CA1240560A - Vitrage multiple a proprietes d'isolation thermique et acoustique - Google Patents
Vitrage multiple a proprietes d'isolation thermique et acoustiqueInfo
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Abstract
L'invention concerne un vitrage multiple comprenant une première plaque de verre feuilleté et une seconde plaque de verre simple ou feuilleté parallèle à la première plaque et séparée de celle-ci par une lame de gaz, les deux plaques étant assemblées entre elles de façon étanche aux gaz par des moyens connus dans la technique. Selon l'invention, la résine du verre feuilleté de la première plaque est choisie telle qu'un barreau de 9 cm de longueur et de 3 cm de largeur, constitué d'un verre feuilleté comprenant deux feuilles de verre de 4 mm d'épaisseur réunies par une couche de 2mm de cette résine, ait une fréquence critique qui diffère au plus de 35% de celle d'un barreau de verre ayant la même longueur, la même largeur et 4 mm d'épaisseur.
Description
~ i6~
La présente invention concerne un vitrage multiple à proprietés d'isolation thermique e-t acous-tique améliorées.
On a déjà proposé dans la technique de très nombreux types de vitrages, simples, feuilletés et multiples, en vue de répondre à certaines exigences d'isolation thermique ou d'insonorisation.
C'est ainsi que, dans la demande de brevet français, dont le numéro de publication est 2,387,348, la societé SAINT-GOBAIN INDVSTRIES a proposé une fenê-tre acoustique présentant aux essais de laboratoire un indice d'affaiblissement acoustique compris entre 34 et 38 dB(A) vis-à-vis du trafic routier, cette fenetre comportant un vitrage simple ou multiple ayant une mas-se surfacique inferieure ou égale à 40kg/m2 et uneepaisseur inferieure ou egale à 30mm, qui presente un indice d'affaiblissement acoustique propre compris entre 31 e-t 36 dB(A).
En etudiant de tels vitrages, la demanderesse a constate que leurs performances acoustiques ou thermiques sont liees à des caracteristiques construc-tives très differentes et que, si l'on essaie de rea-liser par les techniques connues un vitrage qui soit simultanement insonorisant et thermiquement isolant, on est amene à lui donner des epaisseurs très importantes, non compatib]es avec les feuillures des châssis usuels, si bien qu'il s'avère plus economique d'utiliser des .
SÇ~
- la -double fenêtres pour obtenir le résultat desire.
C'est ainsi egalement que le brevet fransais 2259068 propose des vitrages acoustiques comportant des feuilletes de verre et de matières plastiques, les matières plastiques etant selectionnees pour que B
.
~ - 2 -la frequence critique d'un feuillete soit comprise entre 0,70% et 0,97% de la frequence critique d'un verre mono-lithique ayant l'epaisseur de la totalité du feuilleté.
Selon ce critere de choix, le polyvinylbutyral (PVB) constitue un intercalaire qui con~ere aux feuilletés et aux vitrages acoustiques qui les comportent, des carac-teristiques acoustiques interessantes.
La demanderesse a cependant constate que les vitrages dans lesquels le PVB intervenait comme interca-laire, ne possedaient que des caracteristiques acousti-ques mediocres.
Elle a etabli qu'en utilisant une resine repondant à des conditions originales, différentes de celles proposees dans le brevet FR 225qQ68 precite, pour reunir les feuilles d'un feuillete de verre, ce dernier presente des qualites d'amortissement des sons audibles particulierement satisfaisantes, bien superieures à
celles obtenues jusqu'àlors, et qu'en combinant un tel feuillete avec un verre simple ou un second verre feuil-lete et en respectant certaines conditions dimension-nelles, il est possible de realiser un vitrage multiple presentant a la fois des caract~ristiques excellentes d'isolation therm~que et d'insonorisation.
Un but de l'invention est donc de realiser un vitrage multiple presentant de telles propriétés et dont l'epaisseur soit compatible avec les feuillures des châssis usuels.
Un autre but de l'invention est de proposer un tel vitrage qui puisse être fabrique par des techniques classiques et qui soit donc d'un prix competitif avec les vitrages multiples existants.
L'invention vise enfin a proposer un vitrage multiple présentant un indice propre d'affaiblissement acoustique, selon la norme NF S 31-051, d'au moins 38 d~
(A) pour un bruit de trafic routier, et pouvant attein-- 2a -dre 42 ds (A) pour certaines formes de réalisation.
A cet effet, l'invention a pour objet un vi-trage multiple comprenant une premiere plaque de verre feuillete et une seconde plaque de verre simple ou feuillete parallèle à la premiere plaque et separee de celle-ci par une lame de gaz, les deux plaques etant assemblees entre elles de façon etanche aux gaz par des moyens connus dans la technique, ce vitrage multiple etant caracterise en ce que la première plaque de verre feuilleté comprend deùx feuilles de verre simple d'é-paisseur respective comprise entre 3 et 8 mm, réunies par une couche de résine d'epaisseur au plu5 egale à
lQ mm et, de preference, comprise entre 0,3 et 3 mm, en ce que la lame de gaz a une epaisseur comprise i ~ . _ 56~
, en~re t) ~t 30 m~, et, d~ preSererlse, entre ~ et ~0 mm, en ce q~l~ la se-conde plaq~e a une epaisseur s~rérieure à 8 mn et, de pr~férence, de l'ordre de 10 mm, dans le cas d'un verre slmple, ou est en un verre feuilleté répondant aux ~ê~es critères d'épaisseur que le ~erre feuil-leté de la première plcique, et en ce que la résine du verre feuilletéde la première plaque est choisie telle qu'un barreau de 9 cm de lon-gueur et de 3 cm de largeur? constitué d'un verre feuilleté comprenant deux feuilles de verre de 4 mm d'épaisseur réunies par une couche de
La présente invention concerne un vitrage multiple à proprietés d'isolation thermique e-t acous-tique améliorées.
On a déjà proposé dans la technique de très nombreux types de vitrages, simples, feuilletés et multiples, en vue de répondre à certaines exigences d'isolation thermique ou d'insonorisation.
