FR2649356A1 - Cellular composite material having a high acoustic insulation capacity and method for obtaining it - Google Patents

Cellular composite material having a high acoustic insulation capacity and method for obtaining it Download PDF

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Abstract

Cellular composite material comprising substantially contiguous hollow microspheres 1 and a solid binder forming meniscuses 3 in the areas of contact between the microspheres and ensuring their mutual connectivity, but leaving the rest of the volume of the interstices between the microspheres free. Such a material has a substantially greater acoustic insulation capacity than when the interstices are filled with binder, while still maintaining good compressive strength.

Description

Matériau composite alvéolaire à fort pouvoir d'isolation acoustique et procédé pour son obtention
L'invention concerne les matériaux composites alvéolaires.
Honeycomb composite material with high acoustic insulation power and method for obtaining it
The invention relates to cellular composite materials.

On connaît de tels matériaux comprenant des microsphères creuses sensiblement jointives et un liant solide ou matrice, généralement constitués par un polymère, remplissant les interstices entre les microsphères. Ces matériaux composites, appelés "mousses syntactiques", sont très légers, comme les mousses expansées, et se distinguent de cellesci par une très bonne résistance à la compression due à la présence des microsphères.Such materials are known comprising substantially contiguous hollow microspheres and a solid binder or matrix, generally constituted by a polymer, filling the interstices between the microspheres. These composite materials, called "syntactic foams", are very light, like expanded foams, and are distinguished from these by a very good resistance to compression due to the presence of microspheres.

A titre d'exemple, la mousse syntactique commercialisée par la société EUROSHORE sous la référence FM 100.1, a une densité de 0,56 et une pression! d'implosion de 450 kg/cm-l.. For example, the syntactic foam marketed by the company EUROSHORE under the reference FM 100.1, has a density of 0.56 and a pressure! implosion rate of 450 kg / cm-l ..

En immersion dans l'eau, elle atténue de 1,75 dB cm'l une onde de fréquence 80 kHz.When immersed in water, it attenuates an 80 kHz frequency wave by 1.75 dB cm'l.

On peut obtenir des densités encore plus faibles en utilisant des sphères de plus grand diamètre. Ainsi, la mousse syntactique "super-allégée" EUROSHORE FSA-B.1200, qui peut supporter une pression isostatique de 120 kg/cm'2, a une densité de 0,44. Elle contient des sphères creuses dont le diamètre maximal est de 50 mm, et présente l'inconvénient de ne pouvoir être utilisée qu'en couches d'épaisseur supérieure à 150 mm.Even lower densities can be obtained by using larger diameter spheres. Thus, the EUROSHORE FSA-B.1200 "super-light" syntactic foam, which can withstand an isostatic pressure of 120 kg / cm'2, has a density of 0.44. It contains hollow spheres whose maximum diameter is 50 mm, and has the disadvantage of being able to be used only in layers with a thickness greater than 150 mm.

Le but de l'invention est de modifier les mousses syntactiques connues de façon à optimiser leur comportement acoustique, même sous de faibles épaisseurs, tout en conservant une résistance à la compression hydrostatique suffisante.The object of the invention is to modify known syntactic foams so as to optimize their acoustic behavior, even at low thicknesses, while retaining sufficient hydrostatic compression resistance.

L'invention a pour objet un matériau composite alvéolaire comprenant des microsphères creuses sensiblement jointives et un liant solide présent dans les interstices entre les microsphères, assurant leur solidarisation mutuelle, caractérisé en ce que le liant n'occupe qu'une fraction minoritaire du volume desdits interstices, le reliquat de ce volume restant libre.The invention relates to a cellular composite material comprising hollow microspheres substantially contiguous and a solid binder present in the interstices between the microspheres, ensuring their mutual joining, characterized in that the binder occupies only a minority fraction of the volume of said interstices, the remainder of this volume remaining free.

De préférence, la quantité de liant est sensiblement limitée à la formation de ménisques dans les zones de contact entre les microsphères.Preferably, the quantity of binder is substantially limited to the formation of menisci in the areas of contact between the microspheres.

Le matériau composite selon l'invention peut comprendre, outre les microsphères creuses, des microsphères pleines.The composite material according to the invention can comprise, in addition to the hollow microspheres, solid microspheres.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les microsphères sont en une matière présentant en surface des groupes hydroxyles, et le liant est propre à former avec ces groupes hydroxyles des liaisons hydrogène.According to an advantageous characteristic of the invention, the microspheres are made of a material having hydroxyl groups on the surface, and the binder is capable of forming hydrogen bonds with these hydroxyl groups.

