Brevet FR3126339A1 — publié le 20230303

La présente invention concerne un ensemble vitré pour un véhicule, l’ensemble vitré comprenant une première feuille de verre et une deuxième feuille de verre superposées, une première couche d’amortissement viscoélastique pour l’affaiblissement acoustique du véhicule, la première couche d’amortissement étant formée par un matériau comprenant au moins un polymère acrylique, au moins un agent tackifiant, et au moins un agent plastifiant, la première couche d’amortissement étant agencée entre la première feuille de verre et la deuxième feuille de verre et étant en contact direct avec la première feuille de verre. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 ENSEMBLE VITRE ACOUSTIQUEMENT ISOLANT COMPRENANT UNE COUCHE D’AMORTISSEMENT VISCOELASTIQUE DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un élément vitré comprenant une couche d’amortissement viscoélastique pour l'affaiblissement acoustique d'un véhicule automobile, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel élément vitré. En particulier, l'élément vitré peut être un vitrage latéral ouvrant de véhicule automobile. ETAT DE LA TECHNIQUE Il est connu d'utiliser un vitrage en verre trempé comme vitrage latéral ouvrant d'un véhicule automobile. Toutefois, un tel vitrage présente une transmission importante du bruit aérien entraîné par les turbulences d’un écoulement d'air sur le vitrage, lors du déplacement du véhicule. À cet effet, le document EP2608958 décrit un vitrage latéral comprenant un ensemble vitré feuilleté. L’ensemble vitré feuilleté comprend deux feuilles de verre superposées et une couche intercalaire. La couche intercalaire comprend deux couches externes en PVB superposées, et une couche interne en PVB agencée entre les deux couches externes, la couche interne présentant des propriétés d'amortissement acoustique plus élevées que les deux couches externes. Un tel élément vitré présente des propriétés d'affaiblissement acoustique plus élevées que celles d’un vitrage formé par un verre trempé monolithique. Toutefois, la fabrication d'un vitrage comprenant une ou plusieurs couches de PVB peut s'avérer complexe. Par exemple, l'adhésion d'une couche de PVB à une feuille de verre nécessite un traitement dans un autoclave. De plus, un ensemble vitré comprenant des couches de PVB présente une épaisseur qui peut être supérieure à l'épaisseur permise par une feuillure de la portière d'un véhicule. Enfin, un vitrage feuilleté peut présenter une rigidité mécanique moindre qu'un vitrage trempé. Un but de l’invention est de proposer une solution pour augmenter l'affaiblissement acoustique d'un ensemble vitré d'un véhicule, en particulier d'un vitrage latéral d'un véhicule, tout en limitant la complexité de sa fabrication. Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un ensemble vitré pour un véhicule, l’ensemble vitré comprenant une première feuille de verre et une deuxième feuille de verre superposées, l’ensemble vitré comprenant une première couche d’amortissement viscoélastique pour l’affaiblissement acoustique du véhicule, la première couche d’amortissement étant formée par un matériau comprenant : - au moins un polymère acrylique, - au moins un agent tackifiant, et - au moins un agent plastifiant, la première couche d’amortissement étant agencée entre la première feuille de verre et la deuxième feuille de verre et étant en contact direct avec la première feuille de verre. La présente invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises individuellement ou en l’une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles : - le matériau présente une température de transition vitreuse comprise entre -55°C et 10°C inclus, notamment comprise entre -45°C et +5°C, - le matériau présente une fraction massique du ou des polymères acrylique(s) dans la première couche comprise entre 0,21 et 0,62, notamment comprise entre 0,21 et 0,51, et préférentiellement comprise entre 0,21 et 0,35, - le matériau présente une fraction massique du ou des agent(s) tackifiant(s) dans la première couche comprise entre 0,17 et 0,60, notamment comprise entre 0,22 et 0,35, et préférentiellement