.
  • This embodiment has the advantage that the material chosen for its mechanical strength protects the cable thus produced on all sides.
  • said first synthetic material may be chosen from the family of polyamides, for example polyamides 11 or 12.
  • polysulfonated products fluorinated polymers, polyarylates, polyetherimides, polyesters and their derivatives, ketone-based polymers, etc. may be used.
  • said second synthetic material may be selected from the group of polyolefins.
  • Polypropylene will commonly be used.
  • certain polyamides in particular polyamides 6, for example 7, certain thermoplastic elastomers, polyesters and their derivatives, polyoxyphenylenes or other alloys of polymers such as an alloy of polyamide and polypropylene or an alloy of polyurethane and PVC.
  • a maleic anhydride graft polymer or other polar polymer modifier may be used as a binder.
  • Another advantageous feature of the invention is that it makes it possible to obtain a flat cable during a process using no solvent.
  • one or both of the abovementioned synthetic materials may be loaded with a flame retardant product.
  • the or each aforementioned band is cooled for calibration between coextrusion and rolling.
  • the strips can be reheated through the rollers.
  • the two coextruded strips are joined and cooled by the passage between two cold rolling rolls.
  • the outer layer is chosen to withstand the temperatures of the rolling rolls while the inner layer is chosen to have a softening point lower than that of the outer layer and consequently allow an assembly around the conductors by interpenetration of the inner layers between they at the time of passage between the rolling rolls.
  • Each group of extruders is arranged to carry out the continuous coextrusion of three materials, namely a first synthetic material 20 chosen for its mechanical strength, a second synthetic material 21 chosen for its dielectric performance and a binder 22.
  • the extrusion head 25 is arranged to form a protective film 27 comprising a layer 20a of the first synthetic material 20 and a layer 21a of the second synthetic material 21 applied against each other and joined in particular thanks to the binder 22 which is interposed between these two layers during coextrusion.
  • This binder is chosen in particular to reinforce the cohesion between the two layers.
  • a film in the form of a strip 27 is thus obtained, the two visible faces of which are materialized by different materials.
  • facing faces are those which comprise said second synthetic material 21 chosen for its dielectric performance, for example a polyolefin.
  • the faces of the two strips 27 located outside are therefore those of said first synthetic material, which may be a polyamide, for example a polyamide 11 or 12.
  • drive means After the double coextrusion of the two strips, drive means cause them to converge, as well as the layer of conductors 11, to a hot rolling station.
  • FIG. 2 shows the relative positions of the two strips 27 and the layer of conductors downstream of the two extruders while FIG. 3 shows the result obtained downstream of the rolling station 17.
  • the hot rolling makes it possible to join the two layers of said second synthetic material 21, in a single thickness covering all of the conductors, as can be seen in Figure 3.
  • the flat electrical cable 18 is then formed.
  • the polyamide chosen makes it possible to improve the mechanical strength while the polyolefin chosen makes it possible to improve the dielectric performance as well as the resistance to moisture and to hydrolysis.
  • This second material may be, for example, polypropylene.
  • the coating of the layer of conductors is thus obtained by remelting the polypropylene at the time of rolling.
  • the binder may be a product known as "OREVAC”.
  • At least one of the abovementioned synthetic materials may be loaded with a flame retardant product.
  • FIG. 6 shows a variant of the embodiment illustrated by FIGS. 4 and 5.
  • a band 27B identical to the band 27A presented previously and continuously extruded is used.
  • both sides 271 and 272 of said strip 27B are folded over the central portion 270 thereof.
  • both sides may correspond to the first and fourth quarter of the strip.
  • Other folding positions can be retained so as to laterally offset the position of the joint, depending on the positions provided for the conductors.
  • the ends of the folded sides 271, 272 of the strip are joined together, as shown in dashed lines in FIG. 6, in order to ensure the maintenance of the mechanical and dielectric strength properties of the strip. cable including in the central part of it.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

Câble électrique plat à plusieurs conducteurs indépendants, parallèles. On coextrude un film protecteur comprenant une couche (20a) d'un premier matériau choisi pour sa résistance mécanique et une couche (21a) d'un second matériau choisi pour ses performances diélectriques, puis on lamine deux bandes (27) d'un tel film tout en disposant entre elles des conducteurs (11) parallèles.

Description

  • L'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un câble électrique plat dans lequel plusieurs conducteurs sont maintenus parallèles et isolés les uns des autres dans un enrobage de matériau synthétique. Elle concerne plus particulièrement un perfectionnement permettant d'améliorer les performances diélectriques et mécaniques de l'isolant.
