FR3129624A1 - Vitrage feuilleté à élément de blocage en gradin - Google Patents

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Jean-Benoît MAYEUX
Vincent Rachet
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Compagnie de Saint Gobain SA
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Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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Abstract

L’invention concerne un vitrage feuilleté comprenant une première feuille de verre (1) extérieure et une seconde (3), une couche adhésive (2), le bord de la feuille (1) étant en retrait par rapport à celui de la feuille (3), une partie de la surface libre et le chant de la feuille (1), 0 à 100 % du chant de la couche (2) et une partie de la surface de la feuille (3) ou de la couche (2), débordant de la feuille (1), décrivant un contour recouvert par un élément (6), le vitrage étant fixé à la structure (10) par un presse-glace (20), l’élément (6) se prolongeant entre le presse-glace (20) et la structure (10), de manière à constituer un blocage de l’élément (6) et du vitrage dans le plan de celui-ci ; et l’application de ce vitrage à un vitrage pincé aéronautique. Figure d’abrégé : Figure 6

Description

Vitrage feuilleté à élément de blocage en gradin
Cette demande concerne les vitrages pincés, soumis à des différentiels de pressions entre les deux faces du vitrage, tels que des vitrages de véhicule aérien pressurisé.
La périphérie des vitrages pincés (clampés) est traditionnellement réalisée par surmoulage d’un joint (silicone), encapsulant l’ensemble des constituants du vitrage.
Ce joint assure plusieurs fonctions, dont l’étanchéité avec la structure de montage, la protection des feuilles (ou plis) sur le chant et la protection contre l’humidité (prévention du délaminage).
Dans la direction normale au plan, le maintien est assuré par le pincement du joint entre le presse-glace (rapplique) et la structure de montage. Dans le plan, les translations sont bloquées dans un sens unique par la mise en butée du vitrage dans la structure de montage. Dans le sens opposé, la rigidité du pare-brise et la butée opposée assurent cette fonction.
Dans les vitrages connus, le joint assume l’intégralité de la fonction de contact physique avec la structure de montage et avec le presse-glace ; le joint constitue ainsi une séparation intégrale entre le vitrage feuilleté d’une part, la structure de montage et le presse-glace d’autre part.
Parmi les exigences fonctionnelles auxquelles doit répondre un vitrage d’aéronef pressurisé, se trouve la résistance à la pression, qui doit être garantie non seulement lorsque le vitrage est intact (cas standard) mais également en cas de casse d’un élément structural du vitrage (cas appelé en anglais «fail safe »). Par « élément structural du vitrage », on désigne une feuille rigide constitutive du vitrage feuilleté susceptible de constituer à elle seule un vitrage monolithique, d’en assurer la résistance mécanique, en particulier, et ayant un module élastique au moins égal à 1500 MPa par exemple. Il s’agit de feuilles de verre minéral ou de matériau polymère transparent d’épaisseur minimale variant bien entendu selon leur matériau. Une couche adhésive intercalaire entrant dans la composition d’un vitrage feuilleté, n’est par exemple jamais susceptible de présenter un module élastique minimal indiqué précédemment, une résistance mécanique suffisante, et ne peut pas constituer une feuille ou pli structural(e).
A cela vient parfois s’ajouter une exigence supplémentaire, dite en anglais « double fail safe / full fail safe », correspondant à la résistance à la pression en cas de casse de deux ou tous les éléments structuraux du vitrage.
Le montage pincé connu actuellement notamment sur les avions commerciaux moyen et long courriers, ne permet pas de répondre à cette exigence de sécurité supplémentaire. En effet la casse des plis verriers conduit à la perte de la rigidité qui, associée à la butée opposée, assurait le maintien en position du pare-brise. L’absence de maintien en position associé à la pression engendre une déflection importante du vitrage allant jusqu’à son déchaussement (et donc sa perte).
