Brevet FR2258952A1 — publié le 19750822

La présente invention concerne un vitrage isolant multiple comprenant au moins deux panneaux de verre ou en matériau vitreux espacés l'un de l'autre et assemblés à leur périphérie. L'invention se rapporte spécialement aux propriétés acoustiques que présentent de tels vitrages. L'utilisation de fenêtres et de cloisons vitrées de grande surface dans l'architecture moderne entraine la nécessité d'assurer un confort acoustique à l'intérieur des locaux, spécialement dans un environnement bruyant. Ce problème est particu lièrement important lorsqu'il s'agit de fenêtres donnant sur des rues à grand trafic ou à proximité d'aéroports, ou encore lorsqu'il s'agit de constituer des cloisons de studios d'enregistrement et de radiodiffusion. Un vitrage constitué par une feuille de verre simple, telle une glace ordinaire, donne lieu à un affaiblissement acoustique, c'est-à-dire une diminution de l'intensité des sons dont l'importance est fonction des dimensions de la feuille de verre et de la fréquence du son incident. Pour une feuille de verre donnée, l'affaiblissement acoustique est plus important pour des fréquences de sons élevées; pour une fréquence de sons donnée frappant une feuille de longueur et largeur données, l'augmenta- tion de l'épaisseur de la feuille augmente l'affaiblissement acoustique. Il semble donc lorsqu'on désire augmenter l'isolation acoustique d'un vitrage qu'il suffit simplement d'augmenter l'e- paisseur de la feuille de verre. L'augmentation de l'épaisseur de la feuille de verre a cependant une influence sur l'étendue des fréquences en cause. Cette étendue est limitée inférieurement par la#fréquence propre de résonance de la feuille de verre à laquelle se produit une transmission sonore moins affaiblie. La fréquence propre de resonanse d'uns-iRyuille de verre @E-lonç gueur et largeur données est directement proportionnelle à l'épaisseur de cette feuille. Au-delà de la fréquence de résonance, l'affaiblissement acoustique dans une feuille donnée augmente en fonction de la fréquence du son qui frappe la feuille selon une loi connue, et ce, jusqu'à des fréquences donnant lieu au phénomène dit de #coincidence". Les fréquences des ondes sonores donnant lieu au phénomène de coïncidence dans une feuille donnée dépendent de l'angle d'incidence de telles ondes sur la feuille et correspondent aux fréquences auxquelles les longeurs d'onde des ondes projetées sur la feuille sont égales aux longueurs d'onde de flexion libre de la feuille. La fréquence sonore la plus basse à laquelle se produit le phénomène de coincidence et appelée communément la fréquence critique de coincidence a lieu lorsque l'angle d'incidence des ondes sonores est de 90e, c'est-à-dire sous incidence rasante. Lorsque survient le phénomène de co1ncidence,#l'affai- blissement acoustique à travers la feuille est réduit par suite d'un effet de couplage entre la feuille et l'air environnant. Cette fréquence critique est indépendante de la longueur et de la largeur de la feuille, mais diminue lorsque l'épaisseur de la feuille augmente. Il en résulte que lorsqu'on désire augmenter l'affaiblissement acoustique d'une feuille de verre, on peut augmenter l'épaisseur de la feuille, mais une telle augmentation de l'epais- seur s'accompagne d'une réduction de l'étendue des fréquences audibles pour lesquelles on obtient ce gain d'affaiblissement acoustique. par exemple pour des feuilles de verre simples de 1 m2 et respectivement de 6 mm et 12 mm d'épaisseur, les fréquences de résonance se présentent respectivement vers 30 Hz et 60 Hz, tandis que les fréquences critiques de coïncidence apparaissent respectivement vers 2.000 Hz et 1.000 Hz.Selon la théorie, le fait de doubler l'épaisseur d'une feuille de verre permet de réaliser un gain d'affaiblissement acoustique de 6 dB, toutefois, ce gain'd'affaiblissement acoustique n'est obtenu que sur une gamme de fréquences comprises entre 60 Hz et 1.000 Hz, étant donné que dans les gammes comprises entre 30 Hz et 60 Hz, et entre 1.000 Hz et 2.000 Hz, les avantages escomptés en doublant l'épais- seur de la feuille sont annihilés par les phen-omènes de#résonance et de coïncidence. Il y a lieu de noter que ces valeurs sont théoriques. Afin d'améliorer les propriétés d'isolation acoustique d'un vitrage, il est connu que l'on peut