Brevet FR2529609A1 — publié le 19840106

_-1 _ Vitrage multiple à propriétés d'isolation thermique et acoustique. La présente Invention concerne un vitrage multiple à propriétés d'isolation thermique et acoustique amélioréeso On a déjà proposé dans la technique de très nombreux types de vitrages, simples, feuilletés et multiples, en vue de répondre à certaines exigences d'isolation ther- mique ou d'insonorisation. C'est ainsi que, dans la demande de brevet FR 77-11228, la Société SaintGobain Industries a proposé une fenêtre acoustique présentant aux essais de laboratoire un indice d'affaiblissement a u 4stdque com is ere 34 et 3 d A) vis-à-vis du trafic routier, cette fen 8 tre compoltant un vitrage simple ou multiple ayant une masse S zfaciq Le inférieu-re ou égale à 40 kg/m 2 et une épaisseur inéfrieure ou égale à 30 mm, qui présente u 'ndice d'affaiblissement: acous- tique propre compris entre 31 et 36 d B(A). En étudiant de tels vitrages, la Demanderesse a constaté que leurs performances acoustiques ou thermiques sont liées à deos caractéristiques constructives très différentes et que si l'on essaie de réaliser par les techniques connues un vitrage qui soit simultanément insonorisant et; theraq aement isoleant, on est amen à lui donner des épaisseurs très importantes, non compatibles avec les feuillures des châssis usuelse si bien queil s'avère plus économique d'utiliser des doubles fenêtres pour obtenir le résultat désiré. La Demanderesse a cependant établi qu'en utilisant une résine répondant à des conditions originale pour réunir les feuilles d'un verre feuilleté ce dernier présente des qualités d'amortissement des sons audibles particulièrement satisfaisantes,et qu'en combinant un tel feuilleté avec un verre simple ou un second verre feuil- leté et en respectant certaines conditions dimensionnelles, il est possible de réaliser un vitrage multiple presentant à la fois des caractéristiques excellentes d 2 isolation thermique et d'insonorisation. -2- Un but de l'invention est donc de réaliser un vitrage multiple présentant de telles propriétés et dont l'épais- seur soit compatible avec les feuillures des chassis usuels. Un autre but de l'invention est de proposer un tel vitrage qui puisse être fabriqué par des techniques classiques et qui soit donc d'un prix compétitif avee les vitrages multiples existants. L'invention vise enfin à proposer un vitrage multiple présentant m indice propre dl affaiblissement acoustique, selon la norme NFS 31-051, d'au moins 38 d B(A) pour un bruit de trafic routier, et pouvant atteindre 42 d B(A) pour certaines formes de réalisation. A cet effet, l'invention a pour objet un vitrage multiple comprenant une première plaque de verre feuil- leté et une seconde plaque de verre simple ou feuilleté parallèle à la première plaque et séparée de celle-ci par une lame de gaz, les deux plaques étant assemblées entre elles de façon étanche aux gaz par des moyens connus dans la technique, ce vitrage multiple étant earactérisé en ce que la première plaque de verre feuilleté comprend deux feuilles de verre simple d'épaisseur respective comprise entre 3 et t lm, rélmies par we couche de résine d'épaisseur au plus égale à 10 mm et, de prelérenee, comprise entre 1 et 3 mmu en ce que la lame de gaz a une épaisseur comprise entre 6 et 30 mm et, de préférence, entre 6 et 20 m M, en ce que la seconde plaque a une épaisseur supérieure à 8 mm et,de préférence, de l'ordre de 10 mmdans le cas d'un verre simple,ou est en un verre fetuilleté répondant aux m 8 mes critères d'épaisseur que