Brevet FR2138021A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne un verre feuilleté amélioré de sécurité, et plus précisément un ensemble caractérisé par une nature, une épaisseur, une combinaison et une disposition particulières des feuilles de verre, par rapport à la couche 5 intermédiaire de matière plastique. Le verre feuilleté est évidemment connu depuis fort longtemps et on l'utilise beaucoup, notamment pour les vitres des automobiles. De plus, avant même 1966, on a normalisé de plus en plus les pare-brise feuilletés d'automobiles qui comprennent 10 deux feuilles de verre de 3,2 mm d'épaisseur, associés par une . couche intermédiaire de matière plastique de 0,38 mm d'épaisseur. Cependant, on a déterminé ultérieurement qu'il était souhaitable d'utiliser des couches intermédiaires en matière plastique relativement épaisse et, bien que le prix soit accru, 15 on a commencé à utiliser autour de 1966 des couches intermédiaires de matière plastique de 0,76 mm d'épaisseur, disposées entre deux feuilles de verre de 3,2 mm d'épaisseur, dans les pare-brise feuilletés à résistance élevée à la pénétration, qui sont actuellement très largement utilisés. 20 Néanmoins, les blessures des passagers des automobiles, contre les qui sont projetés/pare-brise, posent encore un problème important, et du fait que le public est de plus en plus attentif à l'accroissement de la sécurité, on a fait et on continue de faire des efforts suivis pour améliorer de façon notable 25 le facteur de sécurité des pare-brise normalisés d'automobiles. L'invention concerne à la fois l'épaisseur du type de verre utilisé et plus précisément elle concerne la combinaison de verre flotté du type "float glass" très fin, de manière particulière, avec des épaisseurs particulières, à l'aide d'une 30 couche intermédiaire de matière plastique, de manière à améliorer, notablement, les caractéristiques de sécurité des pare-brise feuilletés sans élévation du prix ni influence sur les procédés classiques et utilisés de production et de montage. L'invention concerne un pare-brise qui est analogue 35 aux pare-brise normalisés mais qui est plus léger et, en même temps, assure une sécurité accrue. Le nombre et la sévérité des déchirures de la peau, des personnes projetées contre ^e pare-brise dans toutes les conditions de choc sont réduites 72 17628 2 2138021 notablement, le pare-brise permettant la décélération du mouvement d'une personne projetée et une résistance accrue à la pénétration, à la fois par temps froid et par temps chaud. Plus précisément, l'invention concerne un pare-brise 5 feuilleté de sécurité, comprenant une feuille interne et une feuille externe de verre et une couche intermédiaire de matière plastique,associées sous forme d'une structure composite unitaire, ce pare-brise étant caractérisé en ce que l'une des feuilles de verre est en verre flotté ayant une épaisseur inférieure à 10 2,8 mm. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé, sur lequel : la figure 1 est une perspective de trois quarts avant 15 d'une automobile comportant un pare-brise réalisé selon l'invention j la figure 2 est une coupe verticale partiellej. à grande échelle, suivant la ligne 2-2 de la figure 1, et la figure 3 est une coupe verticale schématique des 20 pare-brise des figures 1 et 2, et elle illustre le rôle de la feuille interne de verre lors d'un choc. Comme le montre la figure 1, le pare-brise 10 de l'invention est monté dans une automobile 11 et apparaît tout à fait comme un pare-brise classique. De plus, comme le montre la figure 25 2, il est constitué, comme un pare-brise normalisé, de deux feuilles de verre 12 et 13 associées sous pression et par chauffage, de manière classique, par une couche intermédiaire de matière plastique 14. Dans un mode de réalisation préféré, la couche 14 a une épaisseur de 0,76 mm et elle est en 30 butyra^olyvinylique ayant une résistance élevée à la pénétration, utilisé couramment dans les pare brise existants. Cependant, le pare-brise 10 diffère de façon importante des pare-brise normalisés en ce que les feuilles 12 et 