réaliser un gain d'affaiblissement acoustique et aussi déplacer la fréquence critique du vitrage, en remplaçant la feuille simple par deux ou plusieurs feuilles d'épaisseur moindre assemblées au moyen de couches de matière adhésive. Un vitrage feuilleté permet d'améliorer l'isolation acoustique aux fréquences élevées par rapport à un vitrage simple présentant la même épaisseur totale. Cependant, afin d'obtenir de bons résultats, il convient que les couches de matière adhésive présentent une épaisseur non négligeable, ce qui accroît sensiblement le-coGt du vitrage. Afin d'améliorer les propriétés d'isolation acoustique d'une fenêtre, des doubles vitrages constitués par deux feuilles de verre simples séparées par son espace d'air, tels qu'ils sont conçus pour réduire les déperditions calorifiques## donnent lieu à un affaiblissement acoustique à des degrés divers dans certaines conditions et dans certaines gammes de fréquence. Un tel affaiblissement acoustique augmente avec l'espace d'air qui sépare les deux feuilles de verre; cependant, lorsqu'on désire augmenter de manière appréciable l'affaiblissement acoustique à travers un double vitrage, il convient de laisser un espace d'air supérieur à 10 cm, ce qui multiplie les difficultés de fabrication et augmente le prix de revient de ces vitrages et aussi les dimensions et le coût des châssis qui maintiennent les vitrages en place. Afin d'obtenir des doubles vitrages acoustiquement plus efficaces, il a aussi été proposé d'utiliser deux feuilles de verre simples d'épaisseurs différentes séparées par un espace d'air donnant un affaiblissement acoustique supérieur au voisinage des fréquences de coïncidence, on ne parvient cependant pas à améliorer les propriétés acoustiques d'un tel vitrage dans les gammes moyennes et inférieures des fréquences audibles. L'invention a pour objet d'améliorer les propriétés d'isolation acoustique de vitrages multiples présentant une épais- seur totale donnée sur une très large étendue des fréquences audibles. La présente invention concerne un vitrage multiple conprenant au moins deux panneaux en verre ou en matériau vitreux espaces l'un de l'autre et assemblés à leur périphérie, caractérisé en ce que ce vitrage comprend un premier panneau constitué par une première feuille en verre ou en matériau vitreux et un second panneau espacé du premier et constitué par un ensemble feuilleté comprenant deux ou plusieurs feuilles en verre ou en matériau vitreux, dont l'épaisseur totale est inférieure à celle de la première feuille, les feuilles du second panneau étant assemblées au moyen d'une couche intercalaire de matière adhésive dont l'épaisseur est inférieure à 0,76 mm. Le terme "panneau en verre ou en matériau vitreux" désigne une feuille simple en-verre ou en matériau vitreux ou un assemblage de deux ou plusieurs feuilles en verre ou en matériau vitreux au moyen d'une ou de plusieurs couches intercalaires de matière adhésive, de façon à former un ensemble feuilleté. Le terme "matériau vitreux" désigne un matériau vitrocristallin obtenu en soumettant le verre à un traitement thermique approprié y faisant naître une ou plusieurs phases cristallines. Les vitrages multiples qui concernent l'invention peuvent être réalisés en maintenant dans un cadre un ou plusieurs panneaux en verre ou en matériau vitreux espacés l'un de l'autre. En variante ou en addition, les panneaux peuvent être maintenus espacés au moyen d'intercalaires collés ou soudés à la périphérie des panneaux. L'invention s'applique aux vitrages transparents et translucides, aux vitrages constitués par des verres colorés ou aux vitrages comprenant une ou plusieurs feuilles en verre ou en matériau vitreux ayant subi un traitement qui leur confère des propriétés particulières, tel par exemple un traitement de trempe destiné à accroître la résistance mécanique de feuille(s) ou un déport de couche(s). Les vitrages conformes à l'invention présententl'avan- tage d'obtenir un important affaiblissement acoustique sur une très large étendue des fréquences audibles, aussi bien en ne qui concerne les sons aigus ou graves (hautes et basses fréq#'#ences) que pour les sons Situés dans la gamme des fréquences moyennes. Pour une surface, une masse et une épaisseur totale données, les vitrages multiples conformes à l'invention permettent d'obtenir un