EP1911018A1 - Couche d'insonorisation et complexe d1insonorisation incorporant celle-ci - Google Patents

Couche d'insonorisation et complexe d1insonorisation incorporant celle-ci

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EP1911018A1
EP1911018A1 EP06794280A EP06794280A EP1911018A1 EP 1911018 A1 EP1911018 A1 EP 1911018A1 EP 06794280 A EP06794280 A EP 06794280A EP 06794280 A EP06794280 A EP 06794280A EP 1911018 A1 EP1911018 A1 EP 1911018A1
Authority
EP
European Patent Office
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layer
heavy
soundproofing
fibrous
spring
Prior art date
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Granted
Application number
EP06794280A
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German (de)
English (en)
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EP1911018B1 (fr
Inventor
Richard Piercy
Bruno Nabeth
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Adler Pelzer France West SAS
Original Assignee
Mecaplast SAM
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Filing date
Publication date
Application filed by Mecaplast SAM filed Critical Mecaplast SAM
Publication of EP1911018A1 publication Critical patent/EP1911018A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1911018B1 publication Critical patent/EP1911018B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/162—Selection of materials
    • G10K11/165—Particles in a matrix

Definitions

  • the present invention relates to a soundproofing layer and a complex integrating this layer.
  • noises Every motor vehicle produces noises in a wide range of frequencies. These noises have multiple origins; noises can be created by the engine, the aerodynamic noise of the friction of the air on the vehicle, the noise of the rolling of the vehicle on the road.
  • soundproofing complexes cover the floor of the passenger compartment and the deck wall that separates the passenger compartment engine.
  • soundproofing complexes encapsulate the engine compartment.
  • the acoustic treatment mainly concerns inner wing guards.
  • these soundproofing complexes can act according to two modes of action.
  • the soundproofing complexes can, on the one hand, act to achieve acoustic insulation, that is to say, to prevent noise from entering the volume concerned.
  • the acoustic treatment by insulation is mainly used for the soundproofing of the cabin and, in some applications under hood (soundproofing of water box) and external (inner wing protector).
  • soundproofing complexes can, on the other hand, act by acoustic absorption, that is to say by absorption and dissipation of the sounds that propagate from different sources (engine, gearbox, wheel, etc.). .
  • the main noise sources treated by sound absorption are those located under the bonnet.
  • a conventional acoustic insulation treatment obtained by a soundproofing complex, such as a cabin carpet intended to cover the floor of a vehicle or an apron intended to cover the sheet which separates the engine from the passenger compartment, combines a couple called "spring-mass".
  • This type of complex in general, combines:
  • a layer of a material with low resistance to the passage of air called a "spring” which may be a polyurethane foam or, optionally, a fibrous material, and
  • “heavy mass” is impermeable to air and water. It consists of a thermoplastic (PE 1 PP, EVA, PVC) or crosslinked polymer (EPDM, rubber and derivatives) and a high proportion of mineral fillers in order to provide the "mass" effect necessary for the insulation acoustic. This type of layer provides no acoustic absorption because of the tightness provided by the "heavy mass” polymer.
  • the acoustic performance of a complex thus defined is a function of the density and the thickness of the spring layer and the grammage of the "heavy mass” layer.
  • the soundproofing products must also provide mechanical properties adapted to the application.
  • the complexes that cover the floor of the passenger compartment must also have mechanical properties in terms of lift, resistance to tearing and compression since they are exposed trim elements.
  • Acoustic treatment means are known which combine insulation and absorption and which act for the soundproofing of the passenger compartment.
  • EP-A-0934180 proposes, in particular, a porous spring-mass system for obtaining a passenger side absorption.
  • the system is characterized by the combination of a densified fibrous layer with high resistance to the passage of air and a fibrous layer with low resistance to the passage of air.
  • the system obtained makes it possible to provide acoustic absorption on the passenger side, at the expense of acoustic insulation which is less effective than a traditional sealed heavyweight system due to the low density level of the densified fibrous layer.
  • the document FR-A-2859477 describes a porous soundproofing system where the level of porosity is managed by a controlled deposit of polyolefin on the surface of one of the fibrous layers.
  • the dusting process makes it possible to differentiate the quantity of powder deposited on one of the layers in order to locally optimize the acoustic properties.
  • the location of the dusting acts effectively on the porosity of the felt but brings no gain in terms of mechanical properties on the cabin carpet function.
  • the soundproofing performance depends largely on the mass of the complex.
  • the compromise between the total mass of the vehicle and acoustic soundproofing performance can be at the expense of acoustic performance because the mass of a vehicle can not be increased without limit.
  • the soundproofing complexes are moreover composed of materials derived from petroleum chemistry, which means that their costs can be very fluctuating and generally tend to increase. It can further be noted that current soundproofing complexes that incorporate polymerizable materials have manufacturing times that can be significant.
  • An object of the invention is to provide a soundproofing material that acts effectively in terms of insulation and absorption. Another object of the invention is to provide a soundproofing material which also has a mechanical strength.
  • Another object of the invention is to provide a complex soundproofing system that can ensure localized acoustic and mechanical performance.
  • Another object of the invention is therefore to provide an acoustic soundproofing complex that can be recycled at a lower cost.
  • the invention relates to a porous layer heavy soundproofing comprising fibers entangled with polymeric particles and hot melt binder fibers amalgamating the polymer particles and fibers.
  • the basis of the invention is to provide a fiber-based soundproofing layer which, because of the intrinsic porosity of the fibers, acts as an absorption and based on polymeric particles which give the soundproofing layer an effect of insulation; this insulating effect is obtained thanks to the polymer particles which ensure densification of the heavy porous layer and give it the necessary mass effect.
  • the heavy porous layer may have a density of between 150 and 1500 kg / m 3 . It can be noted that this density is obtained while maintaining a certain flexibility.
