WO2002064937A1 - Structure, notamment pour vitrage thermochrome, comportant une substance contenue entre deux substrats en verre. - Google Patents

Structure, notamment pour vitrage thermochrome, comportant une substance contenue entre deux substrats en verre. Download PDF

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WO2002064937A1
WO2002064937A1 PCT/FR2002/000277 FR0200277W WO02064937A1 WO 2002064937 A1 WO2002064937 A1 WO 2002064937A1 FR 0200277 W FR0200277 W FR 0200277W WO 02064937 A1 WO02064937 A1 WO 02064937A1
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spacers
glazing
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glass
height
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PCT/FR2002/000277
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Dorothée MARTIN
Franck Marandon
Yves Lehmann
Jean-Louis Bonnet
Rino Messere
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Saint-Gobain Glass France
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Definitions

  • the invention relates to a structure comprising at least two glass substrates spaced by a distance i, at least one substance, in particular a polymer solution, filling at least partially the space between the two substrates, and spacers arranged between the two. substrates to maintain their spacing.
  • a polymeric, inorganic or metallic peripheral seal ensures the sealing and the peripheral mechanical strength of the two substrates.
  • thermochromic glazing generally used for roofs or conservatory walls:
  • the polymeric solution contained in thermochromic glazing is in known manner a hydrogel which becomes opaque above a certain temperature, thereby cutting off the transmission of visible light and infrared through the glazing.
  • the arrangement of the glazing in a vertical position inevitably induces the downward flow of the solution by gravity, which creates a deformation in the glazing.
  • the glass sheets thus tend to approach in the upper part of the glazing while they become curved in its lower part generating stresses which can result in a bursting of the glazing.
  • Japanese patent application JP 09 222 618 describes a glazing comprising a polymeric solution.
  • the spacing of the glazing in the vertical position is kept uniform by establishing a negative pressure state inside the glazing with respect to the outside, in particular by including between the two sheets of glass spacers which are randomly scattered on the surface of the polymer solution during manufacture, without being attached to it.
  • the spacers, free in the solution tend to descend towards the lower part of the glazing. They then no longer perform their function in the upper part of the glazing, causing the already mentioned problem of hydrostatic depression.
  • the invention therefore aims to solve this drawback of deformation of such a glazing structure, in particular in its vertical position.
  • the spacers are secured to at least one of the substrates to prevent them from falling in the vertical position of the structure.
  • the spacers constitute elements attached to the structure which are made integral by bonding to at least one of the substrates by means of organic or inorganic glue, for example enamel.
  • the spacers are for example balls or other volumes, made of steel or another material chemically compatible with the substance. Preferably, they are rather made of glass to ensure better optical quality of the glazing. These are, for example, balls, cylinders or glass parallelepipeds, or other forms, for example glass spacers such as those described in patent application WO 99/56 302. It may be useful to chemically reinforce the spacers in order to increase their mechanical resistance. It can also be useful to chemically and / or thermally reinforce the glass sheets in order to increase their mechanical resistance.
  • the spacers are distributed in a non-random manner over the surface for securing the structure.
  • the inventors have shown that optimizing the number and position of the spacers makes it possible to minimize the cost of the spacing function in the cost price of such glazing, while ensuring sufficient mechanical strength.
  • Homogeneous means that the arrangement is symmetrical along at least one of the perpendicular bisectors of the glazing.
  • d is the spacing between two spacers according to a line parallel to the lower edge of the structure
  • e is the thickness in mm of the thinnest glass
  • h the height of the structure
  • f a safety factor
  • d ' the spacing between two spacers on a line parallel to the lower edge of the structure for this precise line located at a height g with respect to the lower edge
  • e the thickness of the thinnest glass
  • g the height of the line with respect to the lower edge of the structure
  • f a safety factor
  • the height h of the structure is between 0 and 4 m.
  • the safety coefficient f is between 1, 3 and 2.3.
  • the set of spacers can for example form two substantially trapezoidal geometries and symmetrical with respect to the middle of the structure, the widest bases of which are disposed respectively towards the upper and lower ends of the structure in vertical position. of the latter.
  • the substance contained between the two substrates can be liquid and / or solid, and is above all free of any gaseous element. Indeed, it is imperative that no gas phase exists between the two substrates so as not to generate flows or deformations additional to those which may occur in the glazing.
  • the structure can be sealed, for example, by a double seal well known to those skilled in the art and composed of a butyl rubber bead and a silicone bead.
  • a double seal well known to those skilled in the art and composed of a butyl rubber bead and a silicone bead.
  • it can be rather triple and include a butyl rubber seal and a rigid acrylic cord, both inside the structure, and a silicone seal brought into contact with the outside of the glazing.
  • This type of structure used as thermochromic glazing can be associated with at least one laminated glazing and / or at least insulating glazing to form a glazing which thus has good mechanical stability.
