WO2003103952A1 - Vitre feuilletee avec zone de moindre resistance - Google Patents

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WO2003103952A1
WO2003103952A1 PCT/FR2003/001673 FR0301673W WO03103952A1 WO 2003103952 A1 WO2003103952 A1 WO 2003103952A1 FR 0301673 W FR0301673 W FR 0301673W WO 03103952 A1 WO03103952 A1 WO 03103952A1
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laminated
glass
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Franz Krämling
Dieter Linnhöfer
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Saint-Gobain Glass France
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Definitions

  • the invention relates to a laminated window with zones of least resistance, intended to close a vehicle opening, according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to the use of a laminated window according to the invention in a vehicle.
  • Laminated glass is used in many forms in vehicles and buildings, mainly as windows.
  • the particular advantage of laminated panes lies in the fact that they combine safety properties with high breaking strength.
  • the safety properties are based on the fact that, in the event of breakage of the laminated panes, the broken individual panes are maintained using the tear-resistant intermediate layer which assembles the panes.
  • the laminated glass has no sharp edges.
  • the breaking strength of laminated panes is in this case substantially higher than that of individual panes of the same thickness or of an individual tempered panes. Tempered glass also has the further disadvantage that it is sensitive to edge and surface damage and that it can break when such damage occurs.
  • laminated windows can be equipped with additional functional elements, which are arranged under protection inside the laminated window.
  • the functional elements for example transparent thin layers or electrical conductors, are arranged either in or on the intermediate layers, or on an inner face of the glass.
  • Laminated safety glass panes with an emergency exit system are known, for example, from the documents DE 44 28 690 A1 and US 5 350 613.
  • Such laminated safety glass panes consist of at least two rigid panes with an intermediate polymer layer , in which a zone of least resistance being incorporated in the intermediate layer.
  • the zone of least resistance described in DE 44 28 690 A1 is represented by a local weakening of the intermediate polymer layer. This effect is obtained by a decrease in adhesion of the layer on the glass or between sheets different from the layer between them.
  • German patent DE 100 45 006 Cl describes a laminated safety glass pane with a zone of least resistance, which comprises tempered glass panes and a polymer intermediate layer, which is interrupted in at least one place.
  • the polymeric intermediate layer consists of two transparent plastics having a different tear resistance, a different tear elongation and a different resistance to the propagation of the tear.
  • the laminated safety glass includes in the area of least resistance the plastic with the lowest tear resistance, the lowest tear elongation and the lowest resistance to tear propagation, and in the area that does not represent the zone of least resistance, the plastic with the greatest tear resistance, the greatest tear elongation and the greatest resistance to the propagation of the tear.
  • a laminated window When a laminated window is used in a vehicle as a windshield or as a roof window, its breaking strength can be a disadvantage if, in the event of an accident, a pedestrian, an inline skater or a cyclist is thrown against laminated glass. Added to this is the fact that windshields are usually convex to the outside. This shape provides a relatively high inherent rigidity in such a way that a breakage of the glass can only occur under the effect of greater forces compared to flat or concave glass panes. Since a person is normally hit in the lower extremities first and thrown upward by the bumper or engine hood in the event of an accident, a head to head collision often occurs - breeze, which can cause very serious injuries.
  • the laminated pane is therefore a usual laminate composed of several rigid panes, which are assembled together with the aid of a tear-resistant intermediate layer serving as a bonding layer placed each time between two of them.
  • At least one of the rigid panes is made of glass, which is provided, in accordance with the invention, with one or more zones of lower resistance.
  • At the time of a glass breakage following the impact of an object against the laminate at least the glass pane breaks but the intermediate layer remains a continuous layer or sheet.
  • the zones of least resistance are arranged in such a way and placed in the window in such a way that the breaking of the glass window and possibly other windows does not allow the passage of the struck object. The opening, which had been closed by the laminated glass, is therefore not released.