comprise entre 0,22 et 0,26, - le matériau présente une fraction massique du ou des agent(s) plastifiants dans la première couche comprise entre 0,07 et 0,43, notamment comprise entre 0,12 et 0,31, et préférentiellement comprise entre 0,16 et 0,26, - l’agent tackifiant comprend une résine hydrogénée, et préférentiellement une résine colophane hydrogénée, - le ou les polymère(s) acrylique(s) sont formés à partir de monomères choisis dans le groupe formé par l’acrylate de méthyle, le méthacrylate de méthyle, l’acrylate d’éthyle, le méthacrylate d’éthyle, l’acrylate de propyle, le méthacrylate de propyle, l’acrylate d’isopropyle, le méthacrylate d’isopropyle, l’acrylate de butyle, le méthacrylate de butyle, l’acrylate d’isobutyle, le méthacrylate d’isobutyle, l’acrylate de tert-butyle, le méthacrylate de tert-butyle, l’acrylate de pentyle, le méthacrylate de pentyle, l’acrylate d’isoamyle, le méthacrylate d’isoamyle, l’acrylate d’hexyle, le méthacrylate d’hexyle, l’acrylate de cyclohexyle, le méthacrylate de cyclohexyle, l’acrylate d’octyle, le méthacrylate d’octyle, l’acrylate d’isooctyle, le méthacrylate d’isooctyle, l’acrylate de nonyle, le méthacrylate de nonyle, l’acrylate d’isononyle, le méthacrylate d’isononyle, le méthacrylate d’isobornyle, l’acrylate de décyle, le méthacrylate de décyle, l’acrylate de dodécyle, le méthacrylate de dodécyle, l’acrylate de tridécyle, le méthacrylate de tridécyle, l’acrylate de hexadécyle, le méthacrylate d’hexadécyle, l’acrylate d’octadécyle, le méthacrylate d’octadécyle, l’acrylate de 2-éthylhexyle, le méthacrylate de 2-éthylhexyle, le formate de vinyle, l’acétate de vinyle, le propionate de vinyle, l’acrylate de 2-hydroxyéthyle, le méthacrylate d’hydroxyéthyle, l’acrylate de 2-hydroxypropyle, le méthacrylate de 2-hydroxypropyle, l’acide acrylique, le styrène et l’acrylonitrile, - la première couche d’amortissement présente une épaisseur e comprise entre 5 µm et 500 µm, notamment comprise entre 30 µm et 100 µm. - le matériau comprend un premier polymère acrylique présentant une première température de transition vitreuse T g1 , et un deuxième polymère présentant une deuxième température de transition vitreuse T g2 , supérieure à T g1 , la différence entre la deuxième température de transition vitreuse T g2 et entre la première température de transition vitreuse T g1 étant préférentiellement supérieure à 10°C, et préférentiellement supérieure à 20°C, - la première couche d’amortissement est en contact direct avec la deuxième feuille de verre, - l’ensemble vitré comprend une deuxième couche d’amortissement, la deuxième couche d’amortissement étant agencée entre la première couche d’amortissement et la deuxième feuille de verre, la deuxième couche d’amortissement étant en contact direct avec la deuxième feuille de verre, - la première couche d’amortissement est formée par un premier matériau présentant un premier facteur de perte η 1 , la deuxième couche d’amortissement est formée par un deuxième matériau présentant un deuxième facteur de perte η 2 , l'ensemble vitré comprenant une couche intermédiaire, la couche intermédiaire étant agencée entre la première couche d’amortissement et la deuxième couche d’amortissement, la couche intermédiaire étant formée par un troisième matériau présentant un troisième facteur de perte η 3 , le troisième facteur de perte η 3 étant strictement inférieur au premier facteur de perte η 1 et strictement inférieur au deuxième facteur de perte η 2 , - le premier matériau présente un premier module d’Young E 1 et une partie réelle du premier module d’Young E ’1 , le deuxième matériau présente un deuxième module d’Young E 2 et une partie réelle du deuxième module d’Young E ’2 , le troisième matériau présente un troisième module d’Young E 3 et une partie réelle du troisième module d’Young E ’3 , la partie réelle du troisième module d’Young E ’3 étant strictement supérieure à la partie réelle du premier module d’Young E ’1 et à la partie réelle du deuxième module d’Young E ’ 2 , - la première feuille de verre présente une première épaisseur e 1 , la deuxième feuille de verre présente une deuxième épaisseur e 2 , la première épaisseur e 1 