DuPont SentryGlas de meilleures performances à moindre coût Dipl.-Ing. Ingo Stelzer, DuPont Deutschland, Neu-Isenburg/Allemagne

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1 DuPont SentryGlas de meilleures performances à moindre coût Dipl.-Ing. Ingo Stelzer, DuPont Deutschland, Neu-Isenburg/Allemagne Le verre de sécurité feuilleté avec les intercalaires de hautes performances DuPont SentryGlas ouvre de nouvelles perspectives. Laissez donc libre cours à votre imagination!

2 Ces dernières années, après avoir découvert le verre de sécurité feuilleté en tant que matériau de construction, les architectes ont appris à mieux exploiter ses remarquables capacités structurelles et son exceptionnelle latitude de conception. Aujourd hui, les intercalaires haute rigidité DuPont SentryGlas associent performance et rentabilité, élargissant ainsi considérablement son champ d application des simples maisons aux villas de luxe et gratte-ciel, des usines aux lieux culturels phares. Pendant des siècles, le verre a essentiellement été utilisé en architecture pour répondre à trois exigences : laisser entrer la lumière du jour, assurer une vue sur les environs immédiats, et fournir une protection contre les éléments. Au fil du temps, les fabricants de verre ont perfectionné ces propriétés, et l introduction du verre de sécurité feuilleté a représenté un progrès important au regard de ces trois aspects. Mais aujourd hui, plusieurs décennies plus tard, il est toujours difficile de cerner l étendue de ces améliorations, car les architectes et les ingénieurs structurels n exploitent qu une infime fraction de ses possibilités principalement par manque d informations adéquates ou de cadre légal, ou encore à cause d idées préconçues. La tendance est ainsi au surdimensionnement, avec des structures plus grandes, plus lourdes, et donc plus coûteuses, que nécessaire. SentryGlas ouvre de nouveaux horizons Utilisé depuis des années, le verre de sécurité conventionnel mon o - lithique n en risque pas moins de se briser soudainement en raison d inclusions de sulfure de nickel, et donc de voler en éclats avec tout le danger que cela présente. Le verre de sécurité feuilleté se comporte tout autrement puisqu il est constitué de deux panneaux de verre, ou plus, laminés avec un intercalaire plastique qui adhère solidement au verre. Le feuilleté ainsi obtenu est très transparent, résiste aux éléments naturels, aux actes de vandalisme, au souffle d une explosion et autres risques pour la sécurité. S il vient à se briser, les fragments de verre restent collés à l intercalaire au lieu de se transformer en projectiles aussi dangereux pour les hommes que pour les ameublements ou les équipements. C est pourquoi seul le verre de sécurité feuilleté est autorisé pour les vitrages suspendus et ceux qui exigent une plus haute performance après rupture. Actuellement, dans 95 % des cas, on utilise des intercalaires en polyvinyle butyral (PVB, par ex. DuPont Butacite ). Toutefois, les nouveaux intercalaires DuPont SentryGlas gagnent des parts de marché. Initialement développés pour les vitrages des zones sujettes aux ouragans, ceux-ci sont considérablement plus rigides que le PVB. Le feuilleté peut donc porter de plus lourdes charges ou, à charge égale, présenter une plus faible épaisseur sans aucune perte de sécurité. Pour les architectes, cela signifie de nouvelles perspectives, alliées à une liberté de conception quasiment illimitée, ces nouveaux intercalaires pouvant théoriquement être conçus dans n importe quelle dimension la seule limite est la taille des autoclaves. Le plus grand panneau produit à ce jour mesure 3 m de large sur 13,5 m de long. Les autres propriétés de SentryGlas transparence cristalline, résistance au jaunissement quasi illimitée, excellente stabilité des bords