Brevet FR2673619A1 — publié le 19920911

VITRAGE FEUILLETE La présente invention concerne un vitrage feuilleté pour véhicule de transport, en particulier un pare-brise pour avion. Dans les vitrages feuilletés pour avions comprenant deux feuilles de verre trempées thermiquement ou chimique- ment, la couche intercalaire thermoplastique utilisée est constituée généralement par plusieurs plis en polyvinylbutyral plastifié (désigné par la suite dans la description par PVB) Le choix du PVB provient de ce que le PVB présente un module en traction élevé et un allongement20 à la rupture important et qu'il peut remplir un rôle d'ab- sorbeur d'énergie tout en assurant l'étanchéité d'un vi- trage dans lequel toutes les feuilles de verre sont brisées. Lorsqu'un tel vitrage feuilleté est placé dans les conditions habituelles d'un vol à haute altitude, il est soumis d'une part à des différences de pressions impor- tantes entre ses deux faces, et d'autre part à des diffé- rences de températures également importantes entre ces mêmes faces Comme le PVB présente un coefficient de dila-30 tation bien supérieur à celui des feuilles de verre, le vitrage est soumis dès lors à des contraintes notamment à des contraintes en cisaillement importantes, s'exerçant surtout au niveau des bords du vitrage Ces contraintes élevées peuvent encore être augmentées lorsque le vitrage est soumis à des chocs, en particulier à basse température, par exemple lors d'impacts d'oiseaux, le PVB présentant à ces basses températures inférieures à 00 C, un module en traction fortement augmenté. Le problème lié aux contraintes est encore accentué lorsque l'intercalaire comporte, noyé dans ses bords, une ceinture périphérique métallique ou en une matière strati- fiée, augmentant la rigidité du vitrage et/ou permettant ou facilitant le cas échéant un montage, par boulonnage par exemple, du vitrage dans la baie de carrosserie du cockpit. Des solutions ont déjà été proposées pour diminuer les contraintes évoquées ci-dessus, et pour réduire par consé- quent les risques de défaillance du vitrage Une des solu- tions consiste à appliquer un matériau agissant comme sé-10 parateur dans la partie marginale du vitrage Cette solu- tion peut convenir pour des vitrages de faibles dimensions. Elle n'est cependant pas satisfaisante pour des vitrages de la taille d'un pare-brise d'avion En outre, les matériaux séparateurs peuvent favoriser la pénétration de l'humidité15 dans l'intercalaire PVB, entraînant des pertes d'adhésion en des emplacements non désirés, ainsi que des pertes des qualités optiques du vitrage, en particulier de la trans- parence En plus, les matériaux séparateurs ne présentent pas la qualité optique des couches employées dans les vi-20 trages feuilletés, et leur utilisation réduit le champ de vision du vitrage. On a aussi proposé, d'après la publication de brevet FR-A-2 310 979 de placer un film continu en polyuréthane entre la couche de PVB et la feuille de verre Le film de25 polyuréthane dévie l'effort de cisaillement réduisant ainsi l'effet de la contraction thermique du PVB. Cette solution présente encore des inconvénients Elle nécessite généralement une activation de l'adhésion pour le polyuréthane sur la totalité de la surface de contact avec30 le verre Elle implique en outre un interface supplémen- taire entre deux produits thermoplastiques différents, en particulier d'indices de réfraction différents, ce qui peut induire à nouveau des défauts optiques dans le vitrage. L'invention obvie aux inconvénients cités Elle pro- pose une nouvelle structure de vitrage feuilleté qui pré- sente les propriétés mécaniques et optiques recherchées et qui se conservent dans le temps et dans des conditions de températures et de pressions extrêmes. Le vitrage selon l'invention comprend deux feuilles de 3 verre séparées par un intercalaire en matière plastique de type PVB, au moins un anneau étant disposé entre l'inter- calaire et une feuille de verre dans la partie