étant strictement supérieure à la deuxième épaisseur e 2 , la première épaisseur e 1 étant préférentiellement comprise entre 1 mm inclus et 5 mm inclus, la deuxième épaisseur e 2 étant préférentiellement comprise entre 0,5 mm inclus et 5 mm exclu, - le matériau de la première couche d’amortissement présente un facteur de perte maximum η 1max dans une gamme de fréquences comprise entre 1 kHz et 10 kHz, - le facteur de perte maximum η 1max est supérieur à 1, et préférentiellement supérieur à 3,5, - l’ensemble vitré est un ensemble vitré latéral d’un véhicule, préférentiellement un ensemble vitré latéral ouvrant d’un véhicule. Un autre aspect de l’invention est un procédé de fabrication d’un ensemble vitré selon un mode de réalisation de l’invention, le procédé comprenant : a) une étape de dépôt d’une composition liquide sur une première feuille de verre, la composition comprenant un latex, un agent tackifiant, et un agent plastifiant, le latex comprenant une émulsion, l'émulsion comprenant une phase continue aqueuse et une phase dispersée, la phase dispersée comprenant au moins un polymère acrylique, b) une étape de séchage de la composition sur la première feuille de verre, de sorte à former une première couche d’amortissement. Avantageusement, le dépôt de la composition liquide sur la première feuille de verre est mis en œuvre par un procédé de couchage à lame. DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la illustre schématiquement un vitrage latéral selon un mode de réalisation de l’invention, - la illustre schématiquement un détail d'une coupe d'un ensemble vitré selon un mode de réalisation de l'invention, dans lequel l'ensemble vitré comprend une seule couche d’amortissement, - la illustre schématiquement un procédé de fabrication d'un ensemble vitré selon un mode de réalisation de l'invention, – la illustre un facteur de perte d’un matériau d’un ensemble vitré selon un mode de réalisation de l’invention, pour différentes fractions massiques d’agent tackifiant et d’agent plastifiant de la première couche, – la illustre une partie réelle d’un module de cisaillement d’un matériau d’un ensemble vitré selon un mode de réalisation de l’invention, pour différentes fractions massiques d’agent tackifiant et d’agent plastifiant dans la première couche, – la illustre schématiquement une coupe d'un ensemble vitré selon un mode de réalisation de l'invention, comprenant deux couches intercalaires, – la illustre l'affaiblissement acoustique d'un élément vitré selon un mode de réalisation de l'invention et l’affaiblissement acoustique d'un élément vitré connu, en fonction de la fréquence d'une onde incidente à chaque élément vitré. Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. DEFINITIONS On entend par « facteur de perte η » d’un matériau, le matériau présentant un module d’Young complexe, le rapport entre la partie imaginaire E’’ du module d’Young du matériau et la partie réelle E’ du module d’Young du matériau. Le facteur de perte η d’un matériau est défini par la norme internationale ISO 18437-2:2005 ( Mechanical vibration and shock — Characterization of the dynamic mechanical properties of visco-elastic materials — Part 2 : Resonance method , partie 3.2). Préférentiellement, le facteur de perte η peut être défini pour une fréquence prédéterminée. On entend, dans la présente, par « un matériau présente un premier facteur de perte η supérieur à une valeur » que le matériau présente un premier facteur de perte η supérieur à la valeur pour au moins une fréquence choisie dans la gamme de fréquences audibles, c’est-à-dire dans une gamme de fréquences s’étendant entre 20 Hz inclus et 20 kHz inclus, et préférentiellement entre 20 Hz inclus et 10 kHz inclus, à 20°C. On entend par « une valeur de la partie réelle E’ du module d’Young d’un matériau est supérieure à une valeur » qu’une valeur de la partie réelle E’ du module d’Young du matériau est supérieure à la valeur de la partie réelle E’ du module d’Young du matériau pour au moins une fréquence choisie dans la gamme de fréquences audibles, c’est-à-dire dans une gamme de fréquences s’étendant entre 20 Hz inclus et 20 kHz inclus, et préférentiellement