EP2117830A2 - Vitrage fonctionnalisé - Google Patents

Vitrage fonctionnalisé

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Publication number
EP2117830A2
EP2117830A2 EP07871885A EP07871885A EP2117830A2 EP 2117830 A2 EP2117830 A2 EP 2117830A2 EP 07871885 A EP07871885 A EP 07871885A EP 07871885 A EP07871885 A EP 07871885A EP 2117830 A2 EP2117830 A2 EP 2117830A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
glazing
substrate
active system
glazing according
substrates
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07871885A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Vincent Legois
Pierre Chaussade
Jean-Christophe Giron
Pierre-Alain Gillet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Publication of EP2117830A2 publication Critical patent/EP2117830A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H05B3/84—Heating arrangements specially adapted for transparent or reflecting areas, e.g. for demisting or de-icing windows, mirrors or vehicle windshields
    • H05B3/86—Heating arrangements specially adapted for transparent or reflecting areas, e.g. for demisting or de-icing windows, mirrors or vehicle windshields the heating conductors being embedded in the transparent or reflecting material
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    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/013—Heaters using resistive films or coatings

Definitions

  • the present invention relates to glazing for aviation having a dual characteristic: - on the one hand, it is said security glazing, in that they are able to retain splinters (including glass shards) in case of breakage.
  • These include glazing that complies with JAR / FAR 25.1309 and AMJ 25.1309.
  • These glazings preferably pass the tests described in these regulations under the terms "chicken shot”.
  • the most usual configuration of this type of glazing is that of standard laminated glazings consisting of at least three essentially transparent rigid substrates (generally glasses) between which is disposed at least one sheet of thermoplastic polymer, which will ensure the retention of shards of glass when needed.
  • the lamination in known manner, generally requires a generally pressurized heating of the three assembled elements, in order to soften and to make adherent the thermoplastic sheet and possibly to remove the residual air between the different elements of the glazing.
  • the glazings according to the invention are "functionalized", in the sense that they have at least one functionality conferred by one or more thin layers and / or one or more discontinuous elements that may be of organic, mineral nature or organo-mineral hybrid (these layers or elements being generally arranged against one of the rigid substrates of the glazings according to the invention). They will be referred to as "active system (s)". Glazing according to the invention may comprise one or more.
  • the first types of active system of interest to the invention are electrochemical systems in general, and more particularly electrically controllable systems of the glazing type with variable energy and / or optical properties.
  • the electrically controllable systems make it possible, in particular, to obtain glazing which can be modified at will obscuration / degree of vision or filtration of thermal / solar radiation. This is for example viologen windows, which allow to adjust the transmission or light absorption, such as those described in US Pat. No. 5,239,406.
  • electrochromic glazings which can modulate the light and heat transmission. They are described, in particular, in patents EP-253 713 and EP-670 346, the electrolyte being in the form of a polymer or a gel and the other layers being of mineral type. Another type is described in patents EP-867,752, EP-831,360, WO00 / 57243 and WO 00/03289, the electrolyte being this time in the form of an essentially mineral layer, all the layers of the system being then essentially mineral: this type of electrochromic system is commonly referred to as the "all-solid" electrochromic. For the purposes of the invention, "all solid" is used when all the layers forming the active stack are of inorganic nature, for example based on a metal oxide.
  • electrochromic systems where all the layers are of the polymer type, so-called electrochromic "all-polymer".
  • the electrochromic systems comprise two layers of electrochromic material separated by an electrolyte layer and framed by two electroconductive layers.
  • optical valves they are polymer-based films in which are arranged microdroplets containing particles able to be placed in a preferred direction under the action of an electric field.
  • An example is described in WO 93/09460.
  • liquid crystal systems a mode of operation similar to the previous ones: they use a polymer film placed between two conductive layers and in which are dispersed liquid crystal droplets, including nematic with positive dielectric anisotropy. When the film is energized, the liquid crystals are oriented along a preferred axis, which allows vision. Off, the movie becomes broadcast. Examples thereof are described in patents EP-88,126, EP-268,877, EP-238,164, EP-357,234, EP-409,442 and EP-964,288. Mention may also be made of cholesteric liquid crystal polymers, such as those described in the patent WO 92/19695 and the liquid crystal systems which switch with light transmission variation TL.
  • layer in its broadest sense: it can be both mineral materials and organic type materials.
  • stacks may be deposited on one of the rigid substrates or may be deposited on a flexible substrate of the PET (polyethylene terephthalate) type that is placed between two sheets of thermoplastic polymer of the PVB (polyvinyl butyral) type, assembling the two rigid substrates of the glass type.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PVB polyvinyl butyral
  • Designing glazing having the dual feature described above is not simple, because the combination of an active system and polymer sheets with chip retention function in a glazing creates additional constraints.
  • an active system for example an electrochromic system
  • the adhesion of the polymer film to the glass tends to be reduced.
  • the glass chips can no longer be largely retained by the polymer film, as required by the regulations.
  • a cockpit glass is made up of 3 plies of glass: 2 structural glass folds with a very high modulus of rupture, and a fold heated glass exterior with high modulus or semi-hardened soda-lime glass.
  • the 2 structural folds are dimensioned to resist the impact to the bird and the pressurization plane. Especially if one of the folds breaks, the second is able to maintain the aircraft pressure.
  • the heating fold makes it possible to maintain the transparency of the windshield by de-icing the external face whatever the flight conditions
  • the invention therefore aims to propose a new type of glazing that can reconcile the respect of the recommendations of manufacturers with the presence within the glazing of at least one of the active systems described above. It is more particularly intended to design such a glazing which can also not be significantly penalized in terms of size compared to a cockpit glazing both lateral and frontal. This last point is clearly an asset when we are targeting the replacement market.
  • the invention firstly relates to a glazing unit comprising successively:
  • a first rigid substrate S1 is provided.
  • a second rigid substrate S2 is provided.
  • At least one "active" system A comprising at least one layer and disposed between the substrates S1 and S2,
  • the first substrate S1 possibly being set back relative to the other two substrates S2, S3,
  • the invention has therefore developed a type of glazing to reconcile security, functionality and design.
