Brevet FR2102239A1 — publié le 19720407

/I 29533 î 2102239 La présente invention concerne des ensembles de verre stratifiés, par exemple des panneaux de verre tels que des pare-brise, destinés à des avions ou à d'autres véhicules rapides, par exemple des locomotives 5 Les pare-brise d'avions doivent avoir un poids minimal et ré= sister aux chocs des oiseaux. On sait réaliser un pare-brise d'avion constitué d'une couche de verre externe, d'une couche de verre interne supportant le poids et d'une couche intermédiaire épaisse de butyral de polyvinyle bou-10 lonnée à la carcasse et constituant une membrane de sécurité. Cette membrane résiste au choc d'un oiseau pourvu qu'elle soit maintenue à la température optimale» On obtient ceci en appliquant une pellicule de dégivrage à la face interne du verre extérieur. Il est également souhaitable de disposer d'un pare-brise ayant 15 une résistance à la température et une transmission globale de la lumière améliorées. On sait réaliser un pare-brise d'avion répondant à ces exigences, constitué d'un verre multiple comportant des couches intermédiaires minces de butyral de polyvinyle qui est serré sur ses bords à la carcasse de l'avion. Une telle structure est 20 par nature plus fiable que le butyral de polyvinyle boulonné dans la structure. Cependant, un problème majeur que pose l'utilisation de cette structure à bords serrés est l'épaisseur de verre qu'elle nécessite et par conséquent le poids du pare-brise, pour qu'on obtienne la résistance suffisante pour résister à la rupture et plus 25 particulièrement pour satisfaire aux conditions de résistance au choc d'un oiseau dans l'aéronautique moderne. L'ensemble de verre stratifié selon l'invention est constitué d'au moins deux feuilles de verre trempées thermiquement ayant chacune une épaisseur comprise dans la gamme de 4 mm à 12 mm et ayant 30 un module de rupture compris dans la gamme de 3.000 kg/cm2 à 3.550 kg/cm2, l'épaisseur totale desdites feuilles de verre étant comprise dans la gamme de 8 mm à 30 mm, Une telle structure répond à toutes les exigences précédemment citées et dans la gamme de modules de rupture indiquée, permet de 35 réduire l'épaisseur et par conséquent le poids d'environ 25 à 30 %. Chaque feuille peut avoir un module de rupture compris dans la gamme de 3.000 kg/cm.2 à 3»500 kg/cm20 Il est nécessaire que le verre soit trempé thermiquement pour qu'il existe une couche de compression profonde. Il est également 40 souhaitable que chaque feuille soit constituée de verre soude-chaux- 71 29533 2 2102239 silice, qu'on peut se procurer facilement à un prix raisonnable„ Dans une forme.de l'invention, on trempe chaque feuille de verre en la chauffant à une température voisine de son point de ramollissement puis en trempant le verre chauffé pour lui donner 5 le module de rupture souhaité par échange thermique avec une huile maintenue à une température inférieure à son point d'ébullition, et en maintenant dans l'huile une proportion pouvant atteindre 4 % en poids d'un liquide ayant un point d'ébullition inférieur, par exemple, inférieur d'au moins 100°C au point d'ébullition de l'hui-10 le. De préférence on plaque les feuilles de verre trempées thermiquement avec une couche intermédiaire de matière plastique transparente telle que du butyral de polyvinyle, de façon classique. Un ensemble selon l'invention est constitué de préférence d'une 15 feuille de verre extérieure complémentaire qui est une feuille trent-pée pouvant atteindre 6 mm d'épaisseur et ayant un module de rupture inférieur à 3.000 kg/cm2. On peut tremper cette feuille de verre par transfert thermique avec un milieu de refroidissement gazeux