marginale du vitrage, cet anneau présentant des propriétés d'adhésion 5 avec l'intercalaire et avec le verre, et étant formé d'une matière plastique présentant des propriétés d'allongement supérieures à celles de l'intercalaire, ainsi qu'un module au cisaillement plus faible. La feuille de verre au contact de l'anneau peut être la feuille de verre destinée à être orientée vers l'exté- rieur ou au contraire celle destinée à être orientée vers l'intérieur. En tant que matière plastique du type PVB, on peut citer par exemple des matières thermoplastiques tel le PVB, le chlorure de polyvinyle, etc Dans la suite de la des- cription nous utiliserons le terme PVB par soucis de sim- plification. Dans une forme de réalisation préférée, le vitrage selon l'invention comprend des anneaux en matière plasti- que, disposés entre chacune des faces du PVB et les feuilles de verre. Lorsque le vitrage comporte plus de deux feuilles de verre, on peut prévoir un anneau comme décrit précédemment à chaque interface verre-PVB. La matière plastique formant l'anneau peut être choi- sie parmi des silicones thermodurcissables, des élastomères thermodurcissables notamment des polyuréthanes thermo- durcissables, des élastomères thermoplastiques notamment des polyuréthanes thermoplastiques.30 Ces matières plastiques pouvant être utilisées selon l'invention présentent un allongement à la rupture compris entre 200 et 700 % et de préférence entre 300 et 600 % et un module au cisaillement compris entre 1 et 100 M Pa et de préférence entre 10 et 80 M Pa, ces valeurs étant des va-35 leurs mesurées pour des températures comprises entre -300 C et 400 C environ. L'anneau en matière plastique doit présenter des di- mensions lui permettant d'absorber et surtout de trans- mettre progressivement les contraintes au cisaillement 4 auxquelles est soumis l'intercalaire en PVB lorsque le vi- trage est soumis aux conditions évoquées ci-dessus. L'épaisseur de l'anneau peut être comprise entre 0,2 mm et 2 mm Cette épaisseur dépend de celle de 1 'in- tercalaire PVB Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'épaisseur de l'anneau est de préférence comprise entre 5 et 15 % de l'épaisseur du PVB séparant les deux feuilles de verre. La largeur de l'anneau est par exemple comprise entre 15 et 100 mm Cette largeur dépend également des dimensions du vitrage Elle est généralement comprise entre 2 et 15 % de ces dimensions en longueur ou en largeur La largeur de l'anneau peut aussi varier le long du pourtour d'un même vitrage selon sa forme et ses dimensions.15 Pour éviter des contraintes localisées au niveau du bord intérieur de l'anneau, selon une caractéristique de l'invention, l'épaisseur du bord de cet anneau décroit progressivement vers la face du verre Lorsqu'il est formé de plusieurs plis, la structure du bord peut être une20 structure en marches d'escalier, la hauteur de chaque mar- che correspondant à l'épaisseur de chaque pli, qui de pré- férence est inférieure à 0,5 mm Lorsqu'il est formé d'un seul pli, la structure de bord peut présenter une forme en biseau L'angle d'inclinaison de la ligne de décroissance25 du bord est de préférence inférieur à 450. Comme décrit précédemment, une caractéristique impor- tante de l'anneau selon l'invention est qu'il présente des propriétés adhésives avec le verre et avec le PVB Lorsque la matière plastique qui le constitue ne présente pas les30 propriétés adhésives suffisantes, il est nécessaire d'amé- liorer ces propriétés par l'utilisation d'un primaire ou tout autre traitement adapté On peut ainsi traiter la surface du verre au contact de l'anneau à l'aide d'un pro- moteur d'adhésion tel un amino-silane L'adhérence de35 l'anneau avec le verre doit être du même ordre de grandeur que celles du PVB avec le verre. Lorsque le vitrage comporte une ceinture (ou insert) périphérique métallique ou à base de fibres synthétiques, noyée partiellement dans le PVB, et destinée généralement a être percée pour permettre le montage