  • FIG. 1 is a partial sectional view of the glazing according to spacers
  • FIG. 1 is a partial sectional view of the edge of the glazing
  • FIG. 7 schematically illustrates an inhomogeneous arrangement of the spacers in the glazing.
  • thermochromic glazing 1 illustrated in FIG. 1 comprises at least two sheets of glass 10 and 11 spaced apart by a distance i, a substance 12 such as a polymeric solution filling the separation space of the two sheets of glass, as well as spacers 13 which are arranged between the two sheets of glass and serve to keep the distance i constant, in the vertical position of the glazing in the event of deformation of the glass sheets.
  • the dimensions of such glazing are for example a height of 2 m and a width of 80 cm, the glass sheets having a thickness which can be between 2 and 12 mm, preferably between 4 and 8mm.
  • the polymer solution 12 is a hydrogel which for example consists of 30% polyvinylcaprolactam (PVCL) and 70% water. It becomes opaque beyond a temperature of the order of 25-30 ° C, cutting the wavelengths of visible and infrared. The light transmission then goes from 80% to around 10-15%.
  • PVCL polyvinylcaprolactam
  • the thickness of the solution 12 which corresponds to the distance i of spacing of the glass sheets is between 0.1 and 3 mm, preferably of the order of 2 mm in order to obtain a sufficient difference in index T ⁇ _ of light transmission between the non-switched state and the switched state.
  • an advantageously triple seal 2 which comprises a butyl rubber seal 20 brought into contact with the solution 12, an acrylic bead rigid 21 disposed around the seal 20, and a silicone seal 22 arranged over the bead 21 and brought into contact with the outside of the glazing.
  • the rigid acrylic bead 21 and the butyl rubber seal 20 can be arranged in reverse.
  • the butyl seal 20 seals the water vapor inside the glazing as well as gases external to the glazing which may dissolve in the polymer solution.
  • the butyl seal 20 is flexible and follows the deformations of the glazing.
  • silicone seal 22 and the acrylic bead 21 allow sealing against liquids or solvents.
  • the silicone seal 22 assures the assembly and the mechanical maintenance of the two glass sheets 10 and 11.
  • the solution 12 descends, which creates a deformation gradient between the top and the bottom of the glazing; the two glass sheets tend to approach at the top of the glazing and to move apart at the bottom of the glazing.
  • the spacers 13 then allow the spacing distance i of the glass sheets to be kept approximately constant.
  • the spacers 13, which are constituted by added elements, are secured to at least one of the glass sheets so as to keep their positioning throughout the lifetime of use of the glazing.
  • the spacers, made of glass, metal or other material are made integral with at least one of the glass sheets by adhesion means depending on the type of material used for the spacers.
  • adhesion means are, for example, a compatible adhesive which is resistant over time to the polymer solution, or else an enamel.
  • spacers which are illustrated in FIGS. 3 to 5 can be envisaged.
  • the material of the spacers must be chemically compatible with the polymer solution 12. Suitable, for example, steel balls 2 mm in diameter which must be suitably calibrated to more or less 10 ⁇ m at most to satisfy the mechanical resistance of the glazing.
  • glass spacers will be preferred for the optical quality which they provide to the glazing.
  • These glass spacers can be balls (figure 3), cylinders (FIG. 4), or also have a cruciform type shape (FIG. 5) or a shape as set out in application WO 99/56 302, these shapes being sold in particular under the brand TAGLIA ® by Saint-Gobain Display Glass company.
  • the glass beads with a diameter of 2 mm are in particular retained.
  • the glass cylinders with a diameter of at least 1 mm, they have a sufficient buckling load to withstand the stresses exerted by the glass sheets. These cylinders are bonded to the substrate 10 or 11 by one of their two bases.
  • the cruciform spacers as illustrated in FIG. 5 they can be polished or rough sawn, their breaking load is high enough to perfectly ensure the resistance to the glass sheets.
  • spacers TAGLIA ® application WO 99/56 302 may be dimensioned to reach a load sufficient to break itself imposed by the mode of arrangement of the spacers and the size of the glazing.
  • thermochromic glazing (2 m x 0.80 m).
  • the cruciform spacers In addition to their high breaking load, the cruciform spacers have the advantage over the balls that their bearing surface is greater compared to that of the balls, which limits the risks of indentation of the glass sheets.
  • the geometric arrangement of the spacers on the rectangular surface of a glazing unit can vary, it can be substantially rectangular, in trapezoid or even in a circle.
  • the spacers are distributed non-randomly over the surface of the glass sheet. Indeed, the inventors have been able to show that it can be envisaged to reduce the number of spacers for a glazing provided that they are arranged logically by calculating the stresses submitted on each spacers of each geometric arrangement. It is thus even possible to reduce the stress undergone by the glazing, while preserving good mechanical stability (no breakage of the glasses or spacers) and by reducing the number of spacers and consequently reducing the cost price of the spacer function in the glazing.
  • increasing the thickness of the glass sheets also makes it possible to reduce the number of spacers for the same deformation value of the glass sheets while not exceeding the breaking stress of the spacers.