  • Breakage of the glass pane and possibly other panes has the consequence that the rigidity of the laminated pane is reduced. If the object is a human body, this means that, during its collision with the laminated glass, a large part of the impact energy is absorbed, respectively dissipated by the breakage of the rigid glass and an elastic or even plastic deformation consecutive of the intermediate layer. In certain cases, in particular when one of the other panes is made of plastic with a relatively small thickness, this plastic pan can also absorb energy by an elastic or plastic deformation. After the collision, the individual windows remain assembled to one another so that, on the one hand, the opening of the vehicle, in which the laminated window is placed, remains closed and, on the other hand, the human body is braked. by the laminated glass made more flexible by the breakage of the glass.
  • Another aspect of the mode of action of the laminated glass according to the invention also lies in the fact that its edge remains securely assembled to the frame of the mounting opening.
  • the laminated window does not fully penetrate the interior space of the vehicle, but it rests on said frame during the dissipation of energy.
  • the aforementioned areas of least resistance are produced by a weakening of the glass pane, for example by mechanical scratching of the glass pane.
  • the weakening of the glass pane is however obtained by the application of a locally limited stress gradient, that is to say by a heterogeneous stress state in the glass, which voluntarily lowers, locally limited, the breaking strength of the glass.
  • the stress gradient is present both according to the thickness of the glass and according to the surface of the glass. For a load to a certain excessive extent, due for example to a bending of the glass pane, the resistance is exceeded in the region of the stress gradient and the glass pane breaks.
  • a locally limited heterogeneous stress state can be produced by applying a baking dye and baking it at elevated temperatures.
  • a locally limited stress gradient can also be created by local heating of the glass pane above the processing temperature, followed by rapid cooling. This process is widely used for thermal quenching; however, in known methods, the entire pane is heated and tempered uniformly. Local heating can be carried out for example using a laser or a gas flame.
  • the zones of least resistance can be arranged in the form of a grid with an offset one by the other. compared to others. This prevents the glass from breaking along an elongated line, which could form a sharp edge and pierce the intermediate layer.
  • the distance between the individual areas of least resistance and the size of the areas of least resistance resistance may, depending on the nature and form of their arrangement, be between 0.1 mm and 200 mm.
  • zones of least resistance are arranged in the region of the edge of the laminated glass, visual disturbances possibly produced, which result from the creation of the stress gradient or optical properties different from the regions with and without internal constraints, are hardly perceptible. because they are outside the main visibility area. If necessary, areas of least resistance located in the edge region can be masked without cost by the colored layer in the form of a frame, which automobile windows are often provided with.
  • the zones of least resistance are placed on the surface of the glass pane facing the interior space. Since the camber of the laminated glass is oriented towards the outside, a dynamic effect originating from the interior space of the vehicle cannot cause the glass pane to break, since the latter produces a compressive stress close to the surface on the surface of the glass pane facing the interior space. In known manner, compression stresses can however be well supported by the glass. Under a load coming from the inside, the laminated window according to the invention therefore hardly behaves differently from a conventional laminated window.
  • the laminated pane according to the invention consists of a glass pane and one or more glass or plastic panes.
  • the individual panes are assembled to one another using tear-resistant intermediate layers.
  • the intermediate layer can for example be an adhesive film of polyvinyl butyral or polyurethane.
  • the intermediate layer itself can be produced in the form of a laminate composed of a functional layer and an adhesive layer.

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Abstract

L'invention concerne une vitre feuilletée avec au moins une zone de moindre résistance, destinée à fermer une ouverture de véhicule, qui se compose d'au moins une vitre de verre et d'au moins une autre vitre et d'une couche intermédiaire assemblant les vitres individuelles les unes aux autres. La vitre feuilletée se caractérise en ce que la vitre de verre est pourvue d'une ou de plusieurs zones de moindre résistance de telle manière que, lors du choc d'un objet contre la vitre feuilletée, la vitre de verre se brise à cet endroit mais que l'ouverture du véhicule reste cependant encore fermée au moins par la couche intermédiaire déformée de la vitre feuilletée.

