FR2537786A1

FR2537786A1 - Electrically conductive joint, in particular for electromagnetic shielding and method of manufacturing such a joint.

Info

Publication number: FR2537786A1
Application number: FR8220952A
Authority: FR
Inventors: Claude Fernand Laborie
Original assignee: Caplatex SA
Current assignee: Caplatex SA
Priority date: 1982-12-14
Filing date: 1982-12-14
Publication date: 1984-06-15
Anticipated expiration: 2002-12-14
Also published as: FR2537786B1

Abstract

The joint 10, of defined and stable shape, includes a core of elastomeric plastic material in which are dispersed electrically conductive metal particles. The core is coated with a surface layer of a mixture of metal particles, advantageously of the same kind as those of the core (silver for example), and of inert particles (silica for example) which are compatible with the elastomer of the core. The joint 10 can in particular be placed between the flanges 12 of a wave guide.

Description

Joint électriquement conducteur, notamment pour b-lindages électromagnétiques, et procédé de fabrication d'un tel joint
L'invention concerne les joints électriquement conducteurs utilisés notamment pour assurer à la fois la continuité d'un blindage électromagnétique et l'étanchéité entre deux éléments ; elle trouve une application particulièrement importante, bien que non exclusive, dans les installations mettant en oeuvre des hyperfréquences, dites aussi microondes, notamment sur les aéronefs où il est essentiel d'éviter toute rupture de continuité des blindages électromagnétiques qui seraient source de perturbations des appareils de bord.Electrically conductive seal, especially for electromagnetic b-linings, and method of manufacturing such a seal
The invention relates to electrically conductive seals used in particular to ensure both the continuity of an electromagnetic shielding and the seal between two elements; it finds a particularly important, although not exclusive, application in installations using microwaves, also called microwaves, in particular on aircraft where it is essential to avoid any break in the continuity of the electromagnetic shielding which would be a source of disturbance of the devices. of edge.

On connaît déjà (US-A-3 140 342) des jo-ints électromagnétiques de forme définie et stable, ayant une âme de matériau plastique élastomère dans lequel sont dispersées des particules métalliques conductrices de l'électricité, la teneur en particules étant suffisante pour donner à l'âme la conductivité requise dans le domaine de fréquence rencontré. Are already known (US-A-3 140 342) electromagnetic jo-ints of defined and stable shape, having a core of elastomeric plastic material in which are dispersed electrically conductive metal particles, the content of particles being sufficient for give the soul the conductivity required in the frequency range encountered.

L'élastomère est généralement un caoutchouc de silicone,éventuellement fluoré pour augmenter sa résistance à certains liquides agressifs. Les particules conductrices sont soit en métal pur (cuivre ou argent notamment), soit simplement recouvertes d'un métal conducteur.The elastomer is generally a silicone rubber, possibly fluorinated to increase its resistance to certain aggressive liquids. The conductive particles are either pure metal (copper or silver in particular), or simply covered with a conductive metal.

De tels joints sont largement utilisés. Mais, lorsqu'on est amené à utiliser un joint chargé en particules de métal très conducteur, tel que l'argent, entre des pieces en métal léger, on se heurte frequemment à des problèmes de corrosion galvanique. On a proposé diverses solutions pour écarter ce risque de corrosion. En particulier, on a proposé de recouvrir l'âme du joint d'une pellicule continue de matériau polymère isolant suffisamment fine pour qu'elle soit traversée par les particules métalliques lors du serrage du joint et que le contact électrique soit assuré. Such seals are widely used. However, when it is necessary to use a joint loaded with particles of very conductive metal, such as silver, between pieces of light metal, one frequently encounters problems of galvanic corrosion. Various solutions have been proposed to eliminate this risk of corrosion. In particular, it has been proposed to cover the core of the joint with a continuous film of insulating polymeric material sufficiently fine for it to be crossed by the metallic particles when the joint is tightened and for electrical contact to be ensured.

Cette solution présente divers inconvénients. En particulier, elle oblige à proportionner la granulométrie des particules et l'épaisseur de la pellicule, faute de quoi la continuité électrique peut n'être p-as satisfaisante. Et il faut se souvenir que, dans le domaine des hyperfréquences, l'effet de peau fait que les courants se concentrent à la périphérie des conducteurs. This solution has various drawbacks. In particular, it requires proportioning the particle size and the thickness of the film, failing which the electrical continuity may not be satisfactory. And it should be remembered that, in the microwave domain, the skin effect causes the currents to be concentrated at the periphery of the conductors.