C'est ainsi que, dans la demande de brevet français, dont le numéro de publication est 2,387,348, la societé SAINT-GOBAIN INDVSTRIES a proposé une fenê-tre acoustique présentant aux essais de laboratoire un indice d'affaiblissement acoustique compris entre 34 et 38 dB(A) vis-à-vis du trafic routier, cette fenetre comportant un vitrage simple ou multiple ayant une mas-se surfacique inferieure ou égale à 40kg/m2 et uneepaisseur inferieure ou egale à 30mm, qui presente un indice d'affaiblissement acoustique propre compris entre 31 e-t 36 dB(A).
En etudiant de tels vitrages, la demanderesse a constate que leurs performances acoustiques ou thermiques sont liees à des caracteristiques construc-tives très differentes et que, si l'on essaie de rea-liser par les techniques connues un vitrage qui soit simultanement insonorisant et thermiquement isolant, on est amene à lui donner des epaisseurs très importantes, non compatib]es avec les feuillures des châssis usuels, si bien qu'il s'avère plus economique d'utiliser des .
SÇ~
- la -double fenêtres pour obtenir le résultat desire.
C'est ainsi egalement que le brevet fransais 2259068 propose des vitrages acoustiques comportant des feuilletes de verre et de matières plastiques, les matières plastiques etant selectionnees pour que B
.
~ - 2 -la frequence critique d'un feuillete soit comprise entre 0,70% et 0,97% de la frequence critique d'un verre mono-lithique ayant l'epaisseur de la totalité du feuilleté.
Selon ce critere de choix, le polyvinylbutyral (PVB) constitue un intercalaire qui con~ere aux feuilletés et aux vitrages acoustiques qui les comportent, des carac-teristiques acoustiques interessantes.
La demanderesse a cependant constate que les vitrages dans lesquels le PVB intervenait comme interca-laire, ne possedaient que des caracteristiques acousti-ques mediocres.
Elle a etabli qu'en utilisant une resine repondant à des conditions originales, différentes de celles proposees dans le brevet FR 225qQ68 precite, pour reunir les feuilles d'un feuillete de verre, ce dernier presente des qualites d'amortissement des sons audibles particulierement satisfaisantes, bien superieures à
celles obtenues jusqu'àlors, et qu'en combinant un tel feuillete avec un verre simple ou un second verre feuil-lete et en respectant certaines conditions dimension-nelles, il est possible de realiser un vitrage multiple presentant a la fois des caract~ristiques excellentes d'isolation therm~que et d'insonorisation.
Un but de l'invention est donc de realiser un vitrage multiple presentant de telles propriétés et dont l'epaisseur soit compatible avec les feuillures des châssis usuels.
Un autre but de l'invention est de proposer un tel vitrage qui puisse être fabrique par des techniques classiques et qui soit donc d'un prix competitif avec les vitrages multiples existants.
L'invention vise enfin a proposer un vitrage multiple présentant un indice propre d'affaiblissement acoustique, selon la norme NF S 31-051, d'au moins 38 d~
(A) pour un bruit de trafic routier, et pouvant attein-- 2a -dre 42 ds (A) pour certaines formes de réalisation.
A cet effet, l'invention a pour objet un vi-trage multiple comprenant une premiere plaque de verre feuillete et une seconde plaque de verre simple ou feuillete parallèle à la premiere plaque et separee de celle-ci par une lame de gaz, les deux plaques etant assemblees entre elles de façon etanche aux gaz par des moyens connus dans la technique, ce vitrage multiple etant caracterise en ce que la première plaque de verre feuilleté comprend deùx feuilles de verre simple d'é-paisseur respective comprise entre 3 et 8 mm, réunies par une couche de résine d'epaisseur au plu5 egale à
lQ mm et, de preference, comprise entre 0,3 et 3 mm, en ce que la lame de gaz a une epaisseur comprise i ~ . _ 56~
, en~re t) ~t 30 m~, et, d~ preSererlse, entre ~ et ~0 mm, en ce q~l~ la se-conde plaq~e a une epaisseur s~rérieure à 8 mn et, de pr~férence, de l'ordre de 10 mm, dans le cas d'un verre slmple, ou est en un verre feuilleté répondant aux ~ê~es critères d'épaisseur que le ~erre feuil-leté de la première plcique, et en ce que la résine du verre feuilletéde la première plaque est choisie telle qu'un barreau de 9 cm de lon-gueur et de 3 cm de largeur? constitué d'un verre feuilleté comprenant deux feuilles de verre de 4 mm d'épaisseur réunies par une couche de
2 mm de cette résine, ait une fréquence critique qui diffère au plus de 35 % de celle d'un barreau de verre ayant la même longueur, la même largeur et 4 mm d'épaisseur.
~ e choix de la résine du verre feuilleté constitue un critere essentiel d'lsolatio~ phonique du vitrage multiple conforme à
l'invention. On rappellera, dans la suite de la présente description, la méthode de détermination de la fréquence critique permettant de choisir cette résine. Parmi les résines susceptibles d'être utllisées, on mentionnera le mélange d'un composant polyol plurifonctionnel et d'un composant isocyanate plurifonctionnel, le composant polyol étant présent en large excès, le rapport numérique des groupes isocyanates à
celui des groupes hydroxyle étant compris entre 0,2 et 0,6 et9 de pré-férence, entre 0,25 et 0,45, comme décrit la publication de brevet français FR 2 464 139 de la société SAINT-GOBAl~ I~DUSTRIES, cette ré-sine étant appelée dans la suite résine polyol à groupes ployuréthanes ; on mentionnera également les résines à base de méthacrylate, les ré-sines à base de chlorure de polyvinyl (PVC). - -De facon surprenante~ en revanche, des résines utilisées defaçon usuelles comme couche intercalaire dans les verres feuilletés, le polyvinylbutyral par exemple, ne remplissent pas la condition de la fréquence critique énoncée ci-dessus et ne peuvent donc être utilisées dans le cadre de l'invention.
Les vitrages multiples conformes à l'invention présentent un excellent indice d'affaiblissement acoustique vis-à-vis du trafic rou-tier, puisqu'il est au moins égal à 38 dB (A), suivant les normes NF S 31-051 et NF S 31-045.