  • the heavy porous layer according to the invention differs radically from known fibrous layers of the felt type whose density can be increased only by increasing compaction; this compaction induces a decrease in the flexibility of the felt and, consequently, a decrease in the mechanical and acoustic damping ability of the sound-absorbing felt.
  • the heavy porous layer is defined by at least one parameter of the group comprising
  • At least one of these parameters may have a rate of change per unit area.
  • one or more parameters defining the heavy porous layer has a gradient per unit area which has the effect of allowing a localized action on noise foci.
  • the heavy porous layer may itself be defined to be superimposed precisely on this mapping.
  • the heavy porous layer may comprise polymeric particles having a density of between 500 and 2000 kg / m 3 .
  • the polymeric particles have a substantially lamellar shape whose ratio of the length to the thickness is between 5 and 100. This geometry makes it possible to ensure a large contact area between each polymeric particle and the hot-melt fibers, which allows to obtain a set having a strong cohesion.
  • the minimum particle size of the polymer particles is of the order of 1 mm.
  • the particle size of the polymer particles is between 3 mm and 30 mm; this range makes it possible, in fact, a satisfactory cohesion of the fibrous structure.
  • the invention also relates to a soundproofing complex comprising a layer of heavy porous material on which is superposed a fibrous layer forming a spring.
  • the fibrous spring layer comprises fibers blended with hot melt fibers.
  • the latter is defined by at least one of the parameters of the group comprising
  • At least one of these parameters may have a variation rate per unit area.
  • the fibrous spring layer may also, and independently of the heavy porous layer, have one or more parameters having a gradient per unit area which has the effect of allowing localized action on noise foci.
  • the complex thus defined can be parameterized according to a sound map of a vehicle in terms of isolation by acting mainly on the definition of the layer porous heavy and / or in terms of absorption by acting mainly on the fibrous layer spring.
  • Controlling the gradients per unit area of one or more parameters that characterize the fibrous layer forming spring also has the effect of allowing a localized action on the mechanical performance of the sound-absorbing complex.
  • the complex thus defined can be parameterized locally in mechanical terms according to the stresses specific to certain areas of the complex.
  • the complex comprises a textile layer of appearance superimposed on the heavy porous layer.
  • the complex comprises a sealed or controlled porosity layer positioned between the layer of the appearance textile and the porous heavy layer.
  • the complex may comprise a sealed or controlled porosity layer positioned either between the appearance textile layer and the porous heavy layer or between the porous heavy layer and the spring fibrous layer.
  • Figures 1 and 2 show an embodiment of a heavy porous layer respectively before and after compaction
  • Figure 3 shows, on an enlarged scale, an entanglement of a polymeric particle in a fibrous network
  • FIG. 4 is a graph illustrating the density at constant compaction pressure of two embodiments of a heavy porous layer according to the invention with respect to a conventional fibrous layer,
  • FIG. 5 is a graph representing the insulation slope between 315 and 3150 Hz of a heavy layer as a function of its density
  • Figures 6 and 7 show an embodiment of a heavy porous layer respectively before and after compaction with additional local supply of material
  • Figures 8 and 9 show an embodiment of a fibrous layer spring respectively before and after compaction with additional local supply of material
  • FIG. 10 shows an embodiment of a complex integrating the heavy porous layer with the fibrous layer forming a spring according to the invention
  • Figures 11 and 12 show two examples of soundproofing complex incorporating a sealed layer or controlled porosity, according to two types of preferred positioning.
  • the heavy porous layer 2 according to the invention consists of synthetic or natural frayed textile fibers 4 which are entangled with polymeric particles 5; we also note the presence of binder fibers 6 whose function is to ensure the cohesion of this layer and forms a network that traps the polymeric particles 5.
  • the frayed textile fibers 4 may be fibers from textile recycling. It may be synthetic fibers (acrylic, polyester) or possibly natural (cotton) which have a relatively low apparent density of the order of 0.02.
  • These frayed textile fibers 4 behave in a relatively inert manner and have, as their main object, to confer its volume on the heavy porous layer 2.
  • An advantage of integrating these frayed textile fibers 4 into the heavy porous layer 2 is their very low cost and their high availability.
  • a second constituent of the heavy porous layer 2 which can also come from recycling consists of the polymeric particles 5.
  • particles 5 resulting from shredding of industrial polymeric material belonging, for example, to the family of elastomers (EPDM type, EVA, rubber and derivatives) or thermoplastics (type PP, PE, PVC or other).
  • Particles means small irregular pieces which are obtained by shredding or crushing polymer waste.
  • These particles 5 may be substantially flat and may have dimensions of the order of 3 to 30 millimeters. The fact that the particles 5 have irregular shapes and their surface has roughness proves to be a favorable point insofar as the asperities act as gripping elements with respect to the fibers 4.
  • the particles can be used directly after their shredding or grinding operation without any treatment.
  • the particles may be relatively calibrated but it may also be envisaged to use particles having a wide variety of sizes.
  • a third component which is used in the manufacture of the heavy porous layer 2 consists of binder fibers 6 hot melt.
  • binder fibers 6 may consist of bi-component polyester fiber, polypropylene or polyamide. These hot-melt binder fibers 6 are entangled with the frayed textile fibers 4 and the particles 5 and provide the strength and the cohesion of the heavy porous layer 2.
  • the hot-melt binder fibers 6 form a network within the heavy porous layer 2 in which each point of contact between two binder fibers 6 constitutes a link point of the network.
  • the particles may be derived from tire grinding. In this case at the end of the grinding operation, fragments of fibers that enter into the composition of the tires may remain present on the surface of the particles 5. The presence of these filaments is a favorable point since it improves the entanglement and the adhesion of particles 5 in the network of binder fibers 6 hot melt and frayed textile fibers 4.
  • each particle 5 is trapped individually in the network of binding fibers 6.
  • the cohesion of the heavy porous layer 2, that is to say its ability not to disaggregate, is very important.