tel que l'air. 20 Dans une forme de l'invention, l'ensemble est constitué de deux feuilles de verre soude-chaux-silice trempées épaisses chacune de 10 mm et ayant un module de rupture de 3.150 kg/cm2, et d'une feuille extérieure complémentaire en verre soude-chaux-silice trempée épaisse de 5 mm et ayant un module de rupture de 1.900 kg/cm20 25 Dans une autre forme de l'invention, l'ensemble est constitué de trois feuilles de verre soude-chaux-silice trempées épaisses chacune de 8 mm et ayant un module de rupture de 3.500 kg/cm2, et d'une feuille extérieure complémentaire en verre soude-chaux-silice trempée épaisse de 5 mm et ayant un module de rupture de 1.200 kg/ 30 cm2. On peut garnir la surface intérieure de ladite feuille extérieure complémentaire d'une pellicule transparente mince d'une matière conductrice de l'électricité. L'utilisation de l'ensemble de verre stratifié décrit ci-35 dessus comme pare-brise d'un véhicule à vitesse élevée entre également dans le cadre de l'invention. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de plusieurs exemples de réalisation, faite en regard des dessins annexés. 40 Sur ces dessins, 71 29533 3 2102239 la figure 1 représente une coupe d'un bord d'un ensemble de verre stratifié ; et la figure 2 représente une coupe du bord d'un autre ensemble de verre stratifié. 5 Comme le montre la figure 1, un ensemble de verre stratifié est constitué de deux feuilles 10 et 11 de forme semblable en verie soude-chaux-silice épaisses de 10 mm et réunies par une couche intermédiaire 12 épaisse de 1,3 mm en butyral de polyvinyle dur„ On réalise le placage de façon connue en utilisant une combinaison 10 appropriée de température et de pression, par exemple en opérant à 140°C sous une pression de 91 kg/cm2. On trempe chaque feuille 10 et 11-dans le but d'utiliser l'ensemble comme un panneau de verre, de préférence un pare-brise, dans un avion ou un autre véhicule à vitesse élevée, et dans le présent mode de réalisation, 15 le module de rupture est de 3.150 kg/cm2„ Le procédé préférentiel de trempe de chaque feuille 10 et 11 consiste à chauffer le verre à une température voisine de son point de ramollissement puis à tremper le verre chauffé par échange thermique avec une htiile maintenue à une température inférieure 20 à son point d'ébullition, en maintenant dans l'huile une proportion atteignant jusqu'à 4 % en poids d'un liquide ayant un point d'ébullition inférieur, par exemple inférieur d'au moins 100°C, au point d'ébullition de l'huile. Par exemple, on maintient dans l'huile une concentration comprise entre 0,01 % et 0,07 % du liquide à 25 bas point d'ébullition. Dans la présente forme de réalisation, on chauffe chaque feuille 10 et 11 à 700°C puis on les trempe par échange thermique avec du Cylrex FM (Mobil Oil Company) maintenu à 200°C, en maintenant dans l'huile 0,015 % en poids de tétrachlorure de carbone (CCl^). 30 La feuille 10 est également unie à une feuille de verre com plémentaire 13 par l'intermédiaire de la couche 14 en butyral de polyvinyle dur. Dans ce mode de réalisation, l'épaisseur de la couche 14 est comprise entre 2,5 mm et 5 mm et la feuille de verre 13 est épaisse de 5 mm et est trempée selon une technique thermi-35 que classique par exemple au moyen d'un milieu de refroidissement gazeux, tel que de l'air, de façon à obtenir une feuille 13 ayant un module de rupture de 1.900 kg/cm2. On peut également tremper la feuille 13 selon le procédé précédemment décrit et utilisé pour tremper les feuilles 10 et 11. Lors de l'utilisation, la feuille 40 13 constitue la feuille extérieure de l'ensemble. 