affaiblissement acoustique sensiblement plus élevé que les vitrages connus et assurent un compromis très intéressant entre laffaiblissement acoustique réalisé et le prix de revient du vitrage. Un vitrage conforme à l'invention garde encore ses propriétés isolantes, bien qu'à un moindre degré lorsque le vitrage fait l'objet d'un placement douteux dans un châssis. Il est-un fait qu'un vitrage selon l'invention conserve mieux dans ce cas ses propriétés isolantes que les vitrages connus. Il reste néanmoins que les résultats seront d'autant meilleurs que le vitrage a fait l'objet d'un placement adéquat dans le châssis désigné. L'utilisation d'une mince couche intercalaire de matiè rel adhésive entre les feuillets de verre du second panneau constitue un autre avantage de l'invention. Une partie importante de l'énergie sonore incidente - en particulier pour les sons de haute fréquence - est dissipée dans ladite couche intercalaire par un effet de friction interne, améliorant l'affaiblissement acoustique du vitrage.Lorsqu'on utilise des couches de matière adhésive conventionnelle, l'affaiblissement acoustique augmente pour des épaisseurs de couche supérieures, cependant, la demanderesse a constaté que pour une augmentation donnée de l'épais- seur de la couche intercalaire de matière adhésive, le gain d'affaiblissement acoustique était particulièrement important lorsqu'on utilisait des couches de matière adhésive de faible épaisseur, et que, à partir d'une certaine épaisseur de couche, une nouvelle augmentation de l'épaisseur de ladite couche accroît sensiblement le prix de revient du vitrage sans offrir pour cela une amélioration proportionnelle de l'affaiblissement acoustique. La demanderesse a constaté que des épaisseurs de couche de ma trière adhésive inférieures à 0,76 mm s'indiquaient sans entraîner pour cela une augmentation disproportionnée du prix de revient du vitrage. Par suite de la présence d'un second panneau en verre feuilleté plus mince que le premier panneau, la fréquence critique de coïncidence du second panneau est supérieure à celle du premier panneau. Les sons aigus sont considérablement amortis grâce à la (aux) couche(s) intercalaire de matière adhésive, tandis que l'utilisation d'au moins une feuille plus épaisse comme premier panneau,~ autor;Ra un affaiblissement acoustique isportant-de3 sons de basse fréquence. -Afin d'accroître cet effet, il est souhaitable que les fréquences de coîncidence des panneaux respectifs ne se chevauchent pas et, aussi, que le premier panneau présente une épaisseur qui soit au moins 1,5 fois supérieure à celle du second panneau. Les vitrages conformes à l'invention dans lesquels le premier panneau a une épaisseur d'au moins 8 mm forment d'excellentes barrières à la transmission des sons, en particulier en ce qui concerne les sons de basse fréquence. Il est avantageux que chacune des feuilles composant le second panneau ait une épaisseur inférieure à la moitié de l'é- paisseur du premier panneau, pour que les fréquences de coïnci- dence des deux panneaux présentent ainsi une diffèrence~marquante De préférence, l'espace a' air qui sépare les panneaux composant un vitrage conforme à l'invention peut atteindre 25 mm. Même si l'on parvient en augmentant cet espace d'air à 10 cm et plus, à réaliser dans une certaine mesure un gain supplémentaire d'affaiblissement acoustique, on peut obtenir de très bons résultats en adoptant un espace d'air de 25 mm ou moins; cette caractéristique est avantageuse tant en ce qui concerne le prixde revient du vitrage que son utilisation, étant donné que l'on peut employer des châssis ou des cadres de type conventionnel pour le placement de tels vitrages. Des vitrages conformes à l'invention dont le second panneau comprend des feuilles en verre ou en matériau vitreux ayant chacune une épaisseur maximale de 4 mm s'avèrent efficaces comme barrières à la transmission des sons de fréquences audibles élevées. Les formes de réalisation de l'invention,selon lesquelles l'épaisseur de la couche intercalaire de matière adhésive du second panneau est inférieure ou égale à 0,65 mm,sont très favorables. De préférence, l'épaisseur d'une telle couche de matière re adhésive présente entre deux feuilles de verre successives du second panneau est inférieure ou égale à 0,38 mm. Les formes de réalisation de l'invention