  • the great specificity of the heavy porous layer according to the invention is that it incorporates polymeric particles whose function is to densify a fibrous structure which inherently has a low density.
  • FIG. 1 shows the entanglement of fibers 4, particles 5 and binder fibers 6 prior to hot compaction, which makes it possible to obtain a final layer illustrated in FIG.
  • FIG. 4 illustrates the fact that the contribution of the polymer particles makes it possible to double the density of a layer integrating the latter with respect to a purely fibrous layer.
  • Column 61 of FIG. 4 represents a purely fibrous soundproofing structure having a reference density of 100; the columns 62 and 63 represent, at the same compacting pressure, the density of a heavy porous layer 2 respectively integrating particles of 600 kg / m 3 and 1000 kg / m 3 .
  • FIG. 5 represents an insulation slope as a function of the density of a layer.
  • the influence of the density - and thus the interest of maximizing the latter - on the insulation slope is easily measured.
  • the heavy porous layer 2 may, in practice, have a basis weight of the order of 4 kg / m 2 for a thickness of 3 mm, which makes it a truly heavy layer which has a very significant sealing effect.
  • the heavy porous layer 2 remains, nevertheless, flexible and can, therefore, be easily shaped to adapt to the geometric constraints of a vehicle in which it will take place.
  • the heavy porous layer 2 can be used alone since it combines, at the same time, an insulation effect thanks to its high density which is conferred on it by the polymeric particles and an absorption effect thanks to its porous nature which it is conferred by the fibers.
  • the heavy porous layer 2 may, for example, be used to double the inner face of a bonnet.
  • the air flow resistivity range of the porous heavy layer may range from 5,000 to 3,000,000 Nm " 5s, and more specifically from 20,000 to 1,500,000 Nm ' 5s.
  • the heavy porous layer 2 can, moreover, be implemented in a very specific manner which is illustrated in FIGS. 6 and 7.
  • the heavy porous layer is shaped to conform to the shape of the floor of the vehicle ; it has a strongly left-hand surface which has a transmission tunnel A, as well as locations B for the feet of the passengers also called cellar with feet.
  • the heavy porous layer 2 may also be required to integrate a reservation C to form a storage trap.
  • it may be envisaged to provide an additional supply of fibers 4, and / or particles 5 and / or binder fibers 6 for, in a particular zone of layer 2 (tunnel zone A in the example of Figure 6), change the soundproofing capacity of the layer after forming ( Figure 7).
  • the thickness e1 of fibers 4, and / or particles 5 and / or binder fibers 6 in the tunnel zone A is greater than the thickness e2 of zone B.
  • the spring fibrous layer 3 comprises frayed textile fibers and hot melt binder fibers.
  • the fibrous spring layer may also incorporate foam waste.
  • the heavy porous layer 2 and the fibrous layer spring 3 are superimposed and their bond is made by their respective hot melt fibers.
  • a layer 8 of carpet-like appearance textile there is also provided.
  • a tight layer or controlled porosity 10 may optionally be positioned between two layers of the complex to improve the acoustic efficiency of the sound-insulating complex in terms of insulation.
  • the invention provides for the possible use of a such sealing layer 10 positioned between the layer 8 of the appearance textile and the porous heavy layer 2 or between the porous heavy layer 2 and the fibrous layer spring 3.
  • the soundproofing complex has, in practice, several significant advantages over the soundproofing complex which, for the most part, are multi-material assemblies working mainly in terms of simple acoustic insulation.
  • a very significant advantage of this complex is that it can integrate areas of higher density to provide local noise treatment, which allows to propose a complex in line with specific soundproofing needs.
  • Figure 10 is schematically shown a soundproofing complex according to the invention shaped in a floor mat application.
  • the complex which incorporates a heavy porous layer 2 and a fibrous spring layer 3 can be three-dimensionally shaped to suit the particular shape of the floor surface.
  • the fibrous spring layer 3 provides a significant mechanical strength in terms of lift. This is important since, firstly, the handling of the complex, including its installation, is facilitated and, secondly, it avoids the phenomenon of depression of the feet of a passenger in the floor mat.
  • the thickness (denoted e) and / or the density (denoted m v ) of each of the fibrous and fibrous layers 2 spring 3 can present a rate of change; in other words, the complex can be precisely adapted according to geometric or acoustic requirements.
  • the density and thickness parameters of the heavy porous layer 2 and of the fibrous layer 3 can take the following values:
  • the complex acts both as an insulator and as an absorbent.
  • the insulation is mainly obtained by the combination of the heavy porous layer 2 with the spring fibrous layer 3.
  • the insulation levels achieved are higher than those of the known fibrous sound-absorbing complexes; this result is obtained thanks to the high density of the heavy porous layer 2.
  • a sealing layer 10 positioned between two layers 2 and 3 as shown in FIG. 12 or between the heavy porous layer 2 and the appearance textile layer 8.
  • the complex according to the invention is entirely fibrous and, as such, is easily recyclable. Its recycling can also be carried out by a textile recycling system which implements essentially mechanical means (shredding, grinding, carding ).
  • the complex according to the invention is therefore recyclable but its main constituents can themselves be recycled, which has a very favorable impact on its cost.
  • the method according to the invention makes it possible to ensure a localized and independent management of the thickness and / or the density of each of the constituent layers of the complex and thus, ultimately, to produce a complex whose properties of Soundproofing, in terms of insulation and in terms of absorption, and the mechanical properties, in terms of lift, compressive strength and tearing, can be modulated according to the acoustic and mechanical requirements locally requested.

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Abstract

Cette couche poreuse lourde (2) d'insonorisation comprend des fibres enchevêtrées avec des particules polymériques et des fibres liantes thermofusibles amalgamant les particules polymériques et les fibres. L'invention concerne également un complexe constitué d'une couche poreuse lourde sur laquelle est superposée une couche fibreuse ressort (3).

