CA2142984C

CA2142984C - Vitrage a proprietes ameliorees

Info

Publication number: CA2142984C
Application number: CA 2142984
Authority: CA
Inventors: Jean Cheron; Pierre Chaussarde
Original assignee: Saint Gobain Vitrage International SA
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1994-06-16
Publication date: 2005-08-02
Anticipated expiration: 2014-06-16
Also published as: FR2706884A1; JPH08500553A; FR2706884B1; CN1102541C; CN1111056A; WO1995000451A1; EP0673351A1; CA2142984A1; JP4122051B2; US5585188A

Abstract

L'invention concerne un vitrage comprenant au moins une feuille de verre (8, 9) dont le chant est, au moins partiellement, recouvert par un ruban de protection (11, 12).

Description

~14298~
~O 95/00451 PCT/FR94/00723 s VITRAGE A PROPRIETES AMELIOREES
is La présente invention concerne un vitrage, notamment un vitrage utilisé
dans le domaine aéronautique.
Le vitrage peut être monolithique ou feuilleté, en verre ou en matière plastique. II peut également s'agir d'un vitrage composite constitué d'un assemblage de feuilles rigides, en verre et/ou en matière plastique et de feuilles 2o souples.
Un vitrage composite utilisé dans le domaine aéronautique est, usuellement, constitué d'au moins deux feuilles de verre trempées thermiquement ou chimiquement entre lesquelles se trouve un intercalaire en matière plastique pouvant être, éventuellement, constitué de plusieurs plis ou 25 feuilles.
Lorsque le vitrage est placé dans les conditions habituelles d'un vol à
haute altitude, il est soumis, d'une part, à des différences de pression importantes entre ces deux faces et, d'autre part, à des différences de températures également importantes entre la partie médiane et la partie 3o périphérique du vitrage. Par ailleurs, il subit également des sollicitations vibratoires. A titre indicatif, la différence de pression peut atteindre 900 millibars et la différence de température peut atteindre environ 70°C. A
ces contraintes déjà fortement élevées, viennent s'ajouter des contraintes .21~2~~~~

_2_ dues, par exemple, à un choc durant le vol, en particulier à basse température, comme l'impact d'un oiseau, ou d'autres contraintes locales.
Compte tenu de ces sollicitations particulièrement sévères, de tels vitrages se détériorent à l'usage en un temps plus ou moins long.
s Des solutions ont déjà été proposées pour réduire les risques de défaillance du vitrage. Une des causes les plus fréquentes de défaillance est ia différence de coefficient de dilatation thermique entre le verre et l'intercalaire en matière plastique qui est, généralement, en polyvinylbutyral. Une solution consiste à introduire un matériau de faible coefficient de dilatation thermique 1o dans la partie marginale du vitrage, entre l'intercalaire et le verre. Une autre solution consiste à placer un film continu en un matériau de nature différente à
plus faible modulé d'élasticité entre l'intercalaire et le verre. Ces solutions peu-vent cependant conduire à des défauts optiques dans le vitrage. II a également été proposé dans le document EP 508 864 un intercalaire en polyvinylbutyral is constitué de plusieurs plis, le taux de plastifiant des plis en contact avec au moins une feuille de verre étant plus élevé que dans les plis intérieurs.
Cette caractéristique permet, en outre, de réduire voire d'éliminer les contraintes connues conduisant à un clivage du verre, c'est-à-dire à une rupture dans un plan sensiblement parallèle à celui du verre, notamment lorsqu'il est trempé
2o chimiquement.
Ces vitrages des documents antérieurs ont présenté, dans l'ensemble, des propriétés améliorées. Ils présentent des durées de vie satisfaisantes.
Néanmoins, dans certains cas, des précautions importantes lors de la fabrication du vitrage sont nécessaires.
25 La présente invention obvie à ces inconvénients.
La présente invention concerne un vitrage présentant les qualités de longévité recherchées dans les conditions de température et pression auxquelles peut être soumis un vitrage utilisé dans le domaine aéronautique.
Les inventeurs ont obtenu ce résultat en mettant en évidence les 3o contraintes auxquelles est soumis le vitrage lors de sa fabrication et de son montage dans le corps de l'avion. Les inventeurs ont montré qu'en particulier au cours des manipulations, le vitrage pouvait subir des chocs créant des micro-défauts qui, bien que n'étant pas visibles, pouvaient détériorer le vitrage.