  • the glazing comprises at least two polymer films with chip retention function which is essential to obtain the required level of safety in case breakage of the glazing.
  • Each of the films is interposed respectively the substrates S1 and S2 and S2 and S3.
  • the glazing with its 3 substrates S1, S2, S3 is defined in the following way: the substrate S1 has an outer face directed towards the outside of the cockpit, the substrate S3 has an inner face directed towards the inside of the cockpit, and the substrate S2 is located between the substrates S1 and S3.
  • the positioning of the active system is carried out on one of the faces of the polymer film associating the substrate S1 and the substrate S2.
  • the active system can be positioned only at a surface portion of the substrate S1 or S2, and in this case, it may be a band for example with sun visor functionality.
  • the positioning of the active system on one or other of the faces of the polymer film can then be selected according to that of other active systems commonly encountered in aeronautical glazings (such as anti-fog heating layers, deicing layers).
  • the presence of a second polymer film with chip or chip retention function and in contact with the active system can contribute to the safety of the glazing, but this role is mainly dedicated to the one who is not in contact with it.
  • the chip-retaining film and the active system By physically separating the chip-retaining film and the active system, they are coexisted in the glazing without one of them interfering with the functionality of the other.
  • the counterpart of this solution is that the glazing contains three substrates rather than two. Especially in the case where it is three rigid glass substrates, it is clear that this leads to a generally thicker glazing than a standard laminated glazing two glasses.
  • the substrate S1 be set back with respect to the two others: by being of smaller dimensions, it thus leaves a peripheral zone of the perimeter of the substrate S2 associated with S3 allowing a fitting by interlocking in the groove of the cockpit.
  • the active system according to the invention can be of the electrically controllable type, with optical and / or variable energy properties of the electrochromic system type, optical valve, viologen system, liquid crystal system, electroluminescent system. Details about them were given in the preamble of this application.
  • the substrates S1, S2 and S3 are semi tempered glass thermally or chemically quenched, they are of the soda-lime type or the brand "Solidion" filed by the plaintiff company and laminated between them via lamination interleaves
  • the glazing according to the invention comprises at least one thermoplastic polymer sheet with an adhesive interleaving function and with a function of retention of glass pieces (if the glazing is made of glass) in the event of breakage of the glass. glazing, disposed between the substrates S1 and S2 and between the substrates
  • thermoplastic polymer If there are several sheets (or superposition of sheets) of thermoplastic polymer, it is therefore the one that is not in contact with the active system of the electrochromic type that will play the essential safety role.
  • the faces of the lenses are numbered from 1 to 6 from the outside to the inside (considering the glazing once mounted in the cockpit of the aircraft), we can, for example, have an active system A the electrochromic type on the face 2 (inside face S1) or face 3 (side outside S2) as appropriate, and it is the thermoplastic interlayer sheet with which it is not in contact which confers security glazing.
  • the substrates S2 and S3 are of substantially identical dimensions, and S1 is of smaller dimensions: it is positioned relative to the substrate S2 so as to define an open peripheral groove of sufficient size to allow nesting in the rabbet of the cockpit
  • its active surface is preferably of similar or smaller dimensions than the first substrate S1.
  • active surface means the surface that actually has the desired functionality, excluding in particular the inactive peripheral areas used for the connection. If the active system is on one of the faces of the substrate S1, this dimensioning is mandatory. If it is rather on a face of the substrate S2, this dimensioning makes it possible to better adapt the active system to the central zone of the glazing which will actually be exposed to the view, and not the peripheral zone of the substrates S2 and
  • the semi-open peripheral groove mentioned above and created in the glazing due to the removal of the substrate S1 can be used in different ways, and be exploited very advantageously.
  • she is going allow to fix the entire glazing in its reserved housing within the groove of the cockpit.
  • this free space can also make it possible to route, for example, elements of connections of the active system when it is electrically controllable.
  • the particular configuration of the glazing and its integration as side and / or front glazing within an aircraft cockpit require the use of a plurality of joints to solve various problems.
  • peripheral joints will be arranged around the zone between S1 and S2 (zone in which the active system is incorporated which is very sensitive to humidity) in order to constitute a barrier to the ambient atmosphere, these joints may be dissociated.
  • peripheral seals can be reported by using prefabricated joints in the form of a cord (which is laid by softening them, by a slight heating for example, so that they can create the desired seal on the edges of the substrates considered ). They can also be extruded, the technique of joint extrusion being used in particular to make windshield seals, as described in EP 479 677 and EP 524 060.
  • the peripheral seal used (or at least one of them) is flush with the outer face 1 of the first substrate S1. This type of installation called "flush" in English is particularly aesthetic because it offers a surface continuity with the cockpit.
  • the peripheral seal (s) may advantageously fill at least partially the semi-open peripheral groove described above. It can also be crossed by connection elements of the active system A if it is electrically controllable and other active systems B (heating layers to anti-fog and / or anti-icing function) It can also contain mechanical reinforcing elements (pads, balls, frame ).
  • the subject of the invention is, more particularly, the embodiment in which the glazing is triple glazing, with three glasses S1, S2, S3 and double laminating, provided with an all-solid electrochromic system preferably disposed on the face 2 (Inner face S1 substrate) or the face 3 (outer face S2): it is then the thermoplastic sheet between the substrates S2 and S3 which mainly assumes the safety function (retention of chips in case of breakage).
  • the subject of the invention is all the applications of the glazings described above, in particular for the side and / or front windows fitted to cockpits of civil and / or military aircraft, or helicopter glazings.
  • FIG. 1 is a part of a side glazing unit according to the invention, seen in section
  • FIG. 2 is a part of FIG. a front glazing unit according to the invention, seen in section
  • Examples 1 and 2 respectively illustrated in Figures 1 and 2, all relate to an aircraft cockpit glazing and / or helicopter, more generally for civil or military aircraft. It comprises successively, from the outside to the inside of the cockpit, three glasses S1, S2, S3, which are clear glasses (they can also be tinted) in tempered glass chemical, they are of the type of mark Solidion "filed by the plaintiff company and laminated between them via the laminating dividers.