Ainsi qu'il a été indiqué ci-dessus, l'épaisseur des feuilles de verre de la première plaque en verre feuilleté sera au plus de 6 mm, d'une part, pour limiter le poids de l'ensemble, mais surtout parce que des épaisseurs supérieures entra~neraient un affaiblissement des carac-téristiques acoustiques dans les fréquences médiums, en raison d'une .
- ~ .
-- .
_ 4 ~ 5$~
frequence de coincidence trop basse des verres.
Le choix entre un verre simple et un verre multiple pour la deuxième plaque de verre devra tenir compte des caractéristiques acoustiques de la fenêtre que doit equiper le vitrage. En effet, le verre simple conferera au vitrage multiple un moindre affai~lissement acoustique qu'un verre feuillet~, dans les frequences mediums et aiguës, mais, si cet affaiblissement reste superieur à celui de la fen~tre proprement dite pour les mêmes frequences, on utilisera avantageusement un tel verre simple. On devra tenir compte du fait que, si l'epaisseur de celui-ci est faible, ses caracteristiques acoustiques seront mediocres dans les frequences graves et que, si cette ~paisseur est trop forte, c'est dans les frequences mediums que les resultats obtenus laisse-ront à desirer. De façon generale, l'épaisseur optimum de la plaque de verre s~mple sera de l'ordre de 10 mm.
On constate donc que la gamme des epaisseurs énoncees ci-dessus est tout a fait compatible avec les dimensions des châssis usuels de fenêtre, de sorte que la pose du vitrage multiple conforme à l'invention ne pose aucun probl~me aux utilisateurs.
Naturellement, les châssis devront être tels qu'eux-mêmes aient d'excellentes performances thermiques et acoustiques, notamment pour les frequences mediums et aiguës. On pourra utiliser1 par exemple, du bois dense (masse specifique egale ou superieure a 0,8, epaisseur au moins egale a 54 mm) ou des profiles en polychlorure de vinyle emplis de resine. Pour ce qui est des fenê-tres, on utilisera de preférence des fenêtres a deuxvantaux ayant le label ACOTHERM .
Les performances d'isolation thermique du vitrage conforme a l'invention sont comparables ~ celles des vitrages multiples qui comprennent au moins deux *
~arque de Commerce glaces séparées par un volume de ga~ (généralement de l'air sec ou de l'hexa~luorure de sou~re~
Les dessins annexes illustrent l'invention.
Sur ces dessins:
Les figures 1 à 4 sont des coupes transver-sales de quatre formes de mise en oeuvre de l'invention;
La figure 5 est un schema de l'appareillage utilisé pour mesurer la frequence critique d'un barreau de verre;
Les figures 6 et 7 illustrent les courbes obtenues avec cet appareillage pour un ~arreau de verre et pour un barreau de verre feuillete comprenant une couche de résine susceptible d'etre utilisée dans le cadre de l'invention.
~e vitrage multiple représenté sur la ~igure 1 comprend une plaque 1 de verre feuilleté et une plaque 2 de verre simple, séparées par une lame d'air sec 3 et assemblées de facon étanche au gaz, de maniere connue en soi, par deux cordons de matiere adhesive formant joints, le joint interne 4 étant par exemple constitué
de caoutchouc butyl et de polyisobutylene, avec un des-séchant incorporé, tandis que le joint exter~e 5 est en polysulfure.
Ce mode d'assemblage des feuilles de verre avec deux types de cordon est decrit dans le brevet canadien 1,06Q,716.
Le vitrage feuilleté 1 est du type dit 6(2)4, c'est-~-dire qu'il comprend une feuille de verre la de 6 mm d'epaisseur, une feuille de verre lb de 4 mm d'épaisseur et une couche de resine lc de 2 mm d'épais-seur, cette rési~e ayant été choisie selon les criteres qui seront décrits ci-après. Dans le cas présent, il slagit d'une r~sine commercialisée sous l'appellation DEG~LAN VP 700, qui est une résine a base de méthacry-late.
, ~ 5a -La feuille de verre 2 a une epaisseur de 10 mm et la lame d'air sec 3 une epaisseur de 12 mm.
Ce vitrage, teste suivant la norme NF S 31-051, presente un indice d'affaiblissement acoustiq~e de 38 db (A) pour un ~ruit de trafic routier. Il presente un indice de qualite de 43 dB, selon la norme ISO 717.
L'espace de 12 mm entre la plaque 1 de verre feuilleté et la plaque de verre simple peut être empli d'hexafluorure de soufre tSF6). Cela confère au vitrage des proprietes acoustiques un peu ameliorees; ainsi l'indice de qualite suivant la norme ISO 717 est porte à
45 dB. Une fenêtre ayant elle même d'excellentes per-formances acoustiques, notamment une fenêtre en bois dense de 54 mm d'epaisseur, ou en pro~iles de poly-chLorure de vinyle, de preference à plusieurs chambres emplies de résine, equipee d'un tel vitrage à lame d'air ou à lame de gaz SF6~ presente un indice d'affaiblisse-ment acoustique au bruit de trafic routier de 40 dB (A) suivant la norme NF S 31-051.
Le vitrage multiple represente sur la figure 2 comprend à nouveau une plaque 11 de verre feuillete du type 6(2)4, identique à la plaque 1 du vitrage de la figure 1, et une plaque 12 de verre simple, identique à
la plaque 2 de la figure 1. La lame d'air 13 separant les plaques 11 et 12 a toutefois une épaisseur de 20 mm et les plaques sont maintenues ecartees par des inter-calaires rigides internes 14, par exemple en aluminiumJ
remplis d'un produit dessechant 15, les plaques etant assemblees par un cordon externe 1~ dlune résine etanche au gaz, ~ _ par exe~ple de po]ysulfllre c,~ de caoaLcllouc butyle.
Ce mode de montage et d'assemblage des feul11e6 de verre avec des intercalaires rigides est preféré ]orsque la lame de gaz séparant les feuilles de verre a une épaisseur lmportante, comme dans le cas présent (20 mm).