sous des conditions climatiques extrêmes le rendent encore plus intéressant pour les applications tant extérieures qu intérieures. Cent fois plus rigide Si deux plaques de verre placées l une sur l autre sont soumises à une charge, elles fléchissent indépendamment l une de l autre. Il se produit alors un déplacement entre les deux surfaces internes, en contact direct, car l une des deux est étirée tandis que l autre est comprimée. Si ces deux plaques sont laminées à un intercalaire plastique, celui-ci doit pouvoir compenser cette différence, en d autres termes être capable d absorber des forces en cisaillement (fig. 1). Les intercalaires PVB tels que DuPont Butacite ont cette capacité lorsqu ils sont soumis à des charges soudaines temporaires, et produisent un verre de sécurité feuilleté assurant une excellente protection contre les actes de vandalisme, les ouragans et les explosions, par exemple. Toutefois, le PVB est un polymère mou, qui est Verre Intercalaire Verre Verre Intercalaire Verre Fig. 1. Comportement sous charge. F Déformation en cisaillement 2

3 sujet au fluage sous des charges prolongées. Par conséquent, deux plaques de verre laminées avec un PVB et exposées à une charge en flexion prolongée se comportent exactement comme s il n y avait pas d intercalaire. Ainsi, les calculs pour les charges statiques ne considèrent à ce jour que les propriétés des éléments en verre, et non de l ensemble du feuilleté. Les intercalaires SentryGlas réagissent différemment : les tests font apparaître une résistance à la traction considérablement plus élevée que celle du PVB, et ils sont 1 fois plus rigides à température ambiante (fig. 2). Ils offrent aussi un meilleur comportement sous des températures plus élevées (fig. 3). Contrainte en traction (MPa) Allongement (%) 1 mm/s / 23 C PVB DuPont SentryGlas Fig. 2. Comparaison de la résistance et de la rigidité à court terme des intercalaires PVB et SentryGlas. Résistance au cisaillement (MPa) Résistance au cisaillement (MPa) log t (s) log t (s) 3 s 1 min DuPont SentryGlas DuPont Butacite 1 h 1 jour 1 mois 2 C 5 C 1 ans Fig. 3. Rigidité (résistance au cisaillement) des intercalaires PVB et SentryGlas à température ambiante et élevée. Feuilletés plus fins, sécurité plus élevée La différence de comportement sous charge par rapport au PVB impose de reconsidérer la méthode de conception des panneaux de verre feuilleté soumis à des charges statiques, et de tenir compte des propriétés mécaniques de l intercalaire. Ces nouvelles méthodes sont disponibles auprès de DuPont. Garde-corps dans un stade de baseball aux États-Unis Un garde-corps en verre de sécurité feuilleté avec l intercalaire DuPont SentryGlas permet aux spectateurs du stade de baseball Petco Park de San Diego (USA) de suivre les matchs sans aucune entrave. Le choix de SentryGlas a permis d éviter tout cadre métallique. 3

4 Dans ces trois tests, le verre de sécurité feuilleté produit avec SentryGlas a présenté une flèche plus de deux fois moins importante que celle du PVB, et similaire, voire inférieure à celle du verre monolithique (fig. 4) d où une plus faible tension mécanique accumulée dans le verre. 4 3 Trempé monolithique 19 mm Verre 1 mm / PVB 1,52 mm / verre 1 mm Verre 1 mm / DuPont SentryGlas 1,52 mm / verre 1 mm 2 Flèche (mm) 1 1,5 kn/m linéaire 1,5 kn - centre 1,5 kn - coin Charge Fig. 4. Comparaison du taux de flèche des échantillons de verre monolithique et de feuilletés avec intercalaire PVB ou SentryGlas, exposés à des charges linéaires et ponctuelles. Toit du siège d Endesa Les architectes Kohn Pedersen Fox ont utilisé un verre de sécurité feuilleté avec l intercalaire à haute capacité de charge DuPont SentryGlas pour le toit, aussi grand qu un terrain de football, du siège d Endesa à Madrid. Photo: H.G. Esch Les