qui présentent cette caractéiistique conviennent bien pour répondre à un très grand nombre d'utilisations et s'avèrent moins couteuses à la fabrication que des vitrages semblables comportant des couches de matière adhésive plus épaisses. Le polyvinyl butyral est un matériau convenant très bien pour former des couches intercalaires de matière adhésive. De préférence, le premier et le second panneau ne sont pas couplés dynamiquement, c'est-à-dire qu'ils ne sont pas assen blés de façon telle que, lorsque l'un de ce-s panneaux subit une vibration, par exemple sous l'incidence d'une vibration sonore, l'autre panneau subit une vibration similaire dont l'amplitude et la fréquence sont sensiblement les mêmes Il y a cependant lieu de faire observer que l'expression sensiblement les mêmes" est à comprendre avec liberalitepermettant des tolérances pouvant atteindre 20 8. Dans ce but, il est préférable que lesdits panneaux soient maintenus espacés à leur périphérie au moyen d'un ou plusieurs espaceurs élastiques ou flexibles que l'on peut cclter aux bords périphériques desdits panneaux.Le collage de deux panneaux au moyen de tels intesrcalaires permet d'amortir toute vibration qui se transmettrait d'un panneau à l'autre via l'intercalaire, grâce à la présence des couches de colle et à la nature de l'intercalaire. 11 intercalaire. Un vitrage isclant conforme à l'invention se place dans un mur de préférence, de façon à ce que le premier panneau épais soit plus proche que le secon panneau de la source sonore, c'està-dire de façon à ce que le premier panneau se trouve du côté extrieur du local ou de l'espace à isoler. Cette disposition convient particulièrement pour la réalisation de fenêtres extérieures de bâtiments; en effet, de cette manière, le premier panneau peut aussi protéger le second panneau des chocs provenant de l'exté- rieur de l'immeuble On ne déborde pas le cadre de l'invention en augmentant le nombre de panneaux épais ou le nombre de panneaux feuilletés dans un vitrage conforme à l'invention ou encore, lorsqu'on réalise les panneaux feuilletées au moyen d'un nombre supérieur à deux feuilles minces assemblées entre elles par une mince couche intercalaire de matière adhésive, comme décrit ci-dessus. L'invention est maintenant décrite à l'aide de figure. dans lesquelles les figures 1, 2 et 3 sont des vues en coupe illustrant diverses formes de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe d'un doublp vitrage conforme à l'invention. Un des panneaux dont est constitué le double vitrage est une feuille simple 1 ayant une épaisseur de 10 mm. Le second panneau du double vitrage est un panneau feuilleté 2 constitué par deux feuilles minces R ayant UIie CE--J' S- seur de 3 mm assemblées au moyen d'une couche intermédiaire 4 rje polyvinyl butyral ayant une épaisseur de 0,65 mm. L'espace d'air 5 qui sépare les panneaux dont est COn stitué le double vitrage est de 12 mm Les deux panneaux sonli assemblés à leur périphérie par un intercalaire 6 lc- dans un cadre 7. LE double vitrage a une épaisseur totale de 28,65 mm. Dans l'exemple cité ci-dessus, le double vitrage pst constitué par des feuilles de verre transparent ordinaire (verre à vitres) pour constituer une fenêtre; les feuilles Uc verre @@@- vent aussi être translucides ou opaques pour former des c ] isor ou des murs. Le premier panneau épais 1 permet d'obtenir un affai- blissement acoustique important dans les fréquences sonrr as- ses, tandis que le second panneau feuilleté 2 qui st constitué par deux feuilles de verre minces 3 assemblées au moyen de la couche de polyvinyl butyral 4 de 0,65 mm d'épaisseur permet d'affaiblir les sons de haute fréquence. Le vitrage permet un affaiblissement acoustique élevé des vibrations sores réparties sur une grande étendue des fréquences audibles. La figure 2 est une vue en coupe d'un autre double vitrage conforme à l'invention. Il est constitué par un premier panneau 8 en verre ayant une épaisseur de 10 mm et par un panneau feuilleté 9 com- posé de trois feuilles minces de verre 10, 11, 12, ayant une épaisseur de 2 mm chacune et assemblées au moyen de deux couches 13 de matière plastique adhésive ayant une épaisseur de 0,38 inir. L'espace d'air 14 qui sépare les deux panneaux 8 et 9 est de 15 mm. Un intercalaire métallique périphérique 15 permet de maintenir l'espacement