  • homogeneous or inhomogeneous spacers are geometric arrangements of the homogeneous or inhomogeneous spacers.
  • Homogeneous means that the arrangement is symmetrical along at least one of the perpendicular bisectors of the glazing.
  • the distribution logic according to the spacing between the spacers and the total number of spacers is a function of the height and the width of the glazing. The inventors have proposed a calculation solution:
  • e is the thickness in mm of the thinnest glass
  • h is the height in m between 0 and 4 m
  • f a coefficient which can vary between 1, 5 and 2.3.
  • f is a multiplier coefficient that can be called safety, it gives a margin in optimizing the spacing between spacers and therefore the total number of spacers to avoid breaking the spacers.
  • the total number of spacers n is 144 distributed at regular and identical steps of 10.4 cm in height and width along 18 lines with 8 spacers per line.
  • the total number is 126 spacers distributed at regular and identical steps in height and width along 19 lines but according to a numerical gradient as a function of height.
  • the arrangement can be likened to two structures of substantially trapezoidal shape symmetrically at the mid-height of the glazing as visible in FIG. 6, with a greater number of spacers on the upper and lower bases or lines (for example 9) than on the base or center line (for example 4).
  • the arrangement of the spacers according to the logic of the second so-called trapezoidal distribution advantageously makes it possible, while reducing the number of spacers, to reduce the load undergone by each spacer (drop of 20%) and also to decrease the stress which can be subjected glazing (25% decrease).
  • Schematic figure 7 illustrates an example of an inhomogeneous arrangement for glazing of the same dimensions as that of the homogeneous arrangement glazing taken by way of example above, 2 m in height and 0.80 m in width. 71 spacers are required for a safety factor f equal to 2.1, the distance between the spacers being different depending on the height of the line.
  • An example of a glazing manufacturing process is as follows. On a first sheet of glass, points are drawn which will be deleted after the manufacture of the glazing and which correspond, on the opposite face of the glass sheet to the positions of the spacers 13 imposed according to a chosen distribution.
  • the first butyl seal 20 is deposited at the periphery. Then after depositing a point of glue on the spacers, these are glued to the glass sheet at the selected positions. .
  • a UV lamp allows the crosslinking of the glue in order to completely fix the spacers.
  • the second seal namely the acrylic bead 21, is deposited on the periphery of the glass sheet and around the first seal 20.
  • the layer of polymeric solution 12 is then spread out inside the volume delimited by the first seal 20.
  • the second sheet of glass is pressed on the first sheet, four spacers, for example of foam, having been placed between the two sheets of glass to keep them spaced apart by a height greater than that of the spacers because the solution 12 must not not come into contact with the second sheet.
  • the assembly of the two glass sheets is introduced into a chamber where a vacuum is created and the two glass sheets are brought together. while compressing the dividers.
  • the final sealing of the glass sheets and their final sealing are carried out by applying the silicone seal 22 on the edge of the glazing.
  • the silicone seal can be omitted and sealing can be obtained by welding the edges of the glass sheets.
  • first two seals 20 and 21 applied in this exemplary embodiment of the method before the deposition of the polymer solution 12 can be put at a completely different time after cutting the glass and before sealing the glazing.
  • the structure of the glazing described above has been revealed as to its use for thermochromic glazing.
  • any product which may include between two glass substrates a liquid or viscous substance and which may comprise solid particles.
  • Mention may, for example, be made of solar collectors, liquid cells forming a sunscreen, liquid crystal glazing consisting of a gel based on liquid crystals, electrochromic or photochromic glazing comprising a gel or liquid capable of run off, or the viologene or even electrotropic glazing.

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Abstract

Structure comportant au moins deux substrats en verre (10, 11) écartés d'une distance (i), au moins une substance (12) remplissant au moins en partie l'espace entre les deux substrats, et es espaceurs (13) disposés entre les deux substrats pour maintenir leur écartement, caractérisée en ce que les espaceurs (13) sont solidarisés avec au moins l'un des substrats.

Description

STRUCTURE, NOTAMMENT POUR VITRAGE THERMOCHROME, COMPORTANT UNE SUBSTANCE CONTENUE ENTRE DEUX SUBSTRATS EN VERRE.
L'invention concerne une structure comportant au moins deux substrats en verre écartés d'une distance i, au moins une substance, notamment une solution polymérique, remplissant au moins en partie l'espace entre les deux substrats, et des espaceurs disposés entre les deux substrats pour maintenir leur écartement. Un joint périphérique polymérique, inorganique ou métallique assure l'étanchéité et la tenue mécanique périphérique des deux substrats.
