Procédé pour connecter électriquement un connecteur et un conducteur électrique Les connecteurs électriques comprenant des vi roles à sertir autour de conducteurs électriques sont bien connus maintenant et les liaisons électriques sans soudure obtenues ont des propriétés qui les rendent acceptables pour la plupart des applications. Il a été découvert toutefois selon l'invention que ces liaisons peuvent être améliorées en scellant la liaison électrique avec une matière plastique, c'est-à-dire en isolant les zones serties des liaisons.
Le procédé pour connecter électriquement un connecteur et un conducteur électrique engagé dans une virole de ce connecteur, selon la présente in vention, est caractérisé en ce qu'on introduit un mé lange d'ingrédients qui réagissent de manière à for mer un matériau résineux durcissant automatique ment dans l'espace compris entre le conducteur et la virole, qu'on sertit la virole autour du conducteur de façon à provoquer en même temps l'écoulement du mélange dans ledit espace et à le chasser ensuite partiellement hors de la sertissure, le mélange dur cissant ensuite pour sceller la liaison électrique ob tenue. Les ingrédients peuvent ordinairement être au nombre de deux et sont de préférence une résine époxy liquide et un agent de durcissement liquide pour ladite résine.
La résine époxy est le produit de réaction de l'oxyde d'éthylène ou d'épichlorhydrine avec un composé contenant au moins deux groupes hydroxyle, et peut consister par exemple en le pro duit de condensation de l'épichlorhydrine avec du 4,4'-propylidènediphénol, de l'éthylène glycol ou du glycérol. Pour ces résines, l'agent de durcissement peut être une base organique, un acide, un anhydride ou un composé contenant des atomes d'hydrogène actif. Les mélanges de ces composés durcissent auto matiquement, à la température ambiante, en un ma- tériau résineux rigide, infusible et insoluble, assez rapidement après avoir été mélangés. Le sertissage doit, naturellement, avoir lieu avant le durcissement.
Les matières plastiques mouillent les surfaces du connecteur et du conducteur et se lient à ces sur faces.
Les ingrédients peuvent être contenus avec avan tage séparément dans des récipients brisables, l'opé ration de sertissage brisant les récipients, mélangeant les ingrédients, introduisant le mélange dans ledit espace et l'expulsant partiellement hors de la sertis sure. Les récipients peuvent être en matière plas tique, par exemple, en un tube de matière plastique tel qu'un manchon de polyéthylène, de polypropy- lène ou de polyester.
Il est possible aussi qu'une ré sine époxy soit contenue dans un récipient fait d'une résine époxy ; un corps d'une résine époxy mono mère peut être muni d'une pellicule de résine époxy en appliquant un agent de durcissement, par exem ple du trifluorure de bore, à la surface du corps. Un agent de durcissement peut être contenu de la même manière.
Le mélange d'ingrédients peut être introduit aussi dans ledit espace en plongeant l'extrémité du conducteur dans le mélange avant qu'il soit placé dans la virole. Quand les connecteurs doivent être sertis dans une machine automatique ou semi-auto matique, il peut être commode d'introduire le mé lange dans la virole à un poste distinct adjacent au poste de sertissage de la machine au moyen d'un ajutage conçu pour éjecter une petite quantité du mélange.
L'invention comprend également un connecteur pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend une virole destinée à être sertie autour d'un conducteur électrique et des ingrédients qui, lorsqu'ils sont mélangés, réagissent pour former un matériau résineux durcissant auto matiquement, contenus séparément dans des réci pients brisables disposés de façon que le sertissage de la virole brise les récipients, mélange les ingré dients et provoque l'écoulement du mélange dans l'espace compris entre la virole et le conducteur.
II peut être commode de monter les récipients sur la surface externe de la virole, qui peut avoir une section cylindrique, le mélange atteignant ledit espace par un trou radial percé dans la virole. Les ingré dients peuvent être contenus aussi dans de petites capsules de cire par exemple, les capsules des divers ingrédients étant mélangées et contenues dans ou sur la virole ; elles peuvent être maintenues sur la paroi interne de la virole par un adhésif.
