Brevet FR2932412A3 — publié le 20091218

FR 2932412 A3 20091218 FR 0853934 A 20080613 VITRAGE A RESISTANCE AUX BALLES AUGMENTEE La présente invention a trait à des vitrages résistant aux balles et/ou éclats et/ou autres projectiles du même type. De tels vitrages consistent en assemblages de feuilles de verre et de matière plastique transparente, reliées les unes aux autres par des couches intercalaires adhésives du type polyvinylbutyral (PVB), polyuréthane (PU) ou résine époxy. Des niveaux extrêmement élevés de résistance aux balles peuvent être atteints en augmentant l'épaisseur des feuilletés, au détriment de la transmission lumineuse à travers le vitrage. Les inventeurs se sont maintenant aperçu que l'emploi d'une céramique transparente permettait d'atteindre d'excellents niveaux de résistance aux balles et/ou éclats pour des masses surfaciques minimales du composite, en général feuilleté, et des transmissions lumineuses visibles maximales à travers celui-ci. Les termes minimales et maximales se référent aux autres matériaux transparents utilisés dans cette application, en particulier le verre. L'invention a donc pour objet l'utilisation d'une céramique transparente dans la constitution d'un feuilleté anti-balles et/ou anti-éclats transparent, pour diminuer la masse surfacique de celui-ci à résistance aux balles et/ou éclats constante, et augmenter la transmission lumineuse visible à travers le feuilleté. Le feuilleté est ici transparent en ce sens qu'une partie au moins de sa surface principale l'est. Une céramique transparente désigne ici par exemple du saphir (Al2O3) monocristallin, Al2O3 polycristallin, oxynitrure d'aluminium (alon), un spinelle. Certains de ces matériaux, en particulier le saphir monocristallin, ne peuvent pas être fabriqués en plaques ou feuilles de surfaces principales plus grandes que 225 x 660 mm2 environ. Pour des dimensions supérieures, on peut donc penser associer en mosaïque plusieurs plaques de matériaux transparents identiques ou différents. Les inventeurs ont découvert que de telles mosaïques sont aptes à procurer des niveaux de résistance balistique très élevés, mais aussi que de surcroît, elles limitent la propagation de la détérioration (fissures ...) du feuilleté à l'extérieur de leur constituant qui reçoit un impact. En d'autres termes, la détérioration s'étend plus sur une feuille monolithique de mêmes surface et matériau que ceux de la mosaïque. Sur la mosaïque, la détérioration a tendance, dans de nombreux cas, à se circonscrire au constituant ( carreau ) recevant un impact. De plus, il a été constaté avec surprise que les espaces fins entre les carreaux de la mosaïque, généralement occupés par des joints notamment organiques, ne constituent nullement une faiblesse du point de vue de la résistance balistique. Par conséquent, dans une réalisation particulière de l'utilisation de l'invention, au moins une partie de l'épaisseur du feuilleté est constituée d'une mosaïque comprenant au moins deux éléments constitutifs transparents, pour limiter la détérioration du feuilleté hors de l'un desdits au moins deux éléments constitutifs qui reçoit un impact. L'invention a également pour objet un feuilleté transparent anti-balles et/ou anti-éclats de dimensions supérieures à celles maximales possibles d'une plaque de saphir monocristallin, caractérisé en ce qu'au moins une partie de son épaisseur est constituée d'une mosaïque comprenant au moins deux éléments constitutifs transparents, et en ce qu'une au moins de ses faces extérieures est constituée d'une feuille transparente continue. Ainsi évite-t-on que ladite mosaïque ne forme elle-même une face extérieure du feuilleté. En effet, les irrégularités de surface de la mosaïque peuvent être une source d'encrassement à plus ou moins long terme, ou d'accrochage d'un outil de nettoyage tel qu'essuie-glace ...On évite en particulier l'encrassement des joints organiques de type PVB, et on augmente