Bien qu'elle ne se limite pas à une telle application, l'invention sera plus particulièrement décrite pour la réalisation de vitrages thermochromes généralement utilisés pour des toits ou des parois de vérandas: La solution polymérique contenue dans un vitrage thermochrome est de manière connue un hydrogel qui s'opacifie au-delà d'une certaine température, coupant alors la transmission de la lumière visible et de l'infra-rouge au travers du vitrage. L'agencement du vitrage en position verticale induit inévitablement l'écoulement par gravité de la solution vers le bas, ce qui crée une déformation dans le vitrage. Les feuilles de verre ont ainsi tendance à se rapprocher dans la partie supérieure du vitrage tandis qu'elles deviennent bombées dans sa partie inférieure engendrant des contraintes qui peuvent se traduire par un éclatement du vitrage.
Il s'avère donc préférable de maintenir constante la distance séparant les feuilles de verre d'un tel vitrage en position verticale.
La demande de brevet japonais JP 09 222 618 décrit un vitrage comportant une solution polymérique. L'écartement du vitrage en position verticale est gardé uniforme en établissant un état de pression négatif à l'intérieur du vitrage par rapport à l'extérieur, en particulier en incluant entre les deux feuilles de verre des espaceurs qui sont éparpillés aléatoirement sur la surface de la solution polymérique lors de la fabrication, sans y être fixés. Cependant avec le temps, les espaceurs, libres dans la solution, ont tendance à descendre vers la partie inférieure du vitrage. Ils n'assurent alors plus leur fonction dans la partie supérieure du vitrage, engendrant le problème déjà évoqué de dépression hydrostatique. L'invention a donc pour but de résoudre cet inconvénient de déformation d'une telle structure de vitrage, en particulier dans sa position verticale.
Ainsi, selon l'invention, les espaceurs sont solidarisés avec au moins l'un des substrats pour empêcher qu'ils ne tombent en position verticale de la structure. Selon une caractéristique, les espaceurs constituent des éléments rapportés à la structure qui sont rendus solidaires par collage sur au moins l'un des substrats au moyen de colle organique ou inorganique, par exemple de l'émail.
Les espaceurs sont par exemple des billes ou autres volumes, en acier ou en un autre matériau compatible chimiquement avec la substance. De préférence, ils sont plutôt en verre pour assurer une meilleure qualité optique du vitrage. Il s'agit par exemple de billes, de cylindres ou de parallélépipèdes en verre, ou encore d'autres formes, par exemple des espaceurs en verre tels que ceux décrits dans la demande de brevet WO 99/56 302. II peur être utile de renforcer chimiquement les espaceurs afin d'augmenter leur résistance mécanique. Il peur également être utile de renforcer chimiquement et/ou thermiquement les feuilles de verre afin d'augmenter leur résistance mécanique.
Selon une autre caractéristique avantageuse, les espaceurs sont répartis de manière non aléatoire sur la surface de solidarisation de la structure. En effet, les inventeurs ont montré que l'optimisation du nombre et de la position des espaceurs permet de minimiser le coût de la fonction espacement dans le prix de revient de tels vitrages, tout en assurant une résistance mécanique suffisante.
On peut choisir entre une répartition homogène ou inhomogène des espaceurs. On entend par homogène que la disposition est symétrique selon au moins une des médiatrices du vitrage de forme rectangulaire.
Une répartition homogène des espaceurs est dictée par la formule
d≈ , où d est l'écartement entre deux espaceurs selon une
Figure imgf000003_0001
ligne parallèle au bord inférieur de la structure, e est l'épaisseur en mm du verre le plus fin, h la hauteur de la structure et f un coefficient de sécurité, et par le nombre
total n d'espaceurs, n i-i x Ç-l où c est la largeur de la structure.
Une répartition inhomogène des espaceurs est dictée par la formule
d'= , où d1 est l'écartement entre deux espaceurs d'une ligne
Figure imgf000004_0001
parallèle au bord inférieur de la structure pour cette ligne précise située à une hauteur g par rapport au bord inférieur, e est l'épaisseur du verre le plus fin, g la hauteur de la ligne par rapport au bord inférieur de la structure, et f est un coefficient de sécurité, et par le nombre n' d'espaceurs pour une ligne placée à
une hauteur g par rapport au bord inférieur de la structure, n'= — -1 , où c est la
largeur de la structure.
Selon une caractéristique de ces formules, la hauteur h de la structure est comprise entre 0 et 4 m. Selon une autre caractéristique, le coefficient de sécurité f est compris entre 1 ,3 et 2,3. Ainsi, pour une disposition homogène, l'ensemble des espaceurs peut par exemple former deux géométries sensiblement trapézoïdales et symétriques par rapport au milieu de la structure dont les bases les plus larges sont disposées respectivement vers les extrémités supérieure et inférieure de la structure en position verticale de cette dernière. La substance contenue entre les deux substrats peut être liquide et/ou solide, et est surtout dépourvue de tout élément gazeux. En effet, il est impératif qu'aucune phase gazeuse n'existe entre les deux substrats afin de ne pas engendrer d'écoulements ou de déformations supplémentaires à celles pouvant survenir dans le vitrage. Enfin, l'étanchéité de la structure peut être réalisée à titre d'exemple par un joint double bien connu de l'homme du métier et composé d'un cordon de caoutchouc butyle et d'un cordon de silicone. Avantageusement, il peut être plutôt triple et comporter un joint en caoutchouc butyle et un cordon acrylique rigide, tous deux à l'intérieur de la structure, et un joint en silicone mis en contact avec l'extérieur du vitrage. Ce type de structure utilisée en tant que vitrage thermochrome peut être associée à au moins un vitrage feuilleté et/ou au moins un vitrage isolant pour constituer un vitrage qui présente ainsi une bonne stabilité mécanique.
