WO2018015702A1 - Intercalaire plastique viscoelastique pour un amortissement vibro-acoustique et vitrage comprenant un tel intercalaire - Google Patents

Intercalaire plastique viscoelastique pour un amortissement vibro-acoustique et vitrage comprenant un tel intercalaire Download PDF

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WO2018015702A1
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glazing
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thickness
glass
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Stephan GILLESSEN
Benjamin Krebs
Ingo Von Der Weiden
Gérald MERCIER
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Saint-Gobain Glass France
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    • B32B2605/006—Transparent parts other than made from inorganic glass, e.g. polycarbonate glazings

Definitions

  • the invention relates to a viscoelastic plastic interlayer intended to be incorporated between two sheets of glass to form a laminated glazing unit having vibroacoustic damping properties, intended for locomotion machines, in particular a motor vehicle or the insulation of buildings.
  • Vehicle shapes have also been modified to improve air penetration and reduce turbulence which is itself a source of noise.
  • Laminated glazing also has other advantages such as eliminating the risk of splintering fragments in case of sudden breakage, or constitute a burglar-proofing device.
  • the invention proposes a viscoelastic plastic interlayer intended to be incorporated between two glass sheets of a glazing unit to provide vibro-acoustic damping properties, the interlayer comprising:
  • the first and second inner layers being respectively disposed between the central layer and the first and second outer layers.
  • standard PVB refers to a polyvinyl butyral (PVB) film in which:
  • the molar level of PVB is greater than 42%, preferably greater than 44%, preferably greater than 46%, preferably greater than 48%, preferentially greater than 50%, preferentially greater than 52%, preferably greater than 53%, preferably greater than at 53.5%, preferentially greater than 54%, preferentially greater than 54.5%, preferably greater than 55%, preferentially greater than
  • 55.5% and is less than 60%, preferably less than 59.5%, preferably less than 59%, preferentially less than 58.5%, preferentially less than 58%, preferentially less than 58.5%, preferentially less than at 58%, preferably less than 57.5%, preferentially less than 57%, preferably less than 56.5%,
  • the mass content of plasticizers expressed in parts per 100 parts of PVB resin (phr) is greater than 5 phr, preferably greater than 10 phr, preferably greater than 20 phr, preferably greater than 22.5 phr, preferably greater than 25 phr and is less than 120 phr, preferably less than 1 phr, preferably less than 90 phr, preferably less than 75 phr, preferentially less than 60 phr, preferably less than 50 phr, preferably less than 40 phr, preferably less than 35 phr , preferably less than 30 phr, -
  • the glass transition temperature for a frequency of 100 Hz is greater than 30 ° C, preferably greater than 40 ° C, and is less than 60 ° C, preferably less than 56 ° C.
  • the outer layers and the central layer have a shear modulus G 'greater than or equal to 1 .108 Pa and a loss factor tan ⁇ of less than 0.4 at 20 ° C. and for a frequency range between 1 kHz and 10 kHz.
  • the spacer is such that the resonant frequency f1 of the first resonance mode of a laminated glazing bar having a surface area of 25 mm ⁇ 300 mm composed of two sheets of glass of thickness 2.1 mm each between which is incorporated the interlayer, determined by a measurement of the mechanical impedance (MIM) at 20 ° C according to ISO 16940, is between 100 Hz and 200 Hz and the modal damping ⁇ 1 said first mode the resonance of said bar, determined by MIM under the same conditions, is greater than or equal to 0.35.
  • MIM mechanical impedance
  • the spacer is such that the resonant frequency f1 of the first resonance mode of a laminated glazing bar with a surface area of 25 mm x 300 mm composed of two glass sheets of thickness 2.1 mm between which is incorporated the interlayer, determined by a measurement of the mechanical impedance (MIM) at 20 ° C according to ISO 16940, is between 120 and 180 Hz and the modal damping ⁇ 1 of said first resonance mode of said bar, determined by MIM under the same conditions, is greater than or equal to 0.38, or even 0.40.
  • MIM mechanical impedance
  • the first and second inner layers have a different composition.
  • the central layer and the outer layers each have a thickness of between 0.10 mm and 0.40 mm and the inner layers each have a thickness between 0.10 mm and 0.20 mm, the total thickness of the interlayer being between 0.70 mm and 2.00 mm.
  • the central layer consists of two standard PVB layers, the interlayer consisting of two superimposed trilayer interleaves, each trilayer interlayer comprising two standard PVB layers between which is disposed a layer of viscoelastic plastic material based on polyvinyl acetal, with improved acoustic properties.
  • the interlayer being dyed in the mass on a part of its surface and / or having a cross-section decreasing wedge-shaped from the top to the bottom of a laminated glazing in which it is intended for be incorporated and / or comprising particles with an infrared radiation filter function.
  • the invention also relates to a laminated glazing unit comprising:
  • interlayer as described above, the interlayer being between the glass sheets.
  • the invention furthermore relates to a laminated glazing unit comprising:
  • interlayer as described above, the interlayer being between the glass sheets.
  • the invention further relates to the use of the glazing described above as motor vehicle glazing.
  • the invention relates to the use of glazing described above as building glazing, either in single glazing, or integrated in a multiple glazing.
  • FIG. 1 represents an evaluation of the properties of airborne sound insulation (STL) as a function of frequency for 3 different laminated glazings;
  • FIG. 2 is a sectional view of a glazing according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a sectional view of a glazing according to a second embodiment of the invention.
  • the invention relates to a viscoelastic plastic interlayer intended to be incorporated between two glass sheets of a glazing unit to provide vibroacoustic damping properties, the interlayer comprising:
  • the first and second inner layers are respectively disposed between the central layer and the first and second outer layers.