le verre feuilleté de la première plaque, et en ce que la résine du verre feuilleté de la première plaque est choisietelle qu'un barreau de 9 cm de longueur et de 3 cm de largeur, constitué d'un verre feuilleté comprenant deux feuilles de verre de 4 mm d'épaisseur réunies par une couche de 2 mm de cette résine ait une fréquence critique qui diffère au plus de 10 % de celle d'un barreau de verre ayant la mime longueur, la même largeur et 4 mm d'épaisseur. -3- Le choix de la résine du verre feuilleté constitue un critère essentiel d'isolation phonique du vitrage multiple conforme à l'invention On rappellera, dans la suite dela présente description, la méthode de détermination de la fréquence critique permettant de choisir cette résine Parmi les résines susceptibles d'être utilisées, on mentionnera le mélange d'un composant polyol pluri- fonctionnel et d'un composant isocyanate plurifonctionnel, le composant polyol étant présent en large excès, le rapport numérique des groupes isocyanate à celui des groupes hydroxyle étant compris entre 0,2 et 0,6 et, de préférence, entre 0,25 et 0,45,comme décrit la denande de brevet FR 79 22014 de la Société Saint-Gobain Industries, cette résine étant appelée dans la suite résine polyol à groupes polyuréthanes; on mentionnera également les résines à base de méthacrylate. De façon surprenante, en revanche, des résines utilisées de façon usuelle comme couche intercalaire dans les verres feuilletée, le polyvinylbultyral par exemple, ne remplissent pas la condition de la fréquence critique énoncée ci-dessus et ne peuvent donc être utilisées dans le cadre de l'invention. Les vitrages multiples conformes à l'invention présentent un excellent indice d'affaiblissement acoustique vis-à-vis du trafic routier, puisqu'il est au moins égal à 38 d B(A), suivant les normes NF S 31-051 et NF S 31-045. Ainsi qu'il a été indiqué ci-dessus, l'épaisseur des feuilles de verre de la première plaque en verro feuilleté sera au plus de 6 mm, d'une part, pour limiter le poids de l'ensemble, mais surtout parce que des épaisseurs supérieures entralneraient un affaiblissement des caractéristiques acoustiques dans les fréquences médiums, en raison d'une fréquence de coïncidence trop basse des verres Le choix entre un verre simple et un verre multiple pour la deuxième plaque de verre devra tenir compte des caractéristiques acoustiques de la fenêtre que doit équiper le vitrage En effet, le verre simple conférera -4- au vitrage multiple un moindre affaiblissement acoustique qu'u-n verre feuilleté, dans les fréquences mediums et aigugs, mais, si cet affaiblissement reste supérieur à celui de la fenftre proprement dite pour les m 9 mes fréquences, on utilisera avantageusement un tel verre simple On devra cependant tenir compte du fait que, si l'épaisseur de celui-ci est faible, sres caractéristiques acoustiques serouït médiocres danîs les fréquences graves et, que, si cette épaisseur est trop fortel, c'est dans les fréquences mediums que les ré-5 ultats obtenus laisse- ront, à désirer De façon générale, l'épaisseur optimu Li de la plaiue de-7 crre simple sera de ltîo Pdre de 10 mm. On constate donc que la S ne des êpaisseurs énoncées ci-dessus est tout à -fait compatible avcles dimensions des cha Assis usuels de fent re, de sorte que la pose du vitrage multtiple eo-nfo=,ec à I 'invent Iionl nie pose aucuna proolbme aux tliaeus Ttur les Ohassis demront, être tels qu'eux- an 'eb e-is performanoes termiques et pcu &ro-a r le-s frcune us et ai 2as ai pourra 1 ie par e:,7 le du b I Iois dense ou de