leur durabilité en limitant leur dégradation par les UV et l'humidité. Selon deux réalisations ne s'excluant pas mutuellement : - une dite feuille transparente continue est en verre d'épaisseur comprise entre 2 et 6 mm, notamment en verre trempé chimiquement, de manière particulièrement appropriée du côté d'où l'impact est attendu ; une dite feuille transparente continue est en polycarbonate ou équivalent, de préférence du côté opposé à celui destiné à recevoir l'impact. Lesdits au moins deux éléments constitutifs transparents peuvent être monolithiques, feuilletés, en matériaux identiques ou différents choisis parmi une céramique, un verre, une vitrocéramique et/ou une matière plastique. La céramique employée peut être, de manière préférée, monocristalline telle que du saphir (AI203) monocristallin, ou polycristalline telle qu'alumine polycristalline, céramique frittée, ou de l'oxynitrure d'Al (alon), ou un spinelle. Le verre employé peut être sodocalcique, à basse teneur en Fe, borosilicate, éventuellement traité, par exemple par trempe chimique. Des exemples de matières plastiques utilisables sont les adhésifs polyvinylbutyral (PVB), polyuréthane (PU), ou encore polycarbonate (PC), acrylique tel que poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA) ou une résine ionomère. Le feuilleté de l'invention a une épaisseur comprise entre 30 et 120 mm, de préférence entre 40 et 100 mm. Il est constitué de feuilles/mosaïques rigides et au moins en partie transparentes, de céramique, verre, vitrocéramique et/ou matière plastique, collées les unes aux autres par des couches adhésives intercalaires telles que PVB ou PU. L'épaisseur de ces dernières est par exemple un multiple de 0,38 mm, notamment 0,76 mm. L'épaisseur des feuilles/mosaïques de céramique est comprise entre 2 et 18 mm, est égale notamment à 3,18 mm, 6,35 mm ou 7,62 mm et n'excède de 25 préférence pas 15 ù 17 mm. L'épaisseur des feuilles/mosaïques de verre est comprise entre 2 et 15 mm, de préférence entre 6 et 12 mm, à l'exception de la feuille de verre constituant le cas échéant la surface extérieure du feuilleté dont l'épaisseur est de 2 à 6 mm, notamment de 4 mm. 30 L'épaisseur des feuilles/mosaïques de vitrocéramique peut être comprise entre 5 et 7 mm. L'épaisseur des feuilles/mosaïques de matière plastique est comprise entre 2et10mm. Les éléments constitutifs d'une mosaïque, transparents ou non, sont collés les uns aux autres de préférence par un joint organique, par exemple par un 5 cordon de PVB de 0,38 ou 0,76 mm. Leurs bords présentent des chanfreins réduits le plus possible, ou d'autres formes en gradins ou biseaux permettant l'emboîtement et/ou recouvrement des bords de deux éléments constitutifs voisins. Néanmoins, la forme droite sans chanfrein ou à chanfrein réduit le plus possible est préférée d'un point de vue 10 optique. Le feuilleté de l'invention peut avoir une longueur aussi grande que 2 m par exemple. Selon deux modes de réalisation particuliers du feuilleté de l'invention : - ladite mosaïque comprend au moins un élément constitutif non 15 transparent, notamment en matériau anti-balles et/ou anti-éclats, par exemple métallique ; - dans le feuilleté est incorporée une rapplique pénétrante en matériau anti-balles et/ou anti-éclats recouvrant la périphérie de la structure antiballes et/ou anti-éclats du feuilleté, et destinée à recouvrir aussi, en 20 position de montage de celui-ci, la baie dans laquelle il est installé ; à cet égard il est fait référence au brevet EP 918 629 B1. L'invention a également pour objet un vitrage de bâtiment ou de véhicule de transport (terrestre, aquatique, aérien, spatial) comprenant un feuilleté décrit ci-dessus. 