entre 20 Hz inclus et 10 kHz inclus, à 20°C. La partie réelle E’ et la partie imaginaire E’’ du module d’Young peuvent être définies pour une température prédéterminée. On entend, dans la présente, par « la partie réelle E’ du module d’Young d’un matériau est supérieure à une valeur » que le matériau présente une partie réelle E’ du module d’Young supérieure à la valeur à 20°C. On entend, dans la présente, par « un matériau présente un premier facteur de perte η supérieur à une valeur » que le matériau présente un premier facteur de perte η supérieur à la valeur à 20°C. Un module de cisaillement G peut être reliée, notamment pour un matériau isotrope, au module d’Young E par la relation G=E/2(1+ν) , où ν est le coefficient de Poisson du matériau. Une caractérisation dynamique d’un matériau peut être réalisée sur un viscoanalyseur du type viscoanalyseur Metravib, dans les conditions de mesures suivantes. Une sollicitation sinusoïdale est appliquée au matériau. Un échantillon de mesure formé par le matériau à mesurer est constitué de deux parallélépipèdes rectangles, chaque parallélépipède présentant une épaisseur de 3,31 mm, une largeur de 10,38 mm et une hauteur de 6,44 mm. Chaque parallélépipède formé par le matériau est également désigné par le terme « éprouvette » de cisaillement. L’excitation est mise en œuvre avec une amplitude dynamique de 5 µm autour de la position de repos, en parcourant la gamme des fréquences comprises entre 1 Hz et 700 Hz, et en parcourant une gamme de températures comprises entre -90°C et +60°C. Le viscoanalyseur permet de soumettre à chaque éprouvette (chaque échantillon) des déformations dans des conditions précises de température et de fréquence, et de mesurer les déplacements de l’éprouvette, les forces appliquées à l’éprouvette et leur déphasage, ce qui permet de mesurer des grandeurs rhéologiques caractérisant le matériau de l’éprouvette. L’exploitation des mesures permet notamment de calculer le module d’Young E du matériau, et particulièrement la partie réelle E’ du module d’Young et la partie imaginaire E’’ du module d’Young du matériau, et ainsi de calculer la tangente de l’angle de perte (ou facteur de perte) η (également désigné par tanδ ). Une valeur de la partie réelle E’ du module d’Young et/ou un facteur de perte η d’un matériau sont mesurés sans que le matériau soit précontraint. On entend par « facteur de transmission lumineuse » le facteur défini dans la norme NF EN 410. On entend par « facteur de flou » le rapport entre l’intensité de l’ensemble de la lumière diffusée par un passage au travers de l’élément vitré (fraction diffuse ou I d ) d’un angle supérieur à 2,5° et entre l’intensité de la lumière transmise au travers de l’élément vitré ( I L ). Le facteur de flou peut être mesuré par des techniques de spectroscopie. L’intégration de l’intensité sur l’ensemble du domaine du visible (de 380 nm à 780 nm) permet de déterminer la transmission normale T L et de la transmission diffuse T d . Une telle mesure peut également être obtenue par l’utilisation d’un Hazemeter. On considère qu’un vitrage est transparent si son facteur de flou est inférieur à 10 %, notamment inférieur à 5 % et préférentiellement inférieur à 1 %. Le Hazemeter peut être un dispositif « Haze-Gard ®» commercialisé par la société BYK-Gardner. On entend par « facteur de clarté » le rapport défini par la formule suivante : (1) où I c est l’intensité de lumière après un passage par un vitrage n’ayant pas été diffusée, et I r est l’intensité de lumière après un passage par le vitrage ayant été diffusée selon un petit angle, préférentiellement un angle égal à 15°. Le facteur de clarté peut être mesuré par des techniques de spectroscopie. L’intégration de l’intensité sur l’ensemble du domaine du visible (de 380 nm à 780 nm) permet de déterminer la transmission normale T L et de la transmission diffuse T d . Une telle mesure peut également être obtenue par l’utilisation d’un Hazemeter. On considère qu’un vitrage est transparent si son facteur de clarté est supérieur à 90 % et préférentiellement supérieur à 95 %. Une température de transition vitreuse T g d’un matériau, de préférence