Description

COUCHE D'INSONORISATION ET COMPLEXE DMNSONORISATION
INCORPORANT CELLE-CI.
La présente invention concerne une couche d'insonorisation et un complexe intégrant cette couche.
Tout véhicule automobile produit des bruits dans une large gamme de fréquences. Ces bruits ont de multiples origines ; les bruits peuvent être crées par le moteur, le bruit aérodynamique du frottement de l'air sur le véhicule, le bruit du roulement du véhicule sur la chaussée.
Il importe, donc, de protéger l'habitacle d'un véhicule, et donc les personnes qui s'y trouvent, des bruits générés par le véhicule au cours de son fonctionnement.
Pour faire face à cette exigence acoustique, on a recours à des complexes d'insonorisation qui sont positionnés en regard de différents foyers de bruits.
Dans l'habitacle, des complexes d'insonorisation viennent recouvrir le plancher de l'habitacle et la paroi de tablier qui sépare l'habitacle du compartiment moteur.
Dans le compartiment moteur, des complexes insonorisants encapsulent le compartiment moteur.
A l'extérieur du véhicule, le traitement acoustique concerne principalement des protecteurs intérieurs d'ailes.
Selon les sources de bruits à traiter, ces complexes d'insonorisation peuvent agir selon deux modes d'action.
Ces complexes d'insonorisation peuvent, d'une part, agir pour réaliser une isolation acoustique, c'est-à-dire pour empêcher que des bruits ne pénètrent dans le volume concerné. Le traitement acoustique par isolation est majoritairement utilisé pour l'insonorisation de l'habitacle et, dans certaines applications sous capot (insonorisant de boite à eau) et extérieures (protecteur intérieur d'aile).
Ces complexes d'insonorisation peuvent, d'autre part, agir par absorption acoustique, c'est-à-dire par absorption et dissipation des sons qui se propagent depuis les différents foyers sources (moteur, boîte de vitesse, roue, etc.). Généralement, les principales sources de bruit traitées par absorption acoustique sont celles situées sous le capot moteur.
Pour faire face à ces exigences d'insonorisation en termes d'isolation et d'absorption, on peut mettre en œuvre des complexes monocouches ou multicouches qui remplissent les fonctions d'isolation et/ou d'absorption.
Un traitement classique par isolation acoustique, obtenu par un complexe d'insonorisation, tel qu'un tapis d'habitacle destiné à recouvrir le plancher d'un véhicule ou un tablier destiné à recouvrir la tôle qui sépare le moteur de l'habitacle, associe un couple dit « ressort-masse ». Ce type de complexe, de manière générale, associe :
- une couche d'un matériau à faible résistance au passage de l'air, appelé "ressort" qui peut être une mousse de polyuréthane ou, éventuellement, un matériau fibreux, et
- une couche d'un matériau dit "masse lourde". Traditionnellement, la « masse lourde » est imperméable à l'air et à l'eau. Elle se compose d'un polymère thermoplastique (PE1 PP, EVA, PVC) ou réticulé (EPDM, caoutchouc et dérivés) et d'une forte proportion de charges minérales afin d'apporter l'effet « masse » nécessaire à l'isolation acoustique. Ce type de couche n'apporte aucune absorption acoustique du fait même de l'étanchéité apportée par la « masse lourde » polymère.
Les performances acoustiques d'un complexe ainsi défini sont fonction de la densité et de l'épaisseur de la couche formant ressort et du grammage de la couche formant "masse lourde".
Dans le cas d'un insonorisant d'habitacle de type tapis d'habitacle, une couche de textile d'aspect peut compléter le complexe.
Dans certaines applications, les produits d'insonorisation doivent apporter également des propriétés mécaniques adaptées à l'application. Ainsi dans l'intérieur habitacle, les complexes qui recouvrent le plancher de l'habitacle doivent également présenter des propriétés mécaniques en termes de portance, de résistance à la déchirure et à la compression puisque ce sont des éléments d'habillage exposés.
On connaît des moyens de traitements acoustiques qui combinent isolation et absorption et qui agissent pour l'insonorisation de l'habitacle.
Par exemple, le document EP-A-0934180 propose, notamment, un système masse-ressort poreux permettant d'obtenir une absorption côté habitacle. Le système se caractérise par l'association d'une couche fibreuse densifiée à forte résistance au passage de l'air et d'une couche fibreuse à faible résistance au passage de l'air. Le système obtenu permet d'apporter une absorption acoustique côté habitacle, au dépend de l'isolation acoustique qui se révèle moins efficace qu'un système traditionnel avec masse lourde étanche à cause du faible niveau de densité atteint par la couche fibreuse densifiée.
Le document FR-A-2859477 décrit un système d'insonorisation poreux où le niveau de porosité est géré par une dépose maîtrisée de polyoléfine à la surface d'une des couches fibreuses. Le process de saupoudrage permet de différencier la quantité de poudre déposée sur l'une des couches afin d'optimiser localement les propriétés acoustiques. La localisation du saupoudrage agit efficacement sur la porosité du feutre mais n'apporte aucun gain en terme de propriétés mécaniques sur la fonction tapis d'habitacle.
Sur un certain nombre de points, on doit constater que les complexes d'insonorisation actuels ne sont pas totalement satisfaisants.
Tout d'abord, du fait de leur nature multi matériaux, les complexes d'insonorisation sont difficiles et coûteux à recycler. Or, le recyclage total d'un véhicule est une donnée importante de la conception d'un véhicule. Les deux causes majeures sont la difficulté de séparation des différents matériaux constitutifs du complexe insonorisant et la structure réticulée des matériaux « masse lourde » et « ressort » qui interdit tout recyclage par fusion. L'unique solution de recyclage consiste à broyer les déchets et à les introduire comme charges dans différentes applications. Or, la quantité de ces déchets est nettement supérieure aux capacités de réutilisation industrielle.