  • the interlayer has five layers in total, including three layers of standard PVB between which are interposed layers having remarkable acoustic damping properties.
  • This interlayer structure in particular this alternation of more rigid and less damped layers and less rigid and more damped layers, gives the glazing an improvement in its acoustic insulation properties, in particular in a frequency range of between 1000 Hz. and 5000 Hz.
  • the interlayer according to the invention is intended to be incorporated between two sheets of glass to form a laminated glazing unit.
  • Figure 2 shows a sectional view of a glazing according to a first embodiment of the invention.
  • the glazing comprises two sheets of glass 1, 2 between which is inserted the interlayer according to the invention.
  • the interlocking of the interlayer with the glass sheets is carried out by known means, for example by stacking the glass sheets and the interlayer and by passing the assembly in an autoclave.
  • each glass sheet 1, 2 is for example between 0.5 mm and 3.0 mm for an automotive glazing application, for example windshield, and between 0.5 mm and 15.0 mm for a building glazing application.
  • the glazing naturally meets all the conditions of the United Nations Regulation No. 43 (known as R43) of resistance to hard shocks to ensure its mechanical strength.
  • R43 United Nations Regulation No. 43
  • the laminated glazing according to the invention can be used as such or integrated in a multiple glazing unit.
  • the glass sheet 1 of the glazing is intended to be turned towards the outside of the vehicle while the glass sheet 2 is intended to be turned towards the inside of the vehicle.
  • the glass sheet 1 is for example thicker than the glass sheet 2 so that the glazing allows better protection against external attacks (inclement weather, projection of chippings, etc.).
  • the thickness of the glass sheet 1 is generally 2.1 mm and the thickness of the glass sheet 2 is generally 1.6 mm.
  • the glazing unit according to the invention may also comprise a glass sheet 1 having a thickness of 1.6 mm and a glass sheet 2 having a thickness of 1.2 mm, or a glass sheet 1 having a thickness of 1.4 mm and a thickness of 1 mm. glass sheet 2 of thickness 1, 1 mm.
  • the interlayer consists of at least two inner layers 6, 7 made of viscoelastic plastic with improved vibro-acoustic damping properties. They are based on polyvinyl acetal and plasticizer. The rate and the nature of the plasticizer and the degree of acetalization of the polyvinyl butyral make it possible to play in a known manner on the rigidity of a component based on polyvinyl butyral and plasticizer.
  • the spacer also comprises three layers 3, 4, 5 made of polyvinylbutyral (PVB), called standard PVB as opposed to the material of the internal layers 6, 7 which is based on polyvinyl acetal and plasticizer and is less rigid and more cushioning than the so-called standard PVB.
  • PVB polyvinylbutyral
  • the three layers 3, 4, 5 made of standard PVB are called the outer layers for the layers 4 and 5 and the central layer for the layer 3.
  • the outer layers 4, 5 and the central layer 3 have a shear modulus G 'greater than or equal to at 1 .10 8 Pa and a loss factor tan ⁇ less than 0.4, at 20 ° C and for a frequency range between 1 kHz and 10 kHz.
  • the outer layers 4, 5 and the central layer 3 allow good mechanical strength of the interlayer.
  • the inner layers 6, 7 are less rigid than the outer layers 4, 5 and the core layer 3 in order to provide the interlayer with improved acoustic properties.
  • the outer layers 4, 5 are in contact with the glass sheets respectively 1, 2.
  • the two layers 6, 7 are each interposed between one of the outer layers 4, 5 and the central layer 3.
  • first and second inner layers 6, 7 may have the same chemical composition or a different chemical composition.
  • the central layer 3 and the outer layers 4, 5 each have a thickness of between 0.10 mm and 0.40 mm and the inner layers 6, 7 each have a thickness of between 0.10 mm and 0.20 mm, the total thickness of the interlayer being between 0.70 mm and 2.00 mm.
  • Figure 3 shows a sectional view of a glazing according to a second embodiment of the invention.
  • This glazing differs from that of FIG. 2 only in that the central layer 3 consists of two layers 3a, 3b of standard PVB, which are superposed. What has been said above concerning the embodiment of FIG. 2 is valid for the embodiment of FIG.
  • Each three-layer interlayer A, B comprises two standard PVB layers, respectively 4, 3a and 3b, between which is disposed a layer 6 or 7 of viscoelastic plastic material based on polyvinyl acetal and plasticizer, with improved acoustic properties. .
  • the interlayer according to the invention can be made either from five independent layers or from two existing three-layer interleaves.
  • the interlayer comprises two layers with improved acoustic properties, interposed between three layers of standard PVB, makes it possible to improve the acoustic performance of the glazing, in particular between 1000 Hz and 5000 Hz.
  • the acoustic characteristics of the interlayer are determined by measuring the mechanical impedance (MIM) at 20 ° C according to ISO 16940 of a laminated glass pane with a surface area of 25 mm x 300 mm composed of two sheets of glass. thickness 2.1 mm (and not 4 mm as recommended in ISO 16940) between which is incorporated a spacer according to the invention, that is to say an interlayer comprising at least two inner layers in viscoelastic plastic with improved vibro-acoustic damping properties, located between three outer layers and central PVB standard.
  • MIM mechanical impedance
  • the MIM makes it possible to determine resonant frequencies and loss factors of the different modes of mechanical impedance of the laminated glazing bar.
  • the insert is according to the invention if the resonance frequency of the first resonance mode of a laminated glazing bar with a surface area of 25 mm ⁇ 300 mm composed of two glass sheets 2.1 mm thick each between which is incorporated the interlayer, determined by a measurement of the mechanical impedance (MIM) at 20 ° C according to ISO 16940, is between 100 Hz and 200 Hz and that the modal damping ⁇ of said first resonance mode of said bar, determined by MIM under the same conditions, is greater than or equal to 0.35.