  • the substrate S1 is possibly smaller than the other two substrates S2 and S3 and set back from them, positioned centrally with respect to S2 and S3. This configuration leaves an open peripheral groove of varying depth according to the examples.
  • the substrates S2 and S3 are of the same size and of polygonal shape.
  • an active system A On the face 2 of the substrate S1 is disposed an active system A. It is a electrochromic system all solid, composed of the stack of subsequent layers (starting from the face 2 of the substrate S1):
  • a lower conductive layer (in the sense of the invention, the lower is used as the closest to the substrate S1), which is a bilayer consisting of a first layer of SiO x Ny from 20 to 120 nm surmounted by a second d ITO (indium oxide doped with tin) from 200 to 500 nm,
  • anodic electrochromic material of iridium oxide (hydrated) of 40 to 100 nm or of nickel oxide hydrated from 40 nm to 400 nm, alloyed or not with other metals, an oxide layer of tungsten of 100 nm,
  • a second layer of cathode-based electrochromic material based on 370 nm tungsten oxide WO 3 , an ITO upper conductive layer of 100 to 300 nm.
  • All these layers are deposited in a known manner by magnetic field assisted reactive sputtering.
  • the glass S1 is laminated to the glass S2 by a thermoplastic sheet polyurethane (PU) of 3 to 12 mm thick (it can be replaced by a sheet of ethylenevinylacetate (EVA) or polyvinylbutyral PVB) or by a combination PU and PVB.
  • PU thermoplastic sheet polyurethane
  • EVA ethylenevinylacetate
  • PVB polyvinylbutyral PVB
  • the sheet f1 at least partially covers the active system A.
  • the sheet f1 has a dual function: it serves as an interlayer glue and retains the pieces of substrate (glass) in case of breakage
  • another active system B with a heating function On the face 3 (outer face of S2), there is deposited another active system B with a heating function. It can be at least one layer based on SnO 2 :
  • the heating character may result in an anti-fog feature provided to the entire glazing, or if the heating character is more intense, this feature will result in bringing the glazing functionality anti-frost (this will be explained in the example that serves as Figure 2).
  • the substrate S2 is laminated to a substrate S3 via a thermoplastic lamination interlayer f2 similar to f1 (f2 also has this dual function).
  • This seal J3 allows all the substrates forming the glazing to be mechanically integral and thus be able, when mounted in the rabbet of the cockpit to be able to withstand all the mechanical constraints, thermal consecutive to the flight cycles of the aircraft.
  • the seal J3 comes to cover the recessed zone forming a shoulder around the substrate S1, the dimensions (thickness, width, depth) of the seal J3 in this zone being chosen so as to allow an optimal assembly between the rabbet and the dimensions glazing.
  • a particular advantage results from the positioning of the active system in face 2 of the substrate S1. It is possible to dismantle the whole glazing to change the substrate S1 for maintenance purposes, without irreversibly destroying the other functionalities of the glazing (in particular, the active system B with heating functionality on the face 3 (outer face of S2) is not affected by this disassembly).
  • the example of frontal glazing shown in FIG. 2 will be described in detail.
  • an active system A On the face 3 is disposed an active system A. It is an electrochromic system all solid, consisting of the stack of subsequent layers (starting from the face 3):
  • a lower conductive layer (in the sense of the invention, the lower is used as the closest to the substrate S1), which is a bilayer consisting of a first layer of SiO x Ny from 20 to 120 nm surmounted by a second d ITO (indium oxide doped with tin) from 200 to 500 nm,
  • an upper conductive layer of ITO of 100 to 300 nm.
  • All these layers are deposited in a known manner by magnetic field assisted reactive sputtering.
  • the substrate S2 is laminated to the substrate S1 by a polyurethane (PU) thermoplastic sheet 3 to 12 mm thick (it can be replaced by a sheet of ethylenevinylacetate (EVA) or polyvinylbutyral PVB)) or by a association of PU and PVB.
  • PU polyurethane
  • EVA ethylenevinylacetate
  • PVB polyvinylbutyral
  • Electrochromic is actually positioned on the other side of thermoplastic sheet f 1.
  • another active system B with a heating function On the face 2 of the glazing S1, there is deposited another active system B with a heating function. It may be at least one layer based on SnO 2 : F, or ITO as previously mentioned.
  • the use of the glazing as a frontal glazing unit requires the active system to have an anti-icing feature resulting in the heating layer by a greater energy dissipation by Joule effect than that bringing a functionality anti-fog (side glazing of Example 1). This is why the active system B is located on the face 2 of the glass S1 (closest to the outer face 1 of glazing likely to frost).
  • the substrate S2 is laminated to a substrate S3 via a thermoplastic lamination interlayer f2 similar to f1.
  • a thermoplastic lamination interlayer f2 similar to f1.
  • This seal J3 allows all the substrates forming the glazing to be mechanically integral and thus be able, when mounted in the rabbet of the cockpit to be able to withstand all the mechanical constraints, thermal consecutive to the flight cycles of the aircraft.
  • the seal J3 comes to cover the recessed zone forming a shoulder around the substrate S1, the dimensions (thickness, width, depth) of the seal J3 in this zone being chosen so as to allow an optimal assembly between the rabbet and the dimensions glazing
  • the glass S1 may comprise a stack of thin layers with an anti-reflection function C on the face 1 and / or the glass S3 may comprise a similar stack on the face 6.
  • an electrochromic functionality stack may be substituted for the position of the antireflection feature stack positioned in face 6, and in this case, it will be covered by substrate S4, protecting it and allowing it to function.
  • An advantageous characteristic of the invention consists in routing the current leads around a very large part of the perimeter of the active system - and even around the entire periphery - a very rapid homogenization of the electric potential of the lower and upper electrodes is obtained. necessary for the switching of the active system A or heating Joule effect of the heating layers B.
  • the current leads may consist of conductive strips of copper or the like running over a very large part of the perimeter of the glazing, the latter being in electrical contact on the one hand with the lower and upper electrodes (a judicious pathway will make it possible to avoid all short circuit) active systems and secondly with electrical connectors connected to the output connection preferably single.