Description

Vitre feuilletée avec zone de moindre résistance
L'invention concerne une vitre feuilletée avec des zones de moindre résistance, destinée à fermer une ouverture de véhicule, suivant le préambule de la revendication 1. L'invention concerne également l'utilisation d'une vitre feuilletée conforme à l'invention dans un véhicule.
Les vitres feuilletées sont utilisées sous de nombreuses formes dans des véhicules et des bâtiments, principalement comme fenêtres . L ' avantage particulier des vitres feuilletées réside dans le fait qu'elle combinent des propriétés de sécurité avec une haute résistance à la rupture. Les propriétés de sécurité sont basées sur le fait que, en cas de bris des vitres feuilletées, les vitres individuelles brisées sont maintenues à 1 ' aide de la couche intermédiaire indéchirable qui assemble les vitres. Par ailleurs, la vitre feuilletée ne présente pas d'arêtes vives. La résistance à la rupture de vitres feuilletées est en 1 ' occurrence sensiblement plus élevée que celle de vitres individuelles de même épaisseur ou d'une vitre individuelle trempée. Les vitres trempées ont en outre encore l'inconvénient qu'elles sont sensibles aux dommages d'arêtes et de surface et qu'elles peuvent se briser lorsque de tels dommages se produisent. Un autre avantage des vitres feuilletées est qu'elles peuvent être équipées d'éléments fonctionnels supplémentaires, qui sont disposés sous protection à l'intérieur de la vitre feuilletée. En d'autres termes, les éléments fonctionnels, par exemple des couches minces transparentes ou des conducteurs électriques, sont disposés soit dans ou sur les couches intermédiaires, soit sur une face intérieure de la vitre.
Les avantages précités concernant la résistance à la rupture des vitres feuilletées peuvent devenir des inconvénients lorsqu'il faut, en cas d'urgence, quitter ou entrer dans un espace séparé par une telle vitre. Les vitres feuilletées ne peuvent être découpées qu'avec des outils spéciaux.
Pour résoudre ce problème, on a mis au point des vitres feuilletées avec des zones de moindre résistance, qui peuvent servir de système de sortie ou d'entrée de secours. Des vitres de sécurité feuilletées avec un système de sortie de secours sont connues par exemple par les documents DE 44 28 690 Al et US 5 350 613. De telles vitres de sécurité feuilletées se composent d'au moins deux vitres rigides avec une couche intermédiaire polymère, dans laquelle une zone de moindre résistance étant incorporée dans la couche intermédiaire . La zone de moindre résistance décrite dans DE 44 28 690 Al est représentée par un affaiblissement local de la couche polymère intermédiaire. Cet effet est obtenu par une diminution de 1 ' adhérence de la couche sur le verre ou entre des feuilles différentes de la couche entre elles.
Le brevet allemand DE 100 45 006 Cl décrit une vitre de sécurité feuilletée en verre avec une zone de moindre résistance, qui comprend des vitres de verre trempées et une couche intermédiaire polymère, qui est interrompue en au moins un endroit. En l'occurrence, la couche intermédiaire polymère se compose de deux plastiques transparents ayant une résistance à la déchirure différente, un allongement à la déchirure différent et une résistance à la propagation de la déchirure différente. La vitre de sécurité feuilletée comprend dans la zone de moindre résistance le plastique avec la plus faible résistance à la déchirure, le plus faible allongement à la déchirure et la plus faible résistance à la propagation de la déchirure, et dans la zone qui ne représente pas la zone de moindre résistance, le plastique avec la plus grande résistance à la déchirure, le plus grand allongement à la déchirure et la plus grande résistance à la propagation de la déchirure. En outre, il y a dans la vitre feuilletée en verre des endroits sans couche intermédiaire polymère, sur lesquels il est prévu des grains d'une matière dont la dureté est supérieure à celle du verre utilisé. Ces grains sont censés pénétrer en cas d'urgence dans la surface de la vitre de verre trempée et briser celle-ci.
