Brevet FR2609093A2 — publié le 19880701

FR 2609093 A2 19880701 FR 8618184 A 19861224 PROCEDE D'OBTENTION D'UN VITRAGE MULTIPLE ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE La présente invention est un certificat d'addition à la demande de brevet français 86.02344 déposée le 20 février 1986 et portant sur un vitrage multiple, un procédé d'obtention et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le brevet principal décrit un vitrage multiple qui comporte une double barrière d'étanchéité parfaitement continue, le second joint d'etancheite adhérant de manière cohésive avec le premier des joints d'étanchéité. Selon l'invention, le joint périphérique extérieur est tel qu'il prend en masse sur le joint intérieur, ou la partie organique de ce joint intérieur, par exemple à base de polyisobutylène et/ou de caoutchouc butyl. Par prise en masse, il faut entendre la réalisation de liaisons telles que la séparation des deux matières est impossible, à moins d'en détruire une. Le problème de l'interface entre les deux joints est donc résolu par une interpénétration des deux matières au niveau de l'interface, sans pour autant supprimer le principe d'une double barrière d'étanchéité. Ceci peut être obtenu conformément à la revendication 2 du brevet principal, en utilisant comme joint périphérique extérieur le produit de condensation in-situ d'un mélange réactif constitué par aux moins deux réactifs à l'état liquide, dont la fluidité est voisine de celle de l'eau dans les conditions normales de température et de pression. Le joint périphérique est ainsi un liquide, figé par la réac tion de polymérisatlon mais qui avant que cette réaction ne se produise peut occuper même les plus petits volumes. La pression d'injection du mélange réactif est suffisante pour qu'aucune bulle d'air ne soit emprisonnée au niveau de l'interface entre les joints. Tel n'était pas le cas avec les mastics d'étanchéité de l'art, tels des polysulfures ou des élastomères de silicone, dont la viscosité au moment de leur injection par une buse tournant autour du vitrage est assez comparable à celle de la mélasse, mastics qui néces sitaient ce pourquoi des modes de mises en oeuvre très élaborées. Le produit de condensation est de préférence un polyuréthane, produit de la réaction d'un polyisocyanate et d'un polyol. De préférence, on utilise un polyisocyanate aliphatique, ce qui supprime pratiquement toute sensibilité du polyuréthane aux ultra-violets. Le polyuréthane doit présenter une dureté Shore instantanée comprise entre 50 et 70 Shore A, un allongement à la rupture de 400% à 200C et une faible déformation permanente à la compression. De préférence le mélange réactif est tel que la réaction de condensation s'opère dans un temps optimum à une température comprise entre 40 et 70 C. Selon une autre caractéristique particulièrement préférée, le joint périphérique externe occupe non seulement la gorge délimitée par les deux feuilles de verre d'une part et le joint interne d'autre part, mais aussi recouvre la partie périphérique des faces externes du vitrage, masquant ainsi tout ou partie des joints. Cette disposition est particulièrement préférée pour les avantages de tout ordre obtenus. Tout d'abord, elle améliore l'étanchéité à l'eau liquide au niveau de l'interface joint-verre, cette interface constituant d'une manière systèmatique le point faible de tout vitrage multiple. Notons tout d'abord qu'étant donné qu'il est obtenu selon l'invention par condensation in-situ d'un mélange liquide, le joint polyuréthane épouse fermement les contours du verre et qu'il se produit dès lors un effet de ventouse qui contribue à l'étanchéité de l'interface joint-verre.Hais de plus, des lors que le joint polyuréthane est placé de part et d'autre des feuilles de verre, le chemin que devrait parcourir l'eau avant d'atteindre le second joint, qu'il lui faudrait encore traverser ultérieurement, est ainsi fortement allongé, de sorte que l'on diminue encore la probabilité d'infiltration. De plus, il a été déjà évoqué le problème posé par les contractions et dilatations successives de la lame de gaz intercalaire qui entraîne une Zrespiratione du vitrage. Si comme selon la caractéristique préférée ici développée, le joint polyuréthane est placé avec un recouvrement du vitrage, le phénomène de respiration est auto-compensé. En effet, en cas de contraction du vitrage, la partie du joint périphérique intérieure au vitrage multiple est placée en