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Abstract

Vitrage comportant successivement : un premier substrat rigide (S1), un second substrat rigide (S2), un troisième substrat rigide (S3), au moins un système «actif» (A) comprenant au moins une couche et disposé entre les substrats (S1 et S2), le premier substrat (S1) étant éventuellement en retrait par rapport aux deux autres substrats (S2, S3), au moins un film polymère à fonction de rétention des éclats en cas de bris du vitrage étant disposé entre le substrat (S1) et le substrat (S2) et entre le substrat (S2) et le substrat (S3).

Description

VITRAGE FONCTIONNALISÉ
La présente invention concerne des vitrages pour l'aviation présentant une double caractéristique : - d'une part, il s'agit de vitrages dits de sécurité, en ce sens qu'ils sont aptes à retenir des éclats (notamment des éclats de verre) en cas de bris. Il s'agit notamment des vitrages conformes aux dispositions réglementaires JAR/ FAR 25.1309 et AMJ 25.1309. Ces vitrages passent de préférence avec succès les tests décrits dans ces dispositions réglementaires sous les termes "tir du poulet". La configuration la plus usuelle de ce type de vitrage est celle des vitrages feuilletés standards, constitués d'au moins trois substrats rigides essentiellement transparents (généralement des verres) entre lesquels est disposée au moins une feuille de polymère thermoplastique, qui va assurer la rétention des éclats de verre en cas de besoin. Le feuilletage, de façon connue, demande généralement un chauffage généralement sous pression des trois éléments assemblés, afin de ramollir et de rendre adhérente la feuille en thermoplastique et éventuellement de supprimer l'air résiduel entre les différents éléments du vitrage.
- d'autre part, les vitrages selon l'invention sont "fonctionnalisés", en ce sens qu'ils présentent au moins une fonctionnalité conférée par une ou plusieurs couches minces et/ou un ou plusieurs éléments discontinus pouvant être de nature organique, minérale ou hybride organo-minérale (ces couches ou éléments se trouvant généralement disposé(e)s contre un des substrats rigides des vitrages selon l'invention). Ils seront désignés par la suite sous le terme de « système(s) actif(s) ». Les vitrages selon l'invention peuvent en comporter un ou plusieurs.
Les premiers types de système actif intéressant l'invention sont les systèmes électrochimiques en général, et plus particulièrement des systèmes électrocommandables du type vitrage à propriétés énergétiques et/ ou optiques variables. Les systèmes électrocommandables permettent, notamment, d'obtenir des vitrages dont on peut modifier à volonté l'obscurcissement/le degré de vision ou de filtration des rayonnements thermiques/solaires. Il s'agit par exemple des vitrages viologènes, qui permettent de régler la transmission ou l'absorption lumineuse, comme ceux décrits dans le brevet US-5 239 406.
Il y a aussi les vitrages électrochromes, qui permettent de moduler la transmission lumineuse et thermique. Ils sont décrits, notamment, dans les brevets EP-253 713, EP-670 346, l'électrolyte étant sous forme d'un polymère ou d'un gel et les autres couches étant de type minéral. Un autre type est décrit dans les brevets EP-867 752, EP-831 360, WO00/57243, et WO 00/03289, l'électrolyte étant cette fois sous la forme d'une couche essentiellement minérale, l'ensemble des couches du système étant alors essentiellement minérale : on désigne communément ce type de système électrochrome sous le terme d'électrochrome " tout-solide ". Au sens de l'invention, « tout solide » est utilisé lorsque toutes les couches formant l'empilement actif sont de nature inorganique, par exemple à base oxyde métallique.
Il existe aussi des systèmes électrochromes où l'ensemble des couches est de type polymère, on parle alors d'électrochrome " tout-polymère ". De façon générale, les systèmes électrochromes comportent deux couches de matériau électrochrome séparées par une couche d'électrolyte et encadrées par deux couches électroconductrices.
Il existe aussi les systèmes appelés " valves optiques " : il s'agit de films à base de polymère dans lesquels sont disposées des microgouttelettes contenant des particules aptes à se placer selon une direction privilégiée sous l'action d'un champ électrique. Un exemple en est décrit dans le brevet WO 93/09460.
Il existe aussi les systèmes à cristaux liquides, d'un mode de fonctionnement similaire aux précédents : ils utilisent un film de polymère placé entre deux couches conductrices et dans lequel sont dispersées des gouttelettes de cristaux liquides, notamment nématiques à anisotropie diélectrique positive. Quand le film est sous tension, les cristaux liquides sont orientés selon un axe privilégié, ce qui autorise la vision. Hors tension, le film devient diffusant. Des exemples en sont décrits dans les brevets EP-88 126, EP-268 877, EP-238 164, EP-357 234, EP-409 442 et EP-964 288. On peut aussi citer les polymères à cristaux liquides cholestériques, comme ceux décrits dans le brevet WO 92/19695 et les systèmes à cristaux liquides qui commutent avec variation de transmission lumineuse TL.
Dans le cadre de la présente invention et dans tout le présent texte, il faut comprendre le terme « couche » dans son sens le plus large : il peut s'agir aussi bien de matériaux minéraux que de matériaux de type organique.
Ces empilements peuvent être déposés sur un des substrats rigides ou être déposés sur un substrat souple du type PET(polyéthylène téréphtalate) que l'on dispose entre deux feuilles en polymère thermoplastique du type PVB(polyvinylbutyral) venant assembler les deux substrats rigides du type verre. On en trouve des exemples dans les brevets EP-638 528, EP-718 250, EP-724 955, EP-758 583 et EP- 847 965.
Concevoir des vitrages ayant la double caractéristique décrite plus haut n'est pas simple, car l'association d'un système actif et de feuilles de polymère à fonction de rétention d'éclats dans un vitrage crée des contraintes supplémentaires. Ainsi, si l'on insère un système actif, un système électrochrome par exemple, dans un vitrage feuilleté classique entre le verre et le film intercalaire polymère, on tend à diminuer l'adhérence du film polymère au verre. Il y a donc un risque accru qu'en cas de bris du vitrage, les éclats de verre ne puissent plus être retenus en grande majorité par le film polymère, comme l'imposent les dispositions réglementaires.