de la première couche d’amortissement, peut être mesurée par analyse calorimétrie différentielle à balayage (en anglais, DSC pour Differential Scanning Calorimetry ). La température de transition vitreuse peut être déterminée à l’aide de la méthode du point milieu telle que décrite dans la norme ASTM-D-3418 pour la calorimétrie différentielle à balayage. L’appareil de mesure utilisé par la demanderesse est le modèle Discovery DSC de TA Instruments. De préférence, une température de transition vitreuse T g est déterminée par une analyse mécanique dynamique (AMD) ou spectrométrie mécanique dynamique (en anglais dynamic mechanical analysis ou DMA ). La valeur de T g est déterminée en traçant une courbe à isofréquence du facteur de perte en fonction de la température du matériau. La température à laquelle la valeur du facteur de perte est maximale est égale température de transition vitreuse T g . La température de transition vitreuse dépend de la fréquence d’excitation du matériau. On entend dans la présente par « température de transition vitreuse » la température de transition vitreuse mesurée à une fréquence de 1 Hz par DMA. On entend par « fraction massique » d’un premier élément dans un deuxième élément le rapport de la masse du premier élément à la masse du deuxième élément. Ensemble vitré (1) pour un véhicule, l’ensemble vitré (1) comprenant une première feuille de verre (2) et une deuxième feuille de verre (3) superposées, l’ensemble vitré (1) comprenant une première couche (4) d’amortissement viscoélastique pour l’affaiblissement acoustique du véhicule, caractérisé en ce que la première couche (4) d’amortissement est formée par un matériau comprenant : - au moins un polymère acrylique, - au moins un agent tackifiant, et - au moins un agent plastifiant, la première couche (4) d’amortissement étant agencée entre la première feuille de verre (2) et la deuxième feuille de verre (3) et étant en contact direct avec la première feuille de verre (2). Ensemble vitré selon la revendication 1, dans lequel le matériau présente une température de transition vitreuse comprise entre -55°C et 10°C inclus. Ensemble vitré (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le matériau présente une fraction massique du ou des polymères acrylique(s) dans la première couche (4) comprise entre 0,21 et 0,62, notamment comprise entre 0,21 et 0,51, et préférentiellement comprise entre 0,21 et 0,35. Ensemble vitré (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le matériau présente une fraction massique du ou des agent(s) tackifiant(s) dans la première couche (4) d’amortissement comprise entre 0,17 et 0,60, notamment comprise entre 0,22 et 0,35, et préférentiellement comprise entre 0,22 et 0,26. Ensemble vitré (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le matériau présente une fraction massique du ou des agent(s) plastifiants dans la première couche (4) d’amortissement comprise entre 0,07 et 0,43, notamment comprise entre 0,12 et 0,31, et préférentiellement comprise entre 0,16 et 0,26. Ensemble vitré (1) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel l’agent tackifiant comprend une résine hydrogénée, et préférentiellement une résine colophane hydrogénée. Ensemble vitré (1) selon l’une des revendication 1 à 6, dans lequel le ou les polymère(s) acrylique(s) sont formés à partir de monomères choisis dans le groupe formé par l’acrylate de méthyle, le méthacrylate de méthyle, l’acrylate d’éthyle, le méthacrylate d’éthyle, l’acrylate de propyle, le méthacrylate de propyle, l’acrylate d’isopropyle, le méthacrylate d’isopropyle, l’acrylate de butyle, le méthacrylate de butyle, l’acrylate d’isobutyle, le méthacrylate d’isobutyle, l’acrylate de tert-butyle, le méthacrylate de tert-butyle, l’acrylate de pentyle, le méthacrylate de pentyle, l’acrylate d’isoamyle, le méthacrylate d’isoamyle, l’acrylate d’hexyle, le méthacrylate d’hexyle, l’acrylate de cyclohexyle, le méthacrylate de cyclohexyle, l’acrylate d’octyle, le méthacrylate d’octyle, l’acrylate d’isooctyle, le méthacrylate d’isooctyle, l’acrylate de nonyle, le méthacrylate de nonyle, l’acrylate d’isononyle, le méthacrylate d’isononyle, le