  • Les câbles plats sont de plus en plus demandés dans l'industrie. En effet, avec une telle technique où les conducteurs sont placés à des distances rigoureusement identiques, on peut envisager un certain niveau d'automatisation du câblage. Un tel câble plat est constitué de conducteurs plats parallèles enrobés dans un matériau isolant, l'ensemble formant une bande souple. Ils sont généralement obtenus soit à partir de fils ronds qui sont ensuite écrasés par laminage, soit à partir de bandes de cuivre qui sont ensuite découpées à la largeur des conducteurs désirés. Les procédés connus pour fabriquer un tel câble électrique plat sont le laminage et l'extrusion.
  • Dans le cas du laminage, on fait défiler les conducteurs parallèlement selon leur propre direction longitudinale et on recouvre les deux faces de la nappe de conducteurs par deux films sur lesquels on a déposé une couche de colle réactivable à chaud. La colle est réactivée au moment du laminage en sorte que les fils se trouvent maintenus espacés les uns des autres et emprisonnés entre les deux films. En variante, on peut utiliser un seul fil que l'on replie sur lui-même en emprisonnant les conducteurs.
  • L'extrusion consiste à faire circuler une nappe de conducteurs parallèles et espacés les uns des autres et à extruder un matériau isolant de part et d'autre de cette nappe, afin d'enrober les conducteurs. En variante, on peut extruder deux films qui sont ensuite pressés puis refroidis entre deux rouleaux.
  • Les caractéristiques de tels câbles plats sont désormais définies par des normes imposées par les conditions, de plus en plus sévères, dans lesquelles ils sont utilisés, notamment dans le domaine de l'automobile. Les caractéristiques qui sont prises en compte sont notamment la résistance mécanique, la résistance à l'étirement et les caractéristiques diélectriques. On prend également en compte la résistance à la flamme, à l'humidité, à l'hydrolyse, aux chocs thermiques, à la tenue diélectrique avec des rayons de pliage extrêmement faibles, etc....
  • Actuellement, la réalisation de tels câbles nécessite plusieurs étapes qui ne peuvent se dérouler que les unes après les autres. On est obligé de faire appel à des demi-produits, sous forme de films, fabriqués par des spécialistes et commercialisés à la largeur désirée.
  • L'invention a pour but d'atteindre le niveau de qualité requis par les normes en vigueur tout en réalisant l'ensemble des étapes de fabrication en continu.
  • A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un câble électrique plat à conducteurs parallèles, caractérisé en ce qu'on coextrude un film protecteur comprenant au moins une couche d'un premier matériau synthétique choisi pour sa résistance mécanique et au moins une couche d'un second matériau synthétique choisi pour ses performances diélectriques et en ce qu'on lamine l'un contre l'autre deux bandes d'un tel film tout en disposant entre elles lesdits conducteurs parallèles.
  • Avantageusement, on interpose un liant entre lesdites première et seconde couches pendant la coextrusion. Ce liant est choisi pour renforcer les forces de cohésion entre ces deux couches.
  • De préférence, on lamine lesdites deux bandes en appliquant l'une contre l'autre les faces du même matériau synthétique. Il s'agit de préférence dudit second matériau synthétique choisi pour ses performances diélectriques.
  • Selon une possibilité, on coextrude simultanément et en continu deux bandes dudit film protecteur, on les fait converger de part et d'autre desdits conducteurs parallèles défilant en continu suivant leur propre direction longitudinale et on procède à l'opération de laminage précitée.
  • Selon une variante possible, on coextrude en continu une seule bande dudit film protecteur, on la replie longitudinalement sur elle-même tout en la faisant converger de part et d'autre desdits conducteurs parallèles défilant en continu suivant leur propre direction longitudinale et on procède à l'opération de laminage précitée.
  • Selon une autre variante possible, on coextrude en continu une seule bande dudit film protecteur, on replie longitudinalement les côtés de celle-ci sur sa partie centrale de manière à enserrer de part et d'autre lesdits conducteurs parallèles défilant en continu suivant leur propre direction longitudinale et on procède à l'opération de laminage précitée. Ce mode de réalisation présente l'avantage que le matériau choisi pour sa résistance mécanique protège de tous côtés le câble ainsi réalisé.
  • A titre d'exemple, ledit premier matériau synthétique pourra être choisi dans la famille des polyamides, par exemple les polyamides 11 ou 12.
  • Cependant, en fonction des performances demandées, on pourra avoir recours à des produits polysulfonés, des polymères fluorés, des polyarylates, des polyétherimides, des polyesters et leurs dérivés, des polymères à base de cétone, etc....
  • Avantageusement, ledit second matériau synthétique pourra être choisi dans le groupe des polyoléfines. On utilisera couramment le polypropylène. En fonction des performances demandées, on pourra aussi utiliser certaines polyamides, notamment les polyamides 6, par exemple 7, certains élastomères thermoplastiques, des polyesters et leurs dérivés, des polyoxyphénylènes ou d'autres alliages de polymères comme un alliage de polyamide et de polypropylène ou un alliage de polyuréthane et de PVC.