Lorsqu'une vitre feuilletée est utilisée dans un véhicule comme pare-brise ou comme vitre de toit, sa résistance à la rupture peut constituer un inconvénient si, en cas d'accident, un piéton, un patineur en ligne ou un cycliste est projeté contre la vitre feuilletée. Il s'y ajoute encore le fait que les pare-brise sont habituellement de forme convexe vers l'extérieur. Cette forme assure une rigidité propre relativement élevée de telle manière qu'il ne puisse se produire un bris du verre que sous l'effet de forces plus grandes par comparaison avec des vitres planes ou de forme concave. Etant donné qu'une personne est normalement, en cas d'accident, d'abord touchée aux extrémités inférieures et projetée vers le haut par le pare-chocs ou le capot du moteur, il se produit souvent une collision de la tête contre le pare-brise, ce qui peut provoquer des blessures très graves .
On connaît certes des solutions pour la protection des personnes en cas de collision avec des véhicules, mais celles-ci se rapportent à des mesures consistant à garnir le capot du moteur avec une matière absorbant de l'énergie (DE 100 37 628 Al) ou à soulever le capot du moteur en cas d'accident avec une personne, afin d'influencer favorablement la dynamique du choc (DE 101 32 950 Al) . Une mesure concernant indirectement le pare-brise en vue de la protection des personnes est connue par la demande publiée DE 198 03 165 Al, dans laquelle on décrit un dispositif de sécurité pour un véhicule automobile, dans lequel un coussin d'air recouvre, après s'être déployé, un cadre autour du pare-brise sur la face extérieure du véhicule automobile. L'objet de la présente invention est de proposer une vitre feuilletée pour des véhicules, qui absorbe davantage l'énergie d'un objet heurtant sa surface.
Conformément à l'invention, ce problème est résolu par les caractéristiques de la revendication 1. Les caractéristiques des revendications secondaires présentent des perfectionnements avantageux de cet objet.
La vitre feuilletée est donc un stratifié usuel composé de plusieurs vitres rigides, qui sont assemblées les unes aux autres à 1 ' aide d ' une couche intermédiaire indéchirable servant de couche de collage disposée chaque fois entre deux de celles-ci. Au moins une des vitres rigides est constituée de verre, qui est pourvu, conformément à l'invention, d'une ou de plusieurs zones de moindre résistance. Lors d'un bris de vitre à la suite du choc d'un objet contre le stratifié, au moins la vitre de verre se brise mais la couche intermédiaire reste une couche ou une feuille continue. Les zones de moindre résistance sont disposées de telle manière et placées dans la vitre de telle manière que la rupture de la vitre de verre et éventuellement d'autres vitres ne permette pas le passage de l'objet heurté. L'ouverture, qui avait été fermée par la vitre feuilletée, n'est donc pas libérée. Le bris de la vitre de verre et éventuellement d'autres vitres a pour conséquence que la rigidité de la vitre feuilletée est réduite. Si l'objet est un corps humain, ceci entraîne que, lors de sa collision avec la vitre feuilletée, une part importante de l'énergie du choc est absorbée, respectivement dissipée par le bris de la vitre rigide et une déformation élastique ou même plastique consécutive de la couche intermédiaire. Dans certains cas, notamment lorsqu'une des autres vitres se compose de plastique avec une épaisseur relativement faible, cette vitre de plastique peut également absorber de l'énergie par une déformation élastique ou plastique. Après la collision, les vitres individuelles restent encore assemblées les unes aux autres, de telle manière que d'une part l'ouverture du véhicule, dans laquelle la vitre feuilletée est placée, reste fermée et que d'autre part le corps humain soit freiné par la vitre feuilletée rendue plus souple par le bris de la vitre.
