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WO2005075955A1 - Vitrage a propriete d'isolement acoustique - Google Patents

Vitrage a propriete d'isolement acoustique Download PDF

Info

Publication number
WO2005075955A1
WO2005075955A1 PCT/FR2005/050027 FR2005050027W WO2005075955A1 WO 2005075955 A1 WO2005075955 A1 WO 2005075955A1 FR 2005050027 W FR2005050027 W FR 2005050027W WO 2005075955 A1 WO2005075955 A1 WO 2005075955A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
glazing
point
stiffness
substrate
vehicle
Prior art date
Application number
PCT/FR2005/050027
Other languages
English (en)
Inventor
Julien Charlier
Original Assignee
Saint-Gobain Glass France
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 filed Critical Saint-Gobain Glass France
Publication of WO2005075955A1 publication Critical patent/WO2005075955A1/fr

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/32—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0023—Bending
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/003—Generation of the force
    • G01N2203/0055—Generation of the force using mechanical waves, e.g. acoustic
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/44—Resins; Plastics; Rubber; Leather
    • G01N33/442—Resins; Plastics

Definitions

  • the invention relates to a glazing with sound insulation property, in particular for a vehicle, and in particular for a motor vehicle.
  • a glazing with sound insulation property in particular for a vehicle, and in particular for a motor vehicle.
  • noises such as engine, rolling or suspension noises, and this at their origin or during their air propagation or in solids, by means for example absorbent coatings, elastomer connecting piece.
  • the shapes of the vehicles have also been modified to improve air penetration and reduce turbulence which is itself a source of noise. And for a few years now, we have been considering the role that glazing could play in improving acoustic comfort.
  • laminated glazing with acoustic properties currently has a cost which could prove to be too expensive and incompatible with the overall cost of certain vehicles including them, on the one hand because of the specific plastic material, and on the other hand, by the complexity of manufacturing.
  • the production of laminated glazing requires in fact special installations in the factory, such as specific units for storing plastic material at a well-defined temperature and possibly according to a certain arrangement, machines for making the laminating, ovens for ensuring the assembly, which is accompanied by well-defined durations according to the manufacturing steps, thus lengthening the manufacturing time compared to simple glazing, such as monolithic glass.
  • monolithic glass panes remain widely used, in particular for side windows of motor vehicles.
  • the thickness conventionally used for such monolithic glass panes is 3 mm.
  • the object of the invention is to provide another glazing solution with improved sound insulation properties than that of laminated glazing with a spacer for improving acoustic performance, in order not to present in particular too expensive cost prices, thus than another solution than that of monolithic 3 mm glass glazing in order to present a lower weight for equally comparable sound insulation performance.
  • the invention can offer the possibility of providing glazing with acoustic performance which has complex shapes which cannot be accessed by either laminated glazing or monolithic glazing of the glass type for all types of vehicle ranges combined.
  • the glazing comprising at least one substrate ensuring the mechanical strength of the glazing and intended to be fixed to a vehicle frame, is characterized in that it has improved sound insulation properties when it is fixed to the framework so that there is a factor at least equal to 6 between the stiffness of the glazing measured at the most flexible point and the stiffness of the glazing measured at the stiffest point, measurements carried out on the glazing in position fixed on the frame.
  • the stiffness constitutes the dynamic stiffness, which is defined by the module of the frequency response function F / x, giving the point force injected into the structure (here the glazing) at a point in the direction normal to the structure (effort noted F) as a function of the vibratory displacement at this same point in the direction normal to the structure (displacement noted x).
  • the determination of the dynamic stiffness is made from a measurement at the vibrating pot in the following manner.
  • the structure is excited in vibrations by means of an electrodynamic pot connected to the glazing by means of a force sensor, at the point at which the stiffness must be estimated.
  • the force injected by the electrodynamic pot is oriented according to the local normal to the glazing, at the point considered.
  • the force sensor is oriented according to this same normal.
  • the force signal delivered by the electrodynamic pot is composed of a white noise at least on the frequency band 100-400 Hz.
  • F the force measured by the force sensor
  • N The vibratory response of the glazing is measured simultaneously using an accelerometer at the point at which the stiffness is to be estimated.
  • the acceleration is measured in the same direction as the force injected by the vibrating pot.
  • ⁇ the acceleration measured by the accelerometer, in m / s 2 .
  • the frequency response function [F / ⁇ ] connecting the force injected into the glazing unit to the acceleration of the glazing unit, as a function of the frequency, is determined in fine band, with a frequency step of 0.625 Hz, in the band of frequency 100-400 Hz (i.e. 481 points in total).
  • the 481 values taken by the frequency are noted f.
  • the respective 481 values taken by the function [F / ⁇ ] are noted [F / ⁇ ] r
  • the stiffness of the glazing K is then calculated using the following formula:
  • the inventors have demonstrated that the stiffness ratio of a factor at least equal to 6, between the most flexible point and the steepest point of the substrate in the position fixed on the vehicle frame, guarantees greater relative acoustic insulation than in the case of a lower stiffness ratio.
  • relative acoustic insulation denotes the difference between the acoustic insulation of said glazing and the acoustic insulation of a piece of glass 3 mm thick and of comparable geometry (same main dimensions, same curvature).
  • the substrate is a polymer usually called plastic.