Ce vitrage presente un ind~ce d'affaiblissement acoustique vis-à-vis du trafic routier de 39 dB (A), selon la norme NF S 31-051, et un indice de qualité de 44 dB, selon la norme IS0 717.
L'espace de 20 mm d'épaisseur séparant la plaque 11 de verre feuilleté et le verre simple 12 peut être rempli d'un gaz autre que l'air, par exemple avec SF6. Dans ce cas, l'indice d'affaiblissement acoustique selon la norme NF S 31-051 est de 42 dB (A) et l'indice de qualité selon la norme IS0 717 est de 47 dB. Lorsque ces vitrages sont montés dans une fenêtre à bonnes performances acoustiques, on atteint pour l'ensemble ainsi constltué un indice d'affaiblissement acoustique suivant la norme NF S 31-051 de l'ordre de 41 dB (A). Ces vitrages peu-vent également être fabriqués avec la résine polyol à groupes polyuré-thanes ou la résine à base de PVC, et conduisent aux mêmes performances.
Les vitrages représentés sur les figures 3 à 4 sont identi-ques~ respectivement, à ceux des figure~ 1 et 2, et les organes dé~
décrits sont désignés par les mêmes chiffres de référence, la seule différence étant que les plaques de verre simple 2, respectivement 12, ont été remplacés par des plaques de verre feuilleté 2', respectivement 25 12', identiques aux plaques 1 et 11 et que les feuilles de verre des plaques de verre feuilleté du type 4(2)4 sont réunies par une résine polyol à groupes polyuréthanes.
Le vitrage de la figure 3 présente un coefficient d'a~fa1-blissement acoustique de 39 dB (A) vis-à-vis du trafic routier9 selon 30 la norme NF S 31-051, et un indice de qualité de 46 dB, selon la norme IS0 717.
Le même vitrage contenant du gaz SF6 à la place de l'air pre-sente un indice d'affaiblissement acoustique selon la norme ~F S 31-051 de 39 dB (A~ et un indice de qualité de 48 dB selon la norme IS0 717.
Pour le vitrage de la figure 4, les mêmes indices sont res-pectivement égaux à 39 dB (A) et 47 dB, lorsque le gaz entre les deux plaques est de l'air, et respective~ent à 42 dB (A) et 51 dB, lorsque le gaz est SF6.
Ies résines employées pour constituer les vitrages feuilletés .
.:
.~ uv~nc être co~lees in situ, ou etre des résines e~ f~uilles p~-fabriquées. Dans le cas de résines en feuilles, il est particulière-ment aisé d'obtenir de faibles épalsseurs de résine ; pour des perIormances acoustiques du même ordre de grandeur, l'épaisseur de ré-sine des feuilletés peut être réduite et être aussi basse qu'environ0,3 mm . Une ou plusleurs feuilles accolées pourront ainsi former la couche de resine.
On va maintenant décrire9 en référence à la figure 5, la mé-thode qui permet de faire le choix d'une résine utilisable dans le ca-dre de l'invention.
On sait que l'énergie acquise par un objet soumis à un chocengendre un phénomène de vibration et qu'aussitôt après le choc, l'ob-jet redevenu libre vibre suivant son mode propre. A chaque mode est as-sociée une fréquence de vibration. ~'amplitude de la vlbration dépend de l'excitation inltiale, c'est-à-dire de la composante spectrale du choc (amplitude du choc à la fréquence étudiée) et de la zone d'impact du choc, la déformation modale étant plus ou moins importante selon que le choc se produit à un ventre ou à un noeud de vibration.
Pour qu'un mode propre soit excité, il faut :
(1) que la déformation provoquée au point d'impact ne se si-tue pas sur un noeud de vibration du mode, (2) que le spectre d'énergie de choc ait une composante a la fréquence de résonance du mode.
Cette dernière condition est pratiquement tou~ours remplie, car un choc très bref présente un spectre d'énergie pratiquement uni-forme.
La première condition est également remplie et, pour un bar-reau libre à ses extrémités, par exemple, il suffit de taper à l'une des extrémités pour exciter tous les modes.
En réalité, on n'arrive à mesurer que les di~ premiers mo-des, au maximum. L'énergie vibratoire acquise par un choc se dissipe au cours du temps et ce d'autant plus rapidement que le matériau est plus amorti.
Pour un matériau donné, les modes se dissipent d'autant plus vite que la fréquence de résonance associée est plus élevée, de sorte qu'au bout d'un certain temps, et pendant une certaine durée~ seul le premier mode subsiste.
Le principe de la mesure consiste donc à effectuer l'analyse des fréquences de vibration d'un barreau soumis à un choc et à repérer la p~iti~n des ~q~i~nces de rs~onarlce (fréquences pour lesquelles l'amplitude de vi~ration est nettement plus i~portante que dans le res-te du spcctre).
Pour e~fectuer la mesure (figure 5), on utilise successive-~ent des barreaux 20 de 9 cm de longueur et de 3 cm de largeur, d'aborden un verre de 4 mm d'épaisseur, puis en un verre feuilleté 4(2)4, dans lequel des feuilles de verre de 4 mm d'épaisseur sont assemblées par une couche de 2 mm d'épaisseur de la résine à tester.
Le barreau 20 repose sur deux supports de mousse 21, placés sensiblement au noeuds de vibration du premier mode (mode fondamental) de flexion dynamique du barreau. Celui-ci est excité par un choc exercé
en frappant l'une de ses extrémités libres par un petit objet 22, tel qu'une règle.
~a réponse transitoire du barreau à cette excitation est re-cueillie par un microphone 23, disposé sur un support 24, très près dela surface du barreau 20, au milieu de celui-ci (ventre de pression).
Le signal temporel recueilli par le microphone 23 est ampllfié par l'amplificateur 25, puis analysé en fréquence par un analyseur Fourier 26.
~0 On procède en géneral 'à une dizaine d'essais pour un meme barreau 20, afin de réduire l'influence des bruits extérieurs.