Cet effet de filet de retenue est certes déjà observé également avec des vitres feuilletées conventionnelles, mais en l'absence de zones de moindre résistance, 1 ' effet provoqué volontairement avec 1 ' invention y est cependant aléatoire et ne se produit pas dans des zones localement définies. De même, ces vitres feuilletées opposent à la rupture la résistance de la solidité non affaiblie des vitres normales en verre flotté.
Un autre aspect du mode d'action de la vitre feuilletée conforme à 1 ' invention réside aussi dans le fait que son bord reste solidement assemblé au cadre de l'ouverture de montage. La vitre feuilletée ne pénètre pas entièrement dans l'espace intérieur du véhicule, mais elle s'appuie sur ledit cadre pendant la dissipation de l'énergie.
Les zones de moindre résistance précitées sont produites par un affaiblissement de la vitre de verre, par exemple par un rayage mécanique de la vitre de verre. De préférence, l'affaiblissement de la vitre de verre est cependant obtenu par l'application d'un gradient de contraintes localement limité, c'est-à-dire par un état de contraintes hétérogène dans le verre, qui abaisse volontairement, de façon localement limitée, la résistance à la rupture du verre. Le gradient de contraintes est présent aussi bien suivant l'épaisseur du verre que suivant la surface du verre. Pour une charge dans une certaine mesure excessive, due par exemple à une flexion de la vitre de verre, la résistance est dépassée dans la zone du gradient de contraintes et la vitre de verre se brise. Un état de contraintes hétérogène localement limité peut être produit en appliquant un colorant à cuire et en le cuisant à des températures élevées. Si le coefficient de dilatation du colorant est suffisamment différent de celui de la vitre de verre, des différences de plus de 30 % se sont à cet égard avérées intéressantes, il apparaît au refroidissement de l'ensemble verre-colorant des hétérogénéités de contraintes suffisamment grandes qui conduisent à l'effet désiré. Cette méthode d'obtention du gradient de contraintes est préférée, parce qu'elle implique des frais relativement bas lors de la fabrication. Par ailleurs, des vitres feuilletées pour des véhicules sont fréquemment pourvues d'un cadre imprimé en colorant à cuire, de telle manière que le colorant à cuire pour 1 ' obtention, du gradient de contraintes et le colorant à cuire pour former le cadre imprimé peuvent être appliqués dans des étapes successives et peuvent être ensuite cuits ensemble.
Un gradient de contraintes localement limité peut également être créé par le chauffage local de la vitre de verre au-delà de la température de transformation, suivi d'un refroidissement rapide. Ce procédé est largement répandu pour la trempe thermique ; toutefois, dans les procédés connus, la vitre entière est chauffée et trempée de façon homogène. Un chauffage local peut être effectué par exemple à l'aide d'un laser ou d'une flamme de gaz .
Pour assurer que la vitre de verre brisée ne traverse pas la couche intermédiaire après le bris de la vitre, et donc que le stratifié ferme encore l'ouverture, les zones de moindre résistance peuvent être disposées en forme de grille avec un décalage les unes par rapport aux autres. De ce fait, on évite la rupture de la vitre le long d'une ligne allongée, qui pourrait former une arête vive et percer la couche intermédiaire . La distance entre les zones de moindre résistance individuelles et la grandeur des zones de moindre résistance peut, selon la nature et la forme de leur disposition, valoir entre 0,1 mm et 200 mm.
Si les zones de moindre résistance sont disposées dans la région du bord de la vitre feuilletée, des perturbations visuelles éventuellement produites, qui découlent de la création du gradient de contraintes ou des propriétés optiques différentes des régions avec et sans contraintes internes, sont à peine perceptibles parce qu'elles se situent hors de la zone de visibilité principale. En cas de besoin, des zones de moindre résistance situées dans la région du bord peuvent sans grands frais être masquées par la couche colorée en forme de cadre, dont les vitres automobiles sont souvent pourvues .