  • the glazing is preferably monolithic or multilayer and comprises one or more of the polymers chosen from polycarbonate (PC), polypropylene, poly (methyl methacrylate - pmma -), ethylene / vinyl acetate copolymer, poly (ethylene glycol terephthalate), poly (butylene glycol terephthalate), polyurethane, polyvinyl butyral, cycloolefinic copolymer such as ethylene / norbornene or ethylene / cyclopentadiene, polycarbonate / polyester copolymer, ionomer resin such as ethylene / acid copolymer
  • PC polycarbonate
  • polypropylene poly (methyl methacrylate - pmma -)
  • ethylene / vinyl acetate copolymer poly (ethylene glycol terephthalate), poly (butylene glycol terephthalate), polyurethane, polyvinyl butyral, cycloolefinic copolymer such as ethylene
  • plastics differ from glass by a tendency to scratch more, requiring the use of an anti-scratch coating and by less rigidity; this last characteristic necessitates stiffening the glazing by the formation of extra thicknesses, or the use of metallic inserts or the like, but conversely allows simplified mounting methods, in particular in the case of mounting in a bodywork bay , by the fact that the glazing can be deformed, or that it can be easily fitted with peripheral inserts for mounting, in the form of metal or other tabs.
  • the plastic substrate is made of polycarbonate or polymethylmethacrylate. According to one characteristic, the glazing can be encapsulated.
  • the glazing may consist of a plurality of substrates made integral with each other, the characteristic claimed by the invention in the ratio of stiffness being effectively relative to the glazing formed by all of the substrates.
  • the plastic glazing thus formed may be of constant thickness or not and therefore be made monolithically or not.
  • the or each of the constituent substrates can also be of variable thickness over a part or over its entire surface, and each substrate can be monolithic or consist of several materials over a part or over its entire surface.
  • the substrate or substrates forming the glazing may or may not be coated with films, potentially of the same nature, or with an abrasion-resistant varnish or other functional layers in thin layers, partially or on all of its faces.
  • Such glazing may be used as glazing with improved sound insulation properties in all types of transport vehicles, automobile, rail, sea or air. It is fixed or opening. In particular, it meets all automotive regulatory standards, and will be used as a windshield or side window or rear window, or sunroof and / or panoramic.
  • the invention finally relates to a method for determining the acoustic insulation properties of a glazing fixed to a vehicle frame, glazing comprising at least one substrate ensuring the mechanical strength of the glazing, characterized in that it consists in determining the stiffness of the glazing measured at the most flexible point and the stiffness of the glazing measured at the steepest point, the measurements being carried out on the glazing in the position fixed on the frame, and the stiffness being defined by the response function module in frequency F / x, giving the punctual force injected into the glazing at a point in the direction normal to the glazing (force noted F) as a function of the vibratory displacement at this same point in the direction normal to the glazing (displacement noted x), and in that it is deduced therefrom that the glazing has improved sound insulation properties when there is a factor at least equal to 6 between the most flexible point and the point p steep reading of the substrate in the fixed position on the vehicle frame.
  • FIG. 1 is a partial sectional view of a glazing fixed to a frame
  • FIG. 2 illustrates measurements of the stiffness of a polycarbonate glazing mounted on the body of a vehicle
  • FIG. 3 illustrates measurements of the stiffness of a glass pane mounted on the body of a vehicle
  • FIG. 4 illustrates measurements of the stiffness of a glass pane taken in isolation in the laboratory
  • - Figure 5 illustrates measurements of the stiffness of a polycarbonate glazing taken in isolation in the laboratory
  • FIG. 6 illustrates acoustic insulation measurements of a glass pane and of a polycarbonate pane, taken in isolation, according to the so-called “near field” protocol described below, in the laboratory;
  • - Figure 7 illustrates sound insulation measurements of glass glazing and polycarbonate glazing, mounted on the body of a vehicle, according to the so-called “near field”protocol;
  • FIG. 8 illustrates measurements of the acoustic attenuation index of a glass pane and a polycarbonate pane, taken in isolation, according to the ISO-140 standard, in the laboratory.
  • FIG 1 is visible a glazing 1 fixed by securing means 2 on a vehicle frame 3, such as the body of a motor vehicle.
  • the securing means 2 are in particular bonding means, such as polyurethane mastic, for example Gurit sold by the company Dow Automotive, a material well known in automotive construction for sealing the glazing to the bodywork and sealing gases, dust, water vapors and liquid water or solvents, or any other bonding product for the automobile.
  • the glazing 1 comprises at least one substrate 10 providing the mechanical strength of the glazing when this glazing is considered in isolation.
  • functional coatings of the thin layer or film type to the substrate, for example, for anti-scratch protection, UV protection, coloring or decoration of the glazing, etc.
  • the substrate 10 is advantageously made of a plastic material, such as polymethylmethacrylate or polycarbonate which will be preferred as regards its mechanical resistance to impacts and subsequently taken as an example of material for the substrate.
  • the invention therefore consisted in finding that the glazing 1 has improved acoustic insulation properties in its association with the framework that carries it, when there is a factor at least equal to 6 between the stiffness of the glazing measured at the point the more flexible and the stiffness of the glazing measured at the steepest point, measurements carried out on the glazing in the position fixed in the frame. The stiffness of the glazing in the fixed position is measured at several points of the glazing.
  • a measurement point is taken at its center, and at least three measurement points are taken at the periphery of the glazing. If the thickness of the glazing is not constant over its entire surface, the measurement point usually taken at the center of the glazing will be taken on the area of the glazing having the smallest thickness. The measurement of this dynamic stiffness is made as already explained above by means of a vibrating pot and over a frequency range of 100 Hz to
  • the stiffness is calculated from the results obtained between 100 Hz and 400 Hz, as explained above. It is then possible to easily relate the highest value to the lowest value.
  • FIG. 2 the curves of the dynamic stiffness measured at four points of the polycarbonate glazing mounted on the body of a vehicle are plotted. In this case, the ratio between the stiffness measured at the steepest point (point 2) and the stiffness measured at the most flexible point (point 4) is greater than 20, ie much greater than the factor 6 claimed according to the invention. As already explained previously, this characteristic had never been highlighted until now.