De plus, les performances d'insonorisation dépendent en grande partie de la masse du complexe. Or, le compromis entre masse totale du véhicule et performance d'insonorisation acoustique peut se faire au détriment des performances acoustiques car la masse d'un véhicule ne peut pas être augmentée sans limite.
Il est à remarquer que les complexes d'insonorisation sont de plus composés de matières dérivées de la chimie du pétrole, ce qui fait que leurs coûts peuvent être très fluctuants et ont tendance globalement à augmenter. On peut, de plus, noter que les complexes d'insonorisation actuels qui intègrent des matières polymérisables présentent des temps de fabrication qui peuvent être importants.
Il apparaît donc que les complexes d'insonorisation actuels présentent des insuffisances importantes. Un but de l'invention est de proposer un matériau d'insonorisation qui agisse efficacement en termes d'isolation et d'absorption. Un autre but de l'invention est de proposer un matériau d'insonorisation qui présente également une tenue mécanique.
Un autre but de l'invention est de proposer un système d'insonorisation complexe pouvant assurer des performances acoustiques et mécaniques localisées.
Un autre but de l'invention est donc de proposer un complexe d'insonorisation acoustique qui puisse être recyclé à moindre coût.
L'invention a pour objet une couche poreuse lourde d'insonorisation comprenant des fibres enchevêtrées avec des particules polymériques et des fibres liantes thermofusibles amalgamant les particules polymériques et les fibres.
Le fondement de l'invention est de proposer une couche d'insonorisation à base de fibres qui, du fait de la porosité intrinsèque des fibres, agit en absorption et à base de particules polymériques qui confèrent à la couche d'insonorisation un effet d'isolation ; cet effet d'isolation est obtenu grâce aux particules polymériques qui assurent une densification de la couche poreuse lourde et lui confèrent l'effet masse nécessaire.
Ainsi de façon remarquable, la couche poreuse lourde peut présenter une masse volumique comprise entre 150 et 1 500 kg/m3. On peut noter que cette masse volumique est obtenue toute en conservant une certaine souplesse. En cela, la couche poreuse lourde selon l'invention se distingue radicalement des couches fibreuses connues de type feutre dont la masse volumique ne peut être augmentée que par augmentation du compactage ; ce compactage induit une diminution dé la souplesse du feutre et, donc, corollairement une diminution de la faculté d'amortissement mécanique et acoustique du feutre insonorisant.
Selon une disposition particulièrement avantageuse, la couche poreuse lourde est définie par au moins un paramètre du groupe comprenant
- masse surfacique de la couche poreuse lourde, - épaisseur de la couche poreuse lourde,
- concentration de fibres,
- concentration de particules polymériques,
- concentration de fibres liantes thermofusibles au moins l'un de ces paramètres pouvant présenter un taux de variation par unité de surface. Selon cette disposition, il est prévu que un ou plusieurs paramètres définissant la couche poreuse lourde présente un gradient par unité de surface ce qui a pour effet de permettre une action localisée sur des foyers de bruits. En d'autres termes, une fois établie une cartographie des foyers sonores d'un véhicule, la couche poreuse lourde peut être elle-même définie pour se superposer précisément à cette cartographie.
En termes concrets, la couche poreuse lourde peut comprendre des particules polymériques de masse volumique comprises entre 500 et 2 000 kg/m3. De préférence, les particules polymériques présentent une forme sensiblement lamellaire dont le rapport de la longueur sur l'épaisseur est compris entre 5 et 100. Cette géométrie permet d'assurer une importante surface de contact entre chaque particule polymérique et les fibres thermofusibles ce qui permet d'obtenir un ensemble ayant une forte cohésion. En pratique, la granulométrie minimale des particules polymériques est de l'ordre de 1 mm. De préférence, la granulométrie des particules polymériques est comprise entre 3 mm et 30 mm ; cette plage permet, en effet, une cohésion satisfaisante de la structure fibreuse.
L'invention a également pour objet un complexe d'insonorisation comprenant une couche de matériau poreuse lourde sur laquelle est superposée une couche fibreuse formant ressort.
Selon une possibilité, la couche fibreuse formant ressort comprend des fibres mélangées avec des fibres thermofusibles.
Dans une forme de réalisation de la couche fibreuse ressort, celle-ci est définie par au moins l'un des paramètres du groupe comprenant
- masse surfacique de la couche fibreuse ressort,
- épaisseur de la couche fibreuse ressort,
- concentration de fibres, au moins l'un de ces paramètres pouvant présenter un taux variation par unité de surface.
La couche fibreuse formant ressort peut également, et de manière indépendante de la couche poreuse lourde, présenter un ou plusieurs paramètres ayant un gradient par unité de surface ce qui a pour effet de permettre une action localisée sur des foyers de bruits. Le complexe ainsi défini peut être paramétré en fonction d'une cartographie sonore d'un véhicule en terme d'isolation en agissant principalement sur la définition de la couche poreuse lourde et/ou en terme d'absorption en agissant principalement sur la couche fibreuse ressort.
La maîtrise des gradients par unité de surface d'un ou plusieurs paramètres qui caractérisent la couche fibreuse formant ressort a également pour effet de permettre une action localisée sur les performances mécaniques du complexe insonorisant. Le complexe ainsi défini peut être paramétré localement en terme mécanique en fonction des sollicitations spécifiques à certaines zones du complexe.
Dans certaines applications notamment dans le cas où le complexe est disposé à l'intérieur de l'habitacle d'un véhicule, il est envisagé que le complexe comprenne une couche de textile d'aspect superposée sur la couche poreuse lourde.
Il peut également être envisagé que le complexe comprenne une couche étanche ou à porosité contrôlée positionnée entre la couche du textile d'aspect et la couche lourde poreuse.
Selon deux autres variantes, le complexe peut comprendre une couche étanche ou à porosité contrôlée positionnée soit entre la couche de textile d'aspect et la couche lourde poreuse soit entre la couche lourde poreuse et la couche fibreuse ressort. Pour sa bonne compréhension, l'invention est décrite en référence au dessin ci annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, plusieurs formes de réalisation d'une couche poreuse lourde et de complexes intégrant cette couche poreuse lourde.