possibilités sont illustrées par des tests réalisés par des instances indépendantes sur des vitrages de garde-corps [1], portant sur un verre trempé monolithique de 19 mm, et deux structures feuilletées, constituées de deux panneaux de verre trempé de 1 mm laminés avec un intercalaire de 1,52 mm, soit PVB, soit SentryGlas. Mesurant environ 1,2 m sur 1,2 m, les panneaux de verre étaient fixés en pied. Pour le premier test, l extrémité supérieure des panneaux a été soumise à une charge linéaire (1,5 kn/m). Ensuite, une charge ponctuelle (1,5 kn) a été appliquée en leur centre, puis sur l un de leurs angles extérieurs. La flèche de leur bord supérieur a été mesurée à température ambiante. Ces tests, ainsi que d autres, permettent les conclusions suivantes : la rigidité de SentryGlas est si élevée que le transfert de charge entre les plaques de verre est quasiment parfait et ce, sur une vaste plage de température ainsi que sous des charges prolongées. Ainsi, SentryGlas permet de produire des feuilletés à capacité élevée de résistance aux contraintes, dotés d un rapport poids/performance exceptionnel. Par rapport au PVB, cela offre des possibilités substantielles pour : réduire l épaisseur du verre, souvent de l ordre de une à deux unités standards, installer des panneaux plus grands pour des charges déterminées ou réduire le nombre de points de fixation des vitrages sans cadre. D où, pour l utilisateur, une certaine réduction des coûts, associée à une diminution du poids total du vitrage particulièrement intéressante pour les applications mobiles telles que yachts ou matériel roulant. Les avantages des intercalaires SentryGlas en matière de résistance au choc sont indiqués fig. 5. Les feuilletés, constitués chacun de deux plaques de verre et d un intercalaire PVB ou SentryGlas, ont été soumis à une série de chocs à - 12 C, en commençant par 2 chocs de 43 N, puis 1 de 86 N. Les deux feuilletés ont résisté à ce premier test sans se briser. Puis, le feuilleté avec PVB n a pas 4

5 résisté au second choc de 12 9 N. Le feuilleté avec SentryGlas a encore résisté à 1 chocs de 12 9 N, et ne s est brisé qu au troisième choc de 17 2 N. Une plus grande sécurité après rupture Le verre de sécurité feuilleté destiné aux applications architecturales est le seul vitrage de sécurité qui conserve ses qualités optiques après rupture. En cas d impact suffisamment violent, le verre se brisera, mais ses dangereux fragments resteront collés à l intercalaire. Les risques s en trouvent ainsi considérablement réduits, tandis que le vitrage continue d assurer une certaine protection contre le vent et la pluie. Charges jusqu à rupture DuPont SentryGlas 17.2 N 12.9 N 8.6 N 4.3 N PVB -12 C Les mesures comparatives montrent que la performance après rupture est considérablement meilleure avec SentryGlas qu avec le PVB (fig. 6). Lors des tests, les deux types de feuilletés ont été soumis à une charge de 3 3 N, puis le verre a été fracturé avec la charge toujours en place. La déformation (déplacement du centre) a été mesurée au fil du temps. Celle du feuilleté avec PVB était bien plus importante que celle du feuilleté avec SentryGlas. De plus, le feuilleté avec PVB s est déchiré après environ 7 minutes, alors que le feuilleté avec SentryGlas est resté intact. Excellente résistance aux intempéries Par rapport aux intercalaires conventionnels, SentryGlas est aussi plus résistant à l humidité et aux conditions climatiques sur une plage de température de - 3 C à + 7 C, comme en témoignent en permanence des tests en laboratoire et les recherches menées sur des projets concrets. Jusqu à présent, les bords des panneaux de Fig. 5. Comparaison de la résistance au choc de feuilletés avec SentryGlas ou PVB Feuilleté PVB Feuilleté DuPont SentryGlas Déplacement (mm) Temps (s) Déchirure Augmentation