  • the ratio of the stiffness measured at the point the steepest (point 2) on the stiffness measured at the most flexible point (point 4) is less than 2.
  • the curves of the dynamic stiffness measured at four points of the glass pane taken in isolation are plotted laboratory.
  • the ratio of the stiffness measured at the stiffest point (point 4) to the stiffness measured at the most flexible point (point 3) is less than 3.
  • this characteristic of stiffness ratio greater than 6 n was also not more obvious, because the stiffness ratio for a glazing such as that of the invention considered in isolation in the laboratory and not mounted on a vehicle frame is in fact less than this factor 6.
  • FIG. 5 are plotted the curves of the dynamic stiffness measured at 4 points of the polycarbonate glazing taken individually in the laboratory.
  • the ratio of the stiffness measured at the steepest point (point 3) to the stiffness measured at the most flexible point (point 4) is less than 2, ie much less than the factor 6 claimed according to the invention.
  • This characteristic of stiffness ratio greater than 6 when the glazing is fixed to a vehicle frame has made it possible to demonstrate that in this case, an improvement in the index of relative acoustic insulation is necessarily obtained with respect to the same glazing considered in isolation in the laboratory. It has indeed been shown that the relative acoustic insulation, that is to say the acoustic insulation difference between a glazing unit of the invention and a glazing unit of equivalent geometry made of 3 mm glass, is much better when the glazing of the invention is mounted on the body of a vehicle rather than taken in isolation in the laboratory.
  • the sound insulation measurement is carried out in the near field. It consists of creating a diffuse sound field on one side of the substrate (in the laboratory in a reverberant room, or mounted on the vehicle body, inside the passenger compartment) using loudspeakers. The sound pressure is measured using two microphones on either side of the substrate, in line with its geometric center, at a distance of 20 mm (hence the name "near field” measurement). The sound insulation then corresponds to the difference in pressure levels per band of one third of an octave measured on each side of the substrate.
  • This near-field measurement protocol has the advantage of being able to be easily implemented to characterize the acoustic performance of a glazing mounted on the body of a vehicle.
  • the relative insulation of the polycarbonate corresponds to the average of the difference between the acoustic insulation of the polycarbonate substrate and the acoustic insulation of the glass substrate 3 mm thick and same geometry, between 500 Hz and 1600 Hz. This relative isolation is worth -3 dB.
  • FIG. 7 the acoustic insulation obtained on two panes of glass mounted on the bodies of identical vehicles are presented (with the exception of their thickness, the two panes have the same geometry): one of polycarbonate with a thickness of 4 mm, the other in 3 mm thick glass. The measurement was carried out on the vehicle, according to the so-called "near field" protocol.
  • the relative insulation of the polycarbonate corresponds to the average of the difference between the acoustic insulation of the polycarbonate substrate and the acoustic insulation of the glass substrate 3 mm thick and same geometry, between 500 Hz and 1600 Hz.
  • This relative acoustic insulation is worth +1 dB, an improved value compared to the measurements made in the laboratory and presented in Figure 6 for which the relative acoustic insulation was -3 dB.
  • This +1 dB result is finally unexpected since it differs greatly from that obtained in the laboratory (for which the relative acoustic insulation of the polycarbonate is -3 dB).
  • FIG. 8 illustrating the results of the sound reduction index obtained according to the ISO-140 standard makes it possible to compare them with the results of acoustic insulation obtained in the near field in the laboratory and illustrated in FIG. 6.
  • FIG. 8 are therefore presented the weakening indices obtained on two panes taken in isolation (with the exception of their thickness, the two panes have the same geometry: plane rectangle of 500 mm * 800 mm): one in polycarbonate of thickness 4 mm , the other in 3 mm thick glass.
  • the measurement was carried out in the laboratory (double reverberant chamber), according to ISO-140 standard.
  • the relative weakening index of polycarbonate corresponds to the average of the difference between the weakening index of the polycarbonate substrate and the weakening index of the glass substrate 3 mm thick and with the same geometry, between 500 Hz and 1600 Hz.
  • This relative attenuation index is equal to -3 dB, a result identical to the relative acoustic insulation from Figure 6 and for which the measurements were made by the "near field" protocol.
  • the ratio between the stiffness measured at the steepest point and the stiffness measured at the most flexible point is greater than 6 for a glazing unit mounted on the body of a vehicle, it is guaranteed d '' an improvement in the relative sound insulation of glazing mounted on a vehicle compared to glazing taken in isolation in the laboratory.
  • this ratio is much greater than 6.
  • polycarbonate glazing even has, in a thickness of 4 mm in the position mounted on the bodywork, better sound insulation than 3 mm glass, of equivalent geometry and mounted in a similar manner.
  • the two glazings have an unsurprising acoustic behavior: the polycarbonate glazing has an acoustic insulation lower than that of glass glazing between 200 Hz and 2000 Hz ( Figure 6 or Figure 8).
  • This behavior is explained by the "law of mass ", a theoretical model well known to those skilled in the art that is the acoustician, according to which the glazing with the largest surface mass has a higher sound reduction index.
  • the glass glazing has a surface mass of 7.5 kg / m 2
  • polycarbonate glazing has a surface mass of 4.8 kg / m 2.
  • such glazing of the invention having a factor at least equal to 6 between the stiffness measured at the most flexible point and the stiffness measured at the stiffest point, measurements carried out on the glazing in the position fixed on the body of a vehicle, advantageously makes it possible, in particular when it is made of plastic, to improve the acoustic insulation, or at least the relative acoustic insulation, without increasing the mass of the glazing and by giving it complex shapes.

