Brevet FR2674799A1 — publié le 19921009

VITRAGE ENCAPSULE, EN PARTICULIER VITRAGE POUR TOIT OUVRANT L' invention concerne un nouveau vitrage encapsulé par une matière plastique et, en particulier, un nouveau vi- trage encapsulé pouvant être utilisé, notamment en tant que panneau mobile de toit ouvrant ou en tant que vitrage cou- lissant dans les véhicules de transport. Des vitrages encapsulés, utilisés notamment en tant que panneau mobile de toit ouvrant, sont connus Un des problèmes rencontrés dans la réalisation de tels vitrages est la difficulté d'obtenir une rigidité suffisante pour l'ensemble, nécessaire à l'application envisagée. Une solution connue décrite, par exemple dans la pu- blication du brevet FR 2 577 484, est d'utiliser un cadre métallique de renforcement soutenant la plaque de verre en son bord La résine utilisée pour l'encapsulation est du chlorure de polyvinyle ou du polyuréthane Cette solution présente des inconvénients. Outre la présence d'un cadre de renforcement, le bre- vet FR 2 577 484 suggère une liaison supplémentaire entre la plaque et le cadre de renforcement du type collage ou soudure Il préconise de plus l'utilisation d'un cordon entre la plaque et le cadre afin de limiter la progression de la matière plastique entre ce cadre et la plaque au35 cours du moulage. La présence de ce cadre de renforcement ainsi que des éléments annexes l'accompagnant, impliquent une multipli- cation des opérations de montage, d'o une cadence de pro- duction ralentie et un coût élevé. 2 - La présente invention obvie à ces inconvénients. La présente invention a pour objet un vitrage compre- nant un substrat transparent monolithique ou feuilleté en- touré sur au moins une partie de sa périphérie d'un profil en une matière plastique polymérique, obtenue par encapsulation du vitrage, à base d'une résine bas retrait, renforcée par des fibres de renforcement, tel que le module de flexion de la matière plastique renforcée soit supérieur à 7000 M Pa et, de préférence, supérieur à 10000 M Pa, valeur mesurée selon la norme NFT 51001. La grande rigidité inhérente à la nature de la matière plastique renforcée choisie, permet d'exclure la présence d'un cadre de renforcement. En tant que résine, on peut utiliser des résines po- lyesters insaturés, polyuréthanes, polyvinyliques, polyoléfines, polyacétals, polycarbonates, polyamides 6, polyamides 6/6 ou polyphénylène-oxydes On peut également employer des copolymères du type acrylonile/butadiène/ styrène, styrène/acrylonitrile.20 De préférence, on utilise des copolymères du type acrylonitrile/butadiène/styrène, styrène/acrylonitrile ou les polymères du type polyacétals, polycarbonates, polyamides 6, polyamides 6/6, polyphénylène-oxydes, polyesters De façon particulièrement préférée, on utilise une25 résine résistante aux vieillissements en présence des agents extérieurs tels les rayonnements, l'humidité, la température,, à savoir le polyvinylester Grâce à ce choix préféré, l'opération d'enduction du matériau par une peinture ou un vernis n'est plus obligatoire.30 En tant que fibres de renforcement, on peut utiliser des fibres de verre, ou des fibres organiques telles les fibres de carbone, de Kevlar De façon préférée, pour des raisons de coût et de facilité de mise en oeuvre, on uti- lise les fibres de verre Avantageusement, leur proportion35 est comprise entre 10 et 50 % en poids de matière plastique renforcée et, leur longueur peut varier de 5 à 15 mm. Dans la suite de la description, on appelle résine l'ensemble formé par le (ou les) polymère (s) ou copolymère (s), les additifs de formulation tels que les charges, les 3 - pigments, les additifs anti-retrait, etc On appelle ma- tière plastique le produit composite formé de la résine et des fibres de renforcement. Outre le choix du matériau, la rigidité du vitrage encapsulé peut être améliorée par des éléments de structure tels que rainures, nervures, équerres formés dans la matière plastique au cours de l'opération de surmoulage En outre, ces éléments de structure peuvent apporter de nou- velles fonctions au vitrage encapsulé Par exemple, ils peuvent faire office de glissière. Sous un autre des aspects de l'invention, le vitrage peut comporter des inserts, notamment des inserts fonc- tionnels, métalliques ou plastiques, portés par le profil en plastique obtenu par encapsulation. Sous un autre aspect de l'invention, le profil obtenu par encapsulation affleure la face supérieure du substrat transparent, évitant ainsi la présence d'une surépaisseur d'un aspect inesthétique, et améliorant ainsi le coeffi- cient de pénétration dans l'air.20 L'incorporation de fibres de renforcement, en parti- culier de fibres de verre, dans une résine lors de la mise en oeuvre de la technique d'encapsulation d'un substrat transparent, telle une feuille de verre, est source de difficultés.25 Lors du moulage par injection de la matière plastique dans le moule contenant le substrat transparent, des forces de cisaillement importantes sont présentes, dues princi- palement