  • MIM mechanical impedance
  • the resonance frequency is between 120 Hz and 180 Hz and the loss factor ⁇ is greater than or equal to 0.38, or even 0.40, which makes it possible to have improved acoustic performances, in particular between 1000 Hz and 5000 Hz.
  • FIG. 1 represents a curve of the measurement of the properties of airborne sound insulation (STL) as a function of frequency, evaluated on three laminated glazings according to the NF EN ISO 10140 standard (with the exception of the size of the glazing which is referred to a dimension of 500 mm by 800 mm).
  • STL airborne sound insulation
  • a first laminated glazing unit (Sample 1 - reference 1) comprises: two sheets of glass each having a thickness of 2.1 mm, and
  • an interlayer No. 1 comprising two outer layers of standard PVB and an inner viscoelastic plastic layer with improved vibro-acoustic damping properties.
  • the resonance frequency is 138 Hz ( ⁇ 5 Hz) and the loss factor ⁇ is 0.27 ( ⁇ 0.05).
  • the first laminated glazing corresponds to a conventional glass windshield composition with an interlayer with known acoustic damping properties.
  • the interlayer ⁇ could for example be replaced by the Trosifol VG + SC interlayer marketed by Kuraray or by the Saflex® Vanceva Quiet QC41 interlayer marketed by Solutia or by the S-Lec Acoustic insert.
  • HI-RZN12 film marketed by Sekisui. This is the laminated glazing reference 1.
  • the airborne sound insulation curve of the first laminated glazing is represented by circles.
  • a second laminated glazing (Sample 2 - reference 2) comprises:
  • a spacer No. 2 comprising two outer layers of standard PVB and an inner layer of viscoelastic plastic with improved vibro-acoustic damping properties.
  • the resonance frequency is 175 Hz ( ⁇ 5 Hz) and the loss factor ⁇ 1 is equal to 0.27 ( ⁇ 0.05).
  • the second laminated glazing corresponds to a conventional glass windshield composition with an interlayer with known acoustic damping properties.
  • the interlayer 2 is the interlayer described in WO 2016/175101. This is the laminated glazing reference 2.
  • the airborne sound insulation curve of the second laminated glazing is represented by diamonds.
  • a third laminated glazing (Sample 1 + 2) includes:
  • the resonance frequency is 146 Hz ( ⁇ 5 Hz) and the loss factor ⁇ 1 is 0.42 ( ⁇ 0.05).
  • the third laminated glazing corresponds to a laminated glazing unit according to the invention.
  • the sound insulation curve to airborne noise (represented by triangles) of the third laminated glazing shows an improvement of the sound insulation at airborne noise between 500 Hz and 5000 Hz compared to the first and second laminated reference glazings, and even a improvement of the acoustic insulation over the entire frequency range (500 Hz - 8000 Hz) compared to the first laminated glazing. It is thus possible to observe a remarkable effect resulting from the assembly of several layers of viscoelastic materials of different properties and natures (in terms of damping and mechanical rigidity), all of which describe a new generation acoustic PVB at the same time. more cushioned while being stiffer than a conventional acoustical PVB. It is thus possible to observe a synergistic effect between the two three-layer interleaves ⁇ and N ° 2 between 500 Hz and 5000 Hz, which is no longer true at higher frequencies.
  • the invention also relates to a laminated glazing unit comprising:
  • the resonant frequency evaluated is 128 Hz ( ⁇ 5 Hz) and the estimated loss factor ⁇ is equal to 0.41 ( ⁇ 0.05).
  • the invention also relates to a laminated glazing unit comprising:
  • the resonant frequency evaluated is 168 Hz ( ⁇ 5 Hz) and the estimated loss factor ⁇ is equal to 0.42 ( ⁇ 0.05).
  • the three-layer interlayer ⁇ and No. 2 have different chemical compositions but are based on polyvinyl acetal and plasticizer, with improved acoustic properties and are such that, when superimposed two by two ( ⁇ + ⁇ or No. 1 + No. 2 or No. 2 + No.
  • MIM mechanical impedance
  • All examples are laminated glazing with two glass sheets 2.1 mm thick each. However, as indicated at the beginning of the description, all laminated glass panes with glass sheets of thickness between 0.5 mm and 15.0 mm and a five layer interlayer, including three layers of standard PVB between which are located two inner layers softer than the standard PVB, the central layer can be split, are part of the invention. MIM measurements were performed once a week for several weeks. The values given here are the values obtained after stabilization, typically at least 10 weeks after assembly of the laminated glazing bar.
  • the interlayer according to the invention may furthermore:
  • HUD Head Up Display

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Abstract

L'invention concerne un intercalaire plastique viscoélastique destiné à être incorporé entre deux feuilles de verre d'un vitrage pour lui procurer des propriétés d'amortissement vibro-acoustiques, l'intercalaire comprenant : - deux couches externes en PVB standard, - une première et une deuxième couches internes en matériau plastique viscoélastique à base d'acétal de polyvinyle et de plastifiant, avec des propriétés acoustiques améliorées, - une couche centrale en PVB standard, la première et la deuxième couches internes étant disposées respectivement entre la couche centrale et les première et deuxième couches externes. L'invention permet de proposer un intercalaire plastique viscoélastique destiné à être incorporé entre deux feuilles de verre pour former un vitrage feuilleté ayant des propriétés d'amortissement vibro-acoustiques, qui permette une amélioration des propriétés d'isolation acoustique, en particulier dans une gamme de fréquence comprise entre 1000 Hz et 5000 Hz, domaine dans lequel l'oreille humaine est la plus sensible.