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Abstract

Vitrage comportant au moins un substrat (10) assurant la tenue mécanique du vitrage, et destiné à être fixé sur une ossature (3) de véhicule, caractérisé en ce que le vitrage présente des propriétés d'isolement acoustique améliorées lorsqu'il est fixé sur l'ossature (3) de façon qu'il existe un facteur au moins égal à 6 entre la raideur du vitrage mesurée au point le plus souple et la raideur du vitrage mesurée au point le plus raide, mesures effectuées sur le vitrage en position fixée sur l'ossature.

Description

VITRAGE A PROPRIETE D'ISOLEMENT ACOUSTIQUE
L'invention concerne un vitrage à propriété d'isolement acoustique, notamment pour véhicule, et en particulier pour véhicule automobile. Parmi toutes les qualités concourant au confort dans les moyens de transport modernes comme les trains et les automobiles, le silence est devenu déterminant. Le confort acoustique a été amélioré depuis plusieurs années maintenant, en traitant les bruits, tels que les bruits du moteur, de roulement ou de suspension, et cela à leur origine ou au cours de leur propagation aérienne ou dans les solides, au moyen par exemple de revêtements absorbants, de pièce de liaison en élastomère. Les formes des véhicules ont été également modifiées pour améliorer la pénétration dans l'air et diminuer les turbulences qui sont elles-mêmes sources de bruit. Et depuis quelques années, on s'est penché sur le rôle que pouvaient jouer les vitrages dans l'amélioration du confort acoustique. En particulier, il a été mis en évidence que l'utilisation de vitrages feuilletés qui présentent un intercalaire adapté de type PVB à propriétés améliorées en acoustique constituait une bonne solution à cette amélioration du confort acoustique. On peut se référer aux brevets EP 387 148 ou EP 844 075 pour la définition de ce type d'intercalaire qui doit répondre à des caractéristiques particulières afin de fournir aux vitrages des propriétés d'isolement acoustique. Ce type de vitrage feuilleté présente en outre des avantages supplémentaires, en supprimant ainsi le risque de projection de fragments en cas de casse brutale, en constituant un retardateur d'effraction. Cependant, de tels vitrages feuilletés à propriétés acoustiques présentent actuellement un coût qui pourrait s'avérer trop onéreux et incompatible avec le coût global de certains véhicules les incluant, d'une part en raison de la matière plastique spécifique, et d'autre part, par la complexité de la fabrication. La fabrication de vitrages feuilletés nécessite en effet des installations particulières en usine, telles que des unités spécifiques de stockage de la matière plastique à une température bien définie et éventuellement selon une certaine disposition, des machines pour réaliser le feuilletage, des étuves pour assurer l'assemblage, ce qui s'accompagne de durées bien déterminées selon les étapes de fabrication allongeant donc le temps de fabrication par rapport à un vitrage simple, tel qu'en verre monolithique. Aussi, pour des questions de coûts, les vitrages monolithiques en verre restent largement utilisés, en particulier pour les vitres latérales de véhicules automobiles. Pour allier la résistance mécanique à l'isolement acoustique sans engendrer un poids trop important, l'épaisseur conventionnellement utilisée pour de tels vitrages monolithiques en verre est de 3 mm. L'invention a pour but dé fournir une autre solution de vitrage à propriétés d'isolement acoustique améliorées que celle d'un vitrage feuilleté à intercalaire d'amélioration des performances acoustiques, afin de ne pas présenter notamment des prix de revient trop onéreux, ainsi qu'une autre solution que celle d'un vitrage monolithique en verre de 3 mm afin de présenter un poids moindre pour des performances d'isolement acoustique tout aussi comparables. Enfin, l'invention peut offrir la possibilité de fournir des vitrages à performances acoustiques qui présentent des formes complexes auxquelles ne peuvent accéder ni les vitrages feuilletés, ni les vitrages monolothiques du type en verre pour tous types de gammes de véhicule confondus. Selon l'invention, le vitrage comportant au moins un substrat assurant la tenue mécanique du vitrage et destiné à être fixé à une ossature de véhicule, est caractérisé en ce qu'il présente des propriétés d'isolement acoustique améliorées lorsqu'il est fixé sur l'ossature de façon qu'il existe un facteur au moins égal à 6 entre la raideur du vitrage mesurée au point le plus souple et la raideur du vitrage mesurée au point le plus raide, mesures effectuées sur le vitrage en position fixée sur l'ossature. La raideur, notée K, constitue la raideur dynamique, qui est définie par le module de la fonction de réponse en fréquence F/x, donnant l'effort ponctuel injecté à la structure (ici le vitrage) en un point dans la direction normale à la structure (effort noté F) en fonction du déplacement vibratoire en ce même point dans la direction normale à la structure (déplacement noté x). La détermination de la raideur dynamique est faite à partir d'une mesure au pot vibrant de la manière suivante. La structure est excitée en vibrations au moyen d'un pot électrodynamique relié au vitrage par l'intermédiaire d'un capteur de force, au point auquel la raideur doit être estimée. L'effort injecté par le pot électrodynamique est orienté selon la normale locale au vitrage, au point considéré. Le capteur de force est orienté selon cette même normale. Le signal d'effort délivré par le pot électrodynamique est composé d'un bruit blanc au moins sur la bande de fréquence 100-400 Hz. On note F l'effort mesuré par le capteur de force, en N. La réponse vibratoire du vitrage est mesurée simultanément à l'aide d'un accéléromètre au point auquel la raideur doit être estimée. L'accélération est mesurée dans la même direction que l'effort injecté par le pot vibrant. On note γ l'accélération mesurée par l'accéléromètre, en m/s2. La fonction de réponse en fréquence [F/γ] reliant l'effort injecté au vitrage à l'accélération du vitrage, en fonction de la fréquence, est déterminée en bande fine, avec un pas en fréquence de 0,625 Hz, dans la bande de fréquence 100- 400 Hz (soit 481 points au total). Les 481 valeurs prises par la fréquence sont notées f., les 481 valeurs respectives prises par la fonction [F/γ] sont notées [F/γ]r La raideur du vitrage K est alors calculée à l'aide de la formule suivante :
Figure imgf000004_0001