Si, pour parer à cela, on dispose le système actif sur une des faces extérieures d'un vitrage feuilleté standard, il faut alors prévoir des moyens pour le protéger du contact avec l'atmosphère ambiante, pour le protéger des détériorations chimiques ou mécaniques. Cela impose alors l'utilisation d'un substrat protecteur supplémentaire.
Or, un certain nombre d'applications requièrent une épaisseur nominale pour le vitrage, et il n'est pas toujours possible de proposer des vitrages (trop) épais.
Cela est particulièrement le cas des vitrages destinés à l'aviation en tant que vitrage frontal ou en tant que vitrage latéral, pour lesquels l'épaisseur réservée dans la feuillure du cockpit permettant le montage par encastrement des vitrages est un paramètre fondamental, car structurel (l'épaisseur conditionne également la résistance aux efforts de pression résultant de la pressurisation de l'appareil en vol)
En général une glace de cockpit est constituée de 3 plis de verre : 2 plis structuraux en verre à très haut module de rupture, et un pli extérieur chauffant en verre à haut module ou bien en verre sodocalcique semi trempé . Les 2 plis structuraux sont dimensionnés pour résister à l'impact à l'oiseau et à la pressurisation avion. En particulier si un des plis casse, le deuxième est capable de maintenir la pression avion. Le pli chauffant permet de maintenir la transparence du pare brise en dégivrant la face externe quelles que soient les conditions de vol
L'invention a alors pour but de proposer un nouveau type de vitrage qui puisse concilier le respect des préconisations des constructeurs avec la présence au sein du vitrage d'au moins un des systèmes actifs décrits plus haut. Elle a plus particulièrement pour but la conception d'un tel vitrage qui puisse en outre ne pas être pénalisé significativement en termes d'encombrement par rapport à un vitrage pour cockpit tant latéral que frontal. Ce dernier point est clairement un atout quand on vise le marché du remplacement.
L'invention a tout d'abord pour objet un vitrage comportant successivement :
-Un premier substrat rigide S1 ,
- Un second substrat rigide S2,
- Un troisième substrat rigide S3,
- Au moins un système « actif » A comprenant au moins une couche et disposé entre les substrats S1 et S2,
- Le premier substrat S1 étant éventuellement en retrait par rapport aux deux autres substrats S2, S3,
-au moins un film polymère à fonction d'intercalaire colle et de rétention des morceaux de vitrage en cas de bris du vitrage étant disposé entre le substrat S1 et le substrat S2 et entre le substrat S2 et le substrat S3.
L'invention a donc mis au point un type de vitrage permettant de concilier sécurité, fonctionnalité et dimensionnement.
Dans le cas des vitrages destinés à une utilisation aéronautique (montage en tant que vitrage latéral et/ou frontal dans le cockpit), le vitrage comporte au moins deux films polymère à fonction de rétention des éclats indispensable pour obtenir le niveau de sécurité voulu en cas de bris du vitrage. Chacun des films est interposé respectivement les substrats S1 et S2 et S2 et S3.
Au sens de l'invention le vitrage avec ses 3 substrats S1 , S2, S3 est défini de la manière suivante : le substrat S1 possède une face extérieure dirigée vers l'extérieur du cockpit, le substrat S3 possède une face intérieure dirigée vers l'intérieur du cockpit, et le substrat S2 se situe entre les substrats S1 et S3.
Avantageusement le positionnement du système actif est réalisé sur l'une des faces du film polymère associant le substrat S1 et le substrat S2. En variante, le système actif ne peut être positionné qu'au niveau que d'une portion de surface du substrat S1 ou S2, et dans ce cas, il pourra s'agir d'une bande par exemple à fonctionnalité de pare-soleil.
Le positionnement du système actif sur l'une ou l'autre des faces du film polymère peut être ensuite sélectionné en fonction de celui d'autres systèmes actifs couramment rencontrés dans des vitrages aéronautiques (telles que couches chauffantes anti-buée, couches dégivrantes).
La présence d'un second film polymère à fonction de rétention des éclats ou des morceaux et en contact avec le système actif peut contribuer à la sécurité du vitrage, mais ce rôle est principalement dédié à celui qui n'est pas en contact avec lui. En séparant ainsi physiquement le film à rétention d'éclats et le système actif, on les fait coexister dans le vitrage sans que l'un n'entame la fonctionnalité de l'autre. Cependant, la contrepartie de cette solution est que le vitrage contient trois substrats plutôt que deux. Tout particulièrement dans le cas où il s'agit de trois substrats en verre, rigides, il est clair que cela conduit à un vitrage globalement plus épais qu'un vitrage feuilleté standard à deux verres. C'est la raison pour laquelle l'invention propose que le substrat S1 soit en retrait par rapport aux deux autres : en étant de dimensions plus réduites, il laisse ainsi une zone périphérique du pourtour du substrat S2 associé à S3 permettant un montage par emboîtement dans la feuillure du cockpit.
Le système actif selon l'invention peut être de type électrocommandable, à propriétés optiques et/ou énergétiques variables du type système électrochrome, valve optique, système viologène, système à cristaux liquides, système électroluminescent. Des détails à leur sujet ont été donnés en préambule de la présente demande.
Selon l'invention, les substrats S1 , S2 et S3 sont en verre semi trempés thermiquement ou trempés chimiquement, ils sont du type sodo-calcique ou bien de la marque « Solidion » déposée par la société demanderesse et feuilletés entre eux par l'intermédiaire des intercalaires de feuilletage
Selon une variante de l'invention, le vitrage selon l'invention comprend au moins une feuille de polymère thermoplastique à fonction d'intercalaire colle et à fonction de rétention des morceaux de verre (si le vitrage est en verre) en cas de bris du vitrage, disposée entre les substrats S1 et S2 et entre les substrats
52 et S3. S'il y a plusieurs feuilles (ou superposition de feuilles) de polymère thermoplastiques, c'est donc celle qui n'est pas en contact avec le système actif du type électrochrome qui jouera le rôle de sécurité essentiel.