dalo u e soufrec). Le: des:sinso anns:zés iluten einvention Sur ces dessins: lies fi 8 ures i à 4 sont des coupes transversales de quatre formes de mise en oeuvre de l'invention; 1-a figure 5 est un schéma de l'appareillage utilisé pour mesurer la fréquence critique d'un barreau de verre; 2529609. -5 - Les figures 6 et 7 illustrent les courbes obtenues avec cet appareillage pour un barreau de verre et pour un barreau de verre feuilleté comprenant une couche de résine susceptible d'être utilisée dans le cadre de l'invention. Le vitrage multiple représenté sur la figure 1 com- prend une plaque 1 de verre feuilleté et une plaque 2 de verre simple, séparées par une lame d'air sec 3 et assemblées de façon étanche au gaz, de manière connue en soi, par deux cordons de matière adhésive formant joints, le joint interne 4 étant par exemple constitué de caout- chouc butyl et de polyisobutylèr e, avec Lum desséchant incorporé, tandis que le joint externe 5 est en poly- sulfure. Ce mode d'assemblage des feuilles de verre avec deux types de cordon est décrit dans la demande FR 74 40827. Le vitrage feuilleté 1 est du type dit 6 ( 2)4 c' est- à-dire qu'il comprend une feuille de verre la de 6 mm d'épaisseur, une feuille de verre lb de 4 mm d'épaisseur et une couche de résine lc de 2 fm d'épaisseu, cette résine ayant été choisie selon les crit&res qui seront décrits ci-après Dans le cas présent, il s'agit d'une résine commercialisée soues l'appelation DEGALAN VP 700, qui est une résine à base de méthacrylate. La feuille de verre 2 a une épaisseur de 10 mm et la lame d'air sec 3 une épaisseur de 12 mm. Ce vitrage, testé suivant la norme NF S 31-051, présente un indice d'affaiblissement acoustique de 38 DB(A) pour un bruit de trafic routier Il présente un indice de qualité de 43 d B, selon la norme IE O 717. L'espace de 12 mm entre la plaque 1 de verre feuil- leté et la plaque 2 de verre simple peut $tre empli d'hexafluorure de soufre (SF 6) Celà confère au vitrage des propriétés acoustiques un peu amliorées; ainsi l'indice de qualité suivant la norme IB O 717 est porté à 45 d B Une fenêtre ayant elle-même d'excellentes per- formances acoustiques, notamment une fenêtre en bois dense -6- de 54 mm d'épaisseur, ou en profilés de polychlorure de vinyle, de préférence à plusieurs chambres emplies de résine, équipée d'un tel vitrage à lame d'air ou à lame de gaz SF 6, présente un indice d'affaiblissement acous- tique au bruit de trafic routier de 40 d B (A) suivant la norme S 31-051. Le vitrage multiple représenté sur la figure 2 com- prend à nouveau une plaque 11 de verre feuilleté du type 6 ( 2)4, identique à la plaque 1 du vitrage de la figure 1, et une plaque 12 de verre simple, identique à la plaque 2 de la figure 1 La lame d'air 13 séparant les plaques 11 et 12 a toutefois une épaisseur de 20 mm et les plaques sont maintenues écartées par des intercalaires rigides internes 14, par exemple en aluminium, remplis d'un pro- duit desséchant 15, les plaques étant assemblées par un cordon externe 16 d'une réaine étanche au gaz, par exemple de polysulfure ou de caoutchouc butyle. Ce mode de montage et deassemblage des feuilles de verre avec des irntercalaires rigides est préféré lorsque la lame de gaz séparant les feuilles de verre a une épais- seur Importantre, comme dans le cas present ( 20 mm). Ce vitrage présente un indice d'affaiblissement acoustique vis-à-vis du trafic routier de 39 d B (A), selon la norme NF S 31-051, et un indice de qualité de 44 d B, selon la norme I O 717 L'espace de 20 mm d'épaisseur séparant