~O 95/00451 ~ ~ PCT/FR94/00723 Les inventeurs ont également déterminé les caractéristiques pour remédier à
ces défauts et ont trouvé une solution compatible avec les exigences du domaine aéronautique et présentant l'avantage d'être, en outre, facile à
mettre en oeuvre.
L'invention concerne un vitrage dont le chant est, au moins partiellement, recouvert par un ruban.
Sous un de ses aspects, l'invention concerne un vitrage comprenant au moins une feuille de verre dont le chant est, au moins partiellement, recouvert d'un ruban de protection.
o Le matériau constituant le ruban selon l'invention est choisi parmi les matériaux suivants : silicone, caoutchouc, élastomères thermodurcissables ou thermoplastiques. Le matériau doit être compatible en particulier avec les intercalaires en matière plastique utilisés ainsi qu'avec les joints qui sont généralement montés en périphérie du vitrage. II s'agit de joints d'étanchéité
is et/ou de montage et/ou de démontage par exemple. Ces joints peuvent être extrudés ou encapsulés. Ils sont, de manière usuelle, en silicone. Par ailleurs, le matériau utilisé selon l'invention est, de préférence, léger, c'est-à-dire d'une masse volumique avantageusement inférieure à 1,2 g/cm3.
Le ruban de l'invention est de préférence en polyuréthane. La dureté du 2o ruban est, de préférence, supérieure à celle du joint afin d'obtenir un bon assemblage. Elle est, de préférence, inférieure à 90 Shore A et est, par exemple, comprise entre 60 et 90 Shore A. II est préférable, en outre, que le ruban présente une bonne résistance à la déchirure. Elle est, de préférence, supérieure à 2 kg mesurée selon la norme ASTM 1938 et peut méme atteindre 2s une valeur de l'ordre de 2,5 kg.
De façon préférée, le ruban est laissé sur le vitrage qui est monté dans le cockpit ou la carlingue de l'avion. Comme nous l'avons vu précédemment, le vitrage subit alors d'importantes contraintes thermiques. Pour ces raisons, le ruban présente une stabilité dimensionnelle thermique après 30 min à
120°C
3o inférieure à 1 %. Par ailleurs, selon une variante avantageuse de l'invention, le ruban recouvre, au moins partiellement, le chant d'au moins une feuille de verre et, de préférence, de chacune des feuilles de verre prises individuellement entrant dans la constitution du vitrage. Le ruban est, de préférence, appliqué sur la feuille de verre préalablement au cycle de fabrication du vitrage. La feuille de verre est alors protégée par le ruban de toute sollicitation depuis le commencement jusqu'à la fin des étapes de fabrication et de montage du vitrage. Le ruban doit alors présenter une stabilité
dimensionnelle thermique telle qu'il supporte les conditions de cuisson de l'assemblage qui peuvent atteindre plus de 100°C sous une pression de bars ou plus.
L'épaisseur totale du ruban est, de préférence, comprise entre 0,1 et to 2 mm. Plus l'épaisseur est importante, plus le ruban selon l'invention possède des propriétés améliorées, en particulier des propriétés d'absorbeur d'énergie.
Toutefois, de préférence, cette épaisseur n'excède pas 2 mm pour des raisons d'encombrement. II est bien évident que chaque constituant du vitrage possède des dimensions précises et que les dimensions de l'ensemble du t5 vitrage doivent correspondre exactement à l'emplacement prévu, dans le corps de l'avion, par exemple. De surcroît, les chants du vitrage présentent un encombrement relativement important dû, en particulier, à la présence de différents éléments fonctionnels tels des éléments de connexion, de guidage...
et à la présence de joint(s).
2o Du fait de ce peu d'espace disponible, le ruban selon l'invention comprend avantageusement une couche adhésive qui permet, par la simple application d'une pression, de fixer solidement le ruban au vitrage. La pression peut être exercée, par exemple, par l'application d'un galet à gorge, d'une spatule ou de tout autre moyen. La couche adhésive est, de préférence, du 25 type acrylique ; elle présente une épaisseur de l'ordre de 0,01 à 0,2 mm.
Elle est, de préférence, de l'ordre de 0,05 mm. Le ruban est avantageusement déroulé à l'aide d'un dévidoir et est immédiatement après, appliqué contre le chant du vitrage et, éventuellement, peut déborder sur les faces du vitrage.
Le ruban est ainsi appliqué de façon uniforme de manière simple et pratique et ce, 3o malgré la faible épaisseur d'une feuille de verre dont l'épaisseur peut être aussi petite que 3 mm et malgré la forme du chant qui peut être, par exemple, arrondi.