La structure de l'invention peut être utilisée dans d'autres types de vitrage, tels qu'aussi les vitrages thermotropes, électrotropes ou encore électrochromes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit en regard des dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue partielle en coupe du vitrage selon des espaceurs ;
- la figure 2 est une vue partielle en coupe du bord du vitrage ;
- les figures 3 à 5 illustrent des variantes de forme d'espaceurs; - la figure 6 illustre une disposition homogène des espaceurs dans le vitrage;
- la figure 7 illustre schématiquement une disposition inhomogène des espaceurs dans le vitrage.
Le vitrage thermochrome 1 illustré sur la figure 1 comporte au moins deux feuilles de verre 10 et 11 écartées d'une distance i, une substance 12 telle qu'une solution polymérique remplissant l'espace de séparation des deux feuilles de verre, ainsi que des espaceurs 13 qui sont disposés entre les deux feuilles de verre et servent à maintenir constante la distance i, en position verticale du vitrage en cas de déformation des feuilles de verre. Les dimensions d'un tel vitrage sont par exemple une hauteur de 2 m et une largeur de 80 cm, les feuilles de verre présentant une épaisseur qui peut être comprise entre 2 et 12 mm, de préférence entre 4 et 8mm.
La solution polymérique 12 est un hydrogel qui est par exemple constitué de 30 % de polyvinylcaprolactame (PVCL) et de 70 % d'eau. Elle s'opacifie au- delà d'une température de l'ordre de 25-30°C, coupant les longueurs d'onde du visible et de l'infra-rouge. La transmission lumineuse passe alors de 80% aux environs de 10-15 %.
L'épaisseur de la solution 12 qui correspond à la distance i d'écartement des feuilles de verre est comprise entre 0,1 et 3 mm, de préférence de l'ordre de 2 mm afin d'obtenir une différence suffisante d'indice Tι_ de transmission lumineuse entre l'état non commuté et l'état commuté.
L'étanchéité et le scellage de la périphérie du vitrage tels qu'illustrés sur la figure 2 sont réalisés par un joint avantageusement triple 2 qui comporte un joint en caoutchouc butyle 20 mis en contact avec la solution 12, un cordon acrylique rigide 21 disposé autour du joint 20, et un joint en silicone 22 agencé par-dessus le cordon 21 et mis en contact avec l'extérieur du vitrage. En variante, le cordon acrylique rigide 21 et le joint caoutchouc butyle 20 peuvent être agencés de manière inverse. Le joint butyle 20 assure l'étanchéité à la vapeur d'eau de l'intérieur du vitrage ainsi qu'aux gaz externes au vitrage pouvant se dissoudre dans la solution polymérique. Le joint butyle 20 est souple et suit les déformations du vitrage.
Enfin, le joint en silicone 22 et le cordon acrylique 21 permettent une étanchéité aux liquides ou aux solvants. Le joint 22 en silicone assure l'assemblage et le maintien mécanique des deux feuilles de verre 10 et 11.
Bien entendu, tout autre type de joint d'étanchéité connu pourrait convenir.
En position verticale du vitrage, la solution 12 descend ce qui créé un gradient de déformation entre le haut et le bas du vitrage ; les deux feuilles de verre ont tendance à se rapprocher en haut du vitrage et à s'écarter en bas du vitrage. Les espaceurs 13 permettent alors de maintenir approximativement constante la distance d'écartement i des feuilles de verre.
Conformément à l'invention, les espaceurs 13, qui sont constitués par des éléments rapportés, sont solidarisés avec au moins l'une des feuilles de verre de manière à garder leur positionnement durant toute la vie d'utilisation du vitrage. Les espaceurs, en verre, métal ou autre matériau sont rendus solidaires avec au moins l'une des feuilles de verre par des moyens d'adhésion en fonction du type de matériau utilisé pour les espaceurs. Ces moyens d'adhésion sont par exemple une colle compatible et résistante dans le temps à la solution polymérique, ou bien un émail. Il s'agit par exemple de colles acryliques commercialisées sous la marque Loctite UV 3491 , ou bien de colles sous les marques Ciba 201 1 , DEL 04302.
Divers types et formes d'espaceurs qui sont illustrés sur les figures 3 à 5 peuvent être envisagés. Le matériau des espaceurs doit être compatible chimiquement avec la solution polymérique 12. Conviennent par exemple des billes en acier de 2 mm de diamètre qui doivent être convenablement calibrées à plus ou moins 10 μm au plus pour satisfaire à la résistance mécanique du vitrage.
