Brevet FR2540096A1 — publié le 19840803

L'invention concerne une unité de vitrage feuilletée et en particulier une unité de vitrage ayant une bonne résistan- ce au choc à des terpératures ambiantes élevées et basses. L'invention concerne en particulier une unite de vitrage des tinée à servir dans un pare-brise de véhicule, spécialement de locomotive. On a proposé des unités de vitrage feuilletées ayant une bonne résistance au choc, par exemple une unité de vitrage pour hublot d'avion du genre décrit dans GB-A 1 529 109. De telles unités de vitrage comportent une vitre extérieure destinée à se trouver à l'extérieur du véhicule ou de l'avion en service, des couches intermédiaires de polyvinylbutyral et de polyuréthanne et une vitre intérieure qui se trouve à l'inté- rieur du véhicule en service. On utilise des couches intermédiaires de polyuréthanne comme couches de liaison entre un constituant principal poly -vinylbutyral d'une unité de vitrage feuilletée et les vitres extérieure et intérieure On a trouvé que cette liaison est efficace pour empêcher le cisaillement entre les vitres, scéw cialement à basse température. Un but principal de l'invention est de fournir une unité de vitrage feuilletée qui t une bonne résistance au choc dans un intervalle de température comprenant de basses trempée ratures et qui utilise les avantages combinés de couches intermédiaires notables de polyvynylbutyral et de polyuréthanne. Selon l'invention, on prevoi-c une unité de vitrage feuilletée comprenant des vitres extérieure et intérieure et des couches intermédiaires de polyvinylbutyral et de polyuréthanne liées aux vitres, , unité caractérisée par le fait que la couche intermédiaire de polyvînylbutyral a au moins 2 inra d'épaisseur, que la couche intermédiaire de pclyuréthanne a au moins 1 mm d'épaisseur et que l'épaisseur totale des couches intermédiaires de polyvinylbutyral et de polyuréthanne est d'au moins 4 mm de sorte que l'unité a une bonne résistance au choc dans un intervalle de température de -2 à 250C. Une telle unité de vitrage a une bonne résistance au choc dans l'intervalle des températures ambiantes normales comme celles que rencontrerait en service un pare-brise de vehicule, par exemple de locomotive. La vitre extérieure peut être recuite, semi-recuite ou trempée et de préférence la vitre extérieure a au moins 4,5 mm d' épaisseur. I1 est préférable que la vitre extérieure soit une vitre semi-trempée ayant un module de rupture en flexion de 70 à 140 MPa. Une telle vitre résiste à une contrainte thermique comme celle qui serait engendrée dans la vitre quand une zone de chauffage par résistance est présente sur la face intérieure de la vitre extérieure. La vitre aurait aussi la propriété de maintenir la visibilité après rupture parce que sa fragmentation ne serait pas telle que la vision du conducteur soit amoindrie de façon inacceptable. L'épaisseur de la vitre intérieure est de 3 mm ou moins. L'utilisation d'une vitre mince réduit l'écaillement, c'est à-dire le détachement de copeaux ou fragments de verre de la surface intérieure de cette vitre, qui pourrait se produire quand l'unité de vitrage est brisée par un choc important sur la vitre extérieure. De préférence, la vitre intérieure a une épaisseur de 1 à 2 mm. I1 est préférable que la couche intermédiaire de poly -vinylbutyral liée à la vitre extérieure ait une épaisseur de 4 à 12 mm. Cette couche intermédiaire assure la résistance principale au choc. La couche intermédiaire de polyuréthanne peut alors être plus mince et elle a une épaisseur de 1 à 5 mm. Lorsqu'une résistance au choc spécialement grande à basse température est exigée, l'épaisseur de la couche intermédiaire de polyuréthanne doit être d'au moins 2 mm et habituellement, se situer vers le haut de la gamme ci-dessus ou au dessus. Pour des raisons d'économie, il est généralement préférable que la couche intermédiaire de polyuréthanne soit plus mince que la couche intermédiaire