71 29533 4 2102239 Dans un autre mode de réalisation, la feuille extérieure additionnelle 13 est épaisse de 4 mm. Comme le montre la figure 1, les bords de la feuille 13 et de la couche d'union 14 sont en retrait par rapport aux bords de la 5 feuille 10 pour former une entaille recevant un élément de cadre d'entourage 15. En pratique, on assujetti l'ensemble en boulonnant l'élément extérieur de cadre 15 et un autre élément intérieur de cadre 16 à un élément structural intermédiaire 17 faisant partie de la structure de l'avion ou d'un autre véhicule à vitesse,élevée 10 maintenant ainsi l'ensemble serré en place. Egalement, une bordure d'étanchéité 18 entoure le bord de l'ensemble, cet élément d'étan-chéité pouvant être constitué d'une bande de métal préformée assujettie au pourtour de l'ensemble de façon étanche ou d'un caoutchouc de silicone moulé. 15 II convient de noter qu'on choisit le module de rupture obte nu pour chaque panneau trempé 10 et 11, pour qu'il satisfasse aux exigences pratiques de l'ensemble, et dans le présent mode de réalisation que le panneau constituant de préférence un pare-brise, résiste au choc d'un oiseau ou d'un autre objet0 Ainsi, le module 20 de rupture des feuilles trempées 10 et 11 peut varier dans la gamme de 3.000 kg/cm2 à 3.550 kg/cm2 ou mieux de 3.000 kg/cm2 à 3.500 kg/cm2. Egalement, l'épaisseur des feuilles 10 et 11 peut varier, ou on peut remplacer les feuilles 10 et 11 par trois feuilles ou plus 25 d'épaisseurs identiques ou différentes sous réserve que l'épaisseur totale desdites feuilles reste comprise dans la gamme de 8 mm à 30 mm. Quelques exemples de ces divers modes de réalisation vont maintenant être décrits. 30 EXEMPLE 1 Dans cet exemple, on remplace les feuilles 10 et 11 par des feuilles de verre soude-chaux-silice plaquées ensemble comme ci-dessus, chaque feuille étant épaisse de 4 mm et ayant un module de rupture de 3<>500 kg/cm2. On chauffe chaque feuille à 700°C puis 35 on la trempe par échange thermique avec du Cylrex FM maintenu à 200°C et dans lequel on maintient 0,07 % en poids de CCl^. EXEMPLE 2 Dans cet exemple on plaque ensemble trois feuilles de verre soude-chaux-silice, les feuilles ayant des épaisseurs respectives 40 de 6 mm, 8 mm et 10 mm. On chauffe la feuille épaisse de 6 mm à 71 29533 5 2102239 700°C puis on la trempe par échange thermique avec du Cylrex FM maintenu à 250°C dans lequel on maintient une concentration de 0,03 % en poids de CCI4 pour obtenir une feuille ayant un module de rupture de 3.15Ô kg/cm2. On chauffe la feuille épaisse de 8 mm à 5 650°C puis on la trempe par échange thermique avec du Cylrex 200 M (Mobil Oil Company) maintenu à 170°C et dans lequel on maintient une concentration de 0,01 % en poids de CCI4 pour donner à la feuille un module de rupture de 3.000 kg/cm2. On chauffe la feuille épaisse de 10 mm à 680°C puis on la trempe par échange thermique 10 avec de la Vacuoline AA (Mobil Oil Company) maintenu à 170°C et contenant 0,02 % en poids de CCI4 pour obtenir une feuille ayant un module-de rupture de 3.100 kg/cm2. EXEMPLE 3 Cet exemple comporte trois feuilles de verre soude-chaux-15 silice trempées plaquées entre elles, les feuilles ayant des épaisseurs respectives de 4 mm, 6 mm et 8 mm. On chauffe la feuille épaisse de 4 mm à 675°C puis on la trempe par échange thermique avec du Cylrex 200 M maintenu à 225°C et dans lequel on maintient une concentration de 0,07 % en poids de CCI4, pour donner à la 20 feuille un.module de rupture de 3O250 kg/cm2„ On chauffe la feuille épaisse de 6 mm à 700°C puis on la trempe par échange thermique avec du Cylrex FM maintenu à 200°C et dans lequel on maintient une concentration de 0,04 % en poids de CCI4, pour donner _à la feuille