La présente invention vise à fournir un joint répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'elle évite la corrosion galvanique; garantit une continuité électrique satisfaisante et n'-impose pas de façon impérative la taille des particules. The present invention aims to provide a seal that better meets those previously known to the requirements of practice, in particular in that it avoids galvanic corrosion; guarantees satisfactory electrical continuity and does not necessarily impose particle size.

Dans ce but, l'invention propose notamment un joint du genre ci-dessus dé-fini, caractérisé en ce qu'il comporte une couche superficielle d'un mélange de particules métalliques, avantageusement de même nature que celle de l'âme, et de particules inertes compatibles avec l'élastomère de l'âme. To this end, the invention proposes in particular a joint of the above-defined kind, characterized in that it comprises a surface layer of a mixture of metallic particles, advantageously of the same nature as that of the core, and inert particles compatible with the elastomer of the core.

Si l'élastomère est à base de silicone, ce qui est le cas le plus fréquent, les particules inertes seront, en partie au moins, avantageusement constituées de silice. Une partie des particules inertes sera généralement constituée d'un métal ou d'un oxyde métallique, tel que l'oxyde de fer, de chrome ou de nickel. Les particules seront avantageusement à l'état colloïdal, clest-à-dire avec une granulométrie très fine, donnant une surface spécifique élevée aux particules métalliques conductrices et, donc, assurant une bonne conductivité électrique d'ensemble. If the elastomer is based on silicone, which is the most frequent case, the inert particles will be, at least in part, advantageously made of silica. A part of the inert particles will generally consist of a metal or a metal oxide, such as iron, chromium or nickel oxide. The particles will advantageously be in the colloidal state, ie with a very fine particle size, giving a high specific surface to the conductive metal particles and, therefore, ensuring good overall electrical conductivity.

L'invention propose également un procédé de fabrication d'un tel joint, suivant lequel on constitue un mélange de gomme de matière plastique réticulable et de particules métalliques conductrices de l'électricité, la teneur en particules métalliques étant comprise entre 20 et 80%, on met le mélange en forme, on dépose sur les faces destinées à assurer le con tact-électrique une couche mince pulvérulente de particules métalliques et de matières inertes, on calandre et on réticule le produ.it pour constituer le joint. The invention also provides a method of manufacturing such a seal, according to which a mixture of crosslinkable plastic gum and metallic particles conducting electricity is formed, the content of metallic particles being between 20 and 80%, the mixture is put into shape, a thin powdery layer of metallic particles and inert materials is deposited on the faces intended to ensure tact-electrical contact, the product is calendered and crosslinked to form the seal.

La teneur en argent de la couche superficielle ne dépassera généralement pas la teneur dans l'âme. Dans le cas ou on utilise l'argent, notamment pour des joints de blindage en-hyperfréquence, la teneur minimale sera généralement de l'ordre de 10%. Dans le cas d'un mélange ternaire contentant, en plus des particules métalliques, de la silice et un oxyde métallique, la teneur en silice sera généralement comprise entre 20 et 80% de la fraction autre que les particules métaltiques. The silver content of the surface layer will generally not exceed the content in the core. In the case where silver is used, in particular for microwave shielding joints, the minimum content will generally be of the order of 10%. In the case of a ternary mixture containing, in addition to the metallic particles, silica and a metallic oxide, the silica content will generally be between 20 and 80% of the fraction other than the metallic particles.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère au dessin qui l'accompagne, dans lequel
- la figure 1 est un schéma de principe, en vue éclatée, montrant l'incorporation possible d'un joint suivant l'inven- tion dans un guide d'onde (l'échelle n'étant pas respecté-e pour plus de clarté),
- la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne Il-Il de la figure 1,
- la figure 3 est un schéma en coupe d'un joint suivant l'invention présentant une forme différente de celle des figures 1 et 2.The invention will be better understood on reading the following description of a particular embodiment of the invention, given by way of non-limiting example. The description refers to the accompanying drawing, in which
- Figure 1 is a block diagram, in exploded view, showing the possible incorporation of a seal according to the invention in a waveguide (the scale is not respected-e for clarity ),
FIG. 2 is a sectional view along the line II-II in FIG. 1,
- Figure 3 is a sectional diagram of a seal according to the invention having a shape different from that of Figures 1 and 2.

Sur la figure 1, un joint suivant l'invention 10 est placé entre les brides terminales 12 de deux tronçons de guide d'onde 13 et 14 afin d'assurer a continuité électrique. In FIG. 1, a seal according to the invention 10 is placed between the end flanges 12 of two waveguide sections 13 and 14 in order to ensure electrical continuity.