de polyvinylbutyral. Pour assurer une bonne résistance au choc à basse température, la couche intermédiaire de polyuréthanne peut être formée d'un polyuréthanne à base de polyester ou à base de polyéther, que l'on fabrique en faisant réagir un polyester -glycol ou polyétherglycol ayant un poids moléculaire de 500 à 3000 sur un diol ou une diamine ayant un poids moléculaire inférieur à 250 et un diisocyanate aliphatique. Pour améliorer la qualité optique lorsqu'il risQue d'y avoir une interaction optique indésirable entre les couches intermédiaires, il peut y avoir une vitre intermédiaire entre les couches intermédiaires de polyvinylbutyral et de polyuréthanne. La vitre intermédiaire peut avoir 1 à 6 mm d'épaisseur. L'invention propose en outre une unité de vitrage feuillette destinée à servir de pare-brise de véhicule, caractérisée par le fait que la vitre extérieure est en verre semitrempé d'une épaisseur de 4,5 à 6,5 mm, ayant un module de rupture en flexion de 70 à 140 MPa, que la couche intermédiaire de polyvinylbutyral est liée à la vitre extérieure et est formée de polyvinylbutyral souple d'une épaisseur de 6 à 10 mm, qu'une vitre intermédiaire de 1 à 5 mm d'épaisseur est liée entre les couches intermédiaires, que la couche intermédiaire de polyuréthanne a une épaisseur de 1 à 4 mm et que la vitre intérieure est liée à la couche intermédiaire de poly -uréthanne et a une épaisseur de 1 à 2 mm. On décrira maintenant un mode d'exécution de l'invention, à titre d'exemple, à propos du dessin annexé qui est une coupe d'une unité de vitrage feuilleté selon l'invention, destinée à servir de pare-brise de locomotive. Sur le dessin, la flèche 1 indique la direction d'un projectile tel qu'un caillou ou un morceau d'acier à la face extérieure de l'unité de vitrage feuilletée. Quand l'unité feuilletée est installée dans un véhicule, la plaque extérieure est une vitre extérieure 2 qui a de préférence au moins 4,5 mm d'épaisseur. Cette vitre peut être recuite, semi-trempée ou trempée et peut porter à sa face intérieure une feuille de chauffage par résistance. Etant donné que la vitre extérieure 2 est soumise à une contrainte thermique, il est désirable qu'elle soit semi-trempée ou trempée pour réduire le risque de rupture thermique. Quand l'unité de vitrage est installée dans un véhicule, il est désirable que, si la fenêtre se brise, la vision du conducteur ne soit pas amoindrie et à ce point de vue il est préférable que la plaque extérieure soit recuite ou semi-trempée ou qu'elle présente une zone de vision trempée différentiellement. De préférence, quand la résistance à la contrainte ther mique et le maintien de la vision sont exigés à la fois, o. utilise une vitre semi-trenpée d'au moins 4,5 m.n a'épaisseur. Une telle vitre aurait un nodule de rupture en flexion de 70 à 140 MPa. A la vitre extérieure est liée une couche intermédiaire de polyvinylbutyral 3. Cette couche intermédiaire a une epais- seur notable, de 4 à 12 mm, et assure la principale résistan- ce au choc de l'unité. On utilise une couche plus épaisse de polyvinylbutyral à cause du bas prix de cette matière et parce qu'elle a un faible allongement au choc, ce qui fait que 1' unité risque moins de sauter hors de sa monture lors d'un choc. On dispose généralement de deux qualités différentes de polyvinylbutyral, ce sont le polyvinylbutyral dur qui contient 15 a. 25 parties de plastifiant par 100 parties de résine ou le polyvinylbutyral souple qui contient 35 à 45 parties de plastifiant par 100 parties de résine. On peut utiliser l'une ou l'autre qualité mais à moins qu'une grande résistance au choc à des températures supérieures à 300C ne soit exigée, on préfère le polyvinylbutyral souple pour la couche intermédiaire 3. Entre la couche intermédiaire 3 et une couche intermédiaire 5 de polyuréthanne se trouve une vitre intermédiaire 4 qui est en verre recuit, semi-trempé ou trempé. Cette vitre intermédiaire améliore les propriétés