Description

INTERCALAIRE PLASTIQUE VISCOELASTIQUE POUR UN AMORTISSEMENT VIBRO-ACOUSTIQUE ET VITRAGE COMPRENANT UN TEL INTERCALAIRE
L'invention concerne un intercalaire plastique viscoélastique destiné à être incorporé entre deux feuilles de verre pour former un vitrage feuilleté ayant des propriétés d'amortissement vibro-acoustiques, destiné à des engins de locomotion, en particulier un véhicule automobile ou encore l'isolation de bâtiments.
Parmi toutes les qualités concourant au confort dans les moyens de transport modernes comme les trains et les automobiles, le silence est devenu déterminant.
Le confort acoustique a été amélioré depuis plusieurs années maintenant, en traitant les bruits, tels que les bruits du moteur, de roulement ou de suspension, et cela à leur origine ou au cours de leur propagation aérienne ou dans les solides.
Les formes des véhicules ont été également modifiées pour améliorer la pénétration dans l'air et diminuer les turbulences qui sont elles-mêmes sources de bruit.
Et depuis quelques années, on s'est penché sur le rôle que pouvaient jouer les vitrages dans l'amélioration du confort acoustique, en particulier des vitrages feuilletés comportant des films intercalaires plastiques. Les vitrages feuilletés présentent en outre d'autres avantages tels que supprimer le risque de projection de fragments en cas de casse brutale, ou encore constituer un retardateur d'effraction.
II a été mis en évidence que l'utilisation de films plastiques standards dans des vitrages feuilletés ne convenait pas dans l'amélioration du confort acoustique. Il a alors été développé des films plastiques spécifiques qui présentaient des propriétés d'amortissement permettant une amélioration du confort acoustique.
Toutefois, il y a une demande constante d'amélioration du confort acoustique.
Il y a donc un besoin pour un intercalaire plastique viscoélastique destiné à être incorporé entre deux feuilles de verre pour former un vitrage feuilleté ayant des propriétés d'amortissement vibro-acoustiques, qui permette une amélioration des propriétés d'isolation acoustique, en particulier dans une gamme de fréquence comprise entre 1000 Hz et 5000 Hz, domaine dans lequel l'oreille humaine est la plus sensible.
Pour cela, l'invention propose un intercalaire plastique viscoélastique destiné à être incorporé entre deux feuilles de verre d'un vitrage pour lui procurer des propriétés d'amortissement vibro-acoustiques, l'intercalaire comprenant :
- deux couches externes en PVB standard,
- une première et une deuxième couches internes en matériau plastique viscoélastique à base d'acétal de polyvinyle et de plastifiant, avec des propriétés acoustiques améliorées,
- une couche centrale en PVB standard,
la première et la deuxième couches internes étant disposées respectivement entre la couche centrale et les première et deuxième couches externes.
Dans le présent texte, les termes « PVB standard » désignent un film de polyvinylbutyral (PVB) dans lequel :
- le taux molaire de PVB est supérieur à 42%, préférentiellement supérieur à 44%, préférentiellement supérieur à 46%, préférentiellement supérieur à 48%, préférentiellement supérieur à 50%, préférentiellement supérieur à 52%, préférentiellement supérieur à 53%, préférentiellement supérieur à 53,5%, préférentiellement supérieur à 54%, préférentiellement supérieur à 54,5%, préférentiellement supérieur à 55%, préférentiellement supérieur à
55,5%, et est inférieur à 60%, préférentiellement inférieur à 59,5%, préférentiellement inférieur à 59%, préférentiellement inférieur à 58,5%, préférentiellement inférieur à 58%, préférentiellement inférieur à 58,5%, préférentiellement inférieur à 58%, préférentiellement inférieur à 57,5%, préférentiellement inférieur à 57%, préférentiellement inférieur à 56,5%,
- le taux massique de plastifiants exprimé en parts pour 100 parts de résine de PVB (phr) est supérieur à 5 phr, préférentiellement supérieur à 10 phr, préférentiellement supérieur à 20 phr, préférentiellement supérieur à 22,5 phr, préférentiellement supérieur à 25 phr, et est inférieur à 120 phr, préférentiellement inférieur à 1 10 phr, préférentiellement inférieur à 90 phr, préférentiellement inférieur à 75 phr, préférentiellement inférieur à 60 phr, préférentiellement inférieur à 50 phr, préférentiellement inférieur à 40 phr, préférentiellement inférieur à 35 phr, préférentiellement inférieur à 30 phr, - la température de transition vitreuse pour une fréquence de 100 Hz, est supérieure à 30 °C, préférentiellement supérieure à 40°C, et est inférieure à 60°C, préférentiellement inférieure à 56 °C.
Selon un aspect particulier de l'invention, les couches externes et la couche centrale ont un module de cisaillement G' supérieur ou égal à 1 .108 Pa et un facteur de perte tan δ inférieur à 0,4, à 20 °C et pour une gamme de fréquences comprise entre 1 kHz et 10 kHz.
Selon au moins un mode de réalisation, l'intercalaire est tel que la fréquence de résonance f1 du premier mode de résonance d'un barreau de vitrage feuilleté de surface 25 mm x 300 mm composé de deux feuilles de verre d'épaisseur 2,1 mm chacune entre lesquelles est incorporé l'intercalaire, déterminée par un mesurage de l'impédance mécanique (MIM) à 20°C selon la norme ISO 16940, est comprise entre 100 Hz et 200 Hz et que l'amortissement modal η1 dudit premier mode de résonance dudit barreau, déterminé par MIM dans les mêmes conditions, est supérieur ou égal à 0,35.