De manière surprenante, les inventeurs ont mis en évidence que le rapport de raideur d'un facteur au moins égal à 6, entre le point le plus souple et le point le plus raide du substrat en position fixée sur l'ossature du véhicule, garantissait un isolement acoustique relatif plus important que dans le cas d'un rapport de raideur plus faible. Par isolement acoustique relatif, on désigne la différence entre l'isolement acoustique dudit vitrage et l'isolement acoustique d'une pièce en verre d'épaisseur 3 mm et de géométrie comparable (mêmes dimensions principales, même courbure). Cette caractéristique n'avait jamais été mise en évidence jusqu'à présent, puisque l'état de la technique quant aux vitrages monolithiques en verre, en particulier d'épaisseur 3 mm, montre une formulation de la raideur, telle que le rapport entre la mesure de raideur au point le plus souple et la mesure de raideur au point le plus raide, mesures effectuées sur le substrat en position fixée sur une ossature, n'excède pas un facteur 3. Selon une caractéristique, le substrat est un polymère usuellement appelé matière plastique. Le vitrage est de préférence monolithique ou multicouche et comprend un ou plusieurs des polymères choisis parmi les polycarbonate (PC), polypropylène, poly(méthacrylate de méthyle - pmma - ), copolymère éthylène/acétate de vinyle, poly(téréphtalate d'éthylèneglycol), poly(téréphtalate de butylèneglycol), polyuréthane, polyvinylbutyral, copolymère cyclooléfinique tel qu'éthylène/norbomène ou éthylène/cyclopentadiène, copolymère polycarbonate/polyester, résine ionomère telle que copolymère éthylène/acide
(méth)acrylique neutralisé par une polyamine et similaires, seuls ou en mélanges. L'intérêt de telles matières plastiques par rapport au verre réside notamment dans la possibilité de réaliser des produits de formes plus variées et complexes, s'écartant plus de la géométrie plane, et d'intégrer au produit un plus grand nombre de fonctionnalités. Cette possibilité est inhérente, notamment, au procédé de moulage par injection. Il convient bien entendu de veiller à préserver la qualité optique du vitrage et les propriétés mécaniques requises. A cet égard, les matières plastiques se différencient du verre par une tendance à la rayure supérieure imposant l'emploi d'un revêtement anti-rayures et par une rigidité moindre ; cette dernière caractéristique nécessite de rigidifier le vitrage par la formation de surépaisseurs, ou l'utilisation d'inserts métalliques ou équivalents, mais autorise à l'inverse des modes de montage simplifiés, notamment dans le cas d'un montage dans une baie de carrosserie, par le fait que le vitrage peut être déformé, ou qu'il peut être aisément équipé d'inserts périphériques pour le montage, sous forme de pattes métalliques ou autres. Avantageusement, le substrat en matière plastique est en polycarbonate ou en polyméthylméthacrylate. Selon une caractéristique, le vitrage peut être encapsulé. Le vitrage peut être constitué d'une pluralité de substrats rendus solidaires les uns des autres, la caractéristique revendiquée par l'invention sur le rapport des raideurs étant effectivement relative au vitrage constitué par l'ensemble des substrats. Le vitrage plastique ainsi constitué peut-être d'une épaisseur constante ou pas et donc être réalisé de manière monolithique ou non. En outre, le ou chacun des substrats le constituant peut également être d'épaisseur variable sur une partie ou sur toute sa surface, et chaque substrat peut être monolithique ou être constitué de plusieurs matériaux sur une partie ou sur toute sa surface. Par ailleurs, le ou les substrats formant le vitrage peuvent être revêtus ou non de films, potentiellement de même nature, ou d'un vernis anti-abrasion ou d'autres couches fonctionnelles en couches minces, partiellement ou sur toutes ses faces. Un tel vitrage pourra être utilisé en tant que vitrage à propriétés d'isolement acoustique améliorées dans tous les types de véhicules de transport, automobile, ferroviaire, maritime ou aérien. Il est fixe ou ouvrant. En particulier, il répond à toutes les normes réglementaires automobiles, et sera utilisé en tant que pare-brise ou vitrage latéral ou lunette arrière, ou toit ouvrant et/ou panoramique. L'invention est enfin relative à un procédé pour déterminer les propriétés d'isolement acoustique d'un vitrage fixé sur une ossature de véhicule, vitrage comportant au moins un substrat assurant la tenue mécanique du vitrage, caractérisé en ce qu'il consiste à déterminer la raideur du vitrage mesurée au point le plus souple et la raideur du vitrage mesurée au point le plus raide, les mesures étant effectuées sur le vitrage en position fixée sur l'ossature, et la raideur étant définie par le module de la fonction de réponse en fréquence F/x, donnant l'effort ponctuel injecté au vitrage en un point dans la direction normale au vitrage (effort noté F) en fonction du déplacement vibratoire en ce même point dans la direction normale au vitrage (déplacement noté x), et en ce que l'on en déduit que le vitrage présente des propriétés d'isolement acoustique améliorées lorsqu'il existe un facteur au moins égal à 6 entre le point le plus souple et le point le plus raide du substrat en position fixée sur l'ossature du véhicule. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention vont à présent être décrits plus en détail en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue partielle en coupe d'un vitrage fixé sur une ossature; la figure 2 illustre des mesures de la raideur d'un vitrage en polycarbonate monté sur la carrosserie d'un véhicule; la figure 3 illustre des mesures de la raideur d'un vitrage en verre monté sur la carrosserie d'un véhicule; la figure 4 illustre des mesures de la raideur d'un vitrage en verre pris isolément en laboratoire; - la figure 5 illustre des mesures de la raideur d'un vitrage en polycarbonate pris isolément en laboratoire; la figure 6 illustre des mesures d'isolement acoustique d'un vitrage en verre et d'un vitrage en polycarbonate, pris isolément, selon le protocole dit "en champ proche" décrit ci-après, en laboratoire ; - la figure 7 illustre des mesures d'isolement acoustique d'un vitrage en verre et d'un vitrage en polycarbonate, montés sur la carrosserie d'un véhicule, selon le protocole dit "en champ proche"; la figure 8 illustre des mesures d'indice d'affaiblissement acoustique d'un vitrage en verre et d'un vitrage en polycarbonate, pris isolément, selon la norme ISO-140, en laboratoire.