optiques de l'unité en évitant le risque d'une interaction indésirable entre les faces des couches intermédiaires de polyvinylbutyral et de poly -uréthanne 3 et 5. La vitre intermédiaire peut avoir 1 à 6 mm d'épaisseur. Son épaisseur n'est pas critique quant à la résistance au choc de l'unité. La couche intermédiaire de polyuréthanne 5 assure une bonne résistance au choc à de basses températures, s'abaissant jusqu'à -20C et en dessous et peut habituellement être plus mince que la couche intermédiaire de polyvinylbutyral. De préférence, la couche intermédiaire de polyuréthanne a une épaisseur de 1 à 5 mm. Des couches intermédiaires plus mais ses sont désirables quand une grande résistance au choc à de très basses températures est exigée. Pour assurer une bonne résistance au choc à des tempera- tures inférieures à OOC, le polyuréthanne utilise pour la cou che intermédiaire 5 présente, à 0 C, une charge de rupture en traction de 25 à 70 MPa et un allongement à la rupture de 300 à 800%. Il est préférable, pour faciliter la stratifica tion d'utiliser des polyuréthannes thermoplastiques, bien que l'on puisse utiliser des polyuréthannes thermodurcis si on le désire. On prépare des polyuréthannes préférentiels en faisant réagir un polyesterglycol ou polyétherglycol ayant un poids moléculaire de 500 à 3000 sur un diol ou une diamine ayant un poids moléculaire inférieur à 250 et un diisocyanate aliphatique. L'unité de vitrage est compltee par une vitre intérieure 6 qui est en verre recul et qui peut etre mince, par exemple avoir une épaisseur de 3 min ou moins. De préférence, la vitre intérieure 6 a une épaisseur de 1 à 2 mm, En utilisant une vitre plus mince, on réduit le risque d'écaillement, c' est-à- dire de projection de copeaux ou fragments de l'unité de vitrage vers l'intérieur du véhicule lorsqu'il se produit un choc. Les vitres extérieure et intérieure 2 et 6 assurent que l'unité de vitrage nit des face extérieure et intérieure ré sistant à l'abrasion.Voici des exemples d'une unité de vitrage feuilletée selon l'invention : EXEMPLE 1 a vitre extérieure 2 est une plaque de verre flotté, semi-trempé par un procédé thermique, ayant une épaisseur de 5 min et un module de rupture en flexion de 33 MPa. La couche intermédiaire de polyvinylbutyral 3 est une couche de polyvinylbutyral souple de 7,6 mm d'épaisseur. Ce polyvinylbutyral se trouve dans le commerce sous la des"gna tion "Monsanto G.F.". La vitre intermédiaire A est une plaque de verre flotte recuit de 3 mm d'épaisseur. La couche intermédiaire de polyuréthanne 5 est une cou- che de 2,5 min d'épaisseur d'un polyuréthanne thermoplastique à base de polyéther qui est fourni par Quimal International Limited, à Malden, Massachussetts, E.U.A., sous la désignation "PE 192". La vitre intérieure 6 est une plaque de verre flotté re cui9 d'une épaisseur de 1,8 min. On assemble et on traite les composants de l'unité de vi trage de façon classique, pour obtenir une unité ae vitrage L'unité convient particulièrement aux pare-brise de locomoti ve ; on détermine sa résistance au choc à 25 C et à -2 C. Le pare-brise étant à 250C, on projette à l'avant de celui-ci un projectile en acier de 1 kg en forme de balle à une vitesse de 350 km/h. Le pare-brise étant à -20C, on projette à l'avant de celui-ci un porjectile en acier de i kg en forme de balle, à une vitesse de 100 km/h. Dans chaque essai (a) le projectile n'arrive pas à pénétrer le pare-brise (b) le pare-brise conserve une vision résiduelle appro priée, permettant l'utilisation sans danger jusqu'à ce qu'on puisse le remplacer, (c) les écaillements de verre à la face postérieure du pare-brise ne pénètrent pas une plaque d'alliage d' aluminium de 0,15 mm d'épaisseur placée à 350 mm der rière le pare-brise. EXEMPLE 2 L'unité de vitrage feuilletée est similaire à ceile du premier exemple, mais est dépourvue de la vitre intermédiaire et comporte une couche intermédiaire de polyvinylbutyral plus épaisse et une