entre les deux panneaux, de sorte que l'épaisseur totale du vitrage est de 31,76 mm. L'affaiblissement acoustique que permet d'obtenir ce double vitrage sur une gamme étendue des fréquences audibles est supérieur à celui qu'assure le vitrage décrit dans l'exemple pré- cédent, étant donné que d'une part l'espace d'air qui sépare les deux panneaux est plus important (15 mm au lieu de 12 mm) et d'autre part que le panneau feuilleté est constitué de trois feuilles minces assemblées au moyen de deux couches int > rcalaires adhésives de 0,38 mm d'épaisseur. Suivant une variante, on utilise des couches de matière adhésive d'épaisseurs différentes pour former chacune des couches intercalaires. La figure 3 illustre une autre forme de réalisation de l'invention. Le vitrage comprend un reir pafli0eau 16 de verre de 12 mm d'épaisseur séparé par un espace d'air 17 d'un panneau feuilleté constitué de deux feuilles de verre 19 et 20 de 4 mm d'épaisseur assemblés au moyen d'une couche 21 de polyvinyl butyral de 0,50 mm d'épaisseur. L'espace d'air 17 entre les deux panneaux est de 12 mm Les panneaux 16 et 18 sont maintenus espacés par un profilé creux en forme de U 22 qui est collé à la périphérie des feuilles 16 et 19. L'épaisseur totale du vitrage est de 32,5 mm. Le profilé creux en forme de U et collé 22 permet d'obtenir un couplage lâche entre le panneau épais et le panneau feuilleté 18 assurant une indépendance relative des mouvements vibratoires des deux panneaux améliorant les propriétés acoustiques du vitrage. Ce vitrage conforme à l'invention permet d'obtenir un affaiblissement acoustique de 38 dB. On peut remplir la partie intérieure du profilé creux par un dessiccant. REVENDICATIONS 1. Vitrage isolant multiple comprenant au moins deux panneaux de verre ou en matériau vitreux espacés l'un de l'autre et assemblés à leur périphérie, caractérisé en ce que ce vitrage comprend un premier panneau constitué par une première feuille en verre ou en matériau vitreux et un second panneau espacé du premier, constitué par un ensemble feuilleté comprenant deux ou plusieurs feuilles de verre ou en matériau vitreux, dont l'épaisseur totale est inférieure à celle de la première feuille, les feuilles du second panneau étant assemblées au moyen d'une couche intercalaire de matière adhésive dont l'épaisseur est inférieure à 0,76 mm. 2. Vitrage multiple selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première feuille a une épaisseur au moins une fois et demi supérieure à celle du second panneau. 3. Vitrage multiple selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première feuille a une épaisseur d'au moins 8 mm. 4. Vitrage multiple selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chacune des feuilles composant le second panneau a une épaisseur inférieure à la moitié de l'épaisseur de la première feuille. 5. Vitrage multiple selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'espace qui sépare les panneaux composant le vitrage est au plus de 25 mm. 6. Vitrage multiple selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le second panneau comprend des feuilles ayant chacune une épaisseur maximale de 4 mm. 7. Vitrage multiple selon une des revendications 1 à C, caractérisé en ce que l'épaisseur de la (des couche(s) de matière adhésive entre les feuilles du second panneau est inférieure ou égale à 0,65 mm. 8. Vitrage multiple selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'épaisseur de la (des) couche(s) de matière adhc- sive entre les feuilles du second panneau est inférieure ou ecrle e à 0,38 mm. 9. Vitrage multiple selon une des revendications 1 a 8, caractérisé en ce que la (les) couche(s) de matière adhésive entre les feuilles du second panneau est du polyvinyl butyral. 10. Vitrage multiple selon une des revendications 1 à g, caractérisé en ce que les deux panneaux sont découplés dynamiquement. 11. Vitrage multiple selon la revendication 10, caractérisé en ce que les deux panneaux sont maintenus espacés à leur périphérie au moyen d'un ou plusieurs espaceurs élastiques collés aux panneaux. 12. Vitrage multiple selon une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le premier panneau du vitrage est plus proche de la source sonore que le second panneau 13. Vitrage double ou multiple, tel que décrit ci-dessus avec référence aux figures annexées.