95/00451 ~ ~ ~ ~ ~ PCT/FR94/00723 La feuille de verre recouverte selon l'invention est avantageusement une feuille de verre trempée chimiquement, c'est-à-dire renforcée par un traitement chimique connu en soi. Ce traitement consiste, par exemple, en un échange d'ions dans les couches superficielles du verre, les ions de petite taille étant remplacés par des ions de plus grande taille. Cet échange d'ions crée une zone superficielle en compression. La résistance de cette zone superficielle en compression est particulièrement importante. Cependant, son épaisseur est moins importante qu'une feuille de verre trempée thermiquement. La présente invention réduit le risque de détérioration de la surface du verre lors de lo mauvaises manipulations.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la suite de la description faite en référence à un exemple de réalisation et aux figures dans lesquelles - la figure 1 comporte différents schémas 1 a à 1 f représentant i5 différentes positions possibles du ruban selon l'invention, - la figure 2 représente, en coupe, une réalisation d'un vitrage selon l'invention, - la figure 3 représente, en coupe, une variante d'un vitrage selon l'invention, 20 - la figure 4 représente, en coupe, une autre variante d'un vitrage selon l' invention, - la figure 5 représente, en coupe, une autre variante d'un vitrage selon l' invention, - la figure 6 représente, en coupe, une autre variante d'un vitrage selon 25 l' invention.
La figure 1 représente un vitrage monolithique 1 constitué d'une feuille

2. Cette feuille est, par exemple, en verre. Son chant 3, dont les sommets sont référencés en 5 et 6, est recouvert d'un ruban 4 selon l'invention. Sur les schémas 1 a à 1 c, le chant 3 est arrondi alors qu'il est droit sur les schémas 1 d 3o à 1 f. Comme illustré sur les schémas 1 a et 1 d, le ruban peut déborder sur les faces de la feuille 2. II peut également déborder seulement sur une face. II
peut également ne pas déborder tout en protégeant par exemple le sommet 5 ou le sommet 6, comme illustré sur les schémas 1 b et 1 e. II peut aussi ne recouvrir qu'une partie du chant du vitrage, comme illustré sur les schémas 1 c et 1 f, tout en protégeant ou non le sommet 5 et/ou le sommet 6.
Seules quelques dispositions sont illustrées sur ces schémas. Bien entendu, d'autres dispositions sont possibles sans se départir de l'esprit de s l'invention.
Le vitrage selon l'invention présente des propriétés amëliorées, en particulier, une résistance au choc améliorée. Les résultats des tests effectués sur le vitrage représenté sur le schéma 1 a sont les suivants La feuille de verre est trempée chimiquement. Si l'on fait tomber une bille d'acier sur le sommet arrondi de la feuille de verre simulant des chocs lors des manipulations, on observe des défauts lorsque la bille a une énergie supérieure ou égale à 0,1 Joule. Si l'on fait le méme test sur le vitrage représenté sur le schéma 1 a, muni d'un ruban du type silicone, on observe des défauts pour une énergie de 0,5, 1 ou 2 Joules suivant l'épaisseur du ruban en ~s silicone qui est de 1, 2 ou 3 mm respectivement.
Si le ruban est composé d'un polyuréthane dont la dureté Shore A est de 80, l'épaisseur de 0,41 mm et la résistance à la déchirure de l'ordre de 2,6 kg selon le test référencé ASTM 1938, les défauts apparaissent pour une énergie supérieure ou égale à 9 Joules.
2o Par ailleurs, le ruban est solidement fixé à la feuille de verre. II y est fixé
par une couche adhésive du type acrylique d'une épaisseur de 0,04 mm. Les valeurs d'adhésion mesurées avec un ruban en polyuréthane décrit ci-dessus, sont de l'ordre de 1 N/mm.
Ces valeurs sont mesurées selon le test dit de pelage à 180°, décrit 25 dans la norme ASTM-D-100. Les éprouvettes testées sont laissées 24 h à
l'ambiante. La vitesse de traction est ici de 305 mm/min.
A titre indicatif, le test de chute d'une bille d'acier de 50 mm de diamëtre et d'une masse de 500 g est effectué sur une éprouvette plane recouverte d'un ruban en polyuréthane selon l'invention tel que décrit 30 ci-dessus. Ce test simule des chocs que peut subir le vitrage lors des manipulations. Le verre casse pour une énergie supérieure ou égale à
Joules alors que, pour la méme feuille de verre nue, c'est-à-dire sans ruban, l'énergie limite est de 3 Joules. Cet exemple illustre les propriétés améliorées t N ~ ~ ;~14~98~