  • En tant que liant, on pourra utiliser un polymère greffé anhydride maléique ou un autre modifiant de polymères polaires.
  • Une autre caractéristique avantageuse de l'invention est qu'elle permet d'obtenir un câble plat au cours d'un processus n'utilisant aucun solvant.
  • Avantageusement, l'un ou les deux matériaux synthétiques précités peuvent être chargés en produit retardateur de flamme.
  • Avantageusement, la ou chaque bande précitée est refroidie pour sa calibration entre la coextrusion et le laminage. Les bandes peuvent être réchauffées à travers les rouleaux de laminage. En variante, les deux bandes coextrudées sont réunies et refroidies par le passage entre deux rouleaux de laminage à froid.
  • Avantageusement, la couche externe est choisie pour résister aux températures des rouleaux de laminage tandis que la couche interne est choisie pour avoir un point de ramollissement inférieure à celui de la couche externe et permettre en conséquence un assemblage autour des conducteurs par interpénétration des couches internes entre elles au moment du passage entre les rouleaux de laminage.
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de plusieurs exemples de mise en oeuvre d'un procédé conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est un schéma illustrant le procédé de fabrication en continu d'un câble plat à plusieurs conducteurs parallèles ;
    • la figure 2 est une section II-II de la figure 1 ;
    • la figure 3 est une section III-III de la figure 1, illustrant plus particulièrement le laminage ;
    • la figure 4 est une section illustrant schématiquement une première variante dans laquelle les conducteurs sont enveloppés dans une même bande résultant d'une opération de coextrusion ; et
    • la figure 5 est une section illustrant le laminage dans la variante de la figure 4 ; et
    • la figure 6 est une section illustrant schématiquement une seconde variante dans laquelle les conducteurs sont enveloppés dans une même bande résultant d'une opération de coextrusion. En se référant plus particulièrement aux figures 1 à 3, on a illustré un exemple de procédé de fabrication d'un câble électrique plat comportant ici cinq conducteurs 11 parallèles espacés les uns des autres dans un même plan. Ces conducteurs sont déroulés d'un ensemble de bobines 13. Ils ont ici une section rectangulaire. L'installation mettant en oeuvre le procédé est illustrée à la figure 1. Elle comporte deux groupes d'extrudeuses 15A, 15B et un poste de laminage 17 situé en aval desdites extrudeuses.
  • Chaque groupe d'extrudeuses, connu en soi, est agencé pour réaliser la coextrusion en continu de trois matériaux, à savoir un premier matériau synthétique 20 choisi pour sa résistance mécanique, un second matériau synthétique 21 choisi pour ses performances diélectriques et un liant 22. La tête d'extrusion 25 est agencée pour former un film protecteur 27 comprenant une couche 20a du premier matériau synthétique 20 et une couche 21a du second matériau synthétique 21 appliquées l'une contre l'autre et réunies grâce notamment au liant 22 qui est interposé entre ces deux couches pendant la coextrusion. Ce liant est choisi notamment pour renforcer la cohésion entre les deux couches. A l'issue de la coextrusion, on obtient donc un film en forme de bande 27 dont les deux faces apparentes sont matérialisées par des matériaux différents.
  • Dans l'exemple de la figure 1, où l'on a prévu deux extrudeuses 15A, 15B, les matériaux et le liant sont acheminés dans la filière d'extrusion de façon que les deux couches 21a d'un même matériau 21 se retrouvent face à face de part et d'autre des conducteurs parallèles 11 maintenus de façon à former une nappe en défilement. De préférence, les faces en regard sont celles qui comportent ledit second matériau synthétique 21 choisi pour ses performances diélectriques, par exemple une polyoléfine. Les faces des deux bandes 27 situées à l'extérieur sont donc celles dudit premier matériau synthétique, qui peut être un polyamide, par exemple un polyamide 11 ou 12.
  • Après la double coextrusion des deux bandes, des moyens d'entraînement les font converger, ainsi que la nappe de conducteurs 11, vers un poste de laminage à chaud.
  • La figure 2 montre les positions relatives des deux bandes 27 et de la nappe de conducteurs en aval des deux extrudeuses tandis que la figure 3 montre le résultat obtenu en aval du poste de laminage 17. Le laminage à chaud permet de réunir les deux couches dudit second matériau synthétique 21, en une seule épaisseur enrobant l'ensemble des conducteurs, comme cela est visible sur la figure 3. Le câble électrique plat 18 est alors formé. Dans chaque bande issue du processus de coextrusion, le polyamide choisi permet d'améliorer la résistance mécanique tandis que la polyoléfine choisie permet d'améliorer les performances diélectriques ainsi que la résistance à l'humidité et à l'hydrolyse. Ce second matériau peut être, par exemple, le polypropylène. L'enrobage de la nappe de conducteurs s'obtient donc par refusion du polypropylène au moment du laminage.