L'ensemble obtenu par le procédé selon la pré sente invention a des propriétés améliorées sous trois aspects principaux par rapport aux ensembles dans lesquels la liaison électrique n'est pas scellée ainsi ; en premier lieu, la liaison a une meilleure résistance aux milieux néfastes, par exemple aux milieux hu mides ou corrosifs ; en second lieu, la liaison a des propriétés électriques et mécaniques meilleures et troisièmement la liaison est plus stable et plus sûre. Ces perfectionnements sont illustrés ci-dessous.
On va décrire maintenant quelques formes d'exé cution de l'invention plus en détail et à titre d'exem ple en se référant au dessin annexé, sur lequel la fia. 1 est une vue en perspective d'un connec teur électrique ; la fig. 2 est une vue en coupe longitudinale du connecteur représenté sur la fi-. 1 et suivant la ligne II-II de la fig. 3 ; la fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la fig. 2 ;
la fig. 4 est une vue en coupe, similaire à la fig. 2, du connecteur représenté sur les fig. 1 à 3 en position entre les matrices utilisées pour sertir le connecteur sur un fil ; les fig. 5 et 6 sont des vues en coupe longitudi nale de deux autres connecteurs.
Le connecteur représenté sur la fig. 1 est une cosse possédant une patte circulaire 4 et une virole cylindrique 2 entourée par un manchon métallique 6, entouré lui-même par un manchon isolant 8 en ma tière plastique. Des capsules séparées 14 et 16 d'un monomère et d'un agent de durcissement conve nables sont maintenues sur la surface du manchon 8 par un revêtement 18 en matière plastique. Ces cap sules sont adjacentes à un trou JO qui traverse les manchons 6 et 8 et la virole 2.
Lors de la fabrication, l'extrémité 22 d'un fil métallique isolé est introduite dans la virole et le connecteur est serti au fil par des matrices 20 et 24. Durant le sertissage, les capsules 14 et 16 sont rom pues, leurs contenus se mélangent et s'écoulent par le trou 10 à l'intérieur de la virole 2 et mouillent la surface du fil et la surface interne de la virole. A mesure que la virole et le fil sont pressés l'un contre l'autre, le mélange de résine et d'agent de durcissement est comprimé et expulsé dans la virole. A mesure que la pression augmente le mélange est chassé hors de la virole et forme, après polyméri sation, une garniture d'étanchéité tenace et imper méable pour la sertissure ; les interstices éventuels dans la sertissure sont remplis par le polymère.
La quantité de résine et d'agent de durcissement utilisée doit être suffisante pour former un scelle ment continu à chaque extrémité de la virole 2 et dans le trou 10. Ces scellements isolent les parties de contact de la sertissure, par exemple, des gaz ou des liquides corrosifs. La quantité réelle d'agent de durcissement et de monomère requise est très petite du fait que le fil et la virole sont comprimés de façon substantielle et sont en contact intime l'un avec l'autre par suite du sertissage.
Dans le connecteur représenté sur la fig. 5, la virole 2 n'est pas entourée par les manchons 6 et 8 du connecteur représenté sur les fig. 1 à 4. La sur face interne de la virole possède deux rainures annu laires internes 34 dans lesquelles sont montés de courts tronçons de tube 36 et 38 contenant respec tivement la résine et l'agent de durcissement. Lors du sertissage les tubes sont rompus, et leurs contenus se mélangent et s'écoulent dans l'espace compris entre le fil et la virole.
La fig. 6 montre un connecteur dans lequel une virole 2 est entourée par un manchon métallique 6. Le monomère, qui est une résine époxy, est enduit sur l'intérieur de la virole et contenu dans une croûte 42 de résine cuite. L'agent de durcissement est contenu dans des capsules séparées 40, qui sont elles-mêmes contenues dans la croûte 42.