au cheminement de la matière à travers le dispo- sitif d'injection Ce parcours peut provoquer une destruc-30 tion des propriétés de la matière et, en particulier, une cassure des fibres de verre, lorsque la matière injectée est une matière renforcée par de telles fibres. En outre, la présence de fibres de renforcement, en proportion importante, influe sur la viscosité initiale, la vitesse de polymérisation et l'adhésion substrat transpa- rent/matière plastique. Ainsi, l'introduction de charges inertes, telles les fibres de renforcement, augmente la viscosité initiale du produit De plus, elles diminuent la densité des 4 - groupements fonctionnels chimiques entraînant un ralentis- sement de la vitesse de polymérisation et encore, l'adhé- sion matière plastique renforcée/substrat transparent est affaiblie. Un compromis doit donc être trouvé afin de conférer au matériau une rigidité telle que le module de flexion de la matière plastique soit supérieur à 7000 M Pa et, de préfé- rence supérieur à 10000 M Pa, une bonne adhésion substrat transparent/matière plastique renforcée et une facilité de mise en oeuvre de la technique d'encapsulation. Un taux de fibres de renforcement supérieur à 50 % en poids de la matière plastique renforcée procure géné- ralement des difficultés de moulage par injection Par ailleurs, si le taux de fibres est inférieur à 10 %, le matériau composite ne possède généralement pas une rigidité suffisante pour être utilisé comme matériau d'encapsulation en l'absence d'un cadre de renforcement Ainsi, de préfé- rence selon l'invention, la proportion des fibres de ren- forcement est de 10 à 50 % en poids de la matière plasti-20 que. De plus, si les fibres de renforcement ont une lon- gueur supérieure à 15 mm, elles peuvent se briser lors du moulage Une longueur inférieure à 5 mm ne confère pas gé- néralement à la matière plastique une rigidité suffisante25 pour être utilisée comme matériau d'encapsulation, en l'absence d'un cadre de renforcement Ainsi, de préférence selon l'invention, la longueur des fibres de renforcement est comprise entre 5 et 15 mm. La matière plastique choisie selon l'invention pré- sente, outre une grande rigidité, d'autres avantages. Il s'agit d'une matière plastique à base d'une résine bas retrait, présentant une bonne adhésion vis-à-vis du verre; avantageusement, elle possède une très bonne ré- sistance au vieillissement dans les conditions d'utilisa-35 tion du vitrage En outre, elle permet la fabrication d'un profil qui affleure la face extérieure du substrat Elle possède une bonne aptitude au moulage, en particulier au moulage par injection. La matière plastique renforcée doit posséder un faible - retrait on appelle retrait une contraction à la suite d'un refroidissement et/ou d'une réaction chimique. Un faible retrait est nécessaire pour au moins deux raisons essentielles: * le vitrage encapsulé doit conserver la même géomé- trie et les mêmes cotes que le moule, a les contraintes subies par le substrat transparent, tel le verre, doivent être minimes, sachant que les con- traintes occasionnées par un retrait relativement important10 peuvent aboutir à la casse du verre. Les résines utilisées selon l'invention présentent généralement un retrait de l'ordre de 0,5 à 0,7 % Selon l'invention, la matière plastique renforcée a un retrait inférieur à 0, 1 % et, de préférence, inférieur à 0,05 %.15 Selon l'invention, les résines utilisées possèdent la caractéristique de mouiller fortement les fibres de ren- forcement, de préférence les fibres de verre, ainsi que la surface du verre. Cette caractéristique est essentielle car les fibres doivent être réparties de façon homogène dans la résine afin que le matériau présente une uniformité de ses pro- priétés dans l'espace De plus, un bon mouillage de la surface du verre permet d'augmenter l'adhésion verre/ma- tière plastique renforcée.25 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, d'exemples de réalisation faite en référence aux figures: * la figure 1 est une vue, en perspective, d'un toit ouvrant de véhicule dont le panneau mobile est représenté en position fermée, * la figure 2 est une vue, en coupe, suivant la ligne A-A de la figure 1, d'un toit ouvrant de véhicule avec un panneau mobile en verre, * la figure 3 représente une coupe d'une vitre cou- lissante d'un véhicule automobile, * la figure 4 est une vue, en coupe, suivant la ligne B-B de la figure 3, d'une vitre coulissante en verre. Sur la figure 1, le panneau mobile 1 est représenté en position fermée Le joint profilé 2 assure l'étanchéité 6 - entre le panneau mobile 1 et le pavillon fixe 3. Sur la figure 2, le substrat transparent 4, formant le corps du panneau mobile 1, est en verre Le profil en ma- tière plastique renforcée 5, obtenu par encapsulation, en- toure une partie marginale du substrat 4 et affleure sa face extérieure 6. Le profil en matière plastique renforcée 5 forme à la fois un téton 7 (vu en section), élément de fixation du joint profilé 2, une nervure 8 présentant un alésage 9 1 à permettant la fixation du dispositif de coulissement an- nexe, non représenté, et des éléments rigidifiant l'ensem- ble, à savoir une équerre 10 et des nervures 11. La figure 3 représente, en vue de face de l'extérieur, une vitre coulissante 12 selon l'invention, obtenue par encapsulation d'une feuille de verre 13 La vitre coulis- sante 12 est entourée, sur une partie marginale, par un profil 14 en matière plastique renforcée Ce profil 14 comporte des alésages 15 permettant la fixation du vitrage au système de montée-baisse, non représenté. 