état de compression et s'oppose fortement aux infiltrations. Par contre, en cas de dilatation, les feuilles de verre tendent à s'écarter mutuellement et dans ce cas, la partie extérieure au vitrage du joint périphérique s'oppose à ce mouvement. Dans tous les cas, une partie du joint voit son rôle de barrière accru. A cet aspect étanchéité s'ajoute un aspect protection du vitrage et plus particulièrement de ses arêtes avec notamment la possibilité d'empilement des vitrages les uns sur les autres sans devoir interposer des cales, les surfaces vitrées n'étant pas en contact les unes avec les autres du fait de la surépaisseur de joint et avec aussi une moindre fragilité qui facilite grandement toutes les opérations de manutention et de pose sur chantiers. Enfin s'ajoute un aspect esthétique, la partie extérieure du joint polyuréthane masquant sa propre partie intérieure et le premier joint interne et pouvant soit être teintée soit être peinte pour s ac- corder aux huisseries. Le brevet principal propose également un procédé de fabrication d'un double vitrage à double barrière continue. Ce procédé est caractérisé en ce que dans une première étape on réalise de manière connue un double vitrage provisoire formé de deux feuilles de verre pa rallèles maintenues espacées par un cadre entretoise dont au moins la surface de contact avec les feuilles de verre est à base de caoutchouc butyl et/ou de polyisobutylene et que dans une seconde étape un moule chauffé est placé autour de la zone des bords du vitrage provisoire délimitant ainsi sur toute la périphérie du vitrage une cavité que l'on rend alors étanche en exerçant une traction sur chaque feuille de verre et dans laquelle est injecté le mélange réactif. Ce procédé de mise en place du joint périphérique extérieur comporte deux caractéristiques essentielles, il s'agit d'une part d'un moulage dit par injection réactive et d'autre part le vitrage est maintenu sous traction pendant l'opération de moulage. Un moulage par injection réactive signifie que le mélange réactif est introduit à l'état liquide et va occuper parfaitement grâce à sa fluidité tout le volume disponible, tous les interstices et qui en épousant exactement les contours du verre et surtout du cadre entretoise tout en empêchant l'emprisonnement de bulles d'air a l'interface des deux joints. Un autre avantage du procédé de moulage par injection réactive vient de ce qu'il permet, sans craindre qu'ils ne collent entre eux ou se rayent, de manipuler les vitrages des leur sortie du moule. Autrement dit, les vitrages sont tout de suite utilisables, alors que pour la préparation d'un double vitrage comportant un joint périphérique en polysulfure ou en silicone, il faut tout d'abord injecté le joint avec une buse tournant par exemple autour du vitrage, puis faire polymériser le joint pendant un temps qui n'est jamais inférieur à une heure trente et souvent de l'ordre de 12 voire 24 heures, soit dans une étuve soit dans une chambe à température ambiante où les vitrages doivent être conduits avec de grandes précautions, le joint avant polymérisation pouvant être comparé comme déjà indiqué à un dépôt de mélasse. La seconde caractéristique du procédé selon l'invention est que le vitrage est placé en état de traction pendant le moulage du joint périphérique, ce qui assure le plaquage du vitrage contre le moule. De préférence, cet effort de traction est exercé par aspiration sous vide, mais d'autres moyens, notamment des moyens mécaniques sont susceptibles d'être utilisés. Cette caractéristique peut être exploitée, car la demanderesse a constaté expérimentalement que d'une manière surprenante, les joints à base de caoutchouc butyl et/ou de polyisobutylène ne réagissent alors pas en se décollant du verre, mais en s'amincissant dans leur partie centrale. L'étanchéité créée entre le moule et le verre ne se traduit donc pas en une fuite au niveau du cadre entretoise. Le procédé selon l'invention permet d'exploiter avantageusement cette propriété des joints à base de caoutchouc butyl et/ou de polyisobutylène. Ainsi par un étirement sous vide, il est possible d'obtenir un allongement de près de 20X de l'épaisseur du cordon, allongement qui peut être porté si nécessaire à près de 252 en utilisant des moyens auxiliaires d'étirement mécaniques tels des ventouses placées sur les deux faces opposées du double vitrage. Ceci peut être fort utile pour la fabrication de vitrages multiples dont la lame d'air intercalaire