charge jusqu à 33 N Fig. 6. Comparaison du fluage de feuilletés avec PVB ou SentryGlas après rupture du verre. Façade sud du «Triangle de Cologne» Avec ses 2 5 m 2 de verre de sécurité feuilleté avec l intercalaire DuPont SentryGlas, la façade sud du «Triangle de Cologne» semble défier les lois de l aérodynamique et de la transparence. Commentaire de Josef Failer, du lamineur Flachglas-Wernberg GmbH : «Notre verre feuilleté SiglaPlus nous a permis de remplir les exigences structurelles des architectes, des ingénieurs et des codes de construction locaux dont une très haute résistance au vent avec une épaisseur d environ 2 % inférieure à celle d un verre feuilleté conventionnel.» Photo: DuPont, Jens Willebrand 5

6 verre feuilleté étaient recouverts afin de dissimuler les éventuels dommages provoqués par les intempéries. Grâce à l exceptionnelle stabilité des bords de l intercalaire SentryGlas, aucune altération telle que délaminage n a été constatée à ce jour, sur aucune application, même celles à bords libres exposées depuis sept ans au climat chaud et humide de la Floride. Jointés avec du silicone, les bords des éléments en verre feuilleté avec l intercalaire SentryGlas ne montrent aucune décoloration ou autre altération, même après des années d exposition aux intempéries. Les vitrages de sécurité produits avec SentryGlas sont utilisés en applications extérieures dans le monde entier. Au bout de plusieurs années, ils conservent le même degré de sécurité et des bords aussi parfaits que le jour de leur installation. Une transparence optimale pendant plusieurs années Outre leur rigidité élevée, les intercalaires SentryGlas offrent l avantage de produire des vitrages extrêmement transparents et qui le restent pendant de nombreuses années. Leur indice de jaunissement, de 1,5 maximum contre 6 à 12 pour les intercalaires conventionnels, n augmente pas de manière notable au fil du temps. Garde-corps à étroit rayon de courbure dans un escalier de cinéma Grâce à son garde-corps en verre de sécurité feuilleté avec SentryGlas, l escalier en spirale d un cinéma multisalles de Gênes, Italie, est si transparent et si attirant que les usagers l empruntent bien volontiers bien qu il couvre plus de deux étages dans un espace des plus réduits. Élément capital de ce succès : le fait d avoir pu clamper les fixations par points directement dans l intercalaire SentryGlas, et non dans le verre ce qui a réduit la tension sur le verre et permis un rayon de courbure très étroit. La stabilité après rupture constitue un autre avantage clé de SentryGlas dans cette application. Des vitrages légers pour les yachts Le fournisseur de vitrages avancés Viraver Technology s.r.l. (Padoue, Italie) utilise l intercalaire DuPont SentryGlas pour les vitrages latéraux et frontaux des nouveaux yachts du chantier naval de Sanlorenzo S.p.a. Mesurant 1 à 3 m de long sur 1 à 1,5 m de large, ces panneaux robustes et résistants aux intempéries conservent leur transparence et leur tenue au choc malgré des expositions prolongées à des climats rigoureux. De plus, l intercalaire de DuPont a permis de réduire l épaisseur du vitrage, et donc son poids total, par rapport à un verre monolithique conventionnel. Photo: Sanlorenzo S.p.a. 6