Comme on le voit sur les figures 6 et 7, les courbes obte-nues, qui représentent l'amplitude A des vibrations en fonction de la fréquence de celles-ci, respectivement pour un-barreau de verre et pour un barreau de verre feuilleté comprenant une résine à ~ester dans le cadre de la présente invention, permettent de déceler avec précision la fréquence de résonance du mode fondame~tal de vibration de fle~ion (fréquence critique~. Dans les exemples représentés, la fréquence cri-tique du barreau de verre est de 2630 ~z, tandis que celle du barreau de verre feuilleté est de 2472 ~z. Cette fréquence diffère de moins de 1~ % de celle du verre et donc de moins de 35 %, et la résine testée peut être utilisée, par conséquent, pour réaliser des verres feuilletés entrant dans la constitution du vitrage multiple selon l'invention.
~e test qui vient d'être decrit et qui est d'une grande sim-plicité de mise en oeuvre permet également de déterminer l'amortisse-ment à la flexion V du barre~u 20, que l'on définit comme le rapport ~ f/fc~ ou ~ f représente la dlfference des fréquences correspon-dant à une amplitude égale à celle de la fréquence critique fc~ divisée par ~ .
:
.
~2,~95~
g De fa~on surprenante l`amortissement V à la flexion ne peut pas être retenu comme critère de deter-mination des résines utilisables dans le cadre de la presente invention.
C'est ainsi que, pour cinq resines A, B, C, D
et E respectivement du type polyol à groupes poly-urethanes, methacrylate ~VP 700), resine a base de PVC
(ALG fil~ de SEKISUI), resine acrylique employee pour la fabrication du vitrage commercialisee sous l'appella-tion "CASOGLAS , et polyvinylbutyral, les mesures de la frequence critique fc et de l'amortissement a la flexion V, effectuees sur divers barreaux de verre feuillete, ont donne les resultats suivants:
RESINE
ECBA~- ~ B C ~ _ TILLON
fc V fc V fc V fc V - fc V
l2528 5 2533 8,1 3485 21,3_ _ 4580 11,6 2 2461 5,1 2521 7,6 3465 2D,4 3890 1l,5 4M0 12,3
~ e choix de la résine du verre feuilleté constitue un critere essentiel d'lsolatio~ phonique du vitrage multiple conforme à
l'invention. On rappellera, dans la suite de la présente description, la méthode de détermination de la fréquence critique permettant de choisir cette résine. Parmi les résines susceptibles d'être utllisées, on mentionnera le mélange d'un composant polyol plurifonctionnel et d'un composant isocyanate plurifonctionnel, le composant polyol étant présent en large excès, le rapport numérique des groupes isocyanates à
celui des groupes hydroxyle étant compris entre 0,2 et 0,6 et9 de pré-férence, entre 0,25 et 0,45, comme décrit la publication de brevet français FR 2 464 139 de la société SAINT-GOBAl~ I~DUSTRIES, cette ré-sine étant appelée dans la suite résine polyol à groupes ployuréthanes ; on mentionnera également les résines à base de méthacrylate, les ré-sines à base de chlorure de polyvinyl (PVC). - -De facon surprenante~ en revanche, des résines utilisées defaçon usuelles comme couche intercalaire dans les verres feuilletés, le polyvinylbutyral par exemple, ne remplissent pas la condition de la fréquence critique énoncée ci-dessus et ne peuvent donc être utilisées dans le cadre de l'invention.
Les vitrages multiples conformes à l'invention présentent un excellent indice d'affaiblissement acoustique vis-à-vis du trafic rou-tier, puisqu'il est au moins égal à 38 dB (A), suivant les normes NF S 31-051 et NF S 31-045.
Ainsi qu'il a été indiqué ci-dessus, l'épaisseur des feuilles de verre de la première plaque en verre feuilleté sera au plus de 6 mm, d'une part, pour limiter le poids de l'ensemble, mais surtout parce que des épaisseurs supérieures entra~neraient un affaiblissement des carac-téristiques acoustiques dans les fréquences médiums, en raison d'une .
- ~ .
-- .
_ 4 ~ 5$~
frequence de coincidence trop basse des verres.
Le choix entre un verre simple et un verre multiple pour la deuxième plaque de verre devra tenir compte des caractéristiques acoustiques de la fenêtre que doit equiper le vitrage. En effet, le verre simple conferera au vitrage multiple un moindre affai~lissement acoustique qu'un verre feuillet~, dans les frequences mediums et aiguës, mais, si cet affaiblissement reste superieur à celui de la fen~tre proprement dite pour les mêmes frequences, on utilisera avantageusement un tel verre simple. On devra tenir compte du fait que, si l'epaisseur de celui-ci est faible, ses caracteristiques acoustiques seront mediocres dans les frequences graves et que, si cette ~paisseur est trop forte, c'est dans les frequences mediums que les resultats obtenus laisse-ront à desirer. De façon generale, l'épaisseur optimum de la plaque de verre s~mple sera de l'ordre de 10 mm.
On constate donc que la gamme des epaisseurs énoncees ci-dessus est tout a fait compatible avec les dimensions des châssis usuels de fenêtre, de sorte que la pose du vitrage multiple conforme à l'invention ne pose aucun probl~me aux utilisateurs.
Naturellement, les châssis devront être tels qu'eux-mêmes aient d'excellentes performances thermiques et acoustiques, notamment pour les frequences mediums et aiguës. On pourra utiliser1 par exemple, du bois dense (masse specifique egale ou superieure a 0,8, epaisseur au moins egale a 54 mm) ou des profiles en polychlorure de vinyle emplis de resine. Pour ce qui est des fenê-tres, on utilisera de preférence des fenêtres a deuxvantaux ayant le label ACOTHERM .
Les performances d'isolation thermique du vitrage conforme a l'invention sont comparables ~ celles des vitrages multiples qui comprennent au moins deux *
~arque de Commerce glaces séparées par un volume de ga~ (généralement de l'air sec ou de l'hexa~luorure de sou~re~
Les dessins annexes illustrent l'invention.