13 de verre sont en verre flotté dont l'épaisseur n'est pas supérieure à 35 2,8 mm, les feuilles étant associées à la couche 14, de manière que le côté qui est au contact du bain de flottage se trouve à l'extérieur. En conséquence, le pare-brise combine une excellente 72 17628 3 2138021 aptitude à la protection des passagers d'une automobile sur laquelle il est disposé, contre les blessures à la tête, notamment les déchirures, avec une résistance fortement accrue à la détérioration par le choc du pare-brise lui-même, par 5 des corps externes. Le verre flotté du type utilisé dans le pare-brise 10 est bien connu, et on le produit habituellement sous forme d'un ruban continu de verre fondu flottant à la surface d'une matière fondue (habituellement de l'étain), d'un bain placé dans une 10 atmosphère réductrice ou non oxydante réglée. Le verre fondu qui flotte a naturellement tendance à chercher son épaisseur d'équilibre et -le ruban ainsi formé flotte constamment et avance à la Surface du bain, de manière que sa face inférieure (appelée face du bain) soit à son contact. Le ruban de verre, 15 lorsqu'il-est partiellement durci, est prélevé à l'extrémité du ~ bain à l'aide de roule'aux classiques de transport et il passe dans une galerie de recuisson. • Lfépaisseur d'équilibre "d'un tel verre flotté peut atteindre 6,4 «im."- Cependant, on sait çju'on peut produire des 20 feuilléis dé verre flotté ayant -une épaisseur d'équilibr^ilus faible' pài* allongement latéral du ruban sur le bain, bien que du verre flotté fin (notamment d'épaisseur inférieure à 3,2 mm) ' ne soit pas disponible dans le commerce en qualité acceptable. Déplus, dans le verre flotté produit comme décrit, on a constaté 25 que la face inférieure, au contact, du bain, est fragile par 'rapport à la face supérieure, sans douté à cause des légères rayures ou de l'abrasion de la face inférieure, lors /du contact avec les-rouleaux de transport. . Cependant, on détermine selon l'invention que deux 30 feuilles de Verre flotté d'épaisseur de l'ordre de 2,5 mm ou, plus précisetoetit, comprise entre 2,1 et 2,7 mm, lorsqu'elles sont combinées à une couche de matière plastique d'épaisseur classique, forment un pare-brise-qui, en plus de sa légèreté accrue et de s'a' résistance convenable à la pénétration, donne une 35 protection notablement accrue contre.les blessures par déchirure des passagers d'une automobile, et, de façon surprenante, une protection accrue contre les détériorations par les cailloux parvenant sur le pare-brise, par rapport à un pare-brise classique 72 17628 4 2138021 ou normalisé ayant line couche intermédiaire identique. En fait, on obtient des résultats notablement améliorés par rapport à ceux des pare-brise normalisés lorsque les feuilles de verre flotté ont une épaisseur qui ne dépasse pas 2,8 mm 5 (dans la mesure où elles présentent la résistance nécessaire à la manipulation et à la réalisation du verre feuilleté), lorsqu'on utilise de telles feuilles uniquement du côté interne du pare-brise. Cette caractéristique peut être due en partie à la 10 résistance accrue du verre flotté, qui,comme le montre le tableau suivant, nécessite une contrainte supérieure d'une valeur pouvant atteindre 50 f° à celle d'un volume de verre d'épaisseur égale pour se rompre : 2 Module de rupture. k^:/cm 15 Type de verre Surface essayée Max. Min. Moyen Yerre de 3,2 mm 1320 543 940 Yerre flotté de Eace supérieure 2490 546 1400 3,2 mm Yerre flotté Face inférieure -1715 725 1220 20 de 3,2 mm Cependant, on préfère, pour que les résultats soient les meilleurs,que les feuilles fines en verre flotté soient feuilletées de manière que le côté du bain se trouve exposé, dans le cas deqdeux feuilles. Ceci est important, d'abord à cause 25 des propriétés optiques améliorées de la face qui est au contact du bain, dans la plage d'épaisseurs de l'invention, et,ensuite, car cette disposition paraît avoir une grande importance pour la protection contre les blessures. En théorie, ce phénomène peut être dû à ce que la face tour-30 née vers/bain,bien qu'elle possède des propriétés