Si l'on numérote de 1 à 6 les faces des verres de l'extérieur vers l'intérieur (en considérant le vitrage une fois monté dans le cockpit de l'aéronef), on peut donc, par exemple, avoir un système actif A du type électrochrome en face 2 (face côté intérieur de S1 ) ou en face 3 (face côté extérieur de S2) selon les cas, et c'est la feuille intercalaire thermoplastique avec laquelle il n'est pas en contact qui confère la sécurité au vitrage. De préférence, les substrats S2 et S3 sont de dimensions substantiellement identiques, et S1 est de dimensions inférieures : il est positionné par rapport au substrat S2 de façon à délimiter une gorge périphérique ouverte de dimension suffisante pour permettre l'emboîtement dans la feuillure du cockpit En ce qui concerne les dimensions du système actif A, sa surface active est de préférence de dimensions similaires ou inférieures à celles du premier substrat S1. On entend par « surface active » la surface qui présente effectivement la fonctionnalité voulue, excluant notamment les zones périphériques inactives utilisées pour la connectique. Si le système actif se trouve sur l'une des faces du substrat S1 , ce dimensionnement est obligatoire. S'il se trouve plutôt sur une face du substrat S2, ce dimensionnement permet de mieux adapter le système actif à la zone centrale du vitrage qui va être effectivement exposée à la vue, et non la zone périphérique des substrats S2 et
53 qui « déborde » par rapport au substrat S1 et qui, pour des raisons esthétiques, sera donc généralement masquée.
La gorge périphérique semi-ouverte mentionnée plus haut et créée dans le vitrage du fait du retrait du substrat S1 peut être utilisée de différentes manières, et être exploitée de manière très avantageuse. Bien sûr, elle va permettre de fixer l'ensemble du vitrage dans son logement réservé au sein de la feuillure du cockpit. Mais cet espace libéré peut aussi permettre d'y faire cheminer, par exemple, des éléments de connectique du système actif quand celui-ci est électrocommandable. La configuration particulière du vitrage et son intégration en tant que vitrage latéral et/ou frontal au sein d'un cockpit d'avion requièrent l'utilisation d'une pluralité de joints permettant de solutionner divers problèmes. Ainsi des joints périphériques seront disposés autour de la zone entre S1 et S2 (zone dans laquelle se trouve incorporer le système actif- qui est très sensible à l'humidité) afin de constituer une barrière à l'atmosphère ambiante, ces joints pourront être dissociés, l'un constituant une barrière à l'eau liquide, l'autre à l'eau vapeur. Compte tenu des plages de température et de pression importantes liées à l'utilisation de l'avion, de part et d'autre du vitrage (en vol, à l'intérieur l'avion est pressurisé et à température ambiante, tandis qu'à l'extérieur il règne une température négative (- 200C, -30 0C, et une pression très réduite)), il est nécessaire d'emprisonner l'ensemble du vitrage muni de ces premiers joints dans un second joint adapté pour supporter ces contraintes tant mécaniques que thermiques liées à ces utilisations extrêmes.
Différentes techniques peuvent être utilisées pour faire ce ou ces joints périphériques. On peut les rapporter, en utilisant des joints préfabriqués sous forme de cordon (que l'on pose en les ramollissant, par un léger chauffage par exemple, de façon à ce qu'ils puissent créer l'étanchéité recherchée sur les chants des substrats considérés). On peut aussi les extruder, la technique d'extrusion de joints étant déjà utilisée notamment pour faire des joints de parebrise, comme cela est décrit dans les brevets EP 479 677 et EP 524 060.
Le joint périphérique utilisé (ou au moins l'un d'entre eux) est affleurant à la face 1 extérieure du premier substrat S1. Ce type de montage appelé « flush » en anglais est particulièrement esthétique, car il offre une continuité de surface avec le cockpit. Le (ou les) joint(s) périphérique(s) peut avantageusement remplir au moins en partie la gorge périphérique semi-ouverte décrite plus haut. Il peut aussi être traversé par des éléments de connectique du système actif A s'il est électrocommandable et d'autres systèmes actifs B (couches chauffantes à fonction anti-buée et/ou anti-givre) II peut aussi contenir des éléments de renfort mécanique (plots, billes, cadre ...).
L'invention a pour objet, plus particulièrement, le mode de réalisation où le vitrage est un vitrage triple, avec trois verres S1 , S2, S3 et double feuilletage, muni d'un système électrochrome tout-solide disposé de préférence sur la face 2 (face intérieure substrat S1 ) ou la face 3 (face extérieure S2) : c'est alors la feuille thermoplastique entre les substrats S2 et S3 qui assume principalement la fonction de sécurité (rétention d'éclats en cas de bris).
L'invention a pour objet toutes les applications des vitrages décrits précédemment, notamment pour les vitrages latéraux et/ou frontaux équipant les cockpits d'avion civil et/ou militaire, ou des vitrages pour hélicoptère
L'invention sera maintenant décrite en détails à l'aide d'exemples non limitatifs illustrés par les figures suivantes : la figure 1 est une partie d'un vitrage latéral selon l'invention vu en coupe, la figure 2 est une partie d'un vitrage frontal selon l'invention vu en coupe,
Les figures sont volontairement très schématiques et ne sont pas nécessairement à l'échelle, pour faciliter leur lecture. Les exemples 1 et 2, illustrés respectivement par les figures 1 et 2, concernent tous un vitrage pour cockpit d'avion et/ou d'hélicoptère, plus généralement pour aéronefs civils ou militaires. Il comprend successivement, de l'extérieur vers l'intérieur de l'habitacle, trois verres S1 , S2, S3, qui sont des verres clairs (ils peuvent aussi être teintés) en verre trempés chimiques, ils sont du type de la marque « Solidion » déposée par la société demanderesse et feuilletés entre eux par l'intermédiaire des intercalaires de feuilletage.
Le substrat S1 est éventuellement plus petit que les deux autres substrats S2 et S3 et en retrait par rapport à eux, positionné de façon centrée par rapport à S2 et S3. Cette configuration laisse une gorge périphérique ouverte de profondeur variable selon les exemples.
Les substrats S2 et S3 sont de même taille et de forme polygonale.