Sur ces dessins:
Les figures 1 à 4 sont des coupes transver-sales de quatre formes de mise en oeuvre de l'invention;
La figure 5 est un schema de l'appareillage utilisé pour mesurer la frequence critique d'un barreau de verre;
Les figures 6 et 7 illustrent les courbes obtenues avec cet appareillage pour un ~arreau de verre et pour un barreau de verre feuillete comprenant une couche de résine susceptible d'etre utilisée dans le cadre de l'invention.
~e vitrage multiple représenté sur la ~igure 1 comprend une plaque 1 de verre feuilleté et une plaque 2 de verre simple, séparées par une lame d'air sec 3 et assemblées de facon étanche au gaz, de maniere connue en soi, par deux cordons de matiere adhesive formant joints, le joint interne 4 étant par exemple constitué
de caoutchouc butyl et de polyisobutylene, avec un des-séchant incorporé, tandis que le joint exter~e 5 est en polysulfure.
Ce mode d'assemblage des feuilles de verre avec deux types de cordon est decrit dans le brevet canadien 1,06Q,716.
Le vitrage feuilleté 1 est du type dit 6(2)4, c'est-~-dire qu'il comprend une feuille de verre la de 6 mm d'epaisseur, une feuille de verre lb de 4 mm d'épaisseur et une couche de resine lc de 2 mm d'épais-seur, cette rési~e ayant été choisie selon les criteres qui seront décrits ci-après. Dans le cas présent, il slagit d'une r~sine commercialisée sous l'appellation DEG~LAN VP 700, qui est une résine a base de méthacry-late.
, ~ 5a -La feuille de verre 2 a une epaisseur de 10 mm et la lame d'air sec 3 une epaisseur de 12 mm.
Ce vitrage, teste suivant la norme NF S 31-051, presente un indice d'affaiblissement acoustiq~e de 38 db (A) pour un ~ruit de trafic routier. Il presente un indice de qualite de 43 dB, selon la norme ISO 717.
L'espace de 12 mm entre la plaque 1 de verre feuilleté et la plaque de verre simple peut être empli d'hexafluorure de soufre tSF6). Cela confère au vitrage des proprietes acoustiques un peu ameliorees; ainsi l'indice de qualite suivant la norme ISO 717 est porte à
45 dB. Une fenêtre ayant elle même d'excellentes per-formances acoustiques, notamment une fenêtre en bois dense de 54 mm d'epaisseur, ou en pro~iles de poly-chLorure de vinyle, de preference à plusieurs chambres emplies de résine, equipee d'un tel vitrage à lame d'air ou à lame de gaz SF6~ presente un indice d'affaiblisse-ment acoustique au bruit de trafic routier de 40 dB (A) suivant la norme NF S 31-051.
Le vitrage multiple represente sur la figure 2 comprend à nouveau une plaque 11 de verre feuillete du type 6(2)4, identique à la plaque 1 du vitrage de la figure 1, et une plaque 12 de verre simple, identique à
la plaque 2 de la figure 1. La lame d'air 13 separant les plaques 11 et 12 a toutefois une épaisseur de 20 mm et les plaques sont maintenues ecartees par des inter-calaires rigides internes 14, par exemple en aluminiumJ
remplis d'un produit dessechant 15, les plaques etant assemblees par un cordon externe 1~ dlune résine etanche au gaz, ~ _ par exe~ple de po]ysulfllre c,~ de caoaLcllouc butyle.
Ce mode de montage et d'assemblage des feul11e6 de verre avec des intercalaires rigides est preféré ]orsque la lame de gaz séparant les feuilles de verre a une épaisseur lmportante, comme dans le cas présent (20 mm).
Ce vitrage presente un ind~ce d'affaiblissement acoustique vis-à-vis du trafic routier de 39 dB (A), selon la norme NF S 31-051, et un indice de qualité de 44 dB, selon la norme IS0 717.
L'espace de 20 mm d'épaisseur séparant la plaque 11 de verre feuilleté et le verre simple 12 peut être rempli d'un gaz autre que l'air, par exemple avec SF6. Dans ce cas, l'indice d'affaiblissement acoustique selon la norme NF S 31-051 est de 42 dB (A) et l'indice de qualité selon la norme IS0 717 est de 47 dB. Lorsque ces vitrages sont montés dans une fenêtre à bonnes performances acoustiques, on atteint pour l'ensemble ainsi constltué un indice d'affaiblissement acoustique suivant la norme NF S 31-051 de l'ordre de 41 dB (A). Ces vitrages peu-vent également être fabriqués avec la résine polyol à groupes polyuré-thanes ou la résine à base de PVC, et conduisent aux mêmes performances.
Les vitrages représentés sur les figures 3 à 4 sont identi-ques~ respectivement, à ceux des figure~ 1 et 2, et les organes dé~
décrits sont désignés par les mêmes chiffres de référence, la seule différence étant que les plaques de verre simple 2, respectivement 12, ont été remplacés par des plaques de verre feuilleté 2', respectivement 25 12', identiques aux plaques 1 et 11 et que les feuilles de verre des plaques de verre feuilleté du type 4(2)4 sont réunies par une résine polyol à groupes polyuréthanes.
Le vitrage de la figure 3 présente un coefficient d'a~fa1-blissement acoustique de 39 dB (A) vis-à-vis du trafic routier9 selon 30 la norme NF S 31-051, et un indice de qualité de 46 dB, selon la norme IS0 717.
Le même vitrage contenant du gaz SF6 à la place de l'air pre-sente un indice d'affaiblissement acoustique selon la norme ~F S 31-051 de 39 dB (A~ et un indice de qualité de 48 dB selon la norme IS0 717.
Pour le vitrage de la figure 4, les mêmes indices sont res-pectivement égaux à 39 dB (A) et 47 dB, lorsque le gaz entre les deux plaques est de l'air, et respective~ent à 42 dB (A) et 51 dB, lorsque le gaz est SF6.
Ies résines employées pour constituer les vitrages feuilletés .
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.~ uv~nc être co~lees in situ, ou etre des résines e~ f~uilles p~-fabriquées. Dans le cas de résines en feuilles, il est particulière-ment aisé d'obtenir de faibles épalsseurs de résine ; pour des perIormances acoustiques du même ordre de grandeur, l'épaisseur de ré-sine des feuilletés peut être réduite et être aussi basse qu'environ0,3 mm . Une ou plusleurs feuilles accolées pourront ainsi former la couche de resine.