couche intermédiaire de polyuréthanne plus mince. Dans ce deuxième exemple La vitre extérieure 2 est à nouveau une plaque de verre flotté semi-trempé par un procédé thermique, ayant une épais- seur de 5 mm et un module de rupture en flexion de 83 MPa. La couche intermédiaire de polyvinylbutyral 3 est une couche de polyvinylbutyral souple ('Monsanto G.F.") de 12 lan d'épaisseur. La couche intermédiaire de polyuréthanne 5 est une couche de 1,3 mm d'épaisseur d'un polyuréthanne thermoplastique à base de polyéther ("PE 192"). La vitre intérieure 6 est à nouveau une plaque de verre flotté recuit de 1,8 mm d'épaisseur. On assemble et on traite les composants de façon classique pour obtenir une unité de vitrage. On détermine la résistance au choc du produit de la façon décrite au premier exemple, à 250C et -20C et on obtient des résultats satisfaisant similaires. REVENDICATIONS 1. Unité de vitrage feuilletée comprenant des vitres extérieure et intérieure et des couches intermédiaires de poly -vinylbutyral et de polyuréthanne liées aux vitres, unité ca caractérisée par le fait que la couche intermédiaire de poly -vinylbutyral (3) a au moins 2 min d'épaisseur, que la couche intermédiaire de polyuréthanne (5) a au moins 1 mm d'épaisseur et que l'épaisseur totale des couches intermédiaires de poly -vinylbutyral (3) et de polyuréthanne (5) est d'au moins 4 mm de sorte que l'unité a une bonne résistance au choc dans un intervalle de température de -2 à 250C. 2. Unité selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la vitre extérieure (2) a une épaisseur d'au moins 4,5 mm. 3. Unité selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que la vitre extérieure (2) est une vitre semi-trempee ayant un module de rupture en flexion de 70 à 140 MPa. 4. Unité selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que l'épaisseur de la vitre intérieu- re (6) a une épaisseur de 3 mm ou moins. 5. Unité selon la revendication 4, caractérisée par le fait que la vitre intérieure (6) a une épaisseur de 1 à 2 mm. 6. Unité selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que la couche intermédiaire de poly -uréthanne (5) est plus mince que la couche intermédiaire de polyvinylbutyral (3). 7. Unité selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que la couche intermédiaire de poly -vinylbutyral (3) est liée à la vitre extérieure et a une épaisseur de 4 à 12 mm. 8. Unité selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que la couche intermédiaire de poly -uréthanne (5) a une épaisseur de 1 à 5 mm. 9. Unité selon la revendication 8, caractérisée par le fait que la couche intermédiaire de polyuréthanne (5) est formée d'un polyuréthanne à base de polyester ou à base de polyéther que l'on a obtenu en faisant réagir un polyester -glycol ou polyétherglycol d'un poids moléculaire de 500 à 3000 sur un diol ou une diamine ayant un poids moléculaire inférieur à 250 et un diisocyanate aliphatique. 10. Unité selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait qu'elle comporte une vitre intermédiaire (4) entre les couches intermédiaires de polyvinyl -butyral et de polyuréthanne. 11. Unité selon la revendication 10, caractérisée par le fait que la vitre intermédiaire (4) a une épaisseur de 1 à 6 mm. 12. Unité selon la revendication 1, destinée à servir de pare-brise de véhicule, caractérisée par le fait que la vitre extérieure (2) est en verre semi-trempé d'une épaisseur de 4,5 à 6,5 mm, ayant un module de rupture en flexion de 70 à 140 MPa, que la couche intermédiaire de polyvinylbutyral (3) est liée à la vitre extérieure (2) et est formée de polyvinyl- -butyral souple d'une épaisseur de 6 à 10 mm, qu'une vitre intermédiaire (4) de 1 à 5 mm d'épaisseur est liée entre les couches intermédiaires (3, 5), que la couche intermédiaire de polyuréthanne (5) a une épaisseur de 1 à 4 mm et que la vitre intérieure (6)est liée à la couche intermédiaire de polyuréthanne (5) et a une épaisseur de 1 à 2 mm.