On décrira en détail l'exemple de vitrage latéral représenté à la figure 1
Sur la face 2 du substrat S1 est disposé un système actif A. il s'agit d'un système électrochrome tout solide, composé de l'empilement de couches suivantes (en partant de la face 2 du substrat S1 ) :
- une couche conductrice inférieure (au sens de l'invention, inférieure est utilisé comme la plus proche du substrat S1 ), qui est un bicouche constitué d'une première couche de SiOxNy de 20 à 120 nm surmontée d'une seconde d'ITO (oxyde d'indium dopé à rétain) de 200 à 500 nm,
- une première couche de matériau électrochrome anodique en oxyde d'iridium (hydraté) de 40 à 100 nm ou d'oxyde de nickel hydraté de 40 nm à 400 nm, alliée ou non à d'autres métaux, - une couche en oxyde de tungstène de 100 nm,
- une seconde couche en oxyde de tantale hydraté ou d'oxyde de silice hydraté ou d'oxyde de zirconium hydraté de 100 nm,
- une seconde couche de matériau électrochrome cathodique à base d'oxyde de tungstène WO3 de 370 nm, - une couche conductrice supérieure d'ITO de 100 à 300 nm.
Toutes ces couches sont déposées de façon connue par pulvérisation cathodique réactive assistée par champ magnétique.
Le verre S1 est feuilleté au verre S2 par une feuille f1 thermoplastique en polyuréthane (PU) de 3 à 12 mm d'épaisseur (elle peut être remplacée par une feuille d'étylènevinylacétate (EVA) ou de polyvinylbutyral PVB) ou encore par une association de PU et de PVB. La feuille f1 recouvre au moins en partie le système actif A. La feuille f1 à une double fonction : elle sert d'intercalaire colle et elle retient les morceaux de substrat (en verre) en cas de bris
Sur la face 3 (face extérieure de S2), on dépose un autre système actif B à fonctionnalité chauffante. Il peut s'agir d'au moins une couche à base de SnO2 :
F, ou d'ITO comme précédemment citée. Suivant les caractéristiques de ce système actif B, le caractère chauffant pourra se traduire par une fonctionnalité anti-buée apportée à l'ensemble du vitrage, ou si le caractère chauffant est plus intense, cette fonctionnalité aura pour conséquence d'apporter au vitrage une fonctionnalité anti-givre (cela sera explicité au niveau de l'exemple faisant office de la figure 2).
Le substrat S2 est feuilleté à un substrat S3 par l'intermédiaire d'un intercalaire de feuilletage thermoplastique f2 similaire à f1 (f2 possède aussi cette double fonction).
En périphérie de l'intercalaire f1 permettant d'associer S1 à S2 en emprisonnant le système actif A de type électrochrome en face 2 (de S1 ) et le système actif B de type chauffant en face 3 (face extérieure de S2), on prévoit au moins un joint J1 réalisant une barrière aux agressions extérieures
(respectivement humidité vapeur et liquide).
Dans l'exemple représenté en figure 1 , un autre joint J3 encapsule l'ensemble des vitrages S1 , S2, et S3 feuilletés à l'aide de f1 et f2.
Ce joint J3 permet à l'ensemble des substrats formant le vitrage d'être mécaniquement solidaires et d'être ainsi aptes, lorsqu'ils sont montés dans la feuillure du cockpit de pouvoir résister à l'ensemble des contraintes tant mécaniques, thermiques consécutives aux cycles de vol de l'avion.
On peut remarquer que le joint J3 vient recouvrir la zone en retrait formant épaulement autour du substrat S1 , les dimensions (épaisseur, largeur, profondeur) du joint J3 dans cette zone étant choisies de manière à permettre un montage optimal entre la feuillure et les dimensions du vitrage.
Un avantage particulier résulte du positionnement du système actif en face 2 du substrat S1. Il est possible de démonter l'ensemble du vitrage pour changer le substrat S1 à des fins de maintenance, sans entraîner de destruction irréversibles des autres fonctionnalités du vitrage (en particulier, le système actif B à fonctionnalité chauffante sur la face 3 (face extérieure de S2) n'est pas impacté par ce démontage). On décrira en détail l'exemple de vitrage frontal représenté à la figure 2
Sur la face 3 est disposé un système actif A. il s'agit d'un système électrochrome tout solide, composé de l'empilement de couches suivantes (en partant de la face 3) :
- une couche conductrice inférieure (au sens de l'invention, inférieure est utilisé comme la plus proche du substrat S1 ), qui est un bicouche constitué d'une première couche de SiOxNy de 20 à 120 nm surmontée d'une seconde d'ITO (oxyde d'indium dopé à rétain) de 200 à 500 nm,
- une première couche de matériau électrochrome anodique en oxyde d'iridium (hydraté) de 40 à 100 nm ou d'oxyde de nickel hydraté de 40 nm à 400 nm, alliée ou non à d'autres métaux, - une couche en oxyde de tungstène de 100 nm,
- une seconde couche en oxyde de tantale hydraté ou d'oxyde de silice hydraté ou d'oxyde de zirconium hydraté de 100 nm,
- une seconde couche de matériau électrochrome cathodique à base d'oxyde de tungstène WO3 de 370 nm,
- une couche conductrice supérieure d'ITO de 100 à 300 nm.
Toutes ces couches sont déposées de façon connue par pulvérisation cathodique réactive assistée par champ magnétique.
Le substrat S2 est feuilleté au substrat S1 par une feuille f1 thermoplastique en polyuréthane (PU) de 3 à 12 mm d'épaisseur (elle peut être remplacée par une feuille d' étylènevinylacétate (EVA) ou de polyvinylbutyral PVB) ) ou encore par une association de PU et de PVB. La feuille f1 recouvre au moins en partie le système actif A, et est à double fonction comme celle utilisée dans l'exemple représenté en figure 1. Par rapport à la configuration relative au vitrage latéral, le système actif
A électrochrome est en fait positionné sur l'autre face de feuille thermoplastique f 1.
Sur la face 2 du vitrage S1 , on dépose un autre système actif B à fonctionnalité chauffante. Il peut s'agir d'au moins une couche à base de SnO2 : F, ou d'ITO comme précédemment citée.