On a effectué une série d'essais pour comparer la liaison ainsi obtenue avec diverses autres liaisons électriques sans soudure. Les résultats de ces essais sont donnés ci-dessous.
Dans les tables statistiques, les données sont les valeurs moyennes observées ; les tolérances données représentent des limites de confiance de 95 0/0 de chaque côté de la moyenne. Ces limites de confiance de 95 % sont déterminées par des méthodes expli- quées dans les pages 18 à 20 de < Statistical Methods for Chemists par W.
J. Youden, John Wiley & Sons, New York, 1951.
<I>Essai 1</I> On prépare un groupe témoin (I) de liaisons électriques en sertissant 20 bornes étamées et isolées préalablement, ayant une virole cylindrique sur un fil de cuivre nu à sept torons de 2 mm. On prépare un second groupe (II) exactement de la même ma nière, sauf que l'on plonge le fil dans un monomère, à savoir une résine époxy, connue sous la dénomina tion commerciale de < c Shell Epon 828 , juste avant le sertissage.
On prépare un troisième groupe (III) en plongeant le fil avant sertissage dans un agent de durcissement, à savoir de la tétraéthylène triamine. On prépare le quatrième groupe (IV) en mélangeant le monomère et l'agent de durcissement, en plon geant le fil dans le mélange, en le retirant presque aussitôt, et en sertissant ensuite le fil dans le cylindre de la borne. De la même manière, on prépare cinq autres groupes en faisant appel à d'autres mélanges de monomère et d'agent de durcissement prémélan- gés et appliqués au fil juste avant le sertissage.
On prend des relevés de résistance électrique 24 heures après. On suspend ensuite les bornes serties pendant seize heures dans un brouillard salin à 4 '% (procédé ASTM B 117-54T) après quoi an enlève les fils,
on les réunit en un cordon unique et on applique une surcharge de courant de 150 % (48 ampères) pen- dant 8 heures. On répète ce cycle pendant 5 jours et on mesure de nouveau les valeurs de la résistance. On répète ensuite les cycles pendant sept jours sup plémentaires, après quoi on interrompt l'essai en rai son de la défaillance complète du groupe témoin. Les résultats sont consignés dans le tableau I.
On constitue le groupe V en faisant appel à de la résine Shell Epon 828 et à de la diéthylène tétramine ; le groupe VI en faisant appel à de l'Araldite 440 de CIBA et à de la diéthylène tri- amine: le groupe VII en faisant appel à de l'Aral- dite 440 et à de la triéthylènetétramine ;
le groupe VIII en faisant appel à de l'Araldite 440 et à de l'amino-éthylpipérazine ; et le groupe IX en faisant appel à de l'Epon 282 et à de la Bakélite ZZI-0814 , et un produit d'addition d'oxyde éthy- lène-a mino aliphatique, comme agent de durcisse ment.