Le liant est dans la plupart des cas un polymère organique.The binder is in most cases an organic polymer.

A titre d'exemple, les microsphères peuvent être en au moins une matière choisie parmi le verre, la silice et les résines phénoliques, le liant pouvant être une résine phénolique, époxyde, polyester, vinylique par exemple.By way of example, the microspheres can be made of at least one material chosen from glass, silica and phenolic resins, the binder being able to be a phenolic, epoxy, polyester, vinyl resin for example.

L'invention vise également un bloc du matériau composite tel que défini ci-dessus, dont les interstices résiduels sont remplis en surface d'une résine d'imprégnation lorsqu'il s'agit de rendre le bloc étanche.The invention also relates to a block of the composite material as defined above, the residual interstices of which are filled on the surface with an impregnation resin when the block is to be made waterproof.

L'invention a encore pour objet un procédé d'obtention d'un tel matériau composite, dans lequel on empile des microsphères creuses et le cas échéant des microsphères pleines, on remplit les interstices de l'empilement d'un liquide propre à fournir le liant par transformation chimique après élimination d'un solvant éventuel, on essore pour éliminer le liquide en excès et on traite le liquide résiduel pour former des particules de liant entre les microsphères.Another subject of the invention is a process for obtaining such a composite material, in which hollow microspheres and, where appropriate, full microspheres are stacked, the interstices of the stack are filled with a liquid capable of supplying the binder by chemical transformation after removal of any solvent, it is wrung to remove the excess liquid and the residual liquid is treated to form binder particles between the microspheres.

Selon des modalités particulières du procédé - l'empilage des microsphères s'effectue sous vibration; - l'essorage s'effectue sous vide; et - le liquide est une solution de résine organique, le traitement comprenant l'évaporation du solvant.According to particular methods of the process - the stacking of the microspheres is carried out under vibration; - spin drying takes place under vacuum; and the liquid is an organic resin solution, the treatment comprising the evaporation of the solvent.

D'autres caractéristiques et avantages de 11 invention ressortiront de la description détaillée ci-après et des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement quatre étapes successives de la fabrication d'un matériau composite selon l'invention; - la figure 2 représente schématiquement un appareillage pour l'introduction du liquide dans les interstices entre les microsphères et pour l'essorage; - les figures 3 et 4 sont des diagrammes relatifs aux propriétés d'un matériau composite selon l'invention.Other characteristics and advantages of the invention will become apparent from the detailed description below and from the appended drawings in which - FIG. 1 schematically represents four successive stages in the manufacture of a composite material according to the invention; - Figure 2 schematically shows an apparatus for introducing the liquid into the interstices between the microspheres and for spinning; - Figures 3 and 4 are diagrams relating to the properties of a composite material according to the invention.

La figure 1 illustre schématiquement, sous les lettres a, b, c et d, quatre états par lesquels passe successivement le matériau composite selon l'invention au cours de sa fabrication, les trois premiers états s'appliquant également aux mousses syntactiques connues. L'état a correspond aux microsphères creuses de départ, indiquées par la référen- ce 1. Dans l'état b, les microsphères 1 sont rapprochées les unes des autres jusqu'à être jointives, chacune d'elles étant pratiquement tangente à plusieurs autres, de façon à former un empilement sensiblement incompressible. A I1 état c, le liquide précurseur du liant remplit les interstices 2 entre les microsphères.Dans le cas d'une mousse syntactique classique, ce précurseur est généralement une résine liquide qui est alors polymérisée ou réticulée pour former une matrice solide occupant sensiblement elle aussi le volume total des interstices.FIG. 1 schematically illustrates, under the letters a, b, c and d, four states through which the composite material according to the invention passes successively during its manufacture, the first three states also applying to known syntactic foams. State a corresponds to the starting hollow microspheres, indicated by the reference 1. In state b, microspheres 1 are brought close to one another until they are joined, each of them being practically tangent to several others , so as to form a substantially incompressible stack. In I1 state c, the precursor liquid of the binder fills the interstices 2 between the microspheres. In the case of a conventional syntactic foam, this precursor is generally a liquid resin which is then polymerized or crosslinked to form a solid matrix occupying also substantially the total volume of the interstices.