L’invention a eu pour but de créer une liaison bidirectionnelle (dans le plan du vitrage et perpendiculairement à celui-ci), indépendante des plis structuraux (verriers…), entre la structure de montage et le vitrage (feuilleté). Le vitrage est ainsi maintenu en place dans son environnement de montage, même en cas de bris d’un pli structural ou de plusieurs, et même de tous. Ce but est donc atteint par l’invention qui, en conséquence, a pour objet un vitrage feuilleté comprenant au moins une première feuille de verre et une seconde feuille de verre collées l’une à l’autre par l’intermédiaire d’une première couche adhésive intercalaire, la première feuille de verre étant destinée à constituer la surface du vitrage feuilleté en contact avec l’atmosphère extérieure, dans lequel le bord de la première feuille de verre est en retrait par rapport à celui de la seconde, une partie périphérique de la surface libre de la première feuille de verre, le chant de cette dernière, de 0 à 100 % du chant de la première couche adhésive intercalaire et une partie périphérique de la surface de la seconde feuille de verre ou de la première couche adhésive intercalaire, en débord par rapport à la première feuille de verre, décrivant un contour continu en gradin qui est recouvert par un élément en gradin avec interposition de colle, le vitrage feuilleté étant fixé à la structure de montage par l’intermédiaire d’un presse-glace qui exerce un appui sur ledit débord par rapport à la première feuille de verre, appui exercé par l’intermédiaire de l’élément en gradin, caractérisé en ce que l’élément en gradin se prolonge entre le presse-glace et la structure, de manière à constituer, en position de montage du vitrage feuilleté, un blocage de l’élément en gradin et du vitrage feuilleté dans le plan de celui-ci.
La forme de l’élément en gradin, en particulier ses parties en contact avec la partie périphérique de la surface libre de la première feuille de verre et avec le débord du vitrage feuilleté par rapport à cette première feuille de verre, sont aptes à bloquer le vitrage feuilleté dans la direction perpendiculaire à son plan principal. Les parties de l’élément en gradin qui sont en contact avec le chant de la première feuille de verre et avec 0 à 100 % du chant de la première couche adhésive intercalaire, et le prolongement de l’élément en gradin entre le presse-glace et la structure, sont aptes à bloquer le vitrage feuilleté dans la direction de son plan principal ; une liaison entre l’élément en gradin d’une part, le presse-glace et la structure de montage d’autre part, est réalisée par ledit prolongement de l’élément en gradin, comme il sera vu plus en détails ci-dessous.
La constitution de la première et de la seconde feuilles de verre sera vue en détails ci-dessous. Généralement, la première feuille de verre est une feuille fine de protection non structurale, c’est-à-dire ne procurant pas la résistance mécanique requise pour un vitrage monolithique par exemple, et sa face principale interne à la structure feuilletée porte un réseau de fils ou une couche mince telle que d’oxyde d’indium dopé à l’étain (en anglais Indium Tin Oxide – ITO -), d’argent, d’or ou équivalent, électroconduct(eurs)(rice) antigivre / de dégivrage. La seconde feuille de verre est structurale, souvent feuilletée du côté opposé à la première feuille de verre à une ou plusieurs autres feuilles structurales, de sorte à constituer ensemble le bloc structural du vitrage feuilleté.
L’élément en gradin, éventuellement appelé « Zed » lorsque son profil est celui de la lettre z, constitue une barrière d’étanchéité, il a pour fonction d’empêcher toute humidité de pénétrer dans le vitrage feuilleté. Il est métallique (aluminium, inox…), en matériau polymère ou composite. Du fait que l’élément en gradin se prolonge entre le presse-glace et la structure, il est possible grâce à l’invention de supprimer le joint injecté qui sera décrit en détails ci-dessous, entre le presse-glace (rapplique) et l’élément en gradin (« Zed »), car ce dernier garantit une étanchéité complète de la jonction du vitrage feuilleté et de la structure de montage vis-à-vis de l’atmosphère extérieure. Cette suppression localement du joint injecté (élastomère, tel que silicone) procure un gain d’épaisseur donc de masse de l’ensemble, et un positionnement plus précis du vitrage (suppression de matériau déformable, notamment par compression –écrasement-).