un module de rupture de 3o500 kg/cm20 On trempe la feuille épaisse 25 de 8 mm de la même façon que la feuille épaisse de 8 mm dans l'exemple 2. EXEMPLE 4 Cet exemple comporte quatre feuilles de verre soude-chaux-silice trempées plaquées ensemble, les feuilles ayant des épais-30 seurs respectives de 4 mm, 6 mm, 8 mm et 10 mm. On trempe les feuilles épaisses de 4 mm, 6 mm et 8 mm de la même façon que les feuilles de l'exemple 3, et on trempe la feuille épaisse de 10 mm de la même façon que la feuille épaisse de 10 mm dans l'exemple 2. EXEMPLE 5 35 Cet exemple comporte trois feuilles de verre soude-chaux- silice trempées plaquées entre elles, les feuilles ayant des épaisseurs respectives de 8 mm, 10 mm et 12 mm. On trempe les feuilles épaisses de 8 mm et 10 mm de la même façon que les feuilles épaisses de 8 mm et 10 mm dans l'exemple 2. On chauffe la feuille épaiss» 40 de 12 mm à 700°C puis on la trempe par échange thermique avec de la 71 29533 6 2102239 Vacuoline AA maintenue à 150°C et dans laquelle on maintient une concentration de 0,02 % de CCl^ pour obtenir une feuille ayant un module de rupture dé 3„500 kg/cm2. EXEMPLE 6 5 Cet exemple comporte trois feuilles de verres soude-chaux•= silice trempées plaquées ensemble-, les feuilles ayant des épais-seurs respectives de 6 mm, 8 mm et 10 mm. On chauffe la feuille épaisse de 6 mm à 700°C puis on la trempe par échange thermique avec du Cylrex FM maintenu à 200°C dans lequel on maintient une 10 concentration de 0,05 °L au poids de CCI4 pour donner à la feuille un module de rupture de 3.550 kg/cm2. On chauffe la feuille épaisse de 8 mm à 700°C puis on la trempe par échange thermique avec du Cylrex FM maintenu à 230°C et dans lequel on maintient une concentration de 0,05 % en poids de CCI4 pour donner à la feuille un mo-15 dule de rupture de 3„500 kg/cm2. On chauffe la feuille épaisse de 10 mm à 700°C puis on la trempe par échange thermique avec du Cylrex FM maintenu à 230°C et dans lequel on maintient une concentration de 0,03 % en poids de CCl^ pour donner à la feuille un module de rupture de 3«500 kg/cm2. 20 EXEMPLE 7 Cet exemple comporte trois feuilles de verre-soude-chaux-silice trempées plaquées ensemble , cet ensemble étant illustré par la figure 2. Chaque feuille 20, 21, 22 a une épaisseur de 8 mm. On chauffe chaque feuille à 700°C puis on la.trempe par échange ther-25 mique avec du Cylrex FM maintenu à 230°C et dans lequel on maintient une concentration de 0,05 % en poids de CCI4 pour donner à la feuille un module de rupture de 3.500 kg/cm20 On plaque alors ensemble les trois feuilles trempées 20, 21, 22 avec les couches intermédiaires 23, 24 de butyral de polyvinyle 30 épaisses de 1,3 mm. Comme dans le cas de l'ensemble représenté dans la figure 1, on utilise des températures et pressions de placage classiques. On unit également la feuille 20 à une feuille de verre complémentaire 25 par l'intermédiaire d'une couche 26 de butyral de 35 polyvinyle dur épaisse de 2,4 mm. Dans cet exemple, la feuille 25 est épaisse de 5 mm et est trempée à l'air de façon classique pour que son module de rupture soit de 1.200 kg/cm2. Comme dans le mode de réalisation précédemment décrit illustré dans la figure 1, les bords de la feuille 25 et de la couche d'union 26 sont en retrait 40 par rapport aux bords des trois feuilles principales 20, 21 et 22 71 29533 7 2102239 de l'ensemble. Comme précédemment, l'ensemble est destiné à être serré par ces bords à la carcasse d'un avion ou d'un autre véhicule de vitesse élevée à l'extérieur de la feuille 25. On trempe les feuilles principales de chaque ensemble précé-5 demment décrit dans l'une de trois huiles commercialisées par