Selon l'invention, on essore le produit de l'état c pour obtenir l'état d dans lequel le précurseur liquide ne forme plus que des ménisques 3 dans les zones de tangence des microsphères entre elles. De plus, ce précurseur liquide peut être une. solution d'une résine polymérisable ou réticulable, l'évaporation du solvant réduisant encore le volume occupé par le liant final.According to the invention, the product is drained from state c to obtain state d in which the liquid precursor no longer forms anything but menisci 3 in the zones of tangency of the microspheres therebetween. In addition, this liquid precursor can be one. solution of a polymerizable or crosslinkable resin, the evaporation of the solvent further reducing the volume occupied by the final binder.

Le matériau composite selon l'invention présente des propriétés d'isolation acoustique très fortement accrues par rapport aux mousses syntactiques connues, et se comporte en rupteur d'impédance acoustique, c'est-à-dire qu'il ne transmet pas les ondes acoustiques, car il est doté d'un pouvoir de réflexion acoustique élevé. Dans le cas où on ne souhaite pas une rupture d'impédance acoustique, mais une neutralité du matériau, on peut ajuster son comportement acoustique à celui du milieu ambiant, par exemple de l'eau dans laquelle le matériau est immergé, en remplaçant partiellement les microsphères creuses par des microsphères pleines de diamètre voisin, dans une proportion convenable.The composite material according to the invention has very strongly increased sound insulation properties compared to known syntactic foams, and behaves as an acoustic impedance breaker, that is to say that it does not transmit acoustic waves. , because it has a high acoustic reflection power. In the case where one does not want a break in acoustic impedance, but a neutrality of the material, one can adjust its acoustic behavior to that of the ambient environment, for example water in which the material is immersed, by partially replacing the hollow microspheres by solid microspheres of similar diameter, in a suitable proportion.

La résistance mécanique du matériau composite selon l'invention, bien qu'inférieure à celle d'une mousse syntactique classique obtenue à partir des mêmes microsphères et du même liant, est très supérieure à celle des mousses d'expansion grâce à la sphéricité des charges creuses jointives. The mechanical resistance of the composite material according to the invention, although lower than that of a conventional syntactic foam obtained from the same microspheres and the same binder, is much higher than that of expansion foams owing to the sphericity of the fillers joined sockets.

On trouve dans le commerce des microsphères de silice, de verre ou de résine phénolique d'un diamètre de quelques dizaines de microns et d'une masse spécifique à l'état jointif (figure l,b) comprise entre 110 et 190 kg/m'3 environ.Commercially available microspheres of silica, glass or phenolic resin with a diameter of a few tens of microns and a specific mass in the joined state (Figure l, b) between 110 and 190 kg / m '3 approximately.

De telles microsphères peuvent être utilisées dans llinven- tion en combinaison avec un liant constitué par une résine phénolique, époxyde, polyester, vinylique par exemple. L'utilisation d'un liant comportant des groupes hydroxyles, par exemple une résine phénolique, améliore l'adhésion par la formation de liaisons hydrogène avec les groupes hydroxyles présents en surface des microsphères. Dans le cas où les microsphères sont en une matière hygroscopique, par exemple une résine phénolique, elles doivent être séchées au préalable afin de réduire la formation d'agrégats.Such microspheres can be used in the invention in combination with a binder consisting of a phenolic, epoxy, polyester, vinyl resin for example. The use of a binder comprising hydroxyl groups, for example a phenolic resin, improves adhesion by the formation of hydrogen bonds with the hydroxyl groups present on the surface of the microspheres. In the case where the microspheres are made of a hygroscopic material, for example a phenolic resin, they must be dried beforehand in order to reduce the formation of aggregates.

Pour des applications à des températures élevées ne permettant pas l'utilisation de liants organiques, on peut utiliser un liant minéral tel que de la silice obtenue par exemple par hydrolyse in situ d'un silane.For applications at high temperatures which do not allow the use of organic binders, an inorganic binder can be used such as silica obtained for example by in situ hydrolysis of a silane.

Pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, on peut utiliser (figure 2) une plaque rigide 4 en acier inoxydable, percée de trous de 1 à 2 mm de diamètre écartés les uns des autres de 1 à 2 mm, associée à des flancs amovibles 5 en acier inoxydable recouverts dlun film d'aluminium et de polytétrafluoréthylène 6 facilitant les démoulages.To implement the method according to the invention, it is possible to use (FIG. 2) a rigid plate 4 of stainless steel, pierced with holes of 1 to 2 mm in diameter spaced from one another by 1 to 2 mm, associated with removable sidewalls 5 made of stainless steel covered with an aluminum film and polytetrafluoroethylene 6 facilitating demoulding.