a une épaisseur par exemple supérieure à 20 mm, vitrages qui sans cela demanderaient de grandes précautions au moment de la pose du cordon de caoutchouc butyl. Inversement, la fermeture du moule peut être utilisée pour réduire par compression l'épaisseur du cordon intérieur et peut avantageusement se substituer a l'opération de pressage des feuilles de verre. Dans tous les cas de figures, le procédé selon l'invention permet d'obtenir un cordon intérieur parfaitement calibré de même que le gabarit extérieur du vitrage est parfaitement conforme dans les trois dimensions de l'espace au gabarit souhaité. Conformément au brevet principal, l'injection du mélange réactif est effectuée à haute pression. En haute pression, soit à environ 200 bars, les temps d'injection et de prise sont extrêment brefs, de préférence inférieurs à 1,5 seconde, ce qui permet des cadences de production très élevées. Les produits utilisés pour la mise en oeuvre du procédé sont choisis par exemple parmi ceux proposés pour l'encapsulation de vitrages automobiles par le procédé RIM (moulage par injection réactive), dont le temps de fil est de l'ordre de 2 secondes. Conformément à la présent addition, l'injection peut être également opérée en basse pression. Par basse pression on entend ici une pression inférieure à 10 bars, de préférence comprise 3 et 7 bars, pour un temps d'injection d'au plus 60 secondes, mis en oeuvre avec des mélanges réactifs dont le temps de fil est de quelques minutes et de préférence de l'ordre de 90 secondes. En basse pression, la cavité de moulage dans laquelle s'effectue l'injection est de préférence placée sous une faible dépures sion pour aider à l'évacuation de l'air. Dans ce cas, le procédé est beaucoup moins rapide, mais il est beaucoup plus simple d'étancher alors la cavité d'injection de sorte que les tolérances d'usinage du moule sont plus grandes, ce qui bien sur se traduit par un plus faible coût. D'autre part, les mélanges réactifs sont alors susceptibles d'être teintés dans la masse. Si on opère en basse pression, on choisit de préférence un polyuréthane dont le temps de fil est inférieur à 1 min, tel par exemple celui commercialisé par la société REVCO sous la dénomination REVO RIM 20A ref : LABO I 0021/001 A et I 0021/003B. Ce mélange comprend un composé A à base polyols, type polyéthers, dont la masse volumique au pycnomètre, à 230C est de 1,05 g/cm3, la viscosité Brookfield de 710CPS et l'extrait sec supérieur à 98% après 3 heures à 105 C. Le second composé B, du type isocyanate, dénommé REVORIM 20B ref :LABO I 0021/003B, à une masse volumique au pycnomètre å 230C de 1,12 g/cm3 et de même un extrait rec supérieur a 98%. Un mélange dans un rapport pondéral AIB 53,8 I 46,2 présente un temps de démoulage de 1 min 30 a 230C. Pour l'injection d'un tel mélange, on opérera de préférence avec un dispositif tel que celui décrit ci-après en référence aux dessins annexés qui représentent figure 1 : une coupe verticale d'un moule selon l'invention, plus particulierement adapté à l'injection sous basse pression, figure 2 : un schéma d'un circuit matière pour les composés liquides, figure 3 : un schéma d'un mélangeur statique. Notons en remarque préliminaire que le moule décrit ci-après peut être également utilisé pour une injection haute pression aux limitations mentionnées. Les moules inférieur ti 4et supérieur 4 5 sont calorifugés à l'aide d'un circuit intérieur 46 parcouru par un liquide -eau ou huilecalorifugé à par exemple 600C. Comme précédemment ils sont pourvus de chambres de dépression 4 7, 48 agissant par les canaux 49 sur les plaques de verre S 0, 51 du vitrage isolant, qui ne comporte a ce stade qu'un joint périphérique 5 2 en caoutchouc butyl. Pour un contact plus doux avec le verre, les canaux 49 traversent des tapis en caoutchouc 53. Pour éviter que la feuille de verre ne glisse au moment ou après la fermeture du moule, il est prévu des patins 54, 54' en matière plastique moulée incompressible, par exemple en un polyuréthane d'une dureté appropriée. Ces patins 54, 54' sont posés dans des logements 55, 56 des demi-moules.Ces logements 55, 56 sont, comme ici représentés d'une taille supérieure à la taille des patins 54, 54'. En conséquence, même sous la pression des feuilles de verre, les patins 54, 54' occupent toujours un même volume et ils ne contribuent pas à étancher la cavité 57 dans laquelle est injecté le mélange réactif par l'injecteur 58. Les patins 54, 54' sont