Toutefois, des espaceurs en verre seront préférés pour la qualité optique qu'ils procurent au vitrage. Ces espaceurs en verre peuvent être des billes (figure 3), des cylindres (figure 4), ou encore présenter une forme du type cruciforme (figure 5) ou une forme telle qu'exposée dans la demande WO 99/56 302, ces formes étant notamment commercialisées sous la marque TAGLIA® par la société Saint-Gobain Display Glass.
Des essais ont été menés sur l'utilisation de billes en verre de diamètre 1 mm et de diamètre 2 mm dans un vitrage de 2 m par 0,80 m.
Pour un vitrage aux dimensions 2 m x 0,80 m sont en particulier retenues les billes en verre de diamètre 2 mm.
Concernant la variante des cylindres en verre, avec un diamètre d'au moins 1 mm, ils présentent une charge au flambage suffisante pour résister aux contraintes exercées par les feuilles de verre. Ces cylindres sont collés au substrat 10 ou 11 par une de leurs deux bases.
Quant aux espaceurs cruciformes tels qu'illustrés sur la figure 5, ils peuvent être polis ou bruts de sciage, leur charge à rupture est suffisamment élevée pour assurer parfaitement la résistance aux feuilles de verre. Les dimensions sont définies par la hauteur 1 de 1 ,6 mm et la surface rectangulaire oblongue 30 (a x b) où b = 2,1 mm et a = 0,2 mm. Ces espaceurs sont collés par l'une des deux bases cruciformes comportant la surface 30.
D'autres espaceurs TAGLIA® de la demande WO 99/56 302 peuvent être dimensionnés pour atteindre une charge à rupture suffisante, elle-même imposée par le mode d'arrangement des espaceurs et de la taille du vitrage.
Le tableau ci-dessous résume les valeurs de charge à rupture qui ont été mesurées pour différentes variantes d'espaceurs en verre sollicités dans un vitrage thermochrome (2 m x 0,80 m).
Figure imgf000007_0001
Figure imgf000008_0002
Outre leur charge à rupture élevée, les espaceurs cruciformes présentent l'avantage par rapport aux billes que leur surface d'appui est plus importante en comparaison à celle des billes, ce qui limite les risques d'indentation des feuilles de verre.
Selon l'invention, la disposition géométrique des espaceurs sur la surface rectangulaire d'un vitrage peut varier, elle peut être sensiblement rectangulaire, en trapèze ou même en cercle.
Les espaceurs sont répartis par contre de manière non aléatoire sur la surface de la feuille de verre. En effet, les inventeurs ont pu montrer qu'il peut être envisagé de réduire le nombre d'espaceurs pour un vitrage à condition de les agencer logiquement en calculant les contraintes soumises sur chaque espaceurs de chaque disposition géométrique. Il est même ainsi possible de réduire la contrainte subie par le vitrage, tout en préservant une bonne stabilité mécanique (pas de casse des verres ou des espaceurs) et en réduisant le nombre d'espaceurs et de diminuer en conséquence le prix de revient de la fonction espaceur dans le vitrage.
Par ailleurs, l'augmentation de l'épaisseur des feuilles de verre permet aussi de réduire le nombre d'espaceurs pour une même valeur de déformation des feuilles de verre tout en ne dépassant pas la contrainte de rupture des espaceurs.
Enfin, on peut préférer une disposition géométrique des espaceurs homogène ou inhomogène. On entend par homogène que la disposition est symétrique selon au moins une des médiatrices du vitrage de forme rectangulaire. Pour une disposition homogène, la logique de répartition selon l'écartement entre les espaceurs et le nombre total d'espaceurs est fonction de la hauteur et de la largeur du vitrage. Les inventeurs ont proposé une solution de calcul :
- l'écartement d donné en cm entre deux espaceurs sur une ligne horizontale est exprimé de la manière suivante :
Figure imgf000008_0001
où e est l'épaisseur en mm du verre le plus fin, h est la hauteur en m comprise entre 0 et 4 m et f un coefficient pouvant varier entre 1 ,5 et 2,3. f est un coefficient multiplicateur qu'on peut appeler de sécurité, il donne une marge dans l'optimisation de l'écartement entre espaceurs et donc du nombre total d'espaceurs pour éviter la casse des espaceurs. Plus le facteur f est faible, plus on diminue la contrainte par espaceurs provoqué par la dépression hydrostatique ; et - le nombre total n d'espaceurs est ainsi exprimé :
n
Figure imgf000009_0002
où h la hauteur du vitrage, c la largeur du vitrage, et d l'écartement précédemment calculé sont en mètre. Pour le calcul, il est d'abord nécessaire de calculer chacune des deux expressions mathématiques et de les arrondir à l'entier inférieur avant de les multiplier pour donner l'entier n. Pour une disposition inhomogène, c'est-à-dire sans aucune symétrie, la logique de répartition pour l'écartement entre espaceurs et le nombre d'espaceurs est fonction de la hauteur de la ligne par rapport au bas du vitrage sur laquelle sont positionnés les espaceurs. Les inventeurs ont proposé la solution de calcul suivant :
Figure imgf000009_0001
où d' est l'écartement en cm entre deux espaceurs d'une ligne horizontale pour cette ligne précise située à une hauteur g par rapport au bas du vitrage qui est exprimée en m et comprise entre 0 et 4 m, e est l'épaisseur en mm du verre le plus fin, et f est le coefficient de sécurité pouvant varier entre 1 ,3 et 2,3 ; et - le nombre n' d'espaceurs pour une ligne placée à une hauteur g par rapport au bas du vitrage est ainsi exprimé : n'= ^-l d' où c est la largeur du vitrage en m, d" est l'écartement entre espaceurs
C calculé ci-dessus et mis en m dans l'équation, l'expression — étant arrondie à
l'entier inférieur avant d'établir l'opération de soustraction. A titre d'exemple, les valeurs données ci-après concordent avec la formule de disposition homogène. La comparaison expliquée ci-après est effectuée par rapport à deux distributions distinctes d'espaceurs identiques pour un vitrage de dimensions 2 m x 0,80 m et dont les feuilles de verre présentent une épaisseur de 4 mm.