Mobil Oil Company. La première huile qui est le Cylrex FM a un point d'éclair de 275°C et une viscosité de 640 centistokes à 38°C. La seconde huile, le Cylrex 200 M est une huile naphténique plus lourde dont le point d'éclair est de 305°C et la viscosité de 974 10 centistokes à 38°C. La troisième huile, la Vacuoline AA, est une huile plus légère que le Cylrex FM et a un point d'éclair de 225°C et une viscosité comprise dans la gamme de 310 à 342 centistokes à 38°C. La technique utilisée pour mesurer le module de rupture de 15 chaque feuille trempée consiste à placer la feuille à essayer entre deux arêtes tranchantes, puis à exercer une charge régulièrement croissante par l'intermédiaire d'une paire semblable de lames tranchantes placée vers le milieu de la feuille de verre. On calcule alors le module de rupture qui correspond à la contrainte de rup-20 ture dans la surface convexe de la feuille de verre sous tension à partir de la charge appliquée lors de la rupture et de la section de la feuille de verre soumise au cisaillement. Il convient de rappeler que dans chaque exemple particulier 1 à 6 décrits ci-dessus, les feuilles de verre trempées sont pla-25 quées avec des couches intermédiaires de butyral de polyvinyle ou d'une autre matière plastique transparente appropriée comme dans les modes de réalisation illustrés par les dessins annexés. Chaque ensemble comporte également une feuille de verre extérieure complémentaire trempée par transfert thermique avec un 30 milieu de refroidissement gazeux, tel que de l'air, et ayant une épaisseur pouvant atteindre 6 mm et un module de rupture inférieur à 3.000 kg/cm2. On utilise de préférence chaque mode de réalisation d'ensemble de verre stratifié précédemment décrit comme panneau de verre 35 dans un avion ou un autre véhicule à vitesse élevée. Dans une telle utilisation, lorsque l'ensemble comporte des feuilles d'épaisseurs différentes, on préfère que la feuille la plus mince soit placée vers l'extérieur du véhicule et la feuille la plus épaisse vers l'intérieur du véhicule„ 40 L'avantage principal de chacun des modes de réalisation pré 71 29533 8 2102239 cité est qu'il utilise un verre trempé thermiquement, de préférence un verre soude-chaux-silice, pour réaliser un ensemble de verre stratifié qui combine une résistance élevée aux chocs-d'oiseaux à une épaisseur minimale donc à un poids minimal, le verre trempé 5 thermiquement présentant la caractéristique bien connue de comporter une couche de compression profonde. L'utilisation de ces verres trempés thermiquement de résistance élevée peut se traduire par une réduction du poids de 25 à 30 %. Dans chacun des modes de réalisation, on peut supprimer la 10 feuille trempée extérieure 13. Cependant, il est préférable que cette feuille 13 existe en particulier lorsqu'on désire que l'ensemble comporte une pellicule transparente mince d'une matière conductrice de l'électricité, telle que l'or, permettant de maintenir l'ensemble à une température désirée. On choisit cette température 15 de telle sorte qu'elle empêche la formation de givre sur la surface extérieure de l'ensemble, et maintienne le butyral de polyvinyle ou l'autre matière plastique transparente à une température supérieure à celle où il devient fragile. Dans ce cas, on réalise la pellicule conductrice de l'électricité sur la surface intérieure 20 de la feuille extérieure 13. Une autre caractéristique de cette feuille extérieure 13 ayant un module de rupture inférieur à celui des feuilles principales de l'ensemble, est que si elle est brisée sous l'effet d'un petit choc, par exemple par un oiseau, une pierre ou autre objet 25 de petite taille, elle