25 L'invention sera mieux comprise à la lumière de l'exemple suivant. Exemple On met en oeuvre un feuilleté de composition suivante : 4 white glass / 1,52 PVB / 7,62 saphir / 1,52 PVB / 7,62 saphir / 1,52 PVB / 12 white glass / 0,76 PVB / 12 white glass / 0,76 PVB / 12 white glass / 0,76 PVB / 30 12 white glass / 0,76 PVB / 3 white glass / 2,5 PU / 3 PC dans laquelle les chiffres indiquent les épaisseurs des constituants en mm, white glass est le verre blanc, le saphir est monocristallin, PVB désigne le polyvinylbutyral, PU le polyuréthane et PC le polycarbonate. Chacune des épaisseurs de saphir est constituée d'une mosaïque de 5 quatre carreaux de 100 mm x 100 mm, collés les uns aux autres par des cordons de 0,76 mm de PVB. Les bords de ces carreaux présentent des chanfreins inférieurs à 0,5 mm. Ce feuilleté a une épaisseur de 82 mm, une masse surfacique de 210 kg/m2, et une transmission lumineuse visible supérieure à 70 %. 10 Il satisfait la norme NATO-STANAG 4569 (North Atlantic Treaty Organization û Standard Agreement) de niveau 4, a) aussi bien pour les munitions 14,5 x 114 API B32 émises à 911 m/s, b) que pour les fragments FSP 20 mm émis à 960 m/s. Dans les deux cas a) et b), on constate que la détérioration du feuilleté est 15 limitée en dehors du carreau de saphir ayant reçu l'impact. Des feuilletés en verre et sans céramique de type saphir, ont à même résistance balistique - une épaisseur supérieure à 130 mm, une masse surfacique supérieure à 320 kg/m2 et une transmission lumineuse visible inférieure à 50 0/0 20 dans le cas a) ci-dessus, et - une épaisseur supérieure à 100 mm, une masse surfacique supérieure à 250 kg/m2 et une transmission lumineuse visible inférieure à 58 0/0 dans le cas b) ci-dessus. Les joints entre les carreaux ne sont pas une faiblesse du feuilleté, qui 25 résiste à des tirs sur ces joints comme si la mosaïque était remplacée par une feuille monolithique de saphir. REVENDICATIONS1. Utilisation d'une céramique transparente dans la constitution d'un feuilleté anti-balles et/ou anti-éclats transparent, pour diminuer la masse surfacique de celui-ci à résistance aux balles et/ou éclats constante, et augmenter la transmission lumineuse visible à travers le feuilleté. 2. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins une partie de l'épaisseur du feuilleté est constituée d'une mosaïque comprenant au moins deux éléments constitutifs transparents, pour limiter la détérioration du feuilleté hors de l'un desdits au moins deux éléments constitutifs qui reçoit un impact. 3. Feuilleté transparent anti-balles et/ou anti-éclats de dimensions supérieures à celles maximales possibles d'une plaque de saphir monocristallin, caractérisé en ce qu'au moins une partie de son épaisseur est constituée d'une mosaïque comprenant au moins deux éléments constitutifs transparents, et en ce qu'une au moins de ses faces extérieures est constituée d'une feuille transparente continue. 4. Feuilleté selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une dite feuille transparente continue est en verre d'épaisseur comprise entre 2 et 6 mm, notamment en verre trempé chimiquement. 5. Feuilleté selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'une dite feuille transparente continue est en polycarbonate ou équivalent. 6. Feuilleté selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que lesdits au moins deux éléments constitutifs transparents sont en matériaux identiques ou différents choisis parmi une céramique, un verre, une vitrocéramique et/ou une matière plastique. 7. Feuilleté selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que ladite mosaïque comprend au moins un élément constitutif non transparent, notamment en matériau anti-balles et/ou anti-éclats. 8. Feuilleté selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'y est incorporée une rapplique pénétrante en matériau anti-balles et/ou anti-éclatsrecouvrant la périphérie de la structure anti-balles et/ou anti-éclats du feuilleté, et destinée à recouvrir aussi, en position de montage de celui-ci, la baie dans laquelle il est installé. 9. Vitrage de bâtiment ou de véhicule de transport comprenant un feuilleté selon l'une des revendications 3 à 8.