Pour la première distribution pour laquelle le facteur de sécurité est fixé à 2,3 : le nombre total d'espaceurs n est de 144 répartis à des pas d de 10,4 cm réguliers et identiques en hauteur et en largeur selon 18 lignes avec 8 espaceurs par ligne.
Pour la seconde distribution : le nombre total est de 126 espaceurs répartis à des pas réguliers et identiques en hauteur et en largeur selon 19 lignes mais selon un gradient numéraire en fonction de la hauteur. L'agencement peut être assimilé à deux structures de forme sensiblement trapézoïdale symétriquement à la mi-hauteur du vitrage telle que visible sur la figure 6, avec un nombre d'espaceurs plus important sur les bases ou lignes supérieure et inférieure (par exemple 9) que sur la base ou ligne médiane (par exemple 4).
Les résultats comparatifs du tableau ci-dessous sont donnés sur la charge subie pour un espaceur et la contrainte subie par une face extérieure du vitrage.
Figure imgf000010_0001
On voit que la disposition des espaceurs selon la logique de la seconde distribution dite trapézoïdale permet avantageusement tout en réduisant le nombre d'espaceurs, de réduire la charge subie par chaque espaceur (baisse de 20 %) et de diminuer également la contrainte que peut subir le vitrage (baisse de 25 %).
Le nombre d'espaceurs pourrait encore être diminué selon une distribution inhomogène mais logique qui tendrait à égaler à 165 N la charge par espaceur, et à 12 MPa la contrainte sur le vitrage, qui restent de toute manière des valeurs de sécurité quant à la résistance mécanique du vitrage. La figure schématique 7 illustre un exemple de disposition inhomogène pour un vitrage de même dimensions que celles du vitrage de disposition homogène pris à titre d'exemple plus haut, 2 m en hauteur et 0,80 m en largeur. 71 espaceurs sont nécessaires pour un facteur de sécurité f égal à 2,1 , la distance entre les espaceurs étant différente en fonction de la hauteur de la ligne.
Cette disposition inhomogène nécessite moins d'espaceurs (71) avec une sécurité plus grande (f=2,1) que pour la disposition homogène (144 espaceurs et f=2,3). Néanmoins, contrairement à la disposition homogène pour laquelle le vitrage peut être mis verticalement dans n'importe quel sens, il est impératif de respecter pour la disposition inhomogène le sens donné au vitrage en position verticale, avec la zone concentrée en espaceurs placée vers le haut du vitrage.
Un exemple de procédé de fabrication du vitrage est le suivant. Sur une première feuille de verre, on trace des points qui seront effacés après la fabrication du vitrage et qui correspondent, sur la face opposée de la feuille de verre aux positions des espaceurs 13 imposées selon une répartition choisie.
Sur la face destinée à accueillir les espaceurs, on vient déposer en périphérie le premier joint d'étanchéité en butyle 20. Puis après dépôt d'un point de colle sur les espaceurs, ceux-ci sont collés sur la feuille de verre aux positions sélectionnées. Une lampe à UV permet la réticulation de la colle afin de fixer totalement les espaceurs.
Le second joint d'étanchéité, à savoir le cordon acrylique 21 , est déposé en périphérie de la feuille de verre et autour du premier joint 20.
La couche de la solution polymérique 12 est ensuite étalée à l'intérieur du volume délimité par le premier joint 20.
Puis, la seconde feuille de verre est appuyée sur la première feuille, quatre intercalaires, par exemple en mousse, ayant été placés entre les deux feuilles de verre pour les maintenir écartées d'une hauteur supérieure à celle des espaceurs car la solution 12 ne doit pas rentrer en contact avec la seconde feuille.