par boulonnage du vitrage sur le cockpit, l'anneau (ou les anneaux) uti- lisé(s) conformément à l'invention présentetnt) une largeur telle qu'il(s) s'étend(ent> intérieurement au delà de la 5 profondeur de prise de la ceinture dans l'intercalaire sur une distance de préférence d'au moins 5 mm Cette structure permet d'absorber les différentes contraintes supplémen- taires créées par la ceinture, telles qu'effet de levier, pont thermique, etc 10 Comme décrit précédemment, l'intercalaire en PVB est formé de plusieurs plis Dans ce cas, ce peuvent être des plis à base d'un même PVB, c'est-à-dire d'un PVB plastifié avec un même plastifiant et avec un taux de plastifiant identique Ce peut être aussi et avantageusement une asso-15 ciation de plusieurs plis de PVB présentant des teneurs en plastifiant différentes. Le vitrage selon l'invention peut aussi être un vi- trage chauffant et à cette fin, au moins une face d'une feuille de verre peut être munie d'une résistance électri-20 que chauffante ou au contact d'une telle résistance Ce peut être une couche conductrice continue déposée sur la face du verre ou un réseau de fils fins métallique de ré- sistance électrique incrusté dans l'intercalaire au contact de ladite feuille de verre.25 Les feuilles de verre peuvent être en verre trempé thermiquement ou chimiquement. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description suivante d'exemples de réalisation.30 La figure 1 est une vue en coupe d'un vitrage selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe d'une variante d'un vitrage selon l'invention, munie d'une ceinture périphéri- que.35 La figure 1 représente un vitrage 1 selon l'invention formé de deux feuilles de verre trempées thermiquement, une feuille de verre extérieure 2 et une feuille de verre in- térieure 3 entre lesquelles est disposé un intercalaire 4 formé de plusieurs plis 5 de PVB En périphérie du vitrage, 6 entre les interfaces verre-PVB, sont prévus deux anneaux 6, 7 en polyuréthane Le polyuréthane est par exemple un élastomère thermodurcissable, obtenu par injection ou mou- lage Ce polyuréthane présente un allongement à la rupture de 350 % et un module au cisaillement de 60 M Pa mesurés à une température de -300 C Ce polyuréthane adhère au verre et au PVB Les valeurs d'adhésion mesurées d'après le test de pelage décrit ci-après est de 15 da N/cm pour l'adhésion polyuréthane-verre.10 Les valeurs d'adhésion, sont mesurées à partir d'éprouvettes en verre de 8 x 8 cm revêtues d'une couche obtenue à partir du polyuréthane formant l'anneau On dé- coupe une languette de 1 cm de large dans la couche de revêtement et on la décolle sur 3 cm.15 Le test proprement dit consiste à tirer sur la lan- guette, perpendiculairement à la surface du verre, à une vitesse de traction de 2 cm/mn On mesure la force néces- saire pour le pelage. Ces anneaux 6, 7 présentent par exemple une épaisseur de 1 mm alors que l'épaisseur du PVB en dehors de la zone annulaire est de 10 mm La largeur d'un anneau est par exemple de 20 mm alors que le vitrage présente des dimen- sions en longueur et en largeur de l'ordre de 500 mm. Les bords intérieurs 8, 9 des anneaux présentent une forme en biseau, l'angle étant de préférence inférieur à 450, et ici par exemple de 20 degrés environ Cette dimi- nution progressive de l'épaisseur de l'anneau procurée par cette forme en biseau évite tout risque de distorsion op- tique et procure une meilleure liaison verre-polyuréthane30 PVB. La figure 2 représente en coupe un pare-brise 10 pour avion, formé de deux feuilles de verre trempé thermiquement, une feuille de verre 11 extérieure et une feuille de verre intérieure 12, reliées par un intercalaire35 13 en PVB formé de plusieurs plis, par exemple ZO plis in- térieurs 14, de 0,5 mm d'épaisseur en PVB à 19 parties en poids de plastifiant. Deux anneaux 15, 16 en polyuréthane thermoplastique sont disposés en périphérie du vitrage entre l'intercalaire 13 et les feuilles de verre 11, 12 Ces anneaux