  • Le liant peut être un produit connu sous le nom "OREVAC".
  • Au moins l'un des matériaux synthétiques précités peut être chargé en produit retardateur de flamme.
  • Dans l'exemple des figures 4 et 5, on procède à l'extrusion en continu d'une seule bande 27A de film protecteur et on replie longitudinalement sur elle-même cette bande, grâce à un guide 30 à profil évolutif (figure 4) tout en la faisant converger de part et d'autre de la nappe de conducteurs 11, parallèles. A l'entrée du poste de laminage, la bande 27A est entièrement repliée sur elle-même longitudinalement en enserrant les conducteurs 11. Le résultat en aval du poste de laminage est illustré à la figure 5. On voit que le câble plat 18A est structurellement semblable à celui qui est obtenu par l'installation décrite en référence aux figures 1 à 3.
  • La figure 6 présente une variante du mode de réalisation illustré par les figures 4 et 5. On utilise dans ce mode de réalisation une bande 27B identique à la bande 27A présentée précédemment et extrudée en continu.
  • On replie les deux côtés 271 et 272 de ladite bande 27B sur la partie centrale 270 de celle-ci. Pour obtenir un pliage symétrique, les deux côtés peuvent correspondre au premier et au quatrième quart de la bande. D'autres positions de pliage peuvent être retenues de manière à décaler latéralement la position de la jointure, en fonction des positions prévues pour les conducteurs.
  • De plus, de préférence dans ce mode de réalisation les extrémités des côtés repliés 271, 272 de la bande sont fixés de manière jointive, comme le montre en pointillés la figure 6, afin d'assurer le maintien des propriétés de résistance mécanique et diélectrique du câble y compris dans la partie centrale de celui-ci.

Claims (13)

  1. Procédé de fabrication d'un câble électrique plat à conducteurs (11) parallèles, caractérisé en ce qu'on coextrude un film protecteur comprenant au moins une couche (20a) d'un premier matériau synthétique (20) choisi pour sa résistance mécanique et au moins une couche (21a) d'un second matériau synthétique (21) choisi pour ses performances diélectriques et en ce qu'on lamine (17) l'une contre l'autre deux bandes (27) d'un tel film tout en disposant entre elles lesdits conducteurs parallèles.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on interpose un liant (22) entre lesdites première et seconde couches pendant la coextrusion, ledit liant étant choisi pour au moins renforcer la cohésion de ces deux couches.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on lamine lesdites deux bandes (27) en appliquant l'une contre l'autre leurs faces faites du même matériau synthétique.
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit même matériau synthétique est ledit second matériau synthétique choisi pour ses performances diélectriques.
  5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on coextrude simultanément et en continu deux bandes (27) dudit film protecteur, en ce qu'on les fait converger de part et d'autre desdits conducteurs (11) parallèles défilant en continu suivant leur propre direction longitudinale et en ce que l'on procède à l'opération de laminage (17) précitée.
  6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on coextrude en continu une seule bande (27A) dudit film protecteur, en ce qu'on la replie longitudinalement sur elle-même tout en la faisant converger de part et d'autre desdits conducteurs (11) parallèles défilant en continu suivant leur propre direction longitudinale et en ce qu'on procède à l'opération de laminage (17) précitée.
  7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on coextrude en continu une seule bande (27B) dudit film protecteur, en ce qu'on replie longitudinalement les côtés (271,272) de celle-ci sur sa partie centrale (270) de manière à enserrer de part et d'autre lesdits conducteurs (11) parallèles défilant en continu suivant leur propre direction longitudinale et en ce qu'on procède à l'opération de laminage précitée.
  8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les extrémités des côtés repliés (271,272) de la bande (27B) sont fixés de manière jointive.
  9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier matériau synthétique est un polyamide.
  10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit second matériau synthétique est une polyoléfine.
  11. Procédé selon la revendication 2 et l'une des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que ledit liant est un polymère greffé anhydride maléique.
  12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier et/ou second matériau synthétique est préalablement chargé en produit retardateur de flamme.
  13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque bande est refroidie pour sa calibration entre la coextrusion et le laminage.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4783579A (en) * 1986-04-29 1988-11-08 Amp Incorporated Flat multi-conductor power cable with two insulating layers
DE10103367A1 (de) * 2000-11-20 2002-06-06 Reifenhaeuser Masch Verfahren zum Herstellen von Flachbandkabeln

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