De préférence, les zones de moindre résistance sont placées sur la surface de la vitre de verre tournée vers l'espace intérieur. Etant donné que la cambrure de la vitre feuilletée est orientée vers l'extérieur, un effet dynamique provenant de 1 ' espace intérieur du véhicule ne peut pas occasionner le bris de la vitre de verre, car celui-ci produit une contrainte de compression près de la surface sur la surface de la vitre de verre tournée vers l'espace intérieur. De façon connue, des contraintes de compression peuvent cependant être bien supportées par le verre. Sous une charge venant de l'intérieur, la vitre feuilletée conforme à 1 ' invention ne se comporte donc guère différemment d'une vitre feuilletée usuelle. Toutefois, au cas où l'effet dynamique se produit par l'extérieur, il se produit sur la surface de la vitre de verre tournée vers 1 ' espace intérieur des contraintes de traction proches • de la surface, qui conduisent au bris de la vitre de verre en raison de l'affaiblissement par les zones de moindre résistance. Toutefois, les hétérogénéités de contraintes doivent être dosées de telle façon que les forces agissant sur la vitre feuilletée montée (en particulier collée) , pendant le fonctionnement normal, par exemple par des déformations de la carrosserie, ne puissent pas conduire à sa rupture .
La vitre feuilletée conforme à 1 ' invention se compose d'une vitre de verre et d'une ou de plusieurs vitres de verre ou de plastique. Les vitres individuelles sont assemblées les unes aux autres à l'aide de couches intermédiaires indéchirables . La couche intermédiaire peut être par exemple un film adhésif en polyvinyl butyral ou en polyuréthanne. La couche intermédiaire elle-même peut être réalisée sous la forme d'un stratifié composé d'une couche fonctionnelle et d'une couche adhésive.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Vitre feuilletée avec au moins une zone de moindre résistance, destinée à fermer une ouverture de véhicule, se composant d'au moins une vitre de verre et d'au moins une autre vitre et d'une couche intermédiaire assemblant les vitres individuelles les unes aux autres, caractérisée en ce que la vitre de verre est pourvue d'une ou de plusieurs zones de moindre résistance de telle manière que, lors du choc d'un objet contre la vitre feuilletée, la vitre de verre se brise à cet endroit mais que 1 ' ouverture du véhicule reste cependant encore fermée au moins par la couche intermédiaire déformée de la vitre feuilletée.
2. Vitre feuilletée suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les zones de moindre résistance sont des états de contraintes hétérogènes localement limités créés dans la vitre de verre .
3. Vitre feuilletée suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les états de contraintes ' hétérogènes sont obtenus par l'impression et ensuite la cuisson d'un colorant à cuire.
4. Vitre feuilletée suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les états de contraintes hétérogènes sont créés par une trempe thermique locale.
5. Vitre feuilletée suivant la revendication 4, caractérisée • en ce que la trempe thermique est réalisée au moyen d'un chauffage local avec une flamme de gaz suivi d'un refroidissement brusque.
6. Vitre feuilletée suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la trempe thermique locale est réalisée au moyen d'un chauffage local avec un laser suivi d'un refroidissement brusque.
7. Vitre feuilletée suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les zones de moindre résistance sont disposées avec un décalage les unes par rapport aux autres, à la manière d'une grille.
8. Vitre feuilletée suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les zones de moindre résistance sont disposées dans la région du bord de la vitre feuilletée.
9. Vitre feuilletée suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les autres vitres sont également constituées de verre .
10. Vitre feuilletée suivant la revendication 9, caractérisée en ce que des zones de moindre résistance sont également créées dans au moins une autre vitre de verre.
"11. Vitre feuilletée suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche intermédiaire assemblant les vitres individuelles les unes aux autres est un film adhésif thermoplastique.
12. Vitre feuilletée suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les zones de moindre résistance sont disposées sur la face de la vitre de verre, qui est à l'opposé de la face recevant le choc de l'objet.
13. Utilisation d'une vitre feuilletée suivant l'une quelconque des revendications précédentes, comme pare-brise ou comme vitre de toit dans un véhicule.
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