Selon un aspect de l'invention, l'intercalaire est tel que la fréquence de résonance f1 du premier mode de résonance d'un barreau de vitrage feuilleté de surface 25 mm x 300 mm composé de deux feuilles de verre d'épaisseur 2,1 mm entre lesquelles est incorporé l'intercalaire, déterminée par un mesurage de l'impédance mécanique (MIM) à 20°C selon la norme ISO 16940, est comprise entre 120 et 180 Hz et que l'amortissement modal η1 dudit premier mode de résonance dudit barreau, déterminé par MIM dans les mêmes conditions, est supérieur ou égal à 0,38, voire à 0,40.
Selon au moins un mode de réalisation, la première et la deuxième couches internes ont une composition différente.
Selon un aspect de l'invention, la couche centrale et les couches externes ont chacune une épaisseur comprise entre 0,10 mm et 0,40 mm et les couches internes ont chacune une épaisseur comprise entre 0,10 mm et 0,20 mm, l'épaisseur totale de l'intercalaire étant comprise entre 0,70 mm et 2,00 mm.
Selon au moins un mode de réalisation, la couche centrale est constituée de deux couches en PVB standard, l'intercalaire étant constitué de deux intercalaires tricouches superposés, chaque intercalaire tricouche comprenant deux couches en PVB standard entre lesquelles est disposée une couche en matériau plastique viscoélastique à base d'acétal de polyvinyle, avec des propriétés acoustiques améliorées.
Selon au moins un mode de réalisation, l'intercalaire étant teinté dans la masse sur une partie de sa surface et/ou ayant une section transversale diminuant en forme en coin du haut vers le bas d'un vitrage feuilleté dans lequel il est destiné à être incorporé et/ou comprenant des particules avec une fonction de filtre au rayonnement infrarouge.
L'invention concerne également un vitrage feuilleté comprenant :
- une feuille de verre d'épaisseur comprise entre 0,5 mm et 3,0 mm,
- une feuille de verre d'épaisseur comprise entre 0,5 mm et 3,0 mm,
- un intercalaire tel que décrit ci-dessus, l'intercalaire étant entre les feuilles de verre.
L'invention concerne de plus un vitrage feuilleté comprenant :
- une feuille de verre d'épaisseur comprise entre 0,5 mm et 15,0 mm,
- une feuille de verre d'épaisseur comprise entre 0,5 mm et 15,0 mm,
- un intercalaire tel que décrit ci-dessus, l'intercalaire étant entre les feuilles de verre.
L'invention se rapporte de plus à l'utilisation du vitrage décrit ci-dessus comme vitrage de véhicule automobile.
De manière alternative, l'invention concerne l'utilisation du vitrage décrit ci- dessus comme vitrage de bâtiment, soit en vitrage simple, soit intégré dans un vitrage multiple.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention vont à présent être décrits en regard des dessins sur lesquels :
- La figure 1 représente une évaluation des propriétés de l'isolation au bruit aérien (STL - Sound Transmission Loss en anglais) en fonction de la fréquence pour 3 vitrages feuilletés différents ;
- La figure 2 est une vue en coupe d'un vitrage selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- La figure 3 est une vue en coupe d'un vitrage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
Les numéros de référence qui sont identiques sur les différentes figures représentent des éléments similaires ou identiques. Notons que l'expression « compris(e) entre ... et ... » inclut les bornes dans l'intervalle.
L'invention se rapporte à un intercalaire plastique viscoélastique destiné à être incorporé entre deux feuilles de verre d'un vitrage pour lui procurer des propriétés d'amortissement vibro-acoustiques, l'intercalaire comprenant :
- deux couches externes en PVB standard,
- une première et une deuxième couches internes en matériau plastique viscoélastique à base d'acétal de polyvinyle et de plastifiant, avec des propriétés acoustiques améliorées,
- une couche centrale en PVB standard.
La première et la deuxième couches internes sont disposées respectivement entre la couche centrale et les première et deuxième couches externes.
Ainsi, l'intercalaire comporte cinq couches au total, dont trois couches en PVB standard entre lesquelles sont intercalées des couches ayant des propriétés d'amortissement acoustique remarquables. Cette structure d'intercalaire, en particulier cette alternance de couches plus rigides et moins amorties et de couches moins rigides et plus amorties, confère au vitrage une amélioration de ses propriétés d'isolation acoustique, en particulier dans une gamme de fréquence comprise entre 1000 Hz et 5000 Hz.
L'intercalaire selon l'invention est destiné à être incorporé entre deux feuilles de verre pour former un vitrage feuilleté.
La figure 2 représente une vue en coupe d'un vitrage selon un premier mode de réalisation de l'invention.
Le vitrage comprend deux feuilles de verre 1 , 2 entre lesquelles est inséré l'intercalaire selon l'invention. La solidarisation de l'intercalaire aux feuilles de verre est réalisée par des moyens connus, par exemple par empilement des feuilles de verre et de l'intercalaire et par passage de l'ensemble en autoclave.
L'épaisseur de chaque feuilles de verre 1 , 2 est par exemple comprise entre 0,5 mm et 3,0 mm pour une application de vitrage automobile, par exemple de pare-brise, et entre 0,5 mm et 15,0 mm pour une application de vitrage bâtiment.
Dans le cas d'une application pare-brise, le vitrage satisfait bien entendu à toutes les conditions du règlement No. 43 des Nations Unies (dit règlement R43) de résistance aux chocs durs pour assurer sa résistance mécanique. Dans le cas d'une application bâtiment, le vitrage feuilleté selon l'invention peut être utilisé en tant que tel ou intégré dans un vitrage multiple.