Le joint 10, dont l'épaisseur est très exagérée, se présente sous forme d'une plaque rectangulaire percée d'une fenêtre centrale 15 dont les dimensions sont définies en fonction de celles du canal du guide d'onde. Le joint 10 présente une âme 16 cons tituéé par un matériau plastique élastomère et des particules métailiques conductrices. Les mélanges utilisés peuvent être de nature très diverse. Ils peuvent en particulier être ceux décrits dans le document US-A-3 140 342. Toutefois, il est avantageux d'utiliser un élastomère au silicone fabriqué à partir d'une gomme à basse viscosité réticulable au peroxyde, dans laquelle est dispersée une teneur d'argent qui dépend de la conductivité à réaliser et des fréquences pour lesquelles la continuité doit être maintenue.Il sera généralement avantageux d'utiliser de l'argent ayant une- granulométrie en majorité inférieure à < 50pm, de façon à avoir une surface spécifique et une homo-généité très élevées. L'âme pourra être renforcée par une grille 17 en métal conducteur et, éventuellement, par des charges classiques réparties de renforcement, améliorant la tenue du joint.The seal 10, the thickness of which is very exaggerated, is in the form of a rectangular plate pierced with a central window 15 whose dimensions are defined as a function of those of the channel of the waveguide. The seal 10 has a core 16 made up of an elastomeric plastic material and conductive metal particles. The mixtures used can be very diverse in nature. They can in particular be those described in document US-A-3 140 342. However, it is advantageous to use a silicone elastomer produced from a low viscosity gum crosslinkable with peroxide, in which a content is dispersed. silver which depends on the conductivity to be achieved and the frequencies for which continuity must be maintained. It will generally be advantageous to use silver having a particle size predominantly less than <50 μm, so as to have a specific surface and very high homogeneity. The core may be reinforced by a grid 17 of conductive metal and, possibly, by conventional distributed reinforcing loads, improving the strength of the joint.

La partie superficielle du joint 10, au moins sur les faces 18 destinées à venir en contact avec les brides 12, -est constituée par un mélange lié à l'élastomère et comprenant des particules de métal conductrices (qui sera généralement l'argent si ce métal est également utilisé dans l'âme 16) et des particules inertes, typiquement de silice colloïdale (ayant une granulométrie ne dépassant pas 0,3 pm) et de l'oxyde de fer. L'épaisseur de cette couche correspondra au minimum à la granulométrie des particules constitutives les plus grosses. Dans la pratique, on trouvera du mélange superficiel sur une profondeur de 50 à 120 pu. The surface part of the seal 10, at least on the faces 18 intended to come into contact with the flanges 12, -is constituted by a mixture linked to the elastomer and comprising conductive metal particles (which will generally be silver if this metal is also used in the core 16) and inert particles, typically colloidal silica (having a particle size not exceeding 0.3 μm) and iron oxide. The thickness of this layer will correspond at least to the particle size of the largest constituent particles. In practice, surface mixing will be found at a depth of 50 to 120 pu.

Un joint du genre montré en figures 1 et 2 et ayant une épaisseur d'environ 0,8 mm, destiné à un guide d'onde, peut avantageusement être fabriqué de la façon suivante : le mélange constitutif de l'âme est fabriqué par malaxage, puis calandré en bandes d'une épaisseur d'environ 4/dèmes. Les grilles 17 sont mises en place. Une seconde bande est déposée sur la première, prenant la grille en sandwich. L'ensemble est pressé et on badigeonne les faces opposées à l'aide d'un mélange sec des poudres constitutives de la couche superficielle, l'excès étant ôté, par exemple à la brosse. L'ensemble est pressé à la température de réticulation, qui dépend du peroxyde utilisé. Après traitement thermique de stabilisation et refroidissement, les joints sont découpés. On obtient ainsi un joint qui a une forme bien définie, assurant une bonne continuité électrique, dont les particules superficielles sont solidement ancrées dans l'élastomère et ne risquent donc pas de s'échapper, en particulier par les tranches, ce qui supprime les risques de pollution du-guide par des particules conductrices libres. A joint of the kind shown in FIGS. 1 and 2 and having a thickness of about 0.8 mm, intended for a waveguide, can advantageously be produced in the following manner: the constituent mixture of the core is produced by kneading , then calendered into strips with a thickness of about 4 / demes. The grids 17 are put in place. A second strip is deposited on the first, taking the sandwich grid. The assembly is pressed and the opposite sides are painted with a dry mixture of the powders constituting the surface layer, the excess being removed, for example with a brush. The assembly is pressed at the crosslinking temperature, which depends on the peroxide used. After stabilization and cooling heat treatment, the joints are cut. A joint is thus obtained which has a well defined shape, ensuring good electrical continuity, the surface particles of which are firmly anchored in the elastomer and therefore do not risk escaping, in particular by the edges, which eliminates the risks. pollution of the guide by free conductive particles.