Outre la fonction « full fail safe » expliquée précédemment, l’invention procure également une continuité électrique simplifiée vers la masse avion pour une couche anti-statique, résolution (suppression) de décharges électrostatiques bruyantes appelées en anglais « clicking noise» gênant de manière connue les pilotes, co-pilotes...
Dans une première réalisation, ledit blocage de l’élément en gradin et du vitrage feuilleté dans le plan de celui-ci est réalisé par coopération d’une forme de l’élément en gradin avec une forme complémentaire de la structure de montage. Cette coopération comporte par exemple un emboîtement et/ou un arrêt.
Dans une deuxième réalisation, ledit blocage de l’élément en gradin et du vitrage feuilleté dans le plan de celui-ci est réalisé par boulonnage du presse-glace à la structure de montage à travers l’élément en gradin présentant un trou traversant à cet effet.
Selon une variante de l’invention, l’élément en gradin recouvre une partie périphérique de la première couche adhésive intercalaire débordant de la première feuille de verre, et d’épaisseur égale à une partie ou la totalité de l’épaisseur de la première couche adhésive intercalaire. Dans ce cas, le débord de la première couche adhésive intercalaire par rapport à la première feuille de verre peut donc concerner une fraction ou toute l’épaisseur de cette couche.
De préférence, le vitrage feuilleté comprend au moins une troisième feuille de verre reliée à la seconde feuille de verre par une seconde couche adhésive intercalaire ; comme il sera vu ensuite, la troisième feuille de verre peut être une feuille structurale.
De préférence, l’élément en gradin se prolonge au sein de la première et/ou de la seconde couche adhésive intercalaire, de manière à en être solidaire. Cette caractéristique réalise un ancrage de l’élément en gradin dans la structure feuilletée, et participe à la réalisation d’un blocage, d’un arrêt du vitrage feuilleté dans la direction de son plan principal, en coopérant avec la liaison décrite ci-dessus entre l’élément en gradin d’une part, et l’ensemble de la structure de montage et du presse-glace d’autre part, par formes complémentaires ou boulonnage.
De préférence, la partie périphérique du vitrage feuilleté située entre la face de l’élément en gradin opposée au presse-glace et la face principale du vitrage feuilleté opposée à celle constituée par la première feuille de verre, est recouverte par un joint d’étanchéité à l’air et à l’eau, et de protection au rayonnement solaire et aux fluides. Il s’agit d’un joint périphérique en matériau polymère élastomère, notamment injectable ou mis en œuvre par extrusion, tel qu’en silicone, polyuréthane (PU), élastomère à polysulfure. Le contact jointif du joint d’étanchéité et de l’élément en gradin est complètement étanche à l’air et à l’eau.
De préférence, l’élément en gradin est recouvert par une goutte qui procure au vitrage feuilleté une continuité aérodynamique entre vitrage et structure de montage telle que structure avion et une bonne inertie aux fluides de traitement tels que fluides aéronautiques, produits de nettoyage, dégraissant, glycol pour le dégivrage au sol et similaires.
De préférence, la première feuille de verre est en verre minéral d’épaisseur comprise entre 0,5 et 5, de préférence entre 2 et 4 mm, ou en matériau polymère tel que poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA) d’épaisseur comprise entre 0,5 et 5 mm. C’est une feuille de protection non structurale du bloc structural sous-jacent. Un verre minéral désigne ici par exemple un verre sodocalcique, aluminosilicate, borosilicate, éventuellement durci, trempé thermiquement, ou renforcé chimiquement. D’autres matériaux polymères transparents que le PMMA peuvent être employés, notamment polycarbonate (PC), poly(téréphtalate d’éthylène) (PET) ou polyuréthane (PU). Quand la première feuille de verre est en matériau polymère tel que PC, sa surface libre est avantageusement munie d’un revêtement ou vernis anti-rayure de type polysiloxane, hydrophile, hydrophobe…
De préférence, la seconde feuille de verre, et le cas échéant la troisième feuille de verre, voire les suivantes sont en verre minéral d’épaisseur comprise entre 4 et 10 mm, ou en matériau polymère tel que poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA) d’épaisseur comprise entre 5 et 30, de préférence au plus 20 mm. Ce sont des feuilles structurales ou plis structuraux.