Figures 1 et 2 montrent une forme de réalisation d'une couche poreuse lourde respectivement avant et après compactage,
Figure 3 montre, à une échelle agrandie, un enchevêtrement d'une particule polymérique dans un réseau fibreux,
Figure 4 est un graphe illustrant la masse volumique à pression de compactage constante de deux formes d'exécution d'une couche poreuse lourde selon l'invention par rapport à une couche fibreuse classique,
Figure 5 est un graphe représentant la pente d'isolation entre 315 et 3150Hz d'une couche lourde en fonction de sa masse volumique,
Figures 6 et 7 montrent une forme de réalisation d'une couche poreuse lourde respectivement avant et après compactage avec apport local supplémentaire de matière, Figures 8 et 9 montrent une forme de réalisation d'une couche fibreuse ressort respectivement avant et après compactage avec apport local supplémentaire de matière,
Figure 10 montre une forme de réalisation d'un complexe intégrant la couche poreuse lourde avec la couche fibreuse formant ressort selon l'invention,
Figures 11 et 12 montrent deux exemples de complexe insonorisant intégrant une couche étanche ou à porosité contrôlée, selon deux types de positionnement privilégiés. En se référant tout d'abord à la figure 3, on peut voir que la couche poreuse lourde 2 selon l'invention est constituée de fibres textiles effilochées 4 synthétiques ou naturelles qui sont enchevêtrées avec des particules polymériques 5 ; on note également la présence de fibres liantes 6 dont la fonction est d'assurer la cohésion de cette couche et forme un réseau qui emprisonne les particules polymériques 5.
Un point qu'il faut noter est que la majeure partie des éléments qui entrent dans la composition de la couche poreuse lourde 2 peut être issu de recyclage.
En effet, les fibres textiles effilochées 4 peuvent être des fibres issues de recyclage textile. Il peut s'agir de fibres synthétiques (acrylique, polyester) ou éventuellement naturelles (coton) qui présentent une densité apparente relativement basse de l'ordre de 0,02.
Ces fibres textiles effilochées 4 se comportent de manière relativement inerte et ont, comme principal objet, de conférer son volume à la couche poreuse lourde 2.
Un avantage de l'intégration de ces fibres textiles effilochées 4 dans la couche poreuse lourde 2 est leur coût très bas et leur grande disponibilité.
Un deuxième constituant de la couche poreuse lourde 2 qui peut également provenir de recyclage est constitué par les particules polymériques 5.
En pratique, il peut s'agir de particules 5 issues de déchiquetage de matière polymérique industrielle, appartenant, par exemple, à la famille des élastomères (type EPDM, EVA, caoutchouc et dérivés) ou des thermoplastiques (type PP, PE, PVC ou autres). Par particules, on entend de petits morceaux irréguliers qui sont obtenus par déchiquetage ou broyage de déchets de polymère. Ces particules 5 peuvent être sensiblement plates et peuvent présenter des dimensions de l'ordre de 3 à 30 millimètres. Le fait que les particules 5 présentent des formes irrégulières et que leur surface présente des aspérités s'avère être un point favorable dans la mesure où les aspérités agissent comme éléments agrippants par rapport aux fibres 4.
Ainsi, les particules 5 peuvent être utilisées directement après leur opération de déchiquetage ou broyage, sans aucun traitement.
Les particules 5 peuvent être relativement calibrées mais il peut également être envisagé de faire appel à des particules qui présentent une grande variété de dimension.
Enfin, une troisième constituant qui entre dans la fabrication de la couche poreuse lourde 2 est constitué par des fibres liantes 6 thermofusibles.
Ces fibres liantes 6 peuvent être constituées de fibre de polyester bi composant, polypropylène ou polyamide. Ces fibres liantes 6 thermofusibles sont enchevêtrées avec les fibres textiles effilochées 4 et les particules 5 et assurent la tenue et la cohésion de la couche poreuse lourde 2.
Les fibres liantes 6 thermofusibles forment un réseau à l'intérieur de la couche poreuse lourde 2 dans lequel chaque point de contact entre deux fibres liantes 6 constitue un point de liaison du réseau.
Les particules 5 peuvent être issues du broyage de pneumatique. Dans ce cas au terme de l'opération de broyage, des fragments de fibres qui entrent dans la composition des pneumatiques peuvent rester présents à la surface des particules 5. La présence de ces filaments est un point favorable puisqu'elle améliore l'enchevêtrement et l'accroche des particules 5 dans le réseau de fibres liantes 6 thermofusibles et de fibres textiles effilochées 4.
L'effet de ces dispositions est, notamment, que chaque particule 5 est emprisonnée individuellement dans le réseau de fibres liantes 6. La cohésion de la couche poreuse lourde 2, c'est-à-dire sa capacité à ne pas de désagréger, est très importante.
La grande spécificité de la couche poreuse lourde selon l'invention est qu'elle intègre des particules 5 polymériques qui ont pour fonction de densifier une structure fibreuse qui présente par nature une densité faible.
La figure 1 montre l'enchevêtrement de fibres 4, de particules 5 et de fibres liantes 6 préalablement à un compactage à chaud qui permet d'obtenir une couche finale illustrée par la figure 2. La figure 4 illustre le fait que l'apport des particules polymériques permet de doubler la masse volumique d'une couche intégrant ces dernières par rapport à une couche purement fibreuse.
La colonne 61 de la figure 4 représente une structure d'insonorisation purement fibreuse ayant une masse volumique de référence égale à 100 ; les colonnes 62 et 63 représentent, à même pression de compactage, la masse volumique d'une couche poreuse lourde 2 intégrant respectivement des particules 5 de 600 kg/m3 et 1000 kg/m3.