Les microsphères sont déposées dans le moule ainsi constitué, sur un papier filtre épais à texture fine 7, reposant sur la plaque 4 et pincé entre celle-ci et les flancs 5. The microspheres are deposited in the mold thus formed, on a thick filter paper with a fine texture 7, resting on the plate 4 and pinched between the latter and the sides 5.

Le rapprochement des microsphères (figure 1, état b) est réalisé au moyen d'une table vibrante jusqu a stabilisation du volume apparent. Un second papier filtre surmonté d'une grille métallique 8 est disposé sur la surface du lit de microsphères afin de conserver la planéité de celle-ci pendant la coulée du liquide d'imprégnation. The microspheres are brought together (FIG. 1, state b) by means of a vibrating table until the apparent volume has stabilized. A second filter paper surmounted by a metal grid 8 is placed on the surface of the microsphere bed in order to preserve the flatness of the latter during the pouring of the impregnation liquid.

Le moule est alors placé sur un entonnoir de Büchner 9 avec interposition en périphérie d'un joint de caoutchouc souple 10 assurant l'étanchéité latérale, et le liquide d'imprégnation est versé à la pression atmosphérique jusqu'à recouvrir les microsphères, après quoi le vide est appliqué par l'intermédiaire d'une fiole à essorer 11 sur laquelle l'entonnoir 9 est monté avec interposition d'un joint d'étanchéité 12. Pour obtenir la quantité de liant la plus faible possible, on applique le vide jusqu'à la fin de 11 écoulement du liquide.The mold is then placed on a Büchner funnel 9 with interposition at the periphery of a flexible rubber seal 10 ensuring lateral sealing, and the impregnation liquid is poured at atmospheric pressure until covering the microspheres, after which the vacuum is applied by means of a wringing flask 11 on which the funnel 9 is mounted with the interposition of a seal 12. To obtain the lowest possible quantity of binder, the vacuum is applied until at the end of the flow of the liquid.

Le moule est ensuite retiré de l'entonnoir 9 et placé en étuve pour l'évaporation du solvant éventuel et la polymérisation et la réticulation du liant. Le démoulage avant durcissement complet évite toute fissuration du matériau et l'obturation des orifices de la plaque métallique 4.The mold is then removed from the funnel 9 and placed in an oven for the evaporation of any solvent and the polymerization and crosslinking of the binder. The release before complete hardening prevents any cracking of the material and the obturation of the orifices of the metal plate 4.

Lorsque le matériau composite selon l'invention doit être utilisé dans l'eau sous pression, ses pores ouverts sont obturés en surface par imprégnation au moyen d'une résine rigide de bonne ténacité et polymérisable à la température ambiante, par exemple une résine époxyde. Les interstices résiduelles sont par exemple remplis sur une profondeur de l'ordre de 0,2 à 0,3 mm. Cette imprégnation s'effectue de préférence sur un bloc préalablement usiné.When the composite material according to the invention must be used in pressurized water, its open pores are closed at the surface by impregnation using a rigid resin of good toughness and polymerizable at room temperature, for example an epoxy resin. The residual gaps are for example filled to a depth of the order of 0.2 to 0.3 mm. This impregnation is preferably carried out on a block previously machined.

Exemple 1
On part de microsphères creuses de silice commercialisées par EMERSON & CUMING sous la dénomination ECCOSPHERE Si, d'un diamètre compris entre 45 et 175 microns et d'une densité apparente à l'état jointif de 0,14. Leur résistance à la compression isostatique s'exprime par une fraction de 55% de microsphères non implosées sous 110 kg/cm'2
Le liquide d'imprégnation est une solution composée en poids de 50% d'une résine phénolique commercialisée par RHONE
POULENC sous la dénomination RESOL ABLAPHENE RA 101 (densité de la résine polymérisée 1,29) et de 50% de méthyléthylcétone. Cette solution est utilisée à raison de 60% du volume apparent des microsphères.
Example 1
We start from hollow silica microspheres marketed by EMERSON & CUMING under the name ECCOSPHERE Si, with a diameter between 45 and 175 microns and an apparent density in the joined state of 0.14. Their resistance to isostatic compression is expressed by a fraction of 55% of non-imploded microspheres under 110 kg / cm'2
The impregnation liquid is a solution composed by weight of 50% of a phenolic resin marketed by RHONE
POULENC under the name RESOL ABLAPHENE RA 101 (density of the polymerized resin 1.29) and 50% methyl ethyl ketone. This solution is used in an amount of 60% of the apparent volume of the microspheres.