Les joints suivant l'invention peuvent avoir des formes extrêmement diverses et on a montré, à titre d'exemple, en figure 3, un joint torique 10a présentant une couche superficielle ayant la même constitution que dans le cas déjà décrit, mais sur toute la surface du joint. The seals according to the invention can have extremely diverse shapes and an O-ring 10a has been shown, for example, in FIG. 3, having a surface layer having the same constitution as in the case already described, but throughout the joint surface.

Les joints décrits jusqu'ici ont une âme de constitution homogène. Lorsque ce joint est de grande largeur et que la conductivité en hyperfréquence à obtenir exige d'utiliser une teneur élevée en particules d'argent, le coût devient très élevé. Dans de nombreux cas, ce coût peut être notablement réduit en utilisant un joint composite dont une fraction seulement est chargée. Dans le cas illustré en figure 4, le joint 10b comporte une âme 16b chargée en particules métalliques de faible largeur 1 à laquelle est raccordée une partie 19 en élastomère ne comportant pas de charge métallique conductrice, destinée uniquement à l'étanchéité. On peut notamment fabriquer d'abord la partie conductrice, la réticuler, puis surmouler la partie 19 qui est réticulée à son tour. Une telle constitution se prête notamment aux joints pour fours à micro-ondes. Le procédé suivant l'invention est également susceptible de nombreuses variantes. La forme des joints peut être obtenue par moulage, boudinage, calandrage, etc et la réticulation peut avoir lieu en moule fermé chauffé en air chaud soit en cycles alternatifs, soit en continu. Les joints peuvent être monobloc ou adhérer à des supports métalliques plats, ronds ou a lèvres. Quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient, surtout si on utilise des particules de très faible granulométrie, un joint ayant des propriétés mécaniques supérieures à celles des joints de type connu pour les mêmes applications. The joints described so far have a homogeneous core. When this joint is very wide and the microwave conductivity to be obtained requires the use of a high content of silver particles, the cost becomes very high. In many cases, this cost can be significantly reduced by using a composite joint of which only a fraction is charged. In the case illustrated in FIG. 4, the seal 10b comprises a core 16b loaded with metallic particles of small width 1 to which is connected a part 19 made of elastomer having no conductive metallic filler, intended only for sealing. One can in particular first manufacture the conductive part, crosslink it, and then overmold the part 19 which is in turn crosslinked. Such a constitution is particularly suitable for seals for microwave ovens. The process according to the invention is also susceptible of numerous variants. The shape of the joints can be obtained by molding, extrusion, calendering, etc. and the crosslinking can take place in a closed mold heated in hot air either in alternating cycles, or continuously. The joints can be in one piece or adhere to flat, round or lip metal supports. Whatever the embodiment adopted, a joint is obtained, especially if very small particle size is used, having mechanical properties superior to those of joints of known type for the same applications.

Claims

1. Electrically conductive seal of defined and stable shape, comprising a core of elastomeric plastic material in which are dispersed metallic electrically conductive particles, the content of particles being sufficient to give the element the conductivity required in the field of frequency encountered, characterized in that it comprises a surface layer of a mixture of metallic particles, advantageously of the same nature as that of the core, and inert particles compatible with the elastomer of the core.

2. Seal sel-on claim 1, the elastomer is based on silicone, characterized in that the inert particles are partly made of silica.

3. Joint according to claim 1 or 2, characterized in that a part of the inert particles consists of a metal oxide, in particular iron oxide.

4. Joint according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the particles are in the colloidal state.

5. Joint according to any one of the preceding claims, characterized in that the content of conductive metal particles in the surface layer is between 20 and 80% and does not exceed the content of conductive metal particles of the core .

6. Joint according to claim 2, characterized in that the proportion of silica in the inert particles is between 20 and 80%.

7. A method of manufacturing an electrically conductive seal according to any one of the preceding claims, characterized in that a mixture of crosslinkable plastic gum and constitutes. of electrically conductive metal particles, the content of metal particles being between 20 and 80%, the mixture is shaped, a thin powdery layer of particles is deposited, at least on the faces intended to ensure electrical contact metal and inert materials, calender and cross-link the product to form the joint.

8. Method according to claim 7, characterized in that the core is made from a low viscosity gum.

9. Method according to claim 7 or 8, caractéri-se in that said thin layer is deposited dry and with a brush.

10. The method of claim 7, 8 or 9, characterized in that, during the shaping of the mixture, there is incorporated a metal stiffening grid.