Sur la figure 1 , est visible un vitrage 1 fixé par des moyens de solidarisation 2 sur une ossature de véhicule 3, telle que la carrosserie d'un véhicule automobile. Les moyens de solidarisation 2 sont en particulier des moyens de collage, tels que du mastic polyuréthane, par exemple du Gurit commercialisé par la société Dow Automotive, matériau bien connu dans la construction automobile pour assurer le scellement du vitrage à la carrosserie et l'étanchéité aux gaz, poussières, vapeurs d'eau et eau liquide ou solvants, ou tout autre produit de collage pour l'automobile. Le vitrage 1 comporte au moins un substrat 10 réalisant la tenue mécanique du vitrage lorsque ce vitrage est considéré isolément. Bien entendu, il est possible d'ajouter au substrat des revêtements fonctionnels du type couches minces ou films, par exemple, pour une protection anti-rayures, une protection contre les UV, une coloration ou décoration du vitrage... Le substrat 10 est avantageusement constitué d'une matière plastique, telle que du polyméthylméthacrylate ou du polycarbonate qui sera préféré quant à sa résistance mécanique aux chocs et pris par la suite comme exemple de matériau pour le substrat. L'invention a donc consisté à trouver que le vitrage 1 présente des propriétés d'isolement acoustique améliorées dans son association avec l'ossature qui le porte, lorsqu'il existe un facteur au moins égal à 6 entre la raideur du vitrage mesurée au point le plus souple et la raideur du vitrage mesurée au point le plus raide, mesures effectuées sur le vitrage en position fixée dans l'ossature. La mesure de la raideur du vitrage en position fixée est faite en plusieurs points du vitrage. Au minimum, pour une épaisseur constante du vitrage, un point de mesure est pris en son centre, et au moins trois points de mesure sont pris à la périphérie du vitrage. Si l'épaisseur du vitrage n'est pas constante sur l'ensemble de sa surface, le point de mesure pris habituellement au centre du vitrage sera pris sur l'aire du vitrage présentant l'épaisseur la plus faible. La mesure de cette raideur dynamique est faite comme déjà expliqué plus haut au moyen d'un pot vibrant et sur une gamme de fréquence de 100 Hz à
1000 Hz. La raideur est calculée à partir des résultats obtenus entre 100 Hz et 400 Hz, comme exposé précédemment. Il est ensuite possible aisément d'effectuer le rapport entre la valeur la plus élevée et la valeur la plus basse. Sur la figure 2 sont tracées les courbes de la raideur dynamique mesurée en quatre points du vitrage en polycarbonate monté sur la carrosserie d'un véhicule. Dans ce cas, le rapport entre la raideur mesurée au point le plus raide (point 2) et la raideur mesurée au point le plus souple (point 4) est supérieur à 20, soit très supérieur au facteur 6 revendiqué selon l'invention. Comme déjà expliqué précédemment, cette caractéristique n'avait jamais été mise en évidence jusqu'à présent. L'état de la technique quant aux vitrages monolithiques en verre, en particulier d'épaisseur 3 mm, établit que le rapport de raideur est très inférieur au facteur 6 revendiqué selon l'invention, que ce soit lorsque le vitrage en verre est fixé sur la carrosserie d'un véhicule ou bien lorsque le vitrage est considéré isolement en laboratoire. On entend par "vitrage considéré isolément en laboratoire", un vitrage maintenu verticalement dans une armature rigide au moyen d'un mastic de scellement souple, du type Perennator TX2001S, commercialisé par la société lllbrϋck, mastic recommandé par la norme ISO 140. Ainsi, sur la figure 3 sont tracées les courbes de la raideur dynamique mesurée en quatre points d'un vitrage en verre monté sur la carrosserie du même véhicule que celui sur lequel est fixé le vitrage de l'invention et solidarisé par le même matériau de collage. Dans ce cas, le rapport de la raideur mesurée au point le plus raide (point 2) sur la raideur mesurée au point le plus souple (point 4) est inférieur à 2. Et sur la figure 4, sont tracées les courbes de la raideur dynamique mesurée en quatre points du vitrage en verre pris isolément en laboratoire. Dans ce cas, le rapport de la raideur mesurée au point le plus raide (point 4) sur la raideur mesurée au point le plus souple (point 3) est inférieur à 3. En outre, cette caractéristique de rapport de raideur supérieur à 6 n'était d'ailleurs pas davantage évidente, car le rapport de raideur pour un vitrage tel que celui de l'invention considéré isolément en laboratoire et non pas monté sur une ossature de véhicule est en fait inférieur à ce facteur 6. En effet, sur la figure 5 sont tracées les courbes de la raideur dynamique mesurée en 4 points du vitrage en polycarbonate pris isolément en laboratoire.