optiques améliorées, est la face la plus faible, sans doute à cause de la tendance citée des rouleaux transporteurs portant le ruban prélevé sur le bain d'étain à créer de minuscules rayures à la surface qui est à leur contact. Ainsi, la feuille 35 12 du pare-brise 10 des dessins a sa face 15 la plus faible tournée vers l'intérieur de l'automobile, la face 16 la plus robuste étant tournée vers l'intérieur du pare-brise. Pour cette ( 72 17628 5 2138021 raison, lorsqu'un passager est projeté contre le pare-brise, le choc, habituellement par la tête, provoque le fléchissement de la feuille 12 vers l'extérieur, comme le montre la figure 3, si bien que la surface 15 qui est faible est mise en compression. 5 En conséquence, la feuille 12 peut absorber une compression supérieure lors du choc et elle peut emmagasiner une énergie accrue avant de se briser, si bien que, lorsque la feuille interne se'brise,le cas échéant, sa tendance à déchirer la peau est notablement réduite, car elle se brise sous forme 10 d'un dessin très fin, ressemblant à des grains de riz, au lieu de former une cassure ouverte et dangereuse comme une plaque de verre. lorsqu'on évalue l'efficacité du pare-brise de l'invention, on utilise trois types différents d'essais,admis ha-15 bituellement dans ce domaine. le premier type comprend la détermination du risque de déchirure de la peau et l'aptitude du pare-brise à résister à la pénétration lorsqu'il reçoit un choc en direction normale ; le second essai est une mesure de la décélération de l'objet qui heurte le pare-brise sous inci-20 dence normale, alors que le troisième essai permet l'évaluation de la résistance au choc par des pierres dij&are-brise, les caractéristiques des pare-brise sont considérées à froid et à chaud, ainsi qu'aux températures normales et,au cours du programme d'essai, les pare-brise de l'invention sont éprouvés 25 en parallèle avec des pare-brise normalisés comprenant deux > ■ feuilles de 3,2 mm d'épaisseur et une couche intermédiaire de matière plastique, de 0,76 mm d'épaisseur. Avant de décrire en détail les essais, il faut noter que, comme on l'a indiqué, l'invention concerne les pare-brise 30 réalisés avec une ou plusieurs feuilles de verre flotté dont l'épaisseur ne dépasse pas 2,8 mm, combinées à une couche intermédiaire d'épaisseur classique. Plus précisément, l'épaisseur normalisée était de 0,38 mm et elle est habituellement, maintenant;de 0,76 mm, mais, dans les modes de réalisation 35 préférés de l'invention, le verre flotté est combiné à des couches dont l'épaisseur est comprise entre 0,76 et 1,5 mm. Lors de l'essai, il apparaît que l'accroissement de l'épaisseur 72 17628 6 2138021 de la matière plastique a un effet très important sur la vitesse à laquelle a lieu la pénétration et la déchirure de la couche intermédiaire. Cependant, l'augmentation de llépaisseur de la couche intermédiaire accroît aussi notablement le 5 prix du pare-brise et l'épaisseur de la matière plastique paraît avoir relativement peu d'effet sur les blessures par déchirure. D'autre part, l'invention concerne l'utilisation de diverses épaisseurs de verre flotté, au voisinage de 2,5 mm, et on obtient une amélioration dans les essais de détermination 10 des déchirureformées, chaque fois que la feuille éprouvée a une épaisseur inférieure à 3,2 mm. Cependant, l'utilisation de verre flotté particulièrement fin (plus précisément d'épaisseur égale à 2,2 mm) pour les deux feuilles, donne des caractéristiques améliorées pour la formation de déchirure que toute 15 autre configuration de la série d'essais. les essais montrent que les pare-brise à fines feuilles de verre flotté de l'invention résistent à la pénétration et évitent la plus grande partie des déchirures aux grandes vitesses de choc, en nette amélioration par rapport aux pare-20 brise normalisés defmêmes dimension, configuration et courbure. De plus, ces améliorations des caractéristiques de sécurité existent, non seulement aux températures intermédiaires, mais aussi à température élevée ou basse. D'autres avantages démontrés des pare-brise de