Brevet FR2869605A1 — publié le 20051104

STRUCTURE FEUILLETEE A RESISTANCE BALISTIQUE La présente invention a trait à des parois transparentes à haute résistance balistique. Par résistance balistique, on entend notamment au sens de l'invention la résistance de la paroi à un ou plusieurs impacts plus ou moins distants les uns des autres de balles à noyaux en plomb recouverts d'enveloppes de laiton, de calibres 44 Magnum, de vitesses variables. La résistance balistique s'évalue par le fait que la paroi n'est pas traversée par les balles, c'est-à-dire que la sécurité d'une personne située du côté de la paroi opposée aux impacts, est assurée. Les applications particulièrement concernées sont les vitrages d'automobiles de luxe, les guichets de banque, sas de sécurité, vitrines pour produits de haute valeur, hublots de portes de séparation entre cabines de pilotage d'avions et cabines passagers, ... Selon les cas, il convient de limiter plus ou moins le poids et l'épaisseur de la paroi, notamment lorsque celle-ci est mobile. Dans ces conditions, les inventeurs se sont aperçus que la meilleure résistance balistique était obtenue avec une structure feuilletée notamment transparente, à résistance balistique, comprenant une première face et une seconde face opposée constituée d'une feuille de polycarbonate ou similaire reliée au reste de la structure par une couche adhésive intercalaire, notamment polyuréthane, caractérisée en ce que la structure comprend au moins trois feuilles de verre de 0,9 à 3 mm se succédant avec interposition, entre deux feuilles voisines, d'une couche adhésive intercalaire, et que son épaisseur totale est comprise entre 15 et 40 mm. Cette résistance balistique a été vérifiée en particulier par trois tirs aux sommets d'un triangle équilatéral comme précisé au-dessus. Cette feuille de polycarbonate en face arrière peut être à la fois relativement rigide, offrant une résistance à la pénétration d'une balle, et apte à se déformer, c'est-à-dire à absorber la contrainte mécanique induite par la pénétration d'une balle dans des plis plus en avant . Elle peut être recouverte d'une couche d'aspect, d'un vernis, d'un film, d'un décor, d'une feuille de verre supplémentaire, d'une autre matière plastique ou autre sans que l'on sorte du cadre de l'invention. De préférence, ladite première face est constituée d'une structure feuilletée caractérisée en ce que ladite première face est constituée d'une feuille de verre d'au moins 3,5 mm d'épaisseur. Dans la conception de l'invention, cette première face est celle susceptible de recevoir l'impact. Une telle feuille externe relativement épaisse procure une augmentation substantielle de la résistance au premier impact, comme en attestent les exemples de mise en oeuvre de l'invention dans la suite. Dans le même but (résistance au premier impact), ladite première face est avantageusement renforcée dans sa surface. Le renforcement est réalisé conformément à deux variantes principales: É La première face est trempée chimiquement, comme décrit par exemple dans le brevet FR 2 595 091, la trempe chimique consistant à remplacer des ions de la surface d'une feuille de verre silico-sodocalcique, par exemple, par d'autres de plus grands diamètres, de manière à créer une compression; ou encore É La première face est revêtue par une couche de renforcement mécanique, en contact avec l'atmosphère ambiante. Il s'agit notamment de Si3N4, de carbone amorphe tétraédrique hydrogéné ta C: H (appelé DLC pour Diamond Like Carbon) ... L'épaisseur de ces couches est notamment comprise entre 10 et 500 nm, et n'excède pas, de préférence, 300 nm. Si3N4 est obtenu par pulvérisation cathodique assistée par champ magnétique (magnétron) au moyen d'une cible en silicium dopé avec un métal tel qu'Al pour la rendre suffisamment conductrice, et en atmosphère nitrurante. Les couches DLC peuvent résulter de la dissociation d'un précurseur tel que CH4, C2H6, C2H4, C2H2...dans une source ionique (basée ou non sur le principe de couche anodique anode layer source avec ou sans grille d'accélération des ions, excité par courant continu, alternatif ou rayonnement micro-onde), le flux d'ions ainsi créé étant dirigé sur le substrat chauffé ou non avec des énergies entre 100-2000 eV. 20 25 30 Un effet favorable important est obtenu, d'autre part, en impact simple ou en multi-impact, par le fait que les couches adhésives intercalaires de la structure feuilletée qui séparent deux feuilles de verre ou une feuille de verre et une feuille de matière plastique telle que polycarbonate, ont un module d'Young à 25 C au moins égal à 100 MPa, de préférence à 400 MPa, et de manière particulièrement préférée à 700 MPa. Des exemples en sont un polyvinylbutyral à faible teneur en plastifiant (notamment constitué de 100 parts de résine et 19 parts d'adipate de n-hexyle), un polyuréthane thermoplastique à haut module... Avantageusement, l'épaisseur totale de la structure feuilletée n'excède pas 10 35 mm, de préférence 30 mm et, de façon particulièrement préférée 25 mm, ce qui maintient le poids dans les limites désirées. D'autres objets de l'invention consistent en É Un vitrage résistant à un ou plusieurs impacts de balles, constitué d'une structure feuilletée telle que décrite précédemment, étant