Pour une application de vitrage automobile, la feuille de verre 1 du vitrage est destinée à être tournée vers l'extérieur du véhicule tandis que la feuille de verre 2 est destinée à être tournée vers l'intérieur du véhicule. La feuille de verre 1 est par exemple plus épaisse que la feuille de verre 2 de façon à ce que le vitrage permette une meilleure protection contre les attaques extérieures (intempéries, projection de gravillons, etc .). Dans les vitrages automobiles existants, l'épaisseur de la feuille de verre 1 est en général de 2,1 mm et l'épaisseur de la feuille de verre 2 est en général de 1 ,6 mm. Le vitrage selon l'invention peut également comprendre une feuille de verre 1 d'épaisseur 1 ,6 mm et une feuille de verre 2 d'épaisseur 1 ,2 mm, ou une feuille de verre 1 d'épaisseur 1 ,4 mm et une feuille de verre 2 d'épaisseur 1 ,1 mm.
L'intercalaire est constitué d'au moins deux couches internes 6, 7 en plastique viscoélastique aux propriétés d'amortissement vibro-acoustique améliorées. Elles sont à base d'acétal de polyvinyle et de plastifiant. Le taux et la nature du plastifiant et le degré d'acétalisation du polyvinylbutyral permettent de jouer de façon connue sur la rigidité d'un composant à base de polyvinylbutyral et de plastifiant.
Dans l'exemple de la figure 2, l'intercalaire comprend également trois couches 3, 4, 5 en polyvinylbutyral (PVB), dit PVB standard par opposition au matériau des couches internes 6, 7 qui est à base d'acétal de polyvinyle et de plastifiant et qui est moins rigide et plus amortissant que le PVB dit standard.
Les trois couches 3, 4, 5 en PVB standard sont appelées couches externes pour les couches 4 et 5 et couche centrale pour la couche 3. Les couches externes 4, 5 et la couche centrale 3 ont un module de cisaillement G' supérieur ou égal à 1 .108 Pa et un facteur de perte tan δ inférieur à 0,4, à 20 °C et pour une gamme de fréquences comprise entre 1 kHz et 10 kHz. Les couches externes 4, 5 et la couche centrale 3 permettent une bonne tenue mécanique de l'intercalaire.
Les couches internes 6, 7 sont moins rigide que les couches externes 4, 5 et la couche centrale 3 afin de procurer à l'intercalaire des propriétés acoustiques améliorées. Les couches externes 4, 5 sont en contact avec les feuilles de verre respectivement 1 , 2. Les deux couches 6, 7 sont chacune intercalées entre une des couches externes 4, 5 et la couche centrale 3.
En fonction des applications, la première et la deuxième couches internes 6, 7 peuvent avoir la même composition chimique ou une composition chimique différente.
De plus, afin d'optimiser l'isolation acoustique aux bruits aériens, la couche centrale 3 et les couches externes 4, 5 ont chacune une épaisseur comprise entre 0,10 mm et 0,40 mm et les couches internes 6, 7 ont chacune une épaisseur comprise entre 0,10 mm et 0,20 mm, l'épaisseur totale de l'intercalaire étant comprise entre 0,70 mm et 2,00 mm.
La figure 3 représente une vue en coupe d'un vitrage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
Ce vitrage diffère de celui de la figure 2 uniquement par le fait que la couche centrale 3 est constituée de deux couches 3a, 3b en PVB standard, qui sont superposées. Ce qui a été dit plus haut concernant le mode de réalisation de la figure 2 est valable pour le mode de réalisation de la figure 3.
Pour réaliser ce vitrage selon la figure 3, deux intercalaires tricouches acoustiques A et B sont superposés. Chaque intercalaire tricouche A, B comprend deux couches en PVB standard, respectivement 4, 3a et 3b, 5 entre lesquelles est disposée une couche 6 ou 7 en matériau plastique viscoélastique à base d'acétal de polyvinyle et de plastifiant, avec des propriétés acoustiques améliorées.
Ainsi, l'intercalaire selon l'invention peut être réalisé, soit à partir de cinq couches indépendantes, soit à partir de deux intercalaires tricouches existants.
Comme nous le verrons plus loin, en lien avec la figure 1 , le fait que l'intercalaire comprenne deux couches avec des propriétés acoustiques améliorées, intercalées entre trois couches en PVB standard, permet d'améliorer les performances acoustiques du vitrage, en particulier entre 1000 Hz et 5000 Hz.
Les caractéristiques acoustiques de l'intercalaire sont déterminées par mesurage de l'impédance mécanique (MIM) à 20°C selon la norme ISO 16940 d'un barreau de vitrage feuilleté de surface 25 mm x 300 mm composé de deux feuilles de verre d'épaisseur 2,1 mm (et non de 4 mm comme préconisé dans la norme ISO 16940) entre lesquelles est incorporé un intercalaire selon l'invention, c'est-à-dire un intercalaire comprenant au moins deux couches internes en plastique viscoélastique aux propriétés d'amortissement vibro-acoustique améliorées, situées entre trois couches externes et centrale en PVB standard.
La MIM permet de déterminer des fréquences de résonance et des facteurs de perte des différents modes d'impédance mécanique du barreau de vitrage feuilleté.
L'intercalaire est selon l'invention si la fréquence de résonance du premier mode de résonance d'un barreau de vitrage feuilleté de surface 25 mm x 300 mm composé de deux feuilles de verre d'épaisseur 2,1 mm chacune entre lesquelles est incorporé l'intercalaire, déterminée par un mesurage de l'impédance mécanique (MIM) à 20°C selon la norme ISO 16940, est comprise entre 100 Hz et 200 Hz et que l'amortissement modal ηι dudit premier mode de résonance dudit barreau, déterminé par MIM dans les mêmes conditions, est supérieur ou égal à 0,35.
De préférence, la fréquence de résonance est comprise entre 120 Hz et 180 Hz et le facteur de perte ηι est supérieur ou égal à 0,38, voire à 0,40, ce qui permet d'avoir des performances acoustiques encore améliorées, en particulier entre 1000 Hz et 5000 Hz.
