EP2380176B1 - Assemblage de fils conducteurs electriques isoles torsades - Google Patents

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EP2380176B1
EP2380176B1 EP09801469.9A EP09801469A EP2380176B1 EP 2380176 B1 EP2380176 B1 EP 2380176B1 EP 09801469 A EP09801469 A EP 09801469A EP 2380176 B1 EP2380176 B1 EP 2380176B1
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insulated electric
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    • H01B7/02—Disposition of insulation
    • H01B7/0275—Disposition of insulation comprising one or more extruded layers of insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06—Insulating conductors or cables
    • H01B13/14—Insulating conductors or cables by extrusion
    • H01B13/146—Controlling the extrusion apparatus dependent on the capacitance or the thickness of the insulating material
    • H—ELECTRICITY
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/36—Insulated conductors or cables characterised by their form with distinguishing or length marks
    • H01B7/361—Insulated conductors or cables characterised by their form with distinguishing or length marks being the colour of the insulation or conductor

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Communication Cables (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Description

  • 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 H07VU, H07VK, 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 thermofusible 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 thermofusible étant très élastique (allongement à la rupture d'au moins 140 %), la séparation des fils électriques isolés où ladite colle est présente, n'est pas aisée.
  • On peut également citer le document WO03/052770 qui décrit un assemblage de fils conducteurs électriques isolés d'après le préambule de la revendication 1.
  • 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 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 de maintien,
    les fils conducteurs électriques isolés étant torsadés entre eux, formant ainsi une torsade, caractérisé en ce que ledit matériau de maintien est thermoplastique et en ce que le matériau thermoplastique de maintien est disposé 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 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.
  • 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 physicochimiques suivantes :
    1. i. un produit P 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, allant de 1,5 à 3, et
    2. ii. un allongement à la rupture allant de 80 % à 120 %, de préférence allant de 90 % à 110 %.
  • 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.
  • 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 ».
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 tel que défini ci-avant, le procédé comprenant les étapes consistant à :
    1. A. torsader entre eux les fils conducteurs électriques isolés disposés parallèlement les uns aux autres, pour former une torsade, et
    2. B. disposer le matériau thermoplastique de maintien 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 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 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 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 mm2 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 Compounds 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.
    • Caractérisation du matériau
  • Dans la présente invention, la masse volumique du matériau thermoplastique de maintien est déterminée par la méthode de la poussée d'Archimède. 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 %, 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.
  • 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 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 précédemment est conforme à la présente invention. Il est caractérisé par les propriétés physicochimiques suivantes :
    • Masse volumique : entre 1,05 g/cm3 et 1,20 g/cm3,
    • Résistance à la séparation : entre 1,5 MPa et 2,4 MPa, et
    • Allongement à la rupture : entre 90 % et 110 %.

Claims (14)

  1. Assemblage (10, 11, 12, 13) comportant :
    - des fils conducteurs électriques isolés (1) disposés parallèlement les uns aux autres, chaque fil conducteur électrique (2) étant entouré par un matériau isolant (3), et
    - un matériau de maintien (4),
    les fils conducteurs électriques isolés étant torsadés entre eux, formant ainsi une torsade (14), caractérisé en ce que ledit matériau de maintien (4) est thermoplastique et en ce que le matériau thermoplastique de maintien est disposé 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.
  2. Assemblage (10, 11, 12, 13) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau thermoplastique de maintien (4) est choisi parmi les matériaux ayant les caractéristiques physicochimiques suivantes :
    i. un produit P 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 (1) reliés par l'intermédiaire du matériau thermoplastique de maintien (4), allant de 1,5 à 3, et
    ii. un allongement à la rupture allant de 80 % à 120 %, de préférence allant de 90 % à 110 %.
  3. Assemblage (10, 11, 12, 13) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau thermoplastique de maintien (4) est disposé de façon continue le long de l'assemblage (10, 11, 12, 13).
  4. Assemblage (10, 11, 12, 13) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que tous les fils conducteurs électriques isolés (1) se trouvent sur le pourtour extérieur de la torsade (14).
  5. Assemblage (10, 11, 12, 13) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie du matériau isolant (3) reste identifiable de façon continue le long de l'assemblage.
  6. Assemblage (10, 11, 12, 13) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau thermoplastique de maintien (4) comprend au moins un polychlorure de vinyle et/ou au moins une polyoléfine.
  7. Assemblage (10, 11, 12, 13) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau thermoplastique de maintien (4) est identique au matériau isolant (3) des fils conducteurs électriques isolés.
  8. Assemblage (10, 11, 12, 13) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau thermoplastique de maintien (4) 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.
  9. Assemblage (10, 11, 12, 13) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte de 2 à 6 fils conducteurs électriques isolés (1).
  10. Assemblage (10, 11, 12, 13) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque fil conducteur électrique a une section transversale allant de 0,25 mm2 à 6 mm2.
  11. Assemblage (10, 11, 12, 13) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diamètre externe de la section transversale circulaire dans laquelle est inscrit le matériau thermoplastique de maintien (4) est inférieur au diamètre externe de la section transversale circulaire dans laquelle est inscrit la torsade (14).
  12. Assemblage (10, 11, 12, 13) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau thermoplastique de maintien (4) a une densité comprise entre 1,05 et 1,20 g/cm3.
  13. Assemblage (10, 11, 12, 13) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau thermoplastique de maintien (4) a une résistance à la séparation comprise entre 90 et 110%.
  14. Procédé de fabrication de l'assemblage (10, 11, 12, 13) tel que défini aux revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes consistant à :
    A. torsader entre eux les fils conducteurs électriques isolés (1) disposés parallèlement les uns aux autres, pour former une torsade (14), et
    B. disposer le matériau thermoplastique de maintien de manière à relier ensemble tous les fils conducteurs électriques isolés de la torsade (14) obtenue à l'étape A par l'intermédiaire du matériau thermoplastique de maintien (4) de sorte que chaque fil conducteur électrique isolé (1) de la torsade (14) 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.
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