l'inven-25 tion, dans le domaine des blessures éventuelles au cerveau, concernent la réduction notable des valeurs de pic G (la hauteur • du pic de la courbe de décélération, qui représente en général la force nécessaire pour briser le verre) par rapport aux valeurs obtenues avec des épaisseurs de 3,2 mm ou autreEj&isponi-30 bles dans le commerce de verre flotté, et la réduction des valeurs de l'indice de sévérité pour les faibles vitesses de la tête du passager par rapport au verre (18 à 26 km/h) par rapport à celle qu'on obtient avec du verre de 3,2 mm ou même du verre flotté de 3,2 mm ou d'autres épaisseurs disponibles. 35 On observe de plus des résultats surprenants au cours d'essais de comparaison de la résistances des pare-brise avec des pare-brise en verre flotté plus épais (3,2 mm) et aveci des pare-brise classiques de 3,2 mm d'épaisseur, en ce qui concerne 72 17628 7 2138021 la détérioration par les projectiles externes, par exemple les pierres reçues dans la campagne. Au cours de ces essais, on utilise 27 pare-brise de chacun des trois types différents, et on leur fait subir des 5 chocs à dix emplacements différents avec neuf vitesses différentes, entre 24 et 80 km/h, en utilisant des billes d'acier de 2,8, 7 et 28 g. les résultats sont rassemblés et ils montrent qu'on obtient 111 fractures pour 170 chocs avec les pare-brise classiques à verre de 3,2 mm et 55 fractures pour les pare-10 brise à verre flotté de 3,2 mm, mais seulement trois fractures pour 270 chocs à l'aide des pare-brise à fines feuilles de verre flotté (2,2 mm d'épaisseur). De plus, les fractures des pare-brise en feuilles fines de verre flotté ont toutes lieu pour des chocs'de billes de 28 g, alors que des billes des trois 15 dimensions produisent des'fractures pour les deux autres types 'de pare-brise. Il est évident d'après ces essais que le pare-brise à fines feuilles de verre flotté(épaisseur inférieure à 2,8 mm) selon l'invention, accroît de façon très nette et très importante 20 les facteurs de sécurité, par rapport à ceux des pare-brise normalisés en verre classique ou comprenant des feuilles de verre feuilleté d'épaisseur égale à 3,2 mm, ou plus. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et 25 qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans - pour autant sortir du cadre de l'invention, qui est 'défini dans les revendications annexées. 72 17628 2138021 REVENDICATIONS 1. Pare-brise de sécurité en verre feuilleté, comprenant des feuilles, interne et externe,de verre et une couche intermédiaire de matière plastique, associées sous forme d'une struc- 5 ture composite unitaire, le pare-brise étant caractérisé en ce que l'une des feuilles est en verre flotté ayant une épaisseur inférieure à 2,8 mm. 2. Pare-brise selon la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille de verre flotté de faible épaisseur est disposée 10 du côté interne du pare-brise, sa face formée au contact du bain étant exposée. 3. Pare-brise selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux feuilles sont en verre flotté d'épaisseur de l'ordre de 2,5 mm, les faces au contact du bain métallique 15 étant exposées. 4. Pare-brise selon la revendication 3, caractérisé en ce que les feuilles ont une épaisseur comprise entre 2,1 et 2,7 mm. 5. Pare-brise selon la revendication 4, caractérisé en 20 ce que les feuilles ont une épaisseur nominale de 2,5 tnm. 6. Pare-brise selon la revendication 4, caractérisé en ce que les feuilles ont une épaisseur nominale de 2,2 mm. 7. Pare-brise selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matière plastique est du butyral polyvinylique et la 25 couche de cette matière a une épaisseur comprise entre 0,76 et 1,5 tnm. 8. Pare-brise selon la revendication 5, caractérisé en" ce que la matière plastique est du butyral polyvinylique et en ce que la couche de cette matière a une épaisseur de l'ordre 30 de 0,-76 mm. 9. Pare-brise selon la revendication 6, caractérisé en ce que la matière plastique est une couche de butyral polyvinylique à résistance élevée à la pénétration, d'environ 0,76 mm d'épaisseur.