méthacrylate d’isobornyle, l’acrylate de décyle, le méthacrylate de décyle, l’acrylate de dodécyle, le méthacrylate de dodécyle, l’acrylate de tridécyle, le méthacrylate de tridécyle, l’acrylate de hexadécyle, le méthacrylate d’hexadécyle, l’acrylate d’octadécyle, le méthacrylate d’octadécyle, l’acrylate de 2-éthylhexyle, le méthacrylate de 2-éthylhexyle, le formate de vinyle, l’acétate de vinyle, le propionate de vinyle, l’acrylate de 2-hydroxyéthyle, le méthacrylate d’hydroxyéthyle, l’acrylate de 2-hydroxypropyle, le méthacrylate de 2-hydroxypropyle, l’acide acrylique, le styrène et l’acrylonitrile. Ensemble vitré (1) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel la première couche (4) d’amortissement présente une épaisseur e comprise entre 5 µm et 500 µm, notamment comprise entre 30 µm et 100 µm. Ensemble vitré (1) selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le matériau comprend un premier polymère acrylique présentant une première température de transition vitreuse T g1 , et un deuxième polymère présentant une deuxième température de transition vitreuse T g2 , supérieure à T g1 , la différence entre la deuxième température de transition vitreuse T g2 et entre la première température de transition vitreuse T g1 étant préférentiellement supérieure à 10°C, et préférentiellement supérieure à 20°C. Ensemble vitré (1) selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel la première couche (4) d’amortissement est en contact direct avec la deuxième feuille de verre (3). Ensemble vitré (1) selon l'une des revendications 1 à 10, comprenant une deuxième couche (8) d’amortissement, la deuxième couche (8) d’amortissement étant agencée entre la première couche (4) d’amortissement et la deuxième feuille de verre (3), la deuxième couche (8) d’amortissement étant en contact direct avec la deuxième feuille de verre (3). Ensemble vitré (1) selon la revendication précédente, dans lequel la première couche (4) d’amortissement est formée par un premier matériau présentant un premier facteur de perte η 1 , la deuxième couche (8) d’amortissement est formée par un deuxième matériau présentant un deuxième facteur de perte η 2 , l'ensemble vitré (1) comprenant une couche intermédiaire (9), la couche intermédiaire (9) étant agencée entre la première couche (4) d’amortissement et la deuxième couche (8) d’amortissement, la couche intermédiaire (9) étant formée par un troisième matériau présentant un troisième facteur de perte η 3 , le troisième facteur de perte η 3 étant strictement inférieur au premier facteur de perte et strictement inférieur au deuxième facteur de perte η 2 . Ensemble vitré (1) selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel la première feuille de verre (2) présente une première épaisseur e 1 , la deuxième feuille de verre (3) présente une deuxième épaisseur e 2 , la première épaisseur e 1 étant strictement supérieure à la deuxième épaisseur e 2 , la première épaisseur e 1 étant préférentiellement comprise entre 1 mm inclus et 5 mm inclus, la deuxième épaisseur e 2 étant préférentiellement comprise entre 0,5 mm inclus et 5 mm exclu. Ensemble vitré (1) selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel le matériau de la première couche (4) d’amortissement présente un facteur de perte maximum η 1max dans une gamme de fréquences comprise entre 1 kHz et 10 kHz, le facteur de perte maximum η 1max étant notamment supérieur à 1, et préférentiellement supérieur à 3,5. Ensemble vitré (1) selon l'une des revendications 1 à 14, l’ensemble vitré étant un ensemble vitré latéral ouvrant d’un véhicule. Procédé de fabrication d’un ensemble vitré (1) selon l'une des revendications 1 à 15, le procédé comprenant : a) une étape de dépôt d’une composition liquide sur une première feuille de verre (2), la composition comprenant un latex, un agent tackifiant, et un agent plastifiant, le latex comprenant une émulsion, l'émulsion comprenant une phase continue aqueuse et une phase dispersée, la phase dispersée comprenant au moins un polymère acrylique, b) une étape de séchage de la composition sur la première feuille de verre (2), de sorte à former une première couche (4) d’amortissement.