La conséquence est comme le montre la figure 5 qui représente une pente d'isolation en fonction de la masse volumique d'une couche. On mesure aisément l'influence de la masse volumique - et donc l'intérêt de maximiser cette dernière - sur la pente d'isolation.
La couche poreuse lourde 2 peut, en pratique, présenter un grammage de l'ordre de 4 kg/m2 pour une épaisseur de 3 mm, ce qui en fait une couche véritablement lourde qui présente un effet plombant très important. La couche poreuse lourde 2 reste, néanmoins, souple et peut, donc, être facilement conformée pour s'adapter à des contraintes géométriques d'un véhicule dans lequel elle va prendre place.
La couche poreuse lourde 2 peut être mise en oeuvre seule puisqu'elle combine, à la fois, un effet d'isolation grâce à sa densité importante qui lui est conférée par les particules polymériques et un effet d'absorption grâce à sa nature poreuse qui lui est conférée par les fibres. La couche poreuse lourde 2 peut, par exemple, être utilisée pour doubler la face intérieure d'un capot moteur. La plage de résistivité au passage de l'air de la couche lourde poreuse peut être comprise entre 5 000 et 3 000 000 N.m"5.s et plus spécifiquement entre 20 000 et 1 500 000 N.m'5.s.
La couche poreuse lourde 2 peut, par ailleurs, être mise en œuvre d'une façon tout à fait spécifique qui est illustrée aux figures 6 et 7. Dans ce type d'application, la couche poreuse lourde est conformée pour épouser la forme du plancher du véhicule ; celui-ci présente une surface fortement gauche qui présente un tunnel de transmission A, ainsi que des emplacements B pour les pieds des passagers également appelés cave à pieds. Il peut également être demandé à la couche poreuse lourde 2 d'intégrer une réservation C pour former une trappe de rangement. Comme on peut le voir sur ces figures, il peut être envisagé de réaliser un apport supplémentaire de fibres 4, et/ou de particules 5 et/ou de fibres liantes 6 pour, en une zone particulière de la couche 2 (zone tunnel A dans l'exemple de la figure 6), modifier la capacité d'insonorisation de la couche après formage (figure 7). Concrètement, l'épaisseur e1 de fibres 4, et/ou de particules 5 et/ou de fibres liantes 6 dans la zone tunnel A est supérieur à l'épaisseur e2 de la zone B. Cela se traduit, après compactage et formage, par le fait que la masse volumique de la couche poreuse lourde 2 présente une masse surfacique évolutive puisque la valeur mv 1 de la masse volumique de la couche poreuse lourde 2 au niveau de la zone A est supérieure à la valeur mv 2 de la masse volumique au niveau de la zone B. Les avantages de cette disposition apparaîtront plus loin. Il est également possible de mettre en œuvre la couche poreuse lourde 2 dans un complexe qui associe une couche ressort fibreuse 3, comme le montre la figure 10.
En ce qui concerne la couche fibreuse ressort 3, celle-ci comprend des fibres textiles effilochées et des fibres liantes thermofusibles. La couche fibreuse ressort peut également incorporer de déchets de mousse. De manière similaire à la couche poreuse lourde 2, il peut être envisagé de réaliser un apport supplémentaire de fibres 4, et/ou de déchets de mousse et/ou de fibres liantes 6 pour, en une zone particulière de la couche 1 (zone cave à pieds B dans l'exemple de la figure 8), modifier les propriétés mécaniques en compression et les capacités d'absorption de la couche ressort 3 après formage (cf figure 9). Cela se traduit, après compactage et formage, par le fait que la masse volumique de la couche fibreuse ressort 3 présente une valeur évolutive puisque la valeur mv 4 de la masse volumique de la couche fibreuse ressort 3 au niveau de la zone C est supérieure à la valeur mv 3 de la masse volumique au niveau de la zone A.
La couche poreuse lourde 2 et la couche fibreuse ressort 3 sont superposées et leur liaison est réalisée par leurs fibres thermofusibles respectives. Dans l'exemple illustré à la figure 10, il est également prévu une couche 8 de textile d'aspect de type moquette.
Une couche étanche ou à porosité contrôlée 10 peut éventuellement être positionnée entre deux couches du complexe pour améliorer l'efficacité acoustique du complexe insonorisant en terme d'isolation. Comme décrit dans la figure 11 , l'invention prévoit l'utilisation éventuelle d'une telle couche étanche 10 positionnée entre la couche 8 du textile d'aspect et la couche lourde poreuse 2 ou entre la couche lourde poreuse 2 et la couche fibreuse ressort 3.
Le complexe d'insonorisation présente, en pratique, plusieurs avantages significatifs par rapport au complexe d'insonorisation qui, pour la plupart, sont des ensembles multi matériaux travaillant principalement en terme d'isolation acoustique simple.
Un avantage très significatif de ce complexe tient au fait qu'il peut intégrer des zones de plus forte densité pour assurer un traitement local des bruits, ce qui permet de proposer un complexe en adéquation avec des besoins d'insonorisation spécifiques.
Sur la figure 10, est représenté schématiquement un complexe d'insonorisation selon l'invention conformé dans une application de tapis de sol. Comme le montre la figure 10, le complexe qui intègre une couche poreuse lourde 2 et une couche fibreuse ressort 3 peut être conformé de manière tridimensionnelle pour s'adapter à la forme particulière de la surface du plancher. Un point important à souligner est que la couche fibreuse ressort 3 assure une tenue mécanique significative en terme de portance. Ceci est important puisque, d'une part, la manipulation du complexe, notamment sa pose, en est facilitée et, d'autre part, cela évite le phénomène d'enfoncement des pieds d'un éventuel passager dans le tapis de sol.
Une autre disposition importante du complexe qui est illustré sur les figures de 6 à 9 tient au fait que l'épaisseur (notée é) et/ou la masse volumique (notée mv) de chacune des couches fibreuse lourde 2 et fibreuse ressort 3 peuvent présenter un taux de variation; en d'autres termes, le complexe peut être précisément adapté en fonction d'exigences de nature géométrique ou acoustique.