la plaque 11 de verre feuilleté et le verre simple 12 peut être rempli d'un gaz autre que l'air, par exemple avec SF 6 Dans ce cas, l'indice d'affaiblissement acoustique selon la norme NF S 31-051 est de 42 d B (A) et l'indice de qualité selon la norme ISO 30 717 est de 47 d B lorsque ces vitrages sont montés dans une fenêtre à bonnes performances acoustiques, on atteint pour l'ensemble ainsi constitué un indice d'affaiblissement acoustique suivant la norme NF 531-051, de l'ordre de 41 d B (A) Ces vitrages peuvent également 9 tre fabriqués avec la résine polyol à groupes polyuré- thanes et conduisent aux mêmes performances. -7 - Les vitrages représentés sur les figures 3 et 4 sont identiques, respectivement, à ceux des figures 1 et 2, et les organes déjà décrits sont désignés par les mêmes chiffres de référence, la seule différence étant que les plaques de verre simple 2, respectivement 12, ont été rem- placées par des plaques de verre feuilleté 2 ', respecti- vement 12 ', identiques aux plaques 1 et 11 et que les feuilles de verre des plaques de verre feuilleté du type 4 ( 2)4 sont réuniespar une résine polyol à groupes polyuré- thanes. Le vitroage 2 e la figure 3 présente un coefficient d'affaiblissement acoustique i 39 d B () visàhvis du trafic routier, selon la Berme IUP S 31-051, et un indice de qua- lité de 46 d B, selon la roroe ISO 7170 Le me vitrae sootenant du gaz E F 6 à la place de l'air présetrfe un indice d affaiblissement acoustique selon la norme e N 31-051 de 39 d B (A) et un indice de qualité de 48 d B selon la norme ISO 7170 Pour le vitrage de lo figue 49 les mêmes indices sont respective-ment égaux a 39 d B (A) et 47 d B, lorsque le gaz entre les deur plrques est de l air, et respect ivemeent à 42 d B (A) et 51 d B, lorsque le gaz est SF 6 o On va mainto a-r' décrire, es réféSrencs h la figure 57 la méthode qui pezmet de faire le choix d 2 usne résine uti- lisable dans le cadre de 11 inventiono On sait que 11 'nergie anauise par un objet soumis à un ehoe engendre un phérnomne de vibration et qu'aussi- t 6 t apres le hoc, l'objet redsenu libre Yib Yre suivant son mode propre A chaque mode est associée lune fréquence de vibration L'amplitude de la vibration dépend de l'ex- citation initiale, c'est-à-dire de la composante spectrale du choc (amplitude du choc à la fréquence étudiée) et de la zone d'impact du choc, la déformaticon modale étant plus ou moins importante selon que le choc se produit à un ventre ou à un noeud de vibration. Pour qu'un mode propre soit excité, il faut ( 1) que la déformation provoquée au point d'impact Z-;> CC - - v v -8- ne se situe pas sur un noeud de vibration du mode, ( 2) que le spectre dténergie de choc ait une compo- sante à la fréquence de résonance du mode. Cette dernière condition est pratiquement toujours remplie, car un choc très bref pré,s-ente un spectre dl-'éner- gie pratiquement, uniforâe. La première condition est êga 1 lement remplie et, pour un barreau libre a ses pxrmts ar exemple, il suffit de tarer à Jiun-e des extrémités -pot-ecie tous les Tmocles. i D En rél,on 113 '5 rri-7 e à j 7 *urejc ledix 7 52 e ri e O S m Ie SGau xdxmm vbaoi cus J ar u'1 ese qúep uesr u *tc Pouir un miru oé d Se 2 iet 'i p,ie que la -Crs îc 4 c f cie e StI f'z-ciueesde 'éEO- me * on -ttilise succes- s c ceci etd md 17 lur z:2 eu -,o 'O 2 ai 5 ose 1 d, puis en 1 -e dt"') es feuilles a Vci we de 4 d, à WL S IVo-t:r emblées y Yas'une con- c-l e -ue 2 " -Z *s c -d cz "a résine à t'ester O le barrceau 25 C repos su'r C-etu, s-o de mousse 21, ulaoês n'men aul b