On va maintenant décrire9 en référence à la figure 5, la mé-thode qui permet de faire le choix d'une résine utilisable dans le ca-dre de l'invention.
On sait que l'énergie acquise par un objet soumis à un chocengendre un phénomène de vibration et qu'aussitôt après le choc, l'ob-jet redevenu libre vibre suivant son mode propre. A chaque mode est as-sociée une fréquence de vibration. ~'amplitude de la vlbration dépend de l'excitation inltiale, c'est-à-dire de la composante spectrale du choc (amplitude du choc à la fréquence étudiée) et de la zone d'impact du choc, la déformation modale étant plus ou moins importante selon que le choc se produit à un ventre ou à un noeud de vibration.
Pour qu'un mode propre soit excité, il faut :
(1) que la déformation provoquée au point d'impact ne se si-tue pas sur un noeud de vibration du mode, (2) que le spectre d'énergie de choc ait une composante a la fréquence de résonance du mode.
Cette dernière condition est pratiquement tou~ours remplie, car un choc très bref présente un spectre d'énergie pratiquement uni-forme.
La première condition est également remplie et, pour un bar-reau libre à ses extrémités, par exemple, il suffit de taper à l'une des extrémités pour exciter tous les modes.
En réalité, on n'arrive à mesurer que les di~ premiers mo-des, au maximum. L'énergie vibratoire acquise par un choc se dissipe au cours du temps et ce d'autant plus rapidement que le matériau est plus amorti.
Pour un matériau donné, les modes se dissipent d'autant plus vite que la fréquence de résonance associée est plus élevée, de sorte qu'au bout d'un certain temps, et pendant une certaine durée~ seul le premier mode subsiste.
Le principe de la mesure consiste donc à effectuer l'analyse des fréquences de vibration d'un barreau soumis à un choc et à repérer la p~iti~n des ~q~i~nces de rs~onarlce (fréquences pour lesquelles l'amplitude de vi~ration est nettement plus i~portante que dans le res-te du spcctre).
Pour e~fectuer la mesure (figure 5), on utilise successive-~ent des barreaux 20 de 9 cm de longueur et de 3 cm de largeur, d'aborden un verre de 4 mm d'épaisseur, puis en un verre feuilleté 4(2)4, dans lequel des feuilles de verre de 4 mm d'épaisseur sont assemblées par une couche de 2 mm d'épaisseur de la résine à tester.
Le barreau 20 repose sur deux supports de mousse 21, placés sensiblement au noeuds de vibration du premier mode (mode fondamental) de flexion dynamique du barreau. Celui-ci est excité par un choc exercé
en frappant l'une de ses extrémités libres par un petit objet 22, tel qu'une règle.
~a réponse transitoire du barreau à cette excitation est re-cueillie par un microphone 23, disposé sur un support 24, très près dela surface du barreau 20, au milieu de celui-ci (ventre de pression).
Le signal temporel recueilli par le microphone 23 est ampllfié par l'amplificateur 25, puis analysé en fréquence par un analyseur Fourier 26.
~0 On procède en géneral 'à une dizaine d'essais pour un meme barreau 20, afin de réduire l'influence des bruits extérieurs.
Comme on le voit sur les figures 6 et 7, les courbes obte-nues, qui représentent l'amplitude A des vibrations en fonction de la fréquence de celles-ci, respectivement pour un-barreau de verre et pour un barreau de verre feuilleté comprenant une résine à ~ester dans le cadre de la présente invention, permettent de déceler avec précision la fréquence de résonance du mode fondame~tal de vibration de fle~ion (fréquence critique~. Dans les exemples représentés, la fréquence cri-tique du barreau de verre est de 2630 ~z, tandis que celle du barreau de verre feuilleté est de 2472 ~z. Cette fréquence diffère de moins de 1~ % de celle du verre et donc de moins de 35 %, et la résine testée peut être utilisée, par conséquent, pour réaliser des verres feuilletés entrant dans la constitution du vitrage multiple selon l'invention.
~e test qui vient d'être decrit et qui est d'une grande sim-plicité de mise en oeuvre permet également de déterminer l'amortisse-ment à la flexion V du barre~u 20, que l'on définit comme le rapport ~ f/fc~ ou ~ f représente la dlfference des fréquences correspon-dant à une amplitude égale à celle de la fréquence critique fc~ divisée par ~ .
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~2,~95~
g De fa~on surprenante l`amortissement V à la flexion ne peut pas être retenu comme critère de deter-mination des résines utilisables dans le cadre de la presente invention.
C'est ainsi que, pour cinq resines A, B, C, D
et E respectivement du type polyol à groupes poly-urethanes, methacrylate ~VP 700), resine a base de PVC
(ALG fil~ de SEKISUI), resine acrylique employee pour la fabrication du vitrage commercialisee sous l'appella-tion "CASOGLAS , et polyvinylbutyral, les mesures de la frequence critique fc et de l'amortissement a la flexion V, effectuees sur divers barreaux de verre feuillete, ont donne les resultats suivants:
RESINE
ECBA~- ~ B C ~ _ TILLON
fc V fc V fc V fc V - fc V
l2528 5 2533 8,1 3485 21,3_ _ 4580 11,6 2 2461 5,1 2521 7,6 3465 2D,4 3890 1l,5 4M0 12,3
3 244l 5,l 2508 5,6 3428 2l,3 _ _ 4394 11,9 Marques de Commerce 5~
Un barreau de verre testé dans les mêmes con-ditions presente les caracteristiques suivantes:
fc = 262~ Hz , V = 1-~
On constate que, pour les verres feuilletes realises avec les resines A, B et C la frequence criti-que fc difere de mo;`ns de 35% de celle du verre, de sorte que ces verres feuilletes peuvent etre utilises pour realiser un vitrage conforme ~ l'in~ention, aloxs que ce nlest pas le cas pour les verres feuilletes lQ realisés avec les resines D et E. Au contraire, les amortissements V oBtenus pour les verres feuilletes realises avec les r~sines D et E sont plus elev~s, donc meilleurs, que ceux correspondant aux resines A et B.