La figure 1 représente une courbe de la mesure des propriétés de l'isolation au bruit aérien (STL en anglais) en fonction de la fréquence, évaluée sur trois vitrages feuilletés suivant la norme NF EN ISO 10140 (à l'exception de la taille du vitrage qui est rapportée à une dimension de 500 mm par 800 mm).
Ainsi, un premier vitrage feuilleté (Echantillon 1 - référence 1 ) comprend : - deux feuilles de verre ayant chacune une épaisseur de 2,1 mm, et
un intercalaire N °1 comprenant deux couches externes en PVB standard et une couche interne en plastique viscoélastique aux propriétés d'amortissement vibro-acoustique améliorées.
La fréquence de résonance est de 138 Hz (± 5 Hz) et le facteur de perte ηι est égal à 0.27 (± 0,05).
Le premier vitrage feuilleté correspond à une composition verrière de pare- brise classique avec un intercalaire aux propriétés d'amortissement acoustique connu. L'intercalaire Ν pourrait par exemple être remplacé par l'intercalaire Trosifol VG+SC commercialisé par Kuraray ou par l'intercalaire Saflex® Vanceva Quiet QC41 commercialisé par Solutia ou encore par l'intercalaire S-Lec Acoustic Film HI-RZN12 commercialisé par Sekisui. Il s'agit du vitrage feuilleté de référence 1 .
La courbe d'isolation acoustique aux bruits aériens du premier vitrage feuilleté est représentée par des ronds.
Un deuxième vitrage feuilleté (Echantillon 2 - référence 2) comprend :
- deux feuilles de verre ayant chacune une épaisseur de 2,1 mm, et
- un intercalaire N °2 comprenant deux couches externes en PVB standard et une couche interne en plastique viscoélastique aux propriétés d'amortissement vibro-acoustique améliorées.
La fréquence de résonance est de 175 Hz (± 5 Hz) et le facteur de perte η1 est égal à 0,27 (± 0,05).
Le deuxième vitrage feuilleté correspond à une composition verrière de pare-brise classique avec un intercalaire aux propriétés d'amortissement acoustique connu. L'intercalaire N °2 est l'intercalaire décrit dans le document WO 2016/175101 . Il s'agit du vitrage feuilleté de référence 2.
La courbe d'isolation acoustique aux bruits aériens du deuxième vitrage feuilleté est représentée par des losanges.
Un troisième vitrage feuilleté (Echantillon 1 +2) comprend :
- deux feuilles de verre ayant chacune une épaisseur de 2,1 mm, et - un intercalaire constitué d'un intercalaire tricouche Ν et d'un intercalaire tricouche N°2 superposés.
La fréquence de résonance est de 146 Hz (± 5 Hz) et le facteur de perte η1 est égal à 0,42 (± 0,05).
Le troisième vitrage feuilleté correspond à un vitrage feuilleté selon l'invention.
La courbe d'isolation acoustique aux bruits aériens (représentée par des triangles) du troisième vitrage feuilleté montre une amélioration de l'isolation acoustique au bruit aérien entre 500 Hz et 5000 Hz par rapport aux premier et deuxième vitrages feuilletés de référence, et même une amélioration de l'isolation acoustique sur l'ensemble de la plage de fréquences (500 Hz - 8000 Hz) par rapport au premier vitrage feuilleté. On peut ainsi observer un effet remarquable résultant de l'assemblage de plusieurs couches de matériaux viscoélastiques de propriétés et de natures différentes (en terme d'amortissement et de rigidité mécanique) dont l'ensemble décrit un PVB acoustique de nouvelle génération à la fois plus amorti tout en étant plus rigide qu'un PVB acoustique classique. On peut ainsi observer un effet de synergie entre les deux intercalaires tricouches Ν et N °2 entre 500 Hz et 5000 Hz, ce qui n'est plus vrai aux plus hautes fréquences.
L'invention concerne également un vitrage feuilleté comprenant :
- deux feuilles de verre ayant chacune une épaisseur de 2,1 mm, et
- un intercalaire constitué de deux intercalaires tricouches Ν superposés.
La fréquence de résonance évaluée est de 128 Hz (± 5 Hz) et le facteur de perte ηι évalué est égal à 0,41 (± 0,05).
L'invention concerne également un vitrage feuilleté comprenant :
- deux feuilles de verre ayant chacune une épaisseur de 2,1 mm, et
- un intercalaire constitué de deux intercalaires tricouches N °2 superposés.
La fréquence de résonance évaluée est de 168 Hz (± 5 Hz) et le facteur de perte ηι évalué est égal à 0,42 (± 0,05).
Les intercalaires tricouches Ν et N °2 ont des compositions chimiques différentes mais sont à base d'acétal de polyvinyle et de plastifiant, avec des propriétés acoustiques améliorées et sont bien tels que, lorsqu'ils sont superposés deux à deux (Ν +Ν ou N °1 +N °2 ou N °2+N °2), la fréquence de résonance du premier mode de résonance d'un barreau de vitrage feuilleté de surface 25 mm x 300 mm composé de deux feuilles de verre d'épaisseur 2,1 mm chacune entre lesquelles est incorporé l'intercalaire, déterminée par un mesurage de l'impédance mécanique (MIM) à 20°C selon la norme ISO 16940, est comprise entre 100 Hz et 200 Hz et que l'amortissement modal ηι dudit premier mode de résonance dudit barreau, déterminé par MIM dans les mêmes conditions, est supérieur ou égal à 0,35, voire supérieur ou égale à 0,38, voire même supérieur ou égal à 0,40.