Dans ce cas, le rapport de la raideur mesurée au point le plus raide (point 3) sur la raideur mesurée au point le plus souple (point 4) est inférieur à 2, soit très inférieur au facteur 6 revendiqué selon l'invention. Cette caractéristique de rapport de raideur supérieur à 6 lorsque le vitrage est fixé sur une ossature de véhicule, a permis de mettre en évidence que dans ce cas, on obtient nécessairement une amélioration de l'indice l'isolement acoustique relatif par rapport à un même vitrage considéré isolément en laboratoire. On a en effet montré que l'isolement acoustique relatif, c'est-à-dire l'écart d'isolement acoustique entre un vitrage de l'invention et un vitrage de géométrie équivalente en verre de 3 mm, est bien meilleur lorsque le vitrage de l'invention est monté sur la carrosserie d'un véhicule plutôt que pris isolément en laboratoire. La mesure de l'isolement acoustique est réalisée en champ proche. Elle consiste à créer un champ acoustique diffus d'un côté du substrat (en laboratoire dans une chambre réverbérante, ou monté sur la carrosserie du véhicule, à l'intérieur de l'habitacle) à l'aide de haut-parleurs. La pression acoustique est mesurée à l'aide de deux microphones de part et d'autre du substrat, au droit de son centre géométrique, à une distance de 20 mm (d'où l'appellation de mesure en "champ proche"). L'isolement acoustique correspond alors à la différence des niveaux de pression par bande de tiers d'octave mesurés de chaque côté du substrat. Ce protocole de mesure en champ proche présente l'avantage de pouvoir être aisément mis en œuvre pour caractériser les performances acoustiques d'un vitrage monté sur la carrosserie d'un véhicule. On démontre plus loin dans la suite de la description que ce protocole de mesure est légitime car il présente des résultats de mesure d'isolement acoustique relatif en laboratoire identiques aux résultats de mesure d'indice d'affaiblissement relatif obtenus selon la norme ISO- 140 qui est une norme de mesurages en laboratoire. Revenons aux résultats comparatifs d'isolement acoustique relatif mesurés par le protocole de mesure en champ proche, pour des vitrages montés sur la carrosserie de véhicule et pour des vitrages considérés isolément en laboratoire. Sur la figure 6 sont présentés les isolements acoustiques obtenus sur deux vitrages pris isolément (à l'exception de leur épaisseur, les deux vitrages ont la même géométrie : rectangle plan de 500 mm * 800 mm) : l'un en polycarbonate d'épaisseur 4 mm, l'autre en verre d'épaisseur 3 mm. La mesure a été réalisée en laboratoire (double chambre réverbérante), selon le protocole dit "en champ proche". L'isolement relatif du polycarbonate (la référence étant le verre d'épaisseur 3 mm) correspond à la moyenne de la différence entre l'isolement acoustique du substrat en polycarbonate et l'isolement acoustique du substrat en verre d'épaisseur 3 mm et de même géométrie, entre 500 Hz et 1600 Hz. Cet isolement relatif vaut -3 dB. Sur la figure 7, sont présentés les isolements acoustiques obtenus sur deux vitrages montés sur les carrosseries de véhicules identiques (à l'exception de leur épaisseur, les deux vitrages ont la même géométrie) : l'un en polycarbonate d'épaisseur 4 mm, l'autre en verre d'épaisseur 3 mm. La mesure a été réalisée sur le véhicule, selon le protocole dit "en champ proche". L'isolement relatif du polycarbonate (la référence étant le verre d'épaisseur 3 mm) correspond à la moyenne de la différence entre l'isolement acoustique du substrat en polycarbonate et l'isolement acoustique du substrat en verre d'épaisseur 3 mm et de même géométrie, entre 500 Hz et 1600 Hz. Cet isolement acoustique relatif vaut +1 dB, valeur améliorée par rapport aux mesures réalisées en laboratoire et présentées sur la figure 6 pour lesquelles l'isolement acoustique relatif était de -3 dB. Ce résultat de +1 dB est finalement inattendu dans la mesure où il diffère fortement de celui obtenu en laboratoire (pour lequel l'isolement acoustique relatif du polycarbonate est de -3 dB). On montre à présent que les mesures d'isolement acoustique "en champ proche" sont légitimes. La figure 8 illustrant les résultats d'indice d'affaiblissement acoustique obtenus selon la norme ISO-140 permet de les comparer aux résultats d'isolement acoustique obtenus en champ proche en laboratoire et illustrés sur la figure 6. Sur la figure 8 sont donc présentés les indices d'affaiblissement obtenus sur deux vitrages pris isolément (à l'exception de leur épaisseur, les deux vitrages ont la même géométrie : rectangle plan de 500 mm * 800 mm) : l'un en poly-carbonate d'épaisseur 4 mm, l'autre en verre d'épaisseur 3 mm. La mesure a été réalisée en laboratoire (double chambre réverbérante), selon la norme ISO-140. L'indice d'affaiblissement relatif du polycarbonate (la référence étant le verre d'épaisseur 3 mm) correspond à la moyenne de la différence entre l'indice d'affaiblissement du substrat en polycarbonate et l'indice d'affaiblissement du substrat en verre d'épaisseur 3 mm et de même géométrie, entre 500 Hz et 1600 Hz. Cet indice d'affaiblissement relatif vaut -3 dB, résultat identique à l'isolement acoustique relatif issu de la figure 6 et pour lequel les mesures ont été faites par le protocole "en champ proche". En conclusion, selon l'invention, lorsque le rapport entre la raideur mesurée au point le plus raide et la raideur mesurée au point le plus souple, est supérieur à 6 pour un vitrage monté sur la carrosserie d'un véhicule, on est assuré d'une amélioration de l'isolement acoustique relatif du vitrage monté sur véhicule par rapport au vitrage pris isolément en laboratoire. Dans le cas du polycarbonate, ce rapport est bien supérieur à 6. En