Ainsi, dans l'exemple illustré par la figure 10, les paramètres de densité et d'épaisseur de la couche poreuse lourde 2 et de la couche fibreuse ressort 3 peuvent prendre les valeurs suivantes :
| zone cave à pieds B masse densité épaisseur
On constate que les paramètres de densité et d'épaisseur de la couche poreuse lourde 2 et de la couche fibreuse ressort 3 sont gérés indépendamment, ce qui distingue l'invention des solutions existantes connues. Ces valeurs numériques sont, bien entendu, purement indicatives et ne sont en aucun cas limitatives.
Le complexe agit, à la fois, comme isolant et comme absorbant.
L'isolation est principalement obtenue par l'association de la couche poreuse lourde 2 avec la couche fibreuse ressort 3. Les niveaux d'isolation atteints sont supérieurs à ceux des complexes insonorisants fibreux connus ; ce résultat est obtenu grâce à la densité élevée de la couche poreuse lourde 2.
Il peut également être envisagé d'inclure dans le complexe selon l'invention une couche étanche 10 positionnée entre deux couches 2 et 3 comme le montre la figure 12 ou entre la couche poreuse lourde 2 et la couche de textile d'aspect 8.
L'absorption est obtenue des deux côtés du complexe, aussi bien par la couche lourde poreuse 2 que. par la couche fibreuse ressort 3. C'est un avantage très significatif dans le cas d'une application telle que celle illustrée dans la figure 10 car le complexe a également une action d'absorption des bruits qui proviennent de l'habitacle. Or, cette composante sonore est loin d'être négligeable en particulier dans des véhicules qui présentent de grandes surfaces latérales vitrées (par exemple véhicule de type monospace) et/ou un toit vitré. Par rapport aux complexes connus, le complexe selon l'invention est entièrement fibreux et, à ce titre, est facilement recyclable. Son recyclage peut, en outre, être effectué par une filière de recyclage textile qui met en œuvre des moyens essentiellement mécaniques (déchiquetage, broyage, cardage...). Le complexe selon l'invention est donc recyclable mais ses constituants principaux peuvent être eux-mêmes issus de recyclage, ce qui influe très favorablement sur son coût.
On note donc que le procédé selon l'invention permet d'assurer une gestion localisée et indépendante de l'épaisseur et/ou de la densité de chacune des couches constitutives du complexe et donc, in fine, de réaliser un complexe dont les propriétés d'insonorisation, en terme d'isolation comme en terme d'absorption, et les propriétés mécaniques, en terme de portance, résistance à la compression et déchirement, peuvent être modulées en fonction des exigences acoustique et mécanique demandées localement.
Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux formes d'exécution décrites ci-dessus, mais au contraire elle en embrasse toutes les variantes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Couche poreuse lourde (2) d'insonorisation caractérisée en ce qu'elle comprend des fibres (4) enchevêtrées avec des particules (5) polymériques et des fibres liantes (6) thermofusibles amalgamant les particules (5) polymériques et les fibres (4).
2. Couche poreuse (2) lourde d'insonorisation selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'elle présente une masse volumique comprise entre 150 et 1 500 kg/m3.
3. Couche poreuse lourde (2) d'insonorisation selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que la couche poreuse lourde est définie par au moins un paramètre du groupe comprenant
- masse surfacique/volumique de la couche poreuse lourde (2),
- épaisseur de la couche poreuse lourde (2),
- concentration de fibres (4),
- concentration de particules polymériques (5), - concentration de fibres liantes (6) thermofusibles, au moins l'un de ces paramètres pouvant présenter un taux de variation par unité de surface.
4. Couche poreuse lourde (2) d'insonorisation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend des particules polymériques (5) de masse volumique comprises entre 500 et 2 000 kg/m3.
5. Couche poreuse lourde (2) d'insonorisation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les particules polymériques (5) présentent une forme sensiblement lamellaire dont le rapport de la longueur sur l'épaisseur est compris entre 5 et 100.
6. Couche poreuse lourde (2) d'insonorisation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la granulométrie minimale des particules polymériques (5) est de l'ordre de 1 mm.
7. Couche poreuse lourde (2) d'insonorisation selon la revendication 6, caractérisée en ce que la granulométrie des particules polymériques (5) est comprise entre 3 mm et 30 mm.
8. Complexe d'insonorisation caractérisé en ce qu'il comprend une couche poreuse lourde (2) selon l'une des revendications 1 à 7 sur laquelle est superposée une couche fibreuse ressort (3).
9. Complexe d'insonorisation selon la revendication 8, caractérisé en ce que la couche fibreuse ressort (3) comprend des fibres mélangées avec des fibres thermofusibles.
10. Complexe d'insonorisation selon la revendication 9, caractérisé en ce que la couche fibreuse ressort (3) intègre des déchets de mousse.
11. Complexe d'insonorisation selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la couche fibreuse ressort (3) est définie par au moins l'un des paramètres du groupe comprenant - masse surfacique de la couche fibreuse ressort (3),
- épaisseur de la couche fibreuse ressort (3),
- concentration de fibres, au moins l'un de ces paramètres pouvant présenter un taux de variation par unité de surface.
12. Complexe selon l'une des revendications 8 à 11 , caractérisé en ce qu'il comprend une couche de textile d'aspect (8) superposée sur la couche poreuse lourde (2).
13. Complexe d'insonorisation selon la revendication 8 ou la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend une couche (10) étanche ou à porosité contrôlée positionnée entre la couche de textile d'aspect (8) et la couche lourde poreuse (2).
14. Complexe d'insonorisation selon la revendication 8 ou la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend une couche (10) étanche ou à porosité contrôlée positionnée entre la couche lourde poreuse (2) et la couche fibreuse ressort (3).
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