L'ensemble des exemples sont des vitrages feuilletés avec deux feuilles de verre d'épaisseur 2,1 mm chacune. Toutefois, comme indiqué en début de description, tous les vitrages feuilletés avec des feuilles de verre d'épaisseur comprise entre 0,5 mm et 15,0 mm et un intercalaire à cinq couches, dont trois couches de PVB standard entre lesquelles sont situées deux couches internes plus molles que le PVB standard, la couche centrale pouvant être dédoublée, font partie de l'invention. Les mesures de MIM ont été réalisées une fois par semaine pendant plusieurs semaines. Les valeurs données ici sont les valeurs obtenues après stabilisation, soit typiquement au moins 10 semaines après assemblage du barreau de vitrage feuilleté.
L'intercalaire selon l'invention peut en outre :
- être teinté dans la masse sur une partie de sa surface, pour permettre un respect de l'intimité des personnes à l'intérieur d'un véhicule ou encore pour protéger le conducteur d'un véhicule contre l'éblouissement à la lumière du soleil ou simplement pour un effet esthétique, et/ou - avoir une section transversale diminuant en forme en coin du haut vers le bas du vitrage feuilleté pour permettre au vitrage feuilleté d'être utilisé comme écran de système de visualisation tête haute (appelé HUD ou Head Up Display), et/ou
- comprendre des particules avec une fonction de filtre au rayonnement infrarouge pour limiter la hausse de température à l'intérieur d'un véhicule due au rayonnement infrarouge du soleil, pour améliorer le confort des passagers.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Intercalaire plastique viscoélastique destiné à être incorporé entre deux feuilles de verre (1 , 2) d'un vitrage pour lui procurer des propriétés d'amortissement vibro-acoustiques, l'intercalaire comprenant :
- deux couches externes (4, 5) en PVB standard,
- une première et une deuxième couches internes (6, 7) en matériau plastique viscoélastique à base d'acétal de polyvinyle et de plastifiant, avec des propriétés acoustiques améliorées,
- une couche centrale (3 ; 3a, 3b) en PVB standard,
la première et la deuxième couches internes (6, 7) étant disposées respectivement entre la couche centrale (3 ; 3a, 3b) et les première et deuxième couches externes (4, 5).
2. Intercalaire selon la revendication 1 , dans lequel les couches externes (4, 5) et la couche centrale (3 ; 3a, 3b) ont un module de cisaillement G' supérieur ou égal à 1 .108 Pa et un facteur de perte tan δ inférieur à 0,4, à 20 °C et pour une gamme de fréquences comprise entre 1 kHz et 10 kHz.
3. Intercalaire selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'intercalaire est tel que la fréquence de résonance du premier mode de résonance d'un barreau de vitrage feuilleté de surface 25 mm x 300 mm composé de deux feuilles de verre d'épaisseur 2,1 mm chacune entre lesquelles est incorporé l'intercalaire, déterminée par un mesurage de l'impédance mécanique (MIM) à 20°C selon la norme ISO 16940, est comprise entre 100 Hz et 200 Hz et que l'amortissement modal ηι dudit premier mode de résonance dudit barreau, déterminé par MIM dans les mêmes conditions, est supérieur ou égal à 0,35.
4. Intercalaire selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'intercalaire est tel que la fréquence de résonance du premier mode de résonance d'un barreau de vitrage feuilleté de surface 25 mm x 300 mm composé de deux feuilles de verre d'épaisseur 2,1 mm entre lesquelles est incorporé l'intercalaire, déterminée par un mesurage de l'impédance mécanique (MIM) à 20°C selon la norme ISO 16940, est comprise entre 120 et 180 Hz et que l'amortissement modal r|i dudit premier mode de résonance dudit barreau, déterminé par MIM dans les mêmes conditions, est supérieur ou égal à 0,38, voire à 0,40.
5. Intercalaire selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la première et la deuxième couches internes (6, 7) ont une composition différente.
6. Intercalaire selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la couche centrale (3 ; 3a, 3b) et les couches externes (4, 5) ont chacune une épaisseur comprise entre 0,10 mm et 0,40 mm et les couches internes (6, 7) ont chacune une épaisseur comprise entre 0,10 mm et 0,20 mm, l'épaisseur totale de l'intercalaire étant comprise entre 0,70 mm et 2,00 mm.
7. Intercalaire selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la couche centrale (3a, 3b) est constituée de deux couches en PVB standard, l'intercalaire étant constitué de deux intercalaires tricouches (A, B) superposés, chaque intercalaire tricouche (A, B) comprenant deux couches en PVB standard (4, 3A ;3b, 5) entre lesquelles est disposée une couche (6 ;7) en matériau plastique viscoélastique à base d'acétal de polyvinyle, avec des propriétés acoustiques améliorées.
8. Intercalaire selon l'une des revendications 1 à 7, l'intercalaire étant teinté dans la masse sur une partie de sa surface et/ou ayant une section transversale diminuant en forme en coin du haut vers le bas d'un vitrage feuilleté dans lequel il est destiné à être incorporé et/ou comprenant des particules avec une fonction de filtre au rayonnement infrarouge.
9. Vitrage feuilleté comprenant :
- une feuille de verre (1 ) d'épaisseur comprise entre 0,5 mm et 3,0 mm,
- une feuille de verre (2) d'épaisseur comprise entre 0,5 mm et 3,0 mm,
- un intercalaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, l'intercalaire étant entre les feuilles de verre (1 , 2).
10. Vitrage feuilleté comprenant :
- une feuille de verre (1 ) d'épaisseur comprise entre 0,5 mm et 15,0 mm,
- une feuille de verre (2) d'épaisseur comprise entre 0,5 mm et 15,0 mm,
- un intercalaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, l'intercalaire étant entre les feuilles de verre (1 , 2).
1 1 . Utilisation du vitrage selon la revendication 9 comme vitrage de véhicule automobile.
12. Utilisation du vitrage selon la revendication 10 comme vitrage de bâtiment, soit en vitrage simple, soit intégré dans un vitrage multiple.
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