Enfin, l'ensemble des deux feuilles de verre est introduit dans une chambre où est fait le vide et est effectué le rapprochement des deux feuilles de verre tout en comprimant les intercalaires. En sortie de cette chambre, le scellage définitif des feuilles de verre et leur étanchéité finale sont réalisés par l'application du joint en silicone 22 sur la tranche du vitrage.
Dans une variante de fabrication, le joint en silicone peut être omis et le scellage peut être obtenu par la soudure des bords des feuilles de verre.
Par ailleurs, les deux premiers joints 20 et 21 appliqués dans cet exemple de réalisation du procédé avant le dépôt de la solution polymérique 12 peuvent être mis à un tout autre moment après la découpe du verre et avant le scellage du vitrage. La structure du vitrage décrite ci-dessus a été révélée quant à son utilisation pour un vitrage thermochrome.
Bien entendu, elle s'applique à tout produit pouvant inclure entre deux substrats de verre une substance liquide ou visqueuse et pouvant comprendre des particules solides. On peut par exemple citer les collecteurs solaires, les cellules à liquides formant un écran anti-solaire, les vitrages à cristaux liquides constitués d'un gel à base de cristaux liquides, les vitrages électrochromes ou photochromes comprenant un gel ou liquide apte à s'écouler, ou les vitrages viologènes ou encore électrotropes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Structure comportant au moins deux substrats en verre (10, 11) écartés d'une distance (i), au moins une substance (12) remplissant au moins en partie l'espace entre les deux substrats, et des espaceurs (13) disposés entre les deux substrats pour maintenir leur écartement, la substance (12) étant liquide et/ou solide, et dépourvue de tout élément gazeux caractérisée en ce que les espaceurs (13) sont solidarisés avec au moins l'un des substrats.
2. Structure selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la substance (12) consiste en une solution polymérique.
3. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les espaceurs (13) constituent des éléments rapportés au vitrage qui sont rendus solidaires par collage.
4. Structure selon la revendication 3, caractérisée en ce que le collage est réalisé par de la colle ou un émail.
5. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les espaceurs (13) sont des billes d'acier.
6. Structure selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les espaceurs (13) sont en verre.
7. Structure selon la revendication 6, caractérisée en ce que les espaceurs (13) sont en forme de bille ou de cylindre.
8. Structure selon la revendication 6, caractérisée en ce que les espaceurs (13) sont de forme cruciforme.
9. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les espaceurs (13) sont répartis de manière non aléatoire sur la surface de solidarisation de la structure.
10. Structure selon la revendication 9, de forme sensiblement parallélépipédique, caractérisée en ce qu'une répartition homogène des
espaceurs est dictée par la formule d= f x 6 , où d est
Figure imgf000013_0001
l'écartement entre deux espaceurs selon une ligne parallèle au bord inférieur de la structure, e est l'épaisseur en mm du verre le plus fin, h la hauteur de la structure et f un coefficient de sécurité, et par le nombre total n d'espaceurs,
n = x --1 où c est la largeur de la structure.
11. Structure selon la revendication 9, de forme sensiblement parallélépipédique, caractérisée en ce qu'une répartition inhomogène des
espaceurs est dictée par la formule d'= f x 6-g où d' est
Figure imgf000014_0001
l'écartement entre deux espaceurs d'une ligne parallèle au bord inférieur de la structure pour cette ligne précise située à une hauteur g par rapport au bord inférieur, e est l'épaisseur du verre le plus fin, g la hauteur de la ligne par rapport au bord inférieur de la structure, et f est un coefficient de sécurité, et par le nombre n' d'espaceurs pour une ligne placée à une hauteur g par rapport au bord
inférieur de la structure, n'= — 1 , où c est la largeur de la structure. d'
12. Structure selon la revendication 10 ou 11 , caractérisée en ce que la hauteur h de la structure est comprise entre 0 et 4 m.
13. Structure selon la revendication 12, caractérisée en ce que le coefficient de sécurité f est compris entre 1 ,3 et 2,3.
14. Structure selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'ensemble des espaceurs forme deux géometries sensiblement trapézoïdales et symétriques par rapport au milieu de la structure dont les bases les plus larges sont disposées respectivement vers les extrémités supérieure et inférieure de la structure en position verticale de cette dernière.
15. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'étanchéité de la structure est réalisée par un joint triple
(2) qui comporte à l'intérieur de la structure un joint en caoutchouc butyle (20) et un cordon acrylique rigide (21), et mis en contact avec l'extérieur du vitrage, un joint en silicone (22).
16. Utilisation d'une structure selon l'une quelconque des revendications précédentes pour un vitrage thermochrome.
17. Vitrage comportant au moins un vitrage thermochrome de structure selon la revendication 1 et au moins un vitrage feuilleté et/ou au moins un vitrage isolant.
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