7 En outre, les feuilletés produits avec SentryGlas n exigent aucun adhésif ni autre agent plastifiant ou additif de laminage qui pourrait engendrer une décoloration. Une utilisation universelle Grâce aux excellentes propriétés optiques des intercalaires SentryGlas, les architectes et les designers peuvent désormais spécifier des vitrages extrêmement transparents avec peu de supports métalliques. Voici quelques exemples de leurs multiples applications possibles : Immeubles de bureaux et bâtiments publics inondés de lumière naturelle Vitrines de commerces et grands magasins Vitrages de sécurité pour présentoirs de bijoux Baies panoramiques Puits de lumière et autres vitrages suspendus Vitrages haute sécurité transparents Vitrages de serres et abris Fenêtres chromatiquement neutres pour les ateliers d art et studios de photographie Les architectes et ingénieurs en bâtiment désireux d exploiter pleinement les avantages spécifiques de SentryGlas peuvent trouver dans le monde entier des lamineurs spécialisés dans la production de verre feuilleté de hautes performances. Le procédé de laminage est quasiment identique à celui du verre feuilleté classique. Les seules différences résident dans sa présentation (en feuilles au lieu de rouleaux) et dans le fait qu il n exige pas d être stocké dans un local réfrigéré. SentryGlas peut se mettre en œuvre sur les machines et lignes de productions existantes. Référence [1] John Colvin, JCGC Ltd.: Comparison of Monolithic and Laminated Glass, Glass Performance Days 27, Tampere/Finlande, Compte-rendu des conférences pages , Façade d hypermarché au nord de l Italie Teleya, grand spécialiste italien des habillages et des murs rideaux, a développé et breveté un concept de façade ultra minimaliste et transparente dans lequel l intercalaire DuPont SentryGlas assure la transmission de charge requise. L une des premières applications de ce système fixé par points a été la façade d un hypermarché de Cesena, au nord-est de l Italie. Outre le haut degré de résistance et de rigidité de cet intercalaire, sa capacité à adhérer directement au métal joue un rôle fondamental dans la stabilité globale de la façade, car elle permet de transférer efficacement les charges sur les dispositifs de fixation par points en acier inoxydable. Photo: Paola di Petri 7

8 DISPONIBLE AUPRÈS DE GRANDS LAMINEURS ET INSTALLATEURS DE SYSTÈMES DE VITRAGES Des lamineurs de verre expérimentés, des spécialistes de systèmes de façades et d encadrement et des installateurs de vitrages sont disponibles dans le monde entier pour répondre aux besoins des architectes et concepteurs de systèmes qui spécifient DuPont SentryGlas. CENTRES DE CONTACT RÉGIONAUX POUR DUPONT SENTRYGLAS DuPont Glass Laminating Solutions Wilmington, Delaware U.S.A. Tél Toll-free (USA) Fax DuPont do Brasil, S.A. Barueri, Sao Paulo, Brésil Tél Fax DuPont China Holding Co., Ltd. Pudong New District, Shanghai Tél Fax DuPont de Nemours Int l. S.A. Genève, Suisse Tél Fax Les données techniques contenues dans le présent document sont destinées à servir de guide dans l utilisation des matériaux de DuPont. Les recommandations fournies dans ce document s appuient sur des tests et des informations jugés fiables par DuPont mais, la performance dépendant des conditions de mise en œuvre propres à chaque utilisateur, elles devront être vérifiées par l utilisateur en fonction de l application visée. Ces informations sont données et acceptées par l utilisateur à ses propres risques, et leur validité devra être confirmée au cas par cas. DuPont ne donne aucune garantie, expresse ou tacite, et n assume aucune responsabilité quant à l utilisation qui sera faite de ces informations. Les présentes informations ne sauraient être interprétées comme une licence d utilisation ni comme une incitation à enfreindre un quelconque brevet. ATTENTION : Ne pas utiliser dans des applications médicales impliquant une implantation permanente dans le corps humain. Pour les autres applications médicales, veuillez consulter le document DuPont Medical Caution Statement, H-512. L Ovale DuPont, DuPont, The miracles of science, Butacite et SentryGlas sont des marques ou marques déposées de DuPont ou de ses filiales. Copyright 28 E.I. du Pont de Nemours and Company. Tous droits réservés. Pour de plus amples informations, veuillez consulter http: // ou contacter info@dupont.com