_7_ du vitrage selon l'invention ainsi que la fragilité des bords du vitrage pouvant entraîner la casse du vitrage.
Comme illustré sur la figure 2, avantageusement, un joint 7 est monté
en périphérie du vitrage. Ce joint est, de préférence, un joint d'étanchéité
et/ou s de montage-démontage. II est extrudé ou encapsulé. Le vitrage 1 comporte alors un joint en quelque sorte composite constitué du ruban 4 selon l'invention, disposé selon le schéma 1 a de la figure 1, et du joint 7. Le ruban peut également être disposé différemment. II est alors prêt à être monté dans une baie de carrosserie ou dans l'encadrement d'une fenêtre ou d'une porte, to ou dans le cockpit ou la carlingue d'un avion.
Le joint est, dans cet exemple, en silicone d'une épaisseur de 2 mm, fabriqué par encapsulation. Le ruban est, dans cet exemple, en polyuréthane comme celui décrit relativement à la figure 1. II apparaît des défauts lorsque l'énergie d'un cylindre d'acier tombant sur le sommet arrondi du vitrage 15 recouvert à la fois du ruban 4 et joint 7, est supérieure ou égale à 20 Joules.
Les feuilles de verre représentées dans les figures 1 ou 2 peuvent également entrer dans la constitution d'un vitrage feuilleté tel que représenté, par exemple, dans les figures 3 et 5.
La figure 3 représente un vitrage feuilleté constitué de deux feuilles de 2o verre 8 et 9 entre lesquelles se trouve un intercalaire en matière plastique souple 10. Cet intercalaire, représenté schématiquement, peut comporter plusieurs plis ou feuilles, éventuellement en matériaux différents. Sur la figure deux rubans, 1 1 et 12, entourent respectivement les chants des feuilles 8 et 9. Sur cette figure, le ruban 11 est représenté débordant sur les faces 13 et 25 14 de la feuille 9, alors que le ruban 12 ne déborde pas. La figure illustre ainsi les différentes positions possibles des rubans relativement aux feuilles et les différentes superpositions possibles de feuilles, rigides ou souples, sans se départir de l'esprit de l'invention. Un joint, non représenté, peut également enrober l'ensemble du chant du vitrage ainsi constitué.
3o La figure 4 illustre une autre variante de l'invention dans laquelle le ruban 15 selon l'invention recouvre la totalité du vitrage feuilleté. II est alors appliqué après l'assemblage et ne nécessite pas, par exemple, de pouvoir _g_ supporter les conditions de température et pression requises pour un tel assemblage.
Ce vitrage peut être utilisé pour des véhicules de transport, pour le bâtiment...
Les figures 5 et 6 illustrent des vitrages pour avion selon une variante préférée de l'invention. Ils sont constitués de trois feuilles de verre 16, 17 et 18. Les feuilles de verre 16 et 17, en particulier la feuille 16, sont exposées à
la pression et à la température régnant à l'intérieur de l'avion. La feuille 18 est, elle, exposée aux conditions extérieures. Un réseau chauffant 19 est Io usuellement prévu à proximité de la feuille 18 afin d'éliminer le givre et/ou la buée du vitrage. II est constitué de fils chauffants électriques, non représentés, reliés électriquement à des bandes collectrices elles-mêmes reliées, via un élément de connexion, à une source d'alimentation électrique.
Des fils conducteurs afin d'éliminer les charges statiques peuvent également être prévus.
Des intercalaires en matière plastique 20 et 21 sont prévus entre ces feuilles de verre. II s'agit usuellement d'une ou plusieurs feuilles en polyvinylbutyral, constituées éventuellement de plusieurs plis. Dans la réalisation représentée, les feuilles 16 et 17 ainsi que l'intercalaire 20 sont 2o plus grands que la feuille 18 et l'intercalaire 21. L'intercalaire 21 peut également être de la même dimension que la feuille 17, par exemple.
L'intercalaire 20 est généralement renforcé par une ceinture périphérique, ou insert, représentée en 22, noyée dans l'intercalaire. Cette ceinture peut comporter, éventuellement, des trous pour le montage par boulonnage du vitrage à la structure de l'avion. Cette ceinture peut être en un métal inoxydable, en aluminium ou à base d'une structure fibreuse. Son épaisseur est de l'ordre de 2 mm.
Les rubans 23, 24 selon l'invention peuvent recouvrir le chant des feuilles 16 et 17 comme représenté sur la figure 5. Les rubans 23 et 24 3o recouvrent, au moins partiellement, le chant des feuilles 16 et 17, respectivement, pris individuellement. Bien entendu ces feuilles sont recouvertes avant leur assemblage, de préférence juste après leur fabrication.
Les rubans peuvent aussi recouvrir l'ensemble du vitrage comme représenté en ~O 95/00451 PCT/FR94/00723 _ 9~~~98~
25 sur la figure 6. Les rubans 23, 24 et 25 peuvent déborder ou non sur les faces des feuilles de verre, recouvrir en totalité ou en partie les chants des feuilles ou du vitrage.
La figure 5 illustre une variante avantageuse où les feuilles 16 et 17 sont en verre trempé chimiquement et présentent par surcroît un arrondi. La feuille 18 peut également être recouverte d'un ruban selon l'invention.
Le procédé de fabrication d'un vitrage selon l'invention, notamment un vitrage feuilleté, comporte les étapes suivantes.
Un ruban selon l'invention est appliqué sur le chant d'une feuille de 1o verre qui vient de subir un traitement de trempe chimique. Le ruban comportant une couche adhésive est déroulé d'un dévidoir et appliqué contre le chant en débordant éventuellement sur une ou les faces de la feuille de verre. Avantageusement, l'application s'effectue grâce à un galet à gorge afin de rendre l'application bien uniforme. Le ruban protège ainsi la feuille de verre dès le début du cycle de fabrication du vitrage. Un film d'emballage de protection enveloppe, éventuellement, la totalité de la feuille de verre.
Cette feuille de verre peut être stockée. Elle est ensuite assemblée avec d'autres feuilles de verre, éventuellement munies également de rubans) selon l'invention. Le film d'emballage est, le cas échéant, bien évidemment retiré
2o avant l'assemblage.
Avantageusement, plusieurs plis ou feuilles en matière plastique souple sont disposés entre ces feuilles de verre ainsi qu'un réseau chauffant, antistatique, une ceinture de renforcement... Cet ensemble est préassemblé
par une technique de calandrage ou en introduisant l'ensemble dans une poche soumise à une température et mise sous vide. Le préassemblage est ensuite introduit dans un autoclave où il subit une température de l'ordre de 100°C à
10 bars de pression. A la sortie de l'autoclave, l'assemblage est solidaire, c'est-à-dire qu'aussi bien les différents plis constituant un intercalaire que l'intercalaire et les feuilles de verre sont intimement liés. Un joint en silicone 3o est alors surmoulé à la périphérie du vitrage. Un film d'emballage peut éventuellement protéger chacune des faces du vitrage. Ce dernier est ensuite monté dans le corps de l'avion par boulonnage ou grâce à un maintien mécanique, par exemple par pincement. Le film d'emballage est, le cas échéant, alors retiré.
L'invention concerne des vitrages monolithiques ou feuilletés, éventuellement munis d'un joint ou tout autre élément en verre ou en matière s plastique sans se départir de l'esprit de l'invention.
Bien que l'invention n'ait été décrite qu'en relation avec des vitrages utilisés dans le domaine aéronautique, elle peut étre aussi utilisée pour des véhicules de transport ou pour le bâtiment.