Litr b Vndu uremier mode rorlefondamntal)de er 2 ai 2 Jrqie du barreau Celui- oi est xct par un choc er& _ _'appant l'une de ses extrémités libree p-ar unpti objet 22, tel qu'une règle la _réponse t ransitoire du barreau à cette excitation J 5 est recueillie par un microphone 23, disposé sur un support 24, très près de la surface du barreau 20, au milieu de celui-ci (ventre de pxess ion) le signal temporel recueilli par le microphone 23 est amplif ié par l'1 amplificat eur 25, puis analysé en fréquence par un analyseur Fourier 26. -9- On procède en général à une dizaine d'essais pour un même barreau 20, afin de réduire l'influence des bruits extérieurs. Comme on le voit sur les figures 6 et 7, les courbes obtenues,qi représentent l'amplitude A des vibrations en fonction de la fréquence de celles-ci, respectivement pour un barreau de verre et pour un barreau de verre feuilleté comprenant une résine à tester dans le cadre de la pré- sente invention, permettent de déceler avec précision la fréquence de résonance du mode fondamental de vibration de flexion (fréquence critique) Dans les exemples repré- sentés, la fréquence critique du barreau de verre est de 2630 Hz, tandis que celle du barreau de verre feuilleté est de 2472 Hz Cette fr Léquence diffère donc de moins de 10 % de celle du verre et la résine testée peut 8 tre uti- lisée, par conséquent, pour réaliser des verres feuilletés entrant dans la constitution du vitrage multiple selon 1 'invention. Le test quident d'être deécrit et qui est d'une grande simplicité de mise en oeuvre permet également de détermi- ner l'amortissement à la flexion V du barreau 20, que l'on définit comme le rapport rf, di 4 f représente la diffé- c rence des fréquences correspondant à une amplitude égale à celle de la fréquence critique fe, divisée par V. De façon sulrprenante l'amortissement V à la flexion ne peut pas être retenu comme critère de détermination des résines utilisables dans le cadre de la présente invention. C'est ainsi que, pour quatre résines A, B, C et D, respectivement du type polyol à groupes polyuréthanes, méthacrylate (VP 700), résine acrylique employée pour la fabrication du vitrage commercialisée sous l'appellation "CASOGLAS", et polyvinybutyral, les mesures de la fré- quence critique fc et de l'amortissement à la flexion V, effectuées sur divers barreaux de verre feuilleté, ont donné les résultats suivants: op 0-1 pe-n aE Bute se %, -lq-Flc Tqz TITM 911 eop se -0-no Sa UT 091 Bop u G TlUu Tmj G 49 p MI anod elqu Ti: oaqlTio sud OUOP 0-nl- lff 100 GT UOTXGTJ: UT U 4 Ua MGES Tl-TOUM 4 l -Svo el sud lSqju T b 00 6 UOT Iua &-U Til 1 emxoj -uoo -n'O UO-Pllao-r-ldcl-e mal Suvp Guoq op 1 lu Gs Tnpuo D a 10 O seuloga Sel O G &M 095 TI Bga seaie & sel eûb ao 1 eapue 14 u 4 a nd ouop lTvxnv uo tg lp y oeu Tsea xnu 4:uupuodseaaoo rneo a-nb agmal ITOM ouop 689 A -OT 9 Sn Id,uos (j 'Pa O sau Tagi sol OO &U 890 T Iega 091 01-Tnez sosie & sel znod 9-nuelqo A col -a V ge -Q 40 O SQUT 592 sal OO &V 099 TI-ega sex Te A Sel xnod ovo al sud lse&u ao enb saolu iuo T-,uamz Tj 1 ouioj:uoo un ZOSTT-69 J amocl Sqs T -lTla ea 4 e Iue &-aad oeaxe & geo 0-ab 94200 op 40 xxe & -ap elleo ap f 4 O op Su Tow op G-zJJTP Oj: enb TI -çzo aoue-nbgzj: 1 X 4 E,e y eau Tagi sol oa &,e OZ ags T Ivex sq 4 ell Tne Z seme A sel inod 'a-ab e-,vlpuoo uo * 56 A 9 ZH 6 e 9 à: sel o 4 uesead quo Tq Tpuoo semem Bal sutp azze & op nuezluq ufl çlz:o Lt, t: 9110069 9: 1 L 4 e Z: 09:L 9-> e: Ot :q?