On aurait donc pu s'attendre à ce que les verres feuil-let~s realises avec les r~sines D et E conduisent à debons resultats dans leur application au vîtrage conforme a l'invention, ce qui n'est pas le cas.
~ lamortissement à la flexion ne constitue donc pas un critère fia~le pour la de-termination des resines susceptibles dletre utilisees dans le cadre de 17inven-tion.
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Un barreau de verre testé dans les mêmes con-ditions presente les caracteristiques suivantes:
fc = 262~ Hz , V = 1-~
On constate que, pour les verres feuilletes realises avec les resines A, B et C la frequence criti-que fc difere de mo;`ns de 35% de celle du verre, de sorte que ces verres feuilletes peuvent etre utilises pour realiser un vitrage conforme ~ l'in~ention, aloxs que ce nlest pas le cas pour les verres feuilletes lQ realisés avec les resines D et E. Au contraire, les amortissements V oBtenus pour les verres feuilletes realises avec les r~sines D et E sont plus elev~s, donc meilleurs, que ceux correspondant aux resines A et B.
On aurait donc pu s'attendre à ce que les verres feuil-let~s realises avec les r~sines D et E conduisent à debons resultats dans leur application au vîtrage conforme a l'invention, ce qui n'est pas le cas.
~ lamortissement à la flexion ne constitue donc pas un critère fia~le pour la de-termination des resines susceptibles dletre utilisees dans le cadre de 17inven-tion.
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Claims (8)
1. Vitrage multiple comprenant une première plaque de verre feuilleté et une seconde plaque de verre simple ou feuilleté, parallèle à la première plaque et séparée de celle-ci par une lame de gaz, les deux plaques étant assemblées entre elles de façon étanche aux gaz par des moyens connus dans la technique, ce vitrage multiple étant caractérisé en ce que la première plaque de verre feuilleté comprend deux feuilles de verre simple d'épaisseur respective comprise entre 3 et 8 mm, réunies par une couche de résine d'épaisseur au plus égale à 10 mm et, de préférence, comprise entre 0,3 et 3 mm, en ce que la lame de gaz a une épaisseur comprise entre 6 et 30 mm et, de préférence, entre 6 et 20 mm, en ce que la seconde plaque a une épaisseur supérieure à 8 mm et, de préférence de l'ordre de 10 mm, dans le cas d'un verre simple, ou est en un verre feuilleté répondant aux mêmes critères d'épaisseur que le verre feuilleté de la première plaque, et en ce que la résine du verre feuilleté de la première plaque est choisie telle qu'un barreau de 9 cm de longueur et de 3 cm de largeur, constitué d'un verre feuilleté comprenant deux feuilles de verre de 4 mm d'épaisseur réunies par une couche de 2 mm de cette résine, ait une fréquence critique qui diffère au plus de 35% de celle d'un barreau de verre ayant la même longueur, la même largeur et 4 mm d'épaisseur.
2. Vitrage multiple selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résine du verre feuilleté est une résine à base de méthacrylate, une résine à base de PVC, une résine à base d'un composant isocyanate plurifonctionnel, le composant polyol étant pris en large excès, le rapport numérique des groupes isocyanates à celui des groupes hydroxyles étant compris entre 0,2 et 0,6 et, de préférence, entre 0,25 et 0,45.
3. Vitrage multiple selon la revendication 1, caractérisé en ce que, de façon connue en soi, la première plaque de verre feuilleté et la seconde plaque de verre simple ou de verre feuilleté sont assemblées de façon étanche au gaz par deux cordons de matière plastique.
4. Vitrage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, de façon connue en soi, la première plaque de verre feuilleté et la seconde plaque de verre simple ou de verre feuilleté sont séparées par des intercalaires rigides et assemblées ensemble de façon étanche aux gaz par au moins un cordon de matière plastique.
5. Vitrage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il présente un affaiblissement acoustique au bruit du trafic routier, mesuré
conformément à la norme NF S 31-051, au moins égal à 38 dB (A).
conformément à la norme NF S 31-051, au moins égal à 38 dB (A).
6. Fenêtre à châssis à haute performances acoustiques, équipée d'un vitrage selon l'une des revendications là 3 carractérisée en ce qu'elle présente un affaiblissement acoustique au bruit du trafic routier mesuré conformément à la norme NF S
31-051 au moins égal à 40 dB (A).
31-051 au moins égal à 40 dB (A).
7. Vitrage acoustique comprenant au moins un vitrage feuilleté, caractérisé en ce que la résine du vitrage feuilleté est telle qu'un barreau de 9 cm de longueur et de 3 cm de largeur constitué d'un verre feuilleté comprenant deux feuilles de verre de 4 mm d'épaisseur réunies par une couche de 2 mm de cette résine, ait une fréquence critique qui diffère au plus de 35% de celle d'un barreau de verre ayant la même longueur, la même largeur et 4 mm d'épaisseur.
8. Vitrage selon l'une des revendications 1, 2 et 7, caractérisé en ce que la résine est une résine en feuilles préfabriquées, la couche de résine employée comprenant une ou plusieurs feuilles accolées.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8211779A FR2529609A1 (fr) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | Vitrage multiple a proprietes d'isolation thermique et acoustique |
| FR8211779 | 1982-07-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1240560A true CA1240560A (fr) | 1988-08-16 |
Family
ID=9275689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000431634A Expired CA1240560A (fr) | 1982-07-05 | 1983-06-30 | Vitrage multiple a proprietes d'isolation thermique et acoustique |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4614676A (fr) |
| EP (1) | EP0100701B1 (fr) |
| JP (1) | JPS5964549A (fr) |
| AT (1) | ATE36576T1 (fr) |
| CA (1) | CA1240560A (fr) |
| DE (1) | DE3377727D1 (fr) |
| ES (2) | ES281452Y (fr) |
| FR (1) | FR2529609A1 (fr) |
Cited By (1)
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