position montée sur la carrosserie d'un véhicule, il présente effectivement une amélioration sur le plan de l'affaiblissement acoustique par rapport à ce même vitrage en polycarbonate pris isolément en laboratoire. En outre, un vitrage en polycarbonate présente même, dans une épaisseur de 4 mm en position montée sur carrosserie, un meilleur isolement acoustique qu'un verre de 3 mm, de géométrie équivalente et monté de manière similaire. Pourtant, ce résultat est surprenant. En effet, dans le cas des mesures en laboratoire, les deux vitrages ont un comportement acoustique non surprenant : le vitrage en polycarbonate présente un isolement acoustique inférieur à celui du vitrage en verre entre 200 Hz et 2000 Hz (figure 6 ou figure 8). Ce comportement est expliqué par la "loi de masse", modèle théorique bien connu de l'homme de l'art qu'est l'acousticien, selon lequel le vitrage dont la masse surfacique est la plus importante présente un indice d'affaiblissement acoustique supérieur. Dans le cas exposé ici, le vitrage en verre a une masse surfacique de 7.5 kg/m2, et le vitrage en polycarbonate a une masse surfacique de 4.8 kg/m2. Cependant, lorsque les vitrages sont montés sur carrosserie, leur comportement acoustique ne suit pas du tout la loi de masse. Au contraire, le vitrage en polycarbonate présente un isolement acoustique supérieur à celui du vitrage en verre entre 200 Hz et 2000 Hz (figure 7). II s'avère donc que bien que moins lourd, le vitrage en matière plastique de
4 mm assure une meilleure isolation acoustique que le vitrage en verre d'épaisseur 3 mm. Par conséquent un tel vitrage de l'invention présentant un facteur au moins égal à 6 entre la raideur mesurée au point le plus souple et la raideur mesurée au point le plus raide, mesures effectuées sur le vitrage en position fixée sur la carrosserie d'un véhicule, permet avantageusement, en particulier lorsqu'il est en matière plastique, d'améliorer l'isolement acoustique, ou du moins l'isolement acoustique relatif, sans accroître la masse du vitrage et en lui octroyant des formes complexes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Vitrage comportant au moins un substrat (10) assurant la tenue mécanique du vitrage, et destiné à être fixé sur une ossature (3) de véhicule, caractérisé en ce que le vitrage présente des propriétés d'isolement acoustique améliorées lorsqu'il est fixé sur l'ossature (3) de façon qu'il existe un facteur au moins égal à 6 entre la raideur du vitrage mesurée au point le plus souple et la raideur du vitrage mesurée au point le plus raide, mesures effectuées sur le vitrage en position fixée sur l'ossature, la raideur étant définie par le module de la fonction de réponse en fréquence F/x, donnant l'effort ponctuel injecté au vitrage en un point dans la direction normale au vitrage (effort noté F) en fonction du déplacement vibratoire en ce même point dans la direction normale au vitrage (déplacement noté x).
2. Vitrage selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le substrat (10) est en matière plastique.
3. Vitrage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le substrat (10) est en polycarbonate.
4. Vitrage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le substrat (10) est en polyméthylméthacrylate.
5. Vitrage selon Tune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat (10) est monolithique ou est constitué d'une pluralité de matériaux sur une partie ou sur toute sa surface.
6. Vitrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat (10) présente une épaisseur variable sur une partie ou sur toute sa surface.
7. Vitrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de substrats (10) solidaires entre eux.
8. Vitrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les substrats (10) formant le vitrage peuvent être revêtus ou non de films, potentiellement de même nature, ou d'un vernis antiabrasion ou d'autres couches fonctionnelles en couches minces, partiellement ou sur toutes leurs faces.
9. Vitrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est encapsulé.
10. Vitrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est utilisé dans un véhicule en tant que vitrage à propriétés d'isolement acoustique améliorées.
11. Vitrage selon la revendication 10, caractérisé qu'il est fixe ou ouvrant.
12. Vitrage selon la revendication 11, caractérisé qu'il est utilisé dans un véhicule automobile en tant que pare-brise, ou vitrage latéral ou lunette arrière, ou toit ouvrant et/ou panoramique.
13. Procédé pour déterminer les propriétés d'isolement acoustique d'un vitrage fixé sur une ossature (3) de véhicule, le vitrage comportant au moins un substrat (10) assurant la tenue mécanique du vitrage, caractérisé en ce qu'il consiste à déterminer la raideur du vitrage mesurée au point le plus souple et la raideur du vitrage mesurée au point le plus raide, les mesures étant effectuées sur le vitrage en position fixée sur l'ossature, et la raideur étant définie par le module de la fonction de réponse en fréquence F/x, donnant l'effort ponctuel injecté au vitrage en un point dans la direction normale au vitrage (effort noté F) en fonction du déplacement vibratoire en ce même point dans la direction normale au vitrage (déplacement noté x), et en ce que l'on en déduit que le vitrage présente des propriétés-d'isolement acoustique améliorées lorsqu'il existe un facteur au- moins égal à 6 entre le point le plus souple et le point le plus raide du substrat en position fixée sur l'ossature du véhicule.
14. Utilisation d'un vitrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 pour améliorer les propriétés d'isolement acoustique à l'intérieur du véhicule.
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