2 a La figure 4 est une coupe suivant la ligne B-B de la figure 3 Le profil 14 affleure la face visible de l'exté- rieur 15 de la feuille de verre 13 Un joint en feutre 16 assure l'étanchéité entre le profil en plastique 14 et la carrosserie du véhicule 17.25 Les exemples suivants illustrent des formulations possibles pour la matière plastique utilisée selon l'in- vention. EXEMPLE l La composition d'une matière plastique pouvant être utilisée pour l'encapsulation d'un panneau pour toit ou- vrant est la suivante, les différents composants étant ex- primés en parties en poids: polyvinylester 21 fibres de verre 22 additif de retrait 9 catalyseur 1,7 pigment noir 1 charge (Ca CO 3 > 52 démoulant (stéarate): 1,5 7 - Les fibres de verre, du type verre textile E, ont une longueur comprise entre 6 et 13 mm. Cette matière plastique présente alors une densité de 1,86. Les caractéristiques mécaniques obtenues après moulage sont: * retrait: 0,02 à 0,04 % * module en flexion: 13000 M Pa * choc charpy: 0,52 J/cm 3 contrainte de rupture en traction: 32 M Pa contrainte de rupture en flexion: 79 M Pa EXEMPLE 2 Une autre composition d'une matière plastique, pouvant être utilisée pour l'encapsulation d'un panneau pour toit ouvrant est la suivante, les différents composants étant exprimés en parties en poids: polyester aromatique insaturé: 17 polymère thermoplastique: 11 styrène: 0,65 fibres de verre: 20 catalyseur: 1,25 charge (Ca CO 3): 50 stabilisant (parabenzoquinone): 0,01 Les fibres de verre ont une longueur comprise entre 5 et 15 mm. Les caractéristiques mécaniques obtenues après moulage sont: * module en flexion: 10500 M Pa * contrainte de rupture en traction: 32 M Pa * contrainte de rupture en flexion: 79 M Pa. 8 - k Ovjmv ICATIONS 1 Vitrage encapsulé ( 1, 12) comprenant un substrat transparent ( 4, 13) monolithique ou feuilleté, entouré sur au moins une partie de sa périphérie d'un profil ( 5, 14) en5 une matière plastique, obtenu par encapsulation du substrat transparent, caractérisé en ce que la matière plastique est à base d'une résine bas retrait et est renforcée par des fibres de renforcement, tel que le module en flexion de la matière plastique est supérieur à 7000 M Pa et, de préfé- rence, est supérieur à 10000 M Pa. 2 Vitrage encapsulé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la matière plastique est choisie parmi des copolymères du type acrylonitrile/butadiène/styrène, sty- rène/acrylonitrile ou des polymères du type polyacétals, polycarbonates, polyamides 6, polyamides 6/6, polyphénylène-oxydes ou polyesters. 3 Vitrage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière plastique est un polyester. 4 Vitrage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matière plastique est un polyvinylester. Vitrage selon une des revendications 1 à 4, carac- térisé en ce que la proportion des fibres de renforcement est de 10 à 50 % en poids de la matière plastique renforcée et que leur longueur est comprise entre 5 et 15 mm.25 6 Vitrage selon une des revendications 1 à 5, carac- térisé en ce que les fibres de renforcement sont des fibres de verre. 7 Vitrage selon une des revendications 1 à 6, carac- térisé en ce que le substrat transparent est constitué d'au moins une feuille de verre. 8 Vitrage selon une des revendications 1 à 7, carac- térisé en ce qu'il comporte des éléments de structure ( 10, 11) renforçant sa rigidité. 9 Vitrage selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'au moins une partie des éléments de structure sont ob- tenus par l'encapsulation à partir de la matière plastique renforcée. 10 Vitrage selon une des revendications 1 à 9, carac- térisé en ce qu'il comporte des éléments fonctionnels. -9- 11 Vitrage selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'au moins une partie des éléments fonctionnels sont moulés selon la technique d'encapsulation à partir de la matière plastique renforcée. 12 Vitrage selon une des revendications 1 à 11, ca- ractérisé en ce que le retrait de la matière plastique renforcée est inférieur à 0,1 % et, de préférence, infé- rieur à 0,05 %. 13 Vitrage selon une des revendications 1 à 12, ca- ractérisé en ce que la matière plastique affleure la sur- face extérieure du substrat. 14 Vitrage selon une des revendications 1 à 13, ca- ractérisé en ce qu'il constitue le panneau mobile d'un toit ouvrant d'un véhicule à moteur. 15 Vitrage selon une des revendications 1 à 13, ca- tactérisé en ce qu'il constitue une vitre coulissante.