sont obte- nus par moulage Le polyuréthane est un polyester uréthane. Les bords intérieurs 17, 18 des anneaux sont découpés en forme de biseau, l'angle du biseau étant de 20 envi-5 ron. Une ceinture périphérique 19, de 2 mm d'épaisseur, est noyée partiellement, sur une profondeur d'environ 30 mm par exemple dans l'intercalaire Cette ceinture peut être en un métal inoxydable, en aluminium, ou à base d'une structure10 fibreuse, et elle est destinée à être percée pour le montage par boulonnage du vitrage à la structure de l'avion. Comme représentés sur la figure, les anneaux s'étendent vers l'intérieur du vitrage au delà de l'extré- mité de la ceinture métallique, d'une distance e, de pré- férence supérieure à 5 mm. L'épaisseur d'un anneau est de 1 mm environ, ce qui correspond à l'épaisseur de 2 plis de PVB. La structure du vitrage décrite ci-dessus permet d'absorber les mouvements de la ceinture périphérique ainsi que les différentes contraintes évoquées précédemment dans les conditions d'utilisation du vitrage à haute altitude. l I Ovis H LCATIONS 1 Vitrage feuilleté notamment pare-brise d'avion comprenant au moins deux feuilles de verre liées par un intercalaire en matière plastique du type polyvinylbutyral, 5 caractérisé en ce qu'il comprend dans la partie marginale du vitrage, entre au moins une feuille de verre et l'in- tercalaire, au moins un anneau en une matière plastique présentant un module en cisaillement plus faible que celui de l'intercalaire formant des propriétés d'allongement su-10 périeurs à celles de l'intercalaire et des propriétés adhésives avec l'intercalaire et le verre. 2 Vitrage feuilleté selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il comprend un anneau en matière plastique à chacune des deux interfaces verre-intercalaire. 3 Vitrage feuilleté selon une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'épaisseur de l'anneau correspond à une épaisseur comprise entre 5 et 15 % de l'épaisseur de l'intercalaire. 4 Vitrage feuilleté selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la largeur de l'anneau est com- prise entre 2 et 15 % des dimensions du vitrage. Vitrage feuilleté selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'épaisseur du bord intérieur de l'anneau décroit progressivement vers la face du verre. 6 Vitrage feuilleté selon la revendication 5, carac- térisé en ce que l'angle de la tangente à la décroissance de l'épaisseur de l'anneau est inférieur à 45 degrés. 7 Vitrage feuilleté selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la matière plastique formant l'anneau est choisie parmi les élastomères ther- modurcissables du groupe des silicones, polyesters, poly- uréthanes et les élastomères thermoplastiques. 8 Vitrage feuilleté selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'anneau est obtenu par moulage. 9 Vitrage feuilleté selon une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il est en polyuréthane thermoplas- tique. Vitrage selon une des revendications 1 à 9, ca- ractérisé en ce que l'anneau présente un allongement à la 9 rupture compris entre 200 et 700 % et un module au cisail- lement compris entre 1 et 100 M Pa, entre -300 C et 40 C. 11 Vitrage selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'anneau présente un allongement à la rupture com- pris entre 300 et 600 % et un module au cisaillement com- pris entre 10 et 80 M Pa, entre -301 C et 400 C. 12 Vitrage selon une des revendications 1 à 11, ca- ractérisé en ce qu'il comprend une ceinture noyée partiel- lement dans l'intercalaire en PVB.10 13 Vitrage selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'anneau s'étend sur une largeur supérieure à la largeur de la partie noyée de la ceinture. 14 Vitrage selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'anneau s'étend au dela de l'extrémité de la cein- ture d'une distance supérieure à 5 mm. Vitrage selon une des revendications 1 à 14, ca- ractérisé en ce qu'il comporte une résistance électrique chauffante.