EMI0003.0044
<I>Tableau <SEP> I</I>
<tb> Chute <SEP> moyenne <SEP> de <SEP> tension <SEP> en <SEP> millivolts <SEP> à <SEP> 32
<tb> ampères <SEP> après
<tb> <I>Groupe <SEP> 0 <SEP> cycle <SEP> S <SEP> cycles <SEP> 12 <SEP> cycles</I>
<tb> <B>1</B> <SEP> 8,4 <SEP> <SEP> 0,8 <SEP> 28 <SEP> <SEP> 9 <SEP> 44 <SEP> <SEP> 8
<tb> II <SEP> 5,8 <SEP> <SEP> 0,2 <SEP> 6,8 <SEP> <SEP> 0,3 <SEP> 15,8 <SEP> <SEP> 1,0
<tb> III <SEP> 5,4 <SEP> <SEP> 0,2 <SEP> 7,3 <SEP> <SEP> 1,5 <SEP> 13,2 <SEP> <SEP> 0,4
<tb> IV <SEP> 6,3 <SEP> <SEP> 0,3 <SEP> 7,1 <SEP> <SEP> 0,4 <SEP> 7,8 <SEP> <SEP> 0,4
<tb> V <SEP> 5,6 <SEP> <SEP> 0,3 <SEP> 6,3 <SEP> <SEP> 0,2 <SEP> 6,8 <SEP> <SEP> 0,2
<tb> VI <SEP> 6,1 <SEP> <SEP> 0,3 <SEP> 6,9 <SEP> <SEP> 0,3 <SEP> 7,1 <SEP> <SEP> 0,3
<tb> VII <SEP> 5,8 <SEP> <SEP> 0,5 <SEP> 6,6 <SEP> <SEP> 0,7 <SEP> 6,
9 <SEP> <SEP> 0,4
<tb> VIII <SEP> 6,1 <SEP> <SEP> 0,2 <SEP> 7,1 <SEP> <SEP> 0,6 <SEP> 7,6 <SEP> <SEP> 0,3
<tb> 1X <SEP> 7,1 <SEP> <SEP> 0,2 <SEP> 7,8 <SEP> <SEP> 0,7 <SEP> 7,6 <SEP> <SEP> 0,5 <I>Essai 2</I> On exécute une série d'essais sur des bornes comportant des viroles en forme de U, et pendant leur sertissage, les branches du U sont recourbées l'une vers l'autre et pressées dans le conducteur qui se trouve entre les branches du U pour obtenir une liaison dont la section a essentiellement la forme d'un B.
On sertit un premier groupe (I) de 20 bornes ét5mées sur des fils métalliques sans additifs. On sertit un autre groupe (Il) de 20 bornes sur des fils et on introduit dans la virole un mélange d'un mono- mère et d'un agent de durcissement, à savoir de l'Araldite 400 et de la triéthylènetétramine. On sertit aussi sur des fils un troisième groupe (III) de bornes nues ne contenant pas d'additifs et un qua trième groupe (IV) de bornes nues contenant le mé lange.
On soumet les quatre groupes de bornes à une surcharge de courant de 150 1% pendant 44 heures et on enregistre le relevé de chute de tension en millivolts avant et après. Le tableau II présente les résultats obtenus dans ces essais.
EMI0003.0061
<I>Tableau <SEP> 11</I>
<tb> Chute <SEP> de <SEP> tension <SEP> en <SEP> millivolts
<tb> <I>Groupe <SEP> Initial <SEP> Final</I>
<tb> <B>1</B> <SEP> 21,0 <SEP> <SEP> 1,5 <SEP> 28,0 <SEP> <SEP> 5,8
<tb> II <SEP> 17,9 <SEP> <SEP> 0,4 <SEP> 17,5 <SEP> <SEP> 0,3
<tb> III <SEP> 23,0 <SEP> <SEP> 1,9 <SEP> 35 <SEP> <SEP> 10
<tb> IV <SEP> 17,6 <SEP> <SEP> 0,6 <SEP> 17,3 <SEP> <SEP> 0,4 On voit que les bornes nues ayant une résine époxy dans la sertissure se comportent mieux que les bornes étamées sans résine époxy. <I>Essai 3</I> On sertit trois groupes de douze bornes étamées préisolées normalisées de la dimension convenable pour un fil de 2 mm sur des tronçons de 25 cm de fil à 7 torons. Le premier groupe (I) reste non traité.
On fabrique le second groupe (II) en introduisant l'extrémité du fil dans un mélange de résine Shell Epon 828 et de diéthylène triamine avant sertis sage. On fabrique le groupe III en faisant appel à de l'Araldite 440 ,de la CIRA<B> </B>et à de la di6thy- lène triamine. On fait vieillir tous les échantillons pendant une semaine environ et on détermine ensuite la chute de tension en millivolts.
On soumet ensuite tous les échantillons à un essai de vibration nor malisé (MIL Spec. 7928-C) parallèlement et perpen diculairement à l'axe des bornes et on détermine de nouveau les chutes en millivolts. On soumet enfin tous les échantillons à une pulvérisation au sel pen dant une semaine et on mesure de nouveau la chute en millivolts.
