Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
~14298~
~O 95/00451 PCT/FR94/00723
-1 -
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~~~~
WO 95/00451 PCT/FR94/00723
_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
-3-
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
WO 95/00451 PCT/FR94/00723
-4-
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
-5-
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
WO 95/00451 PCT/FR94/00723
-6-
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~
95/00451 PCT/FR94/00723
_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
WO 95/00451 PCT/FR94/00723
_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
WO 95/00451 PCT/FR94/00723
- 10-
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.