Claims

REVENDICATIONS

1. Un vitrage comprenant au moins une feuille sélectionnée dans le groupe comprenant une feuille de verre et une feuille de plastique, ladite feuille ayant un bord, caractérisé en ce que ledit bord est, au moins partiellement, recouvert par un ruban formé dans un matériau ayant une dureté inférieure à 90 Shore A.

2. Le vitrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ruban est en un matériau sélectionné dans le groupe comprenant le silicone, le caoutchouc et l'élastomère.

3. Le vitrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ruban est en polyuréthane.

4. Le vitrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé
en ce que ledit ruban est formé dans un matériau ayant une dureté comprise entre 60 et 90 Shore A.

5. Le vitrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, ledit ruban ayant une résistance à la déchirure supérieure à 2 kg mesurée dans une norme ASTM
1938.

6. Le vitrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, ledit ruban ayant une épaisseur comprise entre 0.1 et 2 mm.

7. Le vitrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit ruban comprend une couche adhésive.

8. Le vitrage selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite couche adhésive est en acrylique.

9. Le vitrage selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, ladite couche adhésive ayant une épaisseur comprise entre 0.01 et 0.2 mm.

10. Le vitrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, ledit ruban étant déroulé à l'aide d'un dévidoir.

11. Le vitrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, ledit vitrage comprenant au moins un joint monté en périphérie du vitrage, ledit ruban étant situé
entre un bord dudit vitrage et une surface interne dudit au moins un joint.

12. Le vitrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, ledit vitrage comprenant un verre chimiquement trempé.

13. Le vitrage selon l'une quelconque des revendication 1 à 12, ledit vitrage étant un feuilleté en verre.

14. Le vitrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, ledit vitrage étant monolithique.

15. Le vitrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, ledit vitrage étant en matière plastique.