EMI0003.0077
<I>Tableau <SEP> III</I>
<tb> Chute <SEP> de <SEP> tension <SEP> en <SEP> millivolts
<tb> à <SEP> 32 <SEP> ampères
<tb> Après <SEP> une
<tb> Avant <SEP> Après <SEP> semaine
<tb> Groupe <SEP> vibration <SEP> vibration <SEP> d'exposition
<tb> au <SEP> brouil lard <SEP> salin
<tb> <B>1</B> <SEP> Moyen <SEP> 4,1 <SEP> <SEP> 0,2 <SEP> 4,8 <SEP> <SEP> 0,7 <SEP> 5,1 <SEP> <SEP> 0,
8
<tb> Haut <SEP> et <SEP> Bas <SEP> 3,8 & 4,3 <SEP> 4,0 & 8,0 <SEP> 4,0 & 8,1
<tb> II <SEP> Moyen <SEP> 3,9 <SEP> 0,2 <SEP> 4,1 <SEP> <SEP> 0,2 <SEP> 4,1 <SEP> 0,2
<tb> Haut <SEP> et <SEP> Bas <SEP> 3,5 & 4,2 <SEP> 3,7 & 4,8 <SEP> 3,8 & 4,9
<tb> III <SEP> Moyen <SEP> 3,8 <SEP> 0,2 <SEP> 3,7 <SEP> 0,2 <SEP> 3,7 <SEP> <B> 0,1</B>
<tb> Haut <SEP> et <SEP> Bas <SEP> 3,4 & 4,2 <SEP> 3,2 & 4,0 <SEP> 3,4 & 4,0 Comme les liaisons contenant une résine époxy ne se sont pas détériorées après exposition au brouil lard salin, ces données montrent que les liaisons con tenant une résine époxy ne sont pas affectées de façon préjudiciable par la vibration.
<I>Essai 4</I> On sertit un premier groupe (I) de bornes en aluminium étamé sur des fils de 4 mm en présence d'un composé de stabilisation de la liaison compre nant une graisse mélangée avec des particules de nickel. On sertit un second groupe (II) de bornes identiques sur le même fil avec un mélange d'une résine époxy monomère, d'un agent de durcissement et de particules de nickel comme composé de stabili sation de la liaison.
On effectue des mesures de la chute de tension initiale en millivolts pour tous les échantillons, que l'on soumet ensuite à un essai de cycle de température de 100 jours dans lequel ils sont chauffés à 100o C, laissés seize heures à cette température, laissés refroidir à la température am biante pendant deux heures, chauffés à 1000 C, main tenus à cette température pendant 6 heures, refroidis de nouveau à la température ambiante pendant deux heures, et chauffés ensuite à 1000 C et maintenus à cette température pendant seize heures. Les résultats sont présentés dans le tableau IV.
EMI0004.0008
<I>Tableau <SEP> IV</I>
<tb> Relevés <SEP> des <SEP> chutes <SEP> de <SEP> tension
<tb> en <SEP> millivolts
<tb> (enregistrés <SEP> à <SEP> 55 <SEP> ampères)
<tb> Groupe <SEP> Initiale <SEP> Après <SEP> 100 <SEP> jours
<tb> <B>1</B> <SEP> 5,5 <SEP> <SEP> 0,1 <SEP> 8,8 <SEP> <SEP> 0,5*
<tb> <B>11</B> <SEP> 4,9 <SEP> <SEP> 0,1 <SEP> 6,7 <SEP> <SEP> 0,5**
<tb> * <SEP> 25 <SEP> % <SEP> des <SEP> valeurs <SEP> sont <SEP> supérieures <SEP> à <SEP> 11 <SEP> millivolts
<tb> * <SEP> <B>*</B>Valeur <SEP> maximum <SEP> de <SEP> 9,2 <SEP> millivolts