précisé que ladite première face est orientée du côté d'où l'impact provient, en particulier un tel vitrage résistant au moins à trois impacts de balles à noyaux en plomb recouverts d'enveloppes de laiton, de calibres 44 Magnum, et de vitesses habituelles; É Un véhicule de transport terrestre, aquatique ou aérien, un bâtiment, un sas, une vitrine, un guichet, une cabine (téléphonique, ascenseur...), une paroi intérieure ou une porte comprenant un tel vitrage. L'invention est maintenant illustrée dans les exemples de réalisation qui suivent. Exemple 1 On soumet deux structures feuilletées à des essais de résistance balistique. Les composants des structures sont des feuilles désignées par les abréviations suivantes, associées à leurs épaisseurs (en mm) : - RT = feuille de verre silico-sodocalcique flotté recuit; - PVB = polyvinylbutyral standard; - PU = polyuréthane; - PC = polycarbonate. Première structure feuilletée: 2,1 RT/(0,76 PVB/2,1 RT)x5/2,5PU/4 PC (épaisseur totale = 22,90 mm). Deuxième structure feuilletée: 6 RT / 0,76 PVB / 5 RT / 0,76 PVB / 4 RT / 2,5 PU / 3 PC (épaisseur totale = 22,02 mm). Le test consiste à tirer sur un échantillon de 500 x 500 mm2 de l'une des structures ci-dessus, aux trois sommets d'un triangle équilatéral de côté variable. Les balles sont à noyaux en plomb recouverts d'enveloppes de laiton et de calibre 44 Magnum. On détermine une vitesse limite de perforation (VLP) qui correspond à la vitesse maximale du projectile n'induisant pas de perforation même partielle du blindage. On obtient les résultats suivants: - première structure: VLP = 480 m/s pour un triangle de 60 mm de côté ; - deuxième structure: VLP = 450 m/s pour un triangle de 90 mm de côté. Ces valeurs traduisent la supériorité de la première structure, qui comprend des plis fins de verre successifs (séparés par un intercalaire adhésif). Exemple 2 On évalue les structures suivantes: Troisième structure: 2,1 RT / (0,76 PVB / 2,1 RT) x 4 / 2,5 PU / 4 PC (épaisseur totale = 20, 04 mm). Quatrième structure: RT / (0,76 PVB / 1,6 RT) x 3 / 2,5 PU / 4 PC (épaisseur totale = 18,58 mm) Des séries de trois tirs aux sommets d'un triangle équilatéral de 120 mm de côtés sont effectuées. Les vitesses limites de perforation sont: - 439 m/s pour la troisième structure, - et 437 m/s pour la quatrième. La quatrième structure est meilleure: à épaisseur moindre elle présente une vitesse limite de perforation comparable. Exemple 3 On évalue la résistance balistique comparée de verre trempé chimiquement conformément au brevet FR2 595 091 (noté sous forme abrégée RC). Les structures feuilletées sont soumises à un unique impact, au moyen des mêmes projectiles qu'aux exemples 1 et 2; on mesure également les vitesses limites de perforation. Cinquième structure: RC / 2,01 PU / 3 PC VLP = 503 m/s Sixième structure: 10RT/2,01 PU/3 PC VLP = 430 m/s La trempe chimique accroît la résistance balistique, au moins au premier impact. 6 REVENDICATIONS, 1. Structure feuilletée notamment transparente, notamment à résistance balistique, comprenant une première face et une seconde face opposée constituée d'une feuille de polycarbonate ou similaire reliée au reste de la structure par une couche adhésive intercalaire, notamment polyuréthane, caractérisée en ce que la structure comprend au moins trois feuilles de verre de 0,9 à 3 mm se succédant avec interposition, entre deux feuilles voisines, d'une couche adhésive intercalaire, et que son épaisseur totale est comprise entre 15 et 40 mm. 2. Structure feuilletée selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite première face est constituée d'une feuille de verre d'au moins 3,5 mm d'épaisseur. 3. Structure feuilletée selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite première face est renforcée dans sa surface. 4. Structure feuilletée selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite première face est trempée chimiquement. 5. Structure feuilletée selon la revendication 3, caractérisée en ce que la feuille de verre constituant ladite première face est revêtue par une couche de renforcement mécanique, en contact avec l'atmosphère ambiante. 6. Structure feuilletée selon la revendication 1, caractérisée en ce que les couches adhésives intercalaires qu' elle comporte, et qui séparent deux feuilles de verre ou une feuille de verre et une feuille de matière plastique telle que polycarbonate, ont un module d'Young à 25 C au moins égal à 100 MPa, de préférence à 400 MPa, et de manière particulièrement préférée à 700 MPa. 7. Structure feuilletée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que son épaisseur totale n'excède pas 35 mm, de préférence 30 mm et, de façon particulièrement préférée 25 mm. 8. Vitrage résistant à un ou plusieurs impacts de balles, constitué d'une structure feuilletée selon l'une des revendications précédentes, ladite première face étant orientée du côté d'où l'impact est attendu. 9. Vitrage selon la revendication 8, résistant au moins à trois impacts de balles à noyaux en plomb recouverts d'enveloppes de laiton, de calibres 44 Magnum, et de vitesses habituelles. 10. Véhicule de transport terrestre, aquatique ou aérien, bâtiment, sas, vitrine, 5 guichet, cabine ou paroi intérieure, porte comprenant un vitrage selon la revendication 8.