L'essorage est conduit pendant 2 heures sous une dépression de 10 à 20 mm de mercure.Spinning is carried out for 2 hours under a vacuum of 10 to 20 mm of mercury.

L'évaporation du solvant et la polymérisation de la résine sont effectuées à la pression atmosphérique, dans les conditions suivantes : chauffage 16 heures à 800C dans le moule; démoulage à la température ambiante; chauffage 2 heures à l000C, puis 2 heures à 1200C et enfin 3 heures à 150oc. Evaporation of the solvent and polymerization of the resin are carried out at atmospheric pressure, under the following conditions: heating 16 hours at 800C in the mold; mold release at room temperature; heating 2 hours at 1000C, then 2 hours at 1200C and finally 3 hours at 150oc.

Dans le matériau composite obtenu, le liant représente 30% de la masse totale et occupe 5% du volume apparent.In the composite material obtained, the binder represents 30% of the total mass and occupies 5% of the apparent volume.

Le taux de porosité ouverte est de 38%, et la densité de 3,21.The open porosity rate is 38%, and the density of 3.21.

Les pores superficiels d'un échantillon de 45 x 35 x 20 mm ont été obturés par une résine époxyde (système LY 556 +
HY 951 de CIBA). On a observé pour cet échantillon une tenue à la compression hydrostatique de 50 kg/cm'2 et une trans missibilîté acoustique dans l'eau nulle à 80 kHz.
The surface pores of a 45 x 35 x 20 mm sample were closed with an epoxy resin (LY 556 + system
HY 951 from CIBA). For this sample, a hydrostatic compression resistance of 50 kg / cm.sup.2 and an acoustic transmissibility in zero water at 80 kHz was observed.

On a relevé, à l'aide d'une méthode mettant en oeuvre des transducteurs piézo-électriques, entre 3 et 10 kHz, la fonction de transfert de cet échantillon rapportée à celle d'un matériau de référence, très peu absorbant, le polyméthacrylate de méthyle. On a observé que l'atténuation acoustique est de l'ordre de 3 dB.cm'l pour cette gamme de fréquences (figure 4). Using a method using piezoelectric transducers, between 3 and 10 kHz, the transfer function of this sample, compared to that of a reference material, very little absorbent, polymethacrylate, was noted. methyl. It has been observed that the acoustic attenuation is of the order of 3 dB.cm'l for this frequency range (FIG. 4).

Exemple 2
On procède comme dans l'exemple 1, en portant à 70% la concentration de la solution de RESOL dans la méthyléthylcétone, la durée de l'essorage étant de 3 heures.
Example 2
The procedure is as in Example 1, bringing the concentration of the RESOL solution in methyl ethyl ketone to 70%, the duration of the spinning being 3 hours.

Les taux massique et volumique du liant passent à 45% et 9% respectivement, le taux de porosité ouverte à 38% et la densité à 0,26.The mass and volume rates of the binder pass to 45% and 9% respectively, the rate of open porosity to 38% and the density to 0.26.

La tenue à la compression hydrostatique dans les mêmes conditions qu'à l'exemple 1 est de 65 kg/cm#2, et la transmissibilité acoustique dans l'eau reste nulle à 80 kHz
Exemple 3
On procède comme dans l'exemple 2, en portant la concentration de la solution de RESOL à 80%. Les taux massique et volumique passent respectivement à 48% et 12%, le taux de porosité ouverte est ramené à 36% et la densité est de 0,30.
The resistance to hydrostatic compression under the same conditions as in Example 1 is 65 kg / cm # 2, and the acoustic transmissibility in water remains zero at 80 kHz
Example 3
The procedure is as in Example 2, bringing the concentration of the RESOL solution to 80%. The mass and volume rates drop to 48% and 12% respectively, the open porosity rate is reduced to 36% and the density is 0.30.

La tenue à la compression hydrostatique d'un échantillon de dimensions 45 x 35 x 20 mm est de 85 kg/cm#2. The hydrostatic compressive strength of a sample of dimensions 45 x 35 x 20 mm is 85 kg / cm # 2.