De préférence, les couches adhésives intercalaires sont en polyuréthane thermoplastique (TPU), polyvinylbutyral (PVB), copolymère éthylène – acétate de vinyle (EVA), résine ionomère, résine de coulée, l’épaisseur de la première couche adhésive intercalaire est comprise entre 3 et 10, de préférence 4 et 8 mm, et l’épaisseur de la seconde couche adhésive intercalaire et le cas échéant des suivantes est comprise entre 0,5 et 4, de préférence au plus égale à 2 mm.
Un autre objet de l’invention consiste en l’application d’un vitrage feuilleté tel que décrit précédemment à un vitrage pincé, de type aéronautique (cockpit et hublot) pour aéronef pressurisé ou non pressurisé à voilure fixe ou tournante, ferroviaire, de véhicule blindé, ou bateau (timonerie, hublot). On cite un vitrage de cockpit d’avion commercial long ou moyen courrier.
L’invention sera mieux comprise à la lumière de la description des dessins en annexe dans lesquels :
est une représentation schématique en coupe d’un exemple de vitrage feuilleté monté par pincement dans une baie de cockpit d’avion commercial, connu au moment de la réalisation de la présente invention ;
représente schématiquement en coupe une première variante d’une première réalisation principale du vitrage feuilleté de l’invention ;
représente schématiquement en coupe une deuxième réalisation principale du vitrage feuilleté de l’invention ;
représente schématiquement en coupe une deuxième variante de la première réalisation principale du vitrage feuilleté de l’invention ;
représente schématiquement en coupe une troisième variante de la première réalisation principale du vitrage feuilleté de l’invention ;
représente schématiquement en coupe une quatrième variante de la première réalisation principale du vitrage feuilleté de l’invention.
En référence à la , un vitrage feuilleté de la technique antérieure comprend une première feuille de verre 1 constituant une face extérieure du vitrage, de 3 mm d’épaisseur, collée à une seconde feuille de verre 3 de 8 mm d’épaisseur par une première couche adhésive intercalaire 2 de polyuréthane (PU) de 5,76 mm d’épaisseur.
Une troisième feuille de verre 5 de 8 mm d’épaisseur est collée à la seconde 3 par une seconde couche adhésive intercalaire 4 de polyvinylbutyral (PVB) de 2 mm d’épaisseur.
Les chants de la seconde et de la troisième feuilles de verre 3, 5 sont éventuellement protégés des chocs par des feuilles d’élastomère relativement dur non représentées.
Le bord de la première feuille de verre 1 est en retrait par rapport à celui de la seconde 3, une partie périphérique de la surface libre de la première feuille de verre 1, le chant de cette dernière 1, le chant de la première couche adhésive intercalaire 2 et une partie de la surface de la seconde feuille de verre 3 débordant de la première feuille de verre 1 décrivant un contour continu en gradin qui est recouvert par un élément en gradin 6 en métal conducteur. L’élément métallique en gradin 6 est relié à la masse.
Ledit contour continu en gradin est recouvert par l’élément en gradin 6 avec interposition d’une épaisseur de 100 µm de colle en polysulfure non représentée.
L’élément en gradin 6 est recouvert par un joint 7 d’étanchéité à l’air et à l’eau, en silicone, et le cas échéant par une goutte en polysulfure non représentée qui procure au vitrage feuilleté une continuité aérodynamique entre vitrage et structure de montage telle que structure avion et une bonne inertie aux fluides de traitement tels que fluides aéronautiques, produits de nettoyage, dégraissant, glycol pour le dégivrage au sol et similaires.
La surface extérieure du joint 7 en silicone présente des lèvres d’étanchéité 71. De plus, dans la partie inférieure du joint 7 en silicone, une cale d’épaisseur 70 (ou de rigidification) en matériau plus dur que le silicone est insérée de manière à garantir que le vitrage feuilleté est bien tenu dans sa position de montage, en exerçant une certaine pression, tel que par pincement. La cale d’épaisseur 70 est pleine, mais peut comprendre des évidements.