ç ?; à: A i A i OE ç O - 5096 z SE 11 - R E V E N D I C À T I O N S 1. Vitrage multiple comprenant une première plaque ( 1, 11, 1 ', 11 ') de verre feuilleté et une seconde plaque ( 2, 12, 2 ', 12 '), de verre simple ou feuilleté,parallèle à la première plaque et séparée de celle-ci par une lame de gaz ( 3, 13), les deux plaques étant assemblées entre elles de façon étanche aux gaz par des moyens ( 4, 5, 14, 15, 16) connus dans la technique, ce vitrage multiple étant carao- térisé en ce que la première plaque de verre feuilleté ( 1, 1 ',11, 11 ') comprend deux feuilles de verre simple (la, lb) d'épaisseur respective comprise entre 3 et 8 mm, réunies par une couche de résine (le) d'épaisseur au plus égale à 10 mm et, de préférence 9 comprise entre 1 et 3 mm, en ce que la lame de gaz ( 3, 13) a une épaisseur comprise entre 6 et 30 mm et 9 de préférence, entre 6 et 20 mm, en ce que la seconde pat e ( 2, 2 ', 129 12 ') a une épaisseur supérieure à 8 mm et, de preférenco de l'ordre de 10 mm, dans le cas d'un verr svnplae 9 ou est en una -erre feuilleté répondant aux mimes critères d'épaisseur que le verre feuil- leté de la première plaque, et en ce que la résine du verre feuilleté de la première plaque est choisie telle qu'un barreau de 9 cm de longueur et de 3 cm de largeur, cons- tituê d'un verre feuilletée comprenant deux feuilles de verre de 4 mm d'épaisseur réunies par une couche de 2 mm de cette résine, ait une fréquence critique qui diffère au plus de 10 % de celle d'un barreau de verre ayant la même longueur, la même largeur et 4 mm d 5 épaisseu-? 2. Vitrage multiple selon la revendication 1 caract térisé en ce que la résine du verre feuilleté est une résine à base de méthacrylate, une résine à base d'un mélange d'un composant polyol plurifonctionnel et d'un composant isocyanate plurifonctionnel, le composant polyol étant pris en large excés, le rapport numérique des groupes isocyanates à celui des groupes hydroxyles étant compris entre 0,2 et 0,6 et,de préférence, entre 0,25 et 0,45. 3. Vitrage multiple selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, de façon connue en soi, L 2529609 12 - )apremière plaque de verre feuilleté ( 1, 1 ') et la seconde plaque ( 2, 2 ') de verre simple ou de verre feuilleté sont assemblées de façon étanche au gaz par deux cordons ( 4, 5) de matière plastique. 4 Vitrage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, de façon connue en soi, la première plaque de verre feuilleté ( 11, 11 ') et la seconde plaque ( 12, 12 ') de verre simple ou de verre feuilleté sont sé- parées par des intercalaires rigides ( 14) et assemblées ensembles de façon étanche aux gaz par au moins un cordon de matière plastique ( 16). 5. Vitrage selon l'une des revendications 1 à 4, carac- térisé en ce qu'il présente un affaiblissement acoustique au bruit du trafic routier, mesuré conformément à la norme S 31-051, au moins égal à 38 d B(A). 6. Fenêtre à châssis à hautes performances acoustiques, équipée d'un vitrage selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente un affaiblissement acoustique au bruit du trafic routier mesuré conformément à la norme S 31-051 au moins égal à d B (A). 7. Vitrage acoustique comprenant au moins un vitrage feuilleté ( 1, 1 ', 11, 11 '), caractérisé en ce que la résine du vitrage feuilleté est telle qu'un barreau de 9 cm de longueur et de 3 cm de largeur constitué d'un verre feuilleté comprenant deux feuilles de verre de 4 mm d'épaisseur réunies par une couche de 2 mm de cette résine, ait une fréquence critique qui diffère au plus de 10 % de celle d'un barreau de verre ayant la même longueur, la même largeur et 4 mm d'épaisseur.