fixés par des ergots 59, 60. La cavité; 7 est ici délimitée par les parois 61 du moule in férieur 4, et 62 du moule supérieur '+5 5 et par un espaceur 63 compor- tant un renflement i 4 se logeant dans une cavité 64 du moule inférieur. Un tel espaceur 63 ne convient que pour des pressions d'injection du mélange réactif, pressions pour lesquelles une étanchéité peut être obtenùe simplement en jouant sur la compressibilité de ltespaceur 63 en matière plastique. Pour des injections haute pression, on utilise un demi-moule inférieur venant buter sur le demi-moule supérieur, ce qui ne permet plus toutefois d'utiliser un même moule pour des vitrages de mêmes dimensions, mais dont les épaisseurs varient. Cet espaceur 63, par exemple en aluminium, permet de plus de faire varier la forme géométri- que extérieure du joint moulé en fonction par exemple de la fenêtre à laquelle le vitrage est destiné. Ainsi des plots 63' sont ici prévus pour délimiter des trous le long de l'excroissance réalisée avec la forme de moule ici représentée. L'étanchéité au niveau du vitrage est de préférence réalisée sur une arête 65, dont la largeur est par exemple égale ê 5/10 de mm, faisant légèrement saillie par rapport aux patins 54, 54', et sur laquelle on vient faire plaquer la feuille de verre quand on place les chambres 47 et 48 en dépression. Compte tenu d'inévitables petites imperfections de la surface du verre et de l'usinage du moule, la ligne d'étanchéité peut en effet dans des cas extrêmes, se déplacer sur tous les points de l'arête 65, pour avoir un rebord du joint parfaitement net, il est donc préférable que l'arête soit aussi fine que possible. Un tel moule peut être réalisé en tout matériau facilement usinable tel l'acier, l'aluminium ou même le bois ou le plexiglass. De préférence, il est muni d'un revêtement au téflon qui supprime l'emploi d'un agent démoulant même si on souhaite un joint coloré, car les polyuréthanes condensant en environ 90 secondes, sont susceptibles d'être teintés dans la masse. Notons enfin au sujet du moule que la dépression peut être avantageusement maintenue sur une seule des faces du vitrage au moment de l'ouverture du moule, puis être supprimée et remplacée au contraire par une légère surpression qui aide à l'évacuation du vitrage. Pour la mise en oeuvre du procédé d'injection selon l'invention, on doit particulièrement veiller à ce que les deux composants soient intimement mélangés dans les proportions souhaitées, tout en préservant un débit d'alimentation élevé compatible avec des productions de grandes séries. Si on travaille avec des pressions d'injection voisines de 200 bars, nous avons déjà indiqué qu'une tête de mélange telle celle développée pour les procédés RIM donnait satisfaction. Pour des pressions d'injection inférieures à 10 bars, un circuit matière tel celui schématisé à la figure 2 egt plus particulièrement préféré. Ce circuit comporte en amont des réservoirs 66, 67 et 6 s dans lesquels sont stockés respectivement les composants A et B et un solvant S des deux composants, tel par exemple du benzène pour du polyuréthane. Ces réservoirs 66, 67 et 6 8 sont fermés par des couver cles étanches 69, 70 et 71. De plus pour les produits sensibles à l'oxygénation et A l'hydratation, il est prévu une légère surpression d'azote ou d'air deshydraté. Cette mise en pression peut aussi servir au gavage des circuits 7 2, 73, 74, gavage qui peut entre aussi effectué par des pompes adaptées aux composants telles des pompes à billes 7 5, 76, 77. A chaque réservoir de composant A et B sont associées deux chambres de dosage pour des dosages volumétriques, elles-mêmes groupées par paires. Le circuit 7 2 du composé A se prolonge ainsi en 78 jusqu'à la chambre de dosage 79 et en 80 jusqu'a la chambre de dosage 81. De même le circuit 7 3 du composé B remplit par la canalisation 82 la chambre 83 e par la canalisation 84 la chambre 85. Chaque chambre est fermée par un piston flottant 86, 87, 88, 89 dont la tige en remontant vient heurter un fin de course 90, 91, 92, 93. L'occultation de chaque fin de course 90, 91, 92, 93 déclenche la fermeture d'une électrovanne associée 94, 95, 96, 97. Chaque chambre de dosage est ainsi remplie indépendamment des autres. Le niveau des fins de course 90, 91, 92, 93 peut bien sur être réglé pour modifier les rapports de mélange composé A/composé B. La consigne de fermeture des électrovannes (94, 95) respectivement (96, 97) d'une même paire de chambres