Exemple 4
On utilise les mêmes microsphères que dans les exemples précédents. Le liquide d'imprégnation est une solution composée en poids de 20% d'une résine époxyde bicomposant commercialisé par REZOLIN sous la référence EPO HT 688/1 et de 80% de méthyléthylcétone.
Example 4
The same microspheres are used as in the previous examples. The impregnating liquid is a solution composed by weight of 20% of a two-component epoxy resin marketed by REZOLIN under the reference EPO HT 688/1 and 80% of methyl ethyl ketone.

La durée de l'essorage est de 16 heures à l'ambiante.The spin time is 16 hours at room temperature.

Le traitement d'évaporation et de polymérisation s'effectue entièrement après démoulage, et comporte des paliers successifs de 2 heures à 800C, 1 heure à 1000C, 2 heures à 1200C et 3 heures à 1500C. The evaporation and polymerization treatment is carried out entirely after demolding, and comprises successive stages of 2 hours at 800C, 1 hour at 1000C, 2 hours at 1200C and 3 hours at 1500C.

Les taux massique et volumique de liant sont de 15% et 2,5% respectivement.The mass and volume rates of binder are 15% and 2.5% respectively.

Le taux de porosité ouverte est de 43%.The open porosity rate is 43%.

La densité est de 0,19.The density is 0.19.

La tenue à la compression hydrostatique dans les mêmes conditions qu'aux exemples précédents est de 30 kg/cm'2 mesurée comme dans l'exemple 1, l'atténuation acoustique est de l'ordre de 4 à 5 dB.cm#1 entre 3 et 10 kHz (figure 4). -
Exemple 5
On procède comme dans l'exemple 4, en portant la concentration de la solution de résine époxy à 50%.
The resistance to hydrostatic compression under the same conditions as in the previous examples is 30 kg / cm 2 measured as in example 1, the acoustic attenuation is of the order of 4 to 5 dB.cm # 1 between 3 and 10 kHz (Figure 4). -
Example 5
The procedure is as in Example 4, bringing the concentration of the epoxy resin solution to 50%.

Les taux massique et volumique sont de 33% et 6,8% respectivement.The mass and volume rates are 33% and 6.8% respectively.

Le taux de porosité ouverte est de 40%.The open porosity rate is 40%.

La densité est de 0,24.The density is 0.24.

La tenue à la compression hydrostatique dans les mêmes conditions qu'aux exemples précédents passe à 50 kg/cm#2. The resistance to hydrostatic compression under the same conditions as in the previous examples increases to 50 kg / cm # 2.

Exemple 6
On utilise des microsphères en verre insoluble, fournies par EMERSON ~ CUMING sous la dénomination ECCOSPHERE
FTD 202, d'un diamètre moyen de 65 microns et d'une densité apparente à 11 état jointif de 0,17. Leur résistance à la compression isostatique s'exprime par une fraction de 80% de microsphères non implosées sous 110 kg/cm#2.
Example 6
We use insoluble glass microspheres, supplied by EMERSON ~ CUMING under the name ECCOSPHERE
FTD 202, with an average diameter of 65 microns and an apparent density at 11 contiguous state of 0.17. Their resistance to isostatic compression is expressed by an 80% fraction of non-imploded microspheres at 110 kg / cm # 2.

On procède alors comme dans l'exemple 3 (liant phénolique).We then proceed as in Example 3 (phenolic binder).

Les taux massique et volumique du liant sont de 47% et 11,5% respectivement.The mass and volume rates of the binder are 47% and 11.5% respectively.

Le taux de porosité ouverte est de 37%. The open porosity rate is 37%.

La densité est de 0,31.The density is 0.31.

La tenue à la compression hydrostatique dans les conditions des exemples précédents est de 95 kg/cm#2, et est ramenée à 50 kg/cm'2 pour un échantillon de 100 x 100 x 20 mm. The resistance to hydrostatic compression under the conditions of the preceding examples is 95 kg / cm 2, and is reduced to 50 kg / cm 2 for a sample of 100 x 100 x 20 mm.

Exemple 7
On procède comme dans l'exemple 6, en remplaçant la solution de résine dans la méthyléthylcétone par le même volume de résine non dissoute.
Example 7
The procedure is as in Example 6, replacing the resin solution in methyl ethyl ketone with the same volume of undissolved resin.

Les taux massique et volumique de liant sont portés à 49% et 12,5% respectivement.The mass and volume rates of binder are increased to 49% and 12.5% respectively.

Le taux de porosité ouverte est de 33%. The open porosity rate