Dans le cas présent, l'utilisation du vitrage en tant que vitrage frontal impose au système actif de posséder une fonctionnalité anti-givre se traduisant au niveau de la couche chauffante par une dissipation d'énergie plus importante par effet Joule que celle apportant une fonctionnalité anti-buée (vitrage latéral de l'exemple 1 ). C'est pour la raison pour laquelle le système actif B est situé sur la face 2 du verre S1 (au plus proche de la face 1 extérieure du vitrage susceptible de givrer).
Le substrat S2 est feuilleté à un substrat S3 par l'intermédiaire d'un intercalaire de feuilletage thermoplastique f2 similaire à f1. En périphérie de l'intercalaire f1 permettant d'associer S1 à S2 en emprisonnant le système actif A de type électrochrome en face 3 et le système actif B de type dégivrant en face 2, on prévoit au moins un joint J1 et J2 réalisant une barrière aux agressions extérieures (respectivement humidité vapeur et liquide).
Dans l'exemple représenté en figure 2, un autre joint J3 encapsule l'ensemble des vitrages S1 , S2, et S3 feuilletés à l'aide de f1 et f2.
Ce joint J3 permet à l'ensemble des substrats formant le vitrage d'être mécaniquement solidaires et d'être ainsi aptes, lorsqu'ils sont montés dans la feuillure du cockpit de pouvoir résister à l'ensemble des contraintes tant mécaniques, thermiques consécutives aux cycles de vol de l'avion.
On peut remarquer que le joint J3 vient recouvrir la zone en retrait formant épaulement autour du substrat S1 , les dimensions (épaisseur, largeur, profondeur) du joint J3 dans cette zone étant choisies de manière à permettre un montage optimal entre la feuillure et les dimensions du vitrage
En figure 2, le verre S1 peut comporter un empilement de couches minces à fonction anti- reflet C en face 1 et/ou le verre S3 peut comporter un empilement similaire en face 6. En variante, un empilement à fonctionnalité électrochrome peut être substitué à la place de l'empilement à fonctionnalité anti-reflet positionné en face 6, et dans ce cas, il sera recouvert par substrat S4, le protégeant et lui permettant de fonctionner.
Au niveau de la connectique permettant de faire fonctionner ces vitrages de type aviation, il est nécessaire que les raccords électriques extérieurs débouchent uniquement en un seul endroit, afin de n'avoir qu'aussi peu de frais que possible lors du montage de ces vitrages dans leurs supports, un seul connecteur permettant ainsi d'amener au vitrage l'énergie nécessaire aux systèmes actifs A, B, et aux informations provenant des sondes incorporées au vitrage d'être gérées par l'avionique de l'appareil. Une caractéristique avantageuse de l'invention consiste à faire cheminer les amenées de courant autour d'une très grande partie du pourtour du système actif - et même autour de tout le pourtour - on obtient une homogénéisation très rapide du potentiel électrique des électrodes inférieure et supérieure nécessaire à la commutation du système actif A ou au chauffage par effet Joule des couches chauffante B. Par une très grande partie du pourtour, il faut entendre ici au moins plus de la moitié, de préférence les deux tiers, les trois quarts, etc., jusqu'à l'entourer complètement, ce qui est à présent également possible rien qu'avec un seul conducteur collecteur. On maintient ainsi l'option de mener les raccords extérieurs pour l'élément fonctionnel en un seul endroit du vitrage.
Les amenées de courant peuvent être constituées par des bandes conductrices en cuivre ou similaire cheminant sur une très grande partie du pourtour du vitrage, ces dernières étant en contact électrique d'une part avec les électrodes inférieures et supérieures (un cheminant judicieux permettra d'éviter tout court circuit) des systèmes actifs et d'autre part avec des connecteurs électriques reliés au raccord de sortie de préférence unique.

Claims

REVENDICATIONS
1. Vitrage pour l'industrie aéronautique, notamment un vitrage latéral ou frontal pour cockpit d'avion ou d'hélicoptère, comportant successivement : - Un premier substrat rigide (S1 ),
- Un second substrat rigide (S2),
- Un troisième substrat rigide (S3), les substrats étant en verre semi trempé thermiquement ou trempé chimiquement - Au moins un système « actif » (A) comprenant au moins une couche et disposé entre les substrats (S1 et S2),
- Le premier substrat (S1 ) étant éventuellement en retrait par rapport aux deux autres substrats (S2, S3),
- au moins un film polymère (f1 , f2) à fonction d'intercalaire colle et de rétention des morceaux de vitrage en cas de bris du vitrage étant disposé entre le substrat (S1 ) et le substrat (S2) et entre le substrat (S2) et le substrat (S3).
2. Vitrage selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le système actif (A) est un système électrocommandable, à propriétés optiques et/ou énergétiques variables du type système électrochrome, valve optique, système viologène, système à cristaux liquides, système électroluminescent.
3. Vitrage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système actif (A) est positionné sur la face 2 du substrat (S1 ).
4. Vitrage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système actif (A) est positionné sur la face 3 du substrat (S2).
5. Vitrage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système actif (A) positionné qu'au niveau d'une portion de surface du substrat (S1 ou S2).
6. Vitrage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un système actif B est positionné en face 3 du substrat (S2)
7. Vitrage selon l'une des revendications 1 , 2 et 4 et 5, caractérisé en ce qu'un système actif (B) est positionné en face 2 du substrat (S1 )
8. Vitrage selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le système actif (B) est un système à couches minces à fonctionnalité chauffante.
9. Vitrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les faces 1 et 6 respectivement sur les substrats (S1 ) et (S3) sont recouvertes d'un empilement (C) à fonctionnalité anti-reflet.
10. Vitrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des amenées de courant cheminent autour d'une très grande partie du pourtour du système actif (A, B).
11. Vitrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un vitrage triple muni d'un système électrochrome tout solide (A) disposé sur l'une des faces 2 ou 3 respectivement de (S1 ) ou (S2).
12. Vitrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il passe le test de sécurité des normes FAR 25/JAR25
13. Avion ou hélicoptère caractérisé en ce qu'il est équipé du vitrage selon l'une des revendications précédentes, en tant que vitrage latéral ou frontal pour cockpit.
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