de dosage commande la poussée du vérin associé 98 respectivement 99 qui poussent les produits hors des chambres au travers de clapets anti-retour situés au fond de celles-ci. Le produit A rejoint ainsi par les conduites 100 ou 101 la conduite 102, tandis que le produit B rejoint la conduite 103 en transitant par les conduites 104 ou 105. Ces conduites 102 e t 103 sont fermées par des vannes 105 et 106 qui dirigent les produits soit vers le bloc de jonction 107 (injection en cours), soit par les conduites 108 et 109, vers les volumes réserves 66 et #7, pour un fonctionnement en circuit fermé.Si l'injection est en cours, les composants A et B traversant un premier mélangeur statique 110, sont pris en charge par la pompe d'injection 111 qui débite le mélange au travers d'un second mélangeur statique 112 puis par la conduite 113 jusqu'au moule. Revenons un instant sur le fonctionnement en circuit fermé pour préciser qu'alors le bloc de jonction 107 est alimenté par la conduite 74 en solvant, après ouverture de la vanne 114. Les mélangeurs statiques 110, 112 e t la pompe 111 sont ainsi nettoyés et le solvant est renvoyé par la conduite 115 jusqu'au réservoir 68 après passage sur un tamis de décantation. Un tel circuit matière est a la fois très sur et. très rapide, la longueur des conduites étant très faible, ce qui assure un acheminement des composés dans les meilleures conditions. La figure 3 L llustre enfin un mélangeur statique adapté à une bonne mise en oeuvre de l'invention et qui comporte 3 séries 116, 117, 118 de 3 chambres coaxiales 120. Ces chambres, communiquant par des conduites 119 de petit diamètre. Le mélange des composants est ainsi détendu dans chaque chambre 120 puis laminé dans les conduites 119. Notons que la position en axes des chambres supprime tout chemin préférentiel pour le mélange. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un vitrage multiple conforme a l'enseignement de la demande de brevet français 86.02344 et comportant conformément a la revendication 1 de celui-ci au moins deux feuilles de verre séparées par une lame de gaz intercalaire et maintenues parallèles au moyen d'un cadre entretoise et d'un joint périphérique, le cadre entretoise étant constitué au moins pour sa surface de contact avec les feuilles de verre par un mastic à base de caoutchouc butyl et/ou de polyisobutylene, ledit joint périphérique d'étanchéité est constitué par une matière plastique adhérant de manière cohésive avec le mastic à base de caoutchouc butyl et/ou de polyisobutylène, ledit procédé comportant, conformément a la revendication 12 de la demande principale, la pose sur une première feuille de verre d'un cadre entretoise, l'application sur ce cadre d'une seconde feuille de verre, l'amenée du vitrage provisoire au poste de moulage, le plaquage par traction de chaque feuille de vitrage contre une paroi du moule et l'injection dans le moule, sous pression, d'un mélange réactif, caractérisé en ce que l'injection est effectuée sous une pression comprise entre 3 et 7 bars. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'injection est effectuée en environ 60 secondes. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications précédentes, comportant un moule formé de deux demimoules 31, 32 laissant deux ouvertures, une lèvre d'injection 42 et des trous d'évent 43, des moyens de traction des feuilles de verre, caractérisé en ce que le moule comporte un espaceur 63 qui délimite la paroi latérale de la cavité 57 d'injection du polyuréthane. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux demi-moules 44, 45 présentent une arête d'étanchéité 65. 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les deux demi-moules 44, 45 comportent des logements 55, 56 pour des patins 54, 54' qui empêchent le glissement du vitrage. 6. Dispositif selon l'une des revendications 3 a 5, caractérisé en ce qu'en amont de la lèvre d'injection dans le moule est prévu un circuit de mélangeage des deux composants comportants au moins une chambre volumétrique par composant, les chambres volumétriques étant purgées a l'aide d'un piston commun commandé par des signaux indépendants de fin de remplissage des deux chambres. 7. Dispositif selon l'une des revendications 3 a 6, caracté risé en ce qu'après avoir été mis en contact, les composants du mélange réactif circulent au travers d'un mélangeur statique comportant une alternance de chambres de détentes 120 coaxiales et de conduites de laminage 119.