ne se brise pas en très petites particules et que par conséquent une certaine visibilité à travers l'ensemble demeure. L'invention ne se limite pas à un ensemble de verre stratifié dans lequel les feuilles principales sont trempées par échange 30 thermique avec une huile dans laquelle on maintient une certaine proportion d'un liquide ayant un point d'ébullition inférieur au point d'ébullition de l'huile. Par exemple, on peut tremper chaque feuille principale dans un liquide de refroidissement, par exemple une des trois huiles précédemment indiquées, pour tremper le verre 35 après avoir préalablement refroidies les surfaces principales de la feuille de verre au moyen d'un milieu gazeux réfrigérant, par exemple de l'air. Dans ce cas, on soumet le verre chaud au jet de gaz de refroidissement avant qu'il pénètre dans le liquide de refroidissement si bien que la surface du verre refroidi passe direc-40 tement de l'ambiance du gaz de refroidissement dans le liquide.de 71 29533 9 2102239 refroidissement. Bien entendu on peut utiliser un ensemble de verre stratifié selon l'invention dans un véhicule de vitesse élevée quelconque par exemple un'avion ou une locomotive. 71 29533 10 2102239 REVENDICATIONS 1) Ensemble de verre stratifié constitué d'au moins deux feuilles de verre trempées thermiquement ayant chacune une épaisseur comprise dans la gamme de 4 mm à 12 mm ; caractérisé en ce que chaque feuille a un module de rupture compris dans la gamme de 5 3.000 kg/cm2 à 3.550 kg/cm2 et en ce que l'épaisseur totale du verre desdites feuilles est comprise dans la gamme de 8 mm à 30 mm. 2) Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque feuille a un module de rupture compris dans la gamme de 3.000 kg/cm2 à 3.500 kg/cm2. 10 3) Ensemble selon une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on trempe chaque feuille de verre en chauffant la feuille à une température voisine de son point de ramollissement puis qu'on trempe le verre chauffé pour lui donner le module de rupture désiré par échange thermique avec une huile maintenue à une 15 température inférieure au point d'éclair de l'huile, en maintenant dans l'huile une proportion pouvant atteindre 4 % en poids d'un liquide ayant un point d'ébullition inférieur au point d'éclair de l'huile. 4) Ensemble selon une quelconque des revendications précé-20 dentes, caractérisé en ce qu'il comporte une feuille de verre extérieure complémentaire, qui est une feuille trempée pouvant avoir 6 mm d'épaisseur et ayant un module de rupture inférieur à 3.000 kg/cm2. 5) Ensemble selon une quelconque des revendications précé-25 dentes constitué de deux feuilles de verre soude-chaux-silice trempées caractérisé en ce que chaque feuille est épaisse de 10 mm et a un module de rupture de 3.150 kg/cm2, et en ce qu'il comporte une feuille extérieure complémentaire en verre soude-chaux-silice trempée épaisse de 5 mm ayant un module de rupture de 1.900 kg/cm2. 30 6) Ensemble selon une quelconque des revendications 1 à 5, constitué de 3 feuilles de verre soude-chaux-silice trempées caractérisé en ce que chaque feuille est épaisse de 8 mm et a un module de rupture de 3.500 kg/cm2, et en ce qu'il comporte une feuille extérieure complémentaire de verre soude-chaux-silice trempée 35 épaisse de 5 mm ayant un module de rupture de 1.200 kg/cm2„ 7) Ensemble selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte une pellicule transparente mince d'une matière conductrice de l'électricité sur la face intérieure de ladite feuille 71 29533 u 2102239 extérieure complémentaire. 8) Ensemble selon une quelconque des revendications précédentes formant pare-brise d'un véhicule à vitesse élevée.