La face de la feuille de verre 1 orientée vers l’intérieur de la structure feuilletée porte une couche chauffante, constituée d’oxyde d’indium dopé à l’étain (en anglais ITO pour Indium Tin Oxide) ou équivalent tel qu’or, multicouche à l’argent, ZnO :Al, SnO2:F… La couche chauffante est efficace pour dégivrer la surface extérieure de la feuille de verre 1.
Le vitrage feuilleté est fixé à la carlingue 10 de l’avion commercial par l’intermédiaire d’un presse-glace 20 (ou rapplique) boulonnée à la carlingue 10, et qui exerce un appui sur le débord de la seconde feuille de verre 3 par rapport à la première 1, appui exercé par l’intermédiaire de l’élément en gradin 6 et du joint 7 en silicone dont, en particulier, les lèvres 71 assurent l’étanchéité entre la rapplique 20 et le joint 7 en silicone.
En référence à la , l’élément en gradin 6 se prolonge jusqu’à la surface de contact entre le presse-glace 20 et la structure 10 de montage. L’élément en gradin 6 présente un profil rectangulaire 61 apte à s’emboîter dans le profil complémentaire 11 présenté par la structure 10, et un profil complémentaire présenté par le presse-glace 20. Ce dernier 20 est collé ou boulonné à la structure avion 10. Dans cette configuration, le vitrage feuilleté présente une fonction « full fail safe » : en cas de bris des deux plis structuraux 3 et 5, le système de montage décrit est capable de maintenir le vitrage en place dans sa baie.
D’autre part, l’élément en gradin 6 procure une étanchéité complète à l’air et à l’eau, permettant de supprimer le joint en silicone 7 entre l’élément en gradin 6 et le presse-glace 20. La structure de montage est ainsi amincie et allégée, et le positionnement du vitrage feuilleté est plus précis.
Le joint en silicone 7 présente des lèvres d’étanchéité 72 vis-à-vis de la structure 10 de montage.
Un joint de comblement 8 en mastic polysulfure bi-composant est intercalé entre le presse-glace 20 (ou pince glace) et l’élément en gradin 6 (Zed). Ce joint (8) est apte à procurer une continuité aérodynamique.
En référence à la , le presse-glace 20 est boulonné à la structure 10 de montage à travers l’élément en gradin 6 muni à cet effet d’un trou traversant.
En référence à la , une partie seulement de l’épaisseur de la première couche adhésive intercalaire 2 déborde de la première feuille de verre 1. L’élément en gradin 6 est en contact jointif avec ce débord de la première couche adhésive intercalaire 2.
En référence à la , l’élément en gradin 6 présente un profilé triangulaire 62 complémentaire d’un profilé triangulaire 12 de la structure de montage et d’un profilé triangulaire du presse-glace 20.
En référence à la , l’élément en gradin se prolonge 63 en recouvrant le chant de la seconde feuille de verre 3, et au sein de la première couche adhésive intercalaire 2 et de la seconde couche adhésive intercalaire 4, en ancrages 64.

Claims (11)

  1. Vitrage feuilleté comprenant au moins une première feuille de verre (1) et une seconde feuille de verre (3) collées l’une à l’autre par l’intermédiaire d’une première couche adhésive intercalaire (2), la première feuille de verre (1) étant destinée à constituer la surface du vitrage feuilleté en contact avec l’atmosphère extérieure, dans lequel le bord de la première feuille de verre (1) est en retrait par rapport à celui de la seconde (3), une partie périphérique de la surface libre de la première feuille de verre (1), le chant de cette dernière (1), de 0 à 100 % du chant de la première couche adhésive intercalaire (2) et une partie périphérique de la surface de la seconde feuille de verre (3) ou de la première couche adhésive intercalaire (2), en débord par rapport à la première feuille de verre (1), décrivant un contour continu en gradin qui est recouvert par un élément en gradin (6) avec interposition de colle, le vitrage feuilleté étant fixé à la structure (10) de montage par l’intermédiaire d’un presse-glace (20) qui exerce un appui sur ledit débord par rapport à la première feuille de verre (1), appui exercé par l’intermédiaire de l’élément en gradin (6), caractérisé en ce que l’élément en gradin (6) se prolonge entre le presse-glace (20) et la structure (10), de manière à constituer, en position de montage du vitrage feuilleté, un blocage de l’élément en gradin (6) et du vitrage feuilleté dans le plan de celui-ci.
  2. Vitrage feuilleté selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit blocage de l’élément en gradin (6) et du vitrage feuilleté dans le plan de celui-ci est réalisé par coopération d’une forme (61, 62) de l’élément en gradin (6) avec une forme complémentaire (11, 12) de la structure (10) de montage.
  3. Vitrage feuilleté selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit blocage de l’élément en gradin (6) et du vitrage feuilleté dans le plan de celui-ci est réalisé par boulonnage (30) du presse-glace (20) à la structure (10) de montage à travers l’élément en gradin (6) présentant un trou traversant à cet effet.
  4. Vitrage feuilleté selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément en gradin (6) recouvre une partie périphérique de la première couche adhésive intercalaire (2) débordant de la première feuille de verre (1), et d’épaisseur égale à une partie ou la totalité de l’épaisseur de la première couche adhésive intercalaire (2).
  5. Vitrage feuilleté selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une troisième feuille de verre (5) reliée à la seconde feuille de verre (3) par une seconde couche adhésive intercalaire (4).
  6. Vitrage feuilleté selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’élément en gradin (6) se prolonge au sein de la première (2) et/ou de la seconde (4) couche adhésive intercalaire, de manière à en être solidaire.
  7. Vitrage feuilleté selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie périphérique du vitrage feuilleté située entre la face de l’élément en gradin (6) opposée au presse-glace (20) et la face principale du vitrage feuilleté opposée à celle constituée par la première feuille de verre (1), est recouverte par un joint (7) d’étanchéité à l’air et à l’eau, et de protection au rayonnement solaire et aux fluides.
  8. Vitrage feuilleté selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première feuille de verre (1) est en verre minéral d’épaisseur comprise entre 0,5 et 5, de préférence entre 2 et 4 mm, ou en matériau polymère tel que poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA) d’épaisseur comprise entre 0,5 et 5 mm.
  9. Vitrage feuilleté selon l’une des revendications précédentes prise en combinaison avec la revendication 5, caractérisé en ce que la seconde feuille de verre (3), et le cas échéant la troisième feuille de verre (5), voire les suivantes sont en verre minéral d’épaisseur comprise entre 4 et 10 mm, ou en matériau polymère tel que poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA) d’épaisseur comprise entre 5 et 30, de préférence au plus 20 mm.
  10. Vitrage feuilleté selon l’une des revendications précédentes prise en combinaison avec la revendication 5, caractérisé en ce que les couches adhésives intercalaires (2 ; 4) sont en polyuréthane thermoplastique (TPU), polyvinylbutyral (PVB), copolymère éthylène – acétate de vinyle (EVA), résine ionomère, résine de coulée, en ce que l’épaisseur de la première couche adhésive intercalaire (2) est comprise entre 3 et 10, de préférence 4 et 8 mm, et en ce que l’épaisseur de la seconde couche adhésive intercalaire (4) et le cas échéant des suivantes est comprise entre 0,5 et 4, de préférence au plus égale à 2 mm.
  11. Application d’un vitrage feuilleté selon l’une des revendications précédentes à un vitrage pincé, de type aéronautique (cockpit et hublot) pour aéronef pressurisé ou non pressurisé à voilure fixe ou tournante, ferroviaire, de véhicule blindé, ou bateau (timonerie, hublot).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2562078A1 (fr) * 2010-04-19 2013-02-27 Mitsubishi Aircraft Corporation Fenêtre de poste de pilotage d'aéronef ayant un blindage électromagnétique, et aéronef
WO2019008289A1 (fr) * 2017-07-06 2019-01-10 Saint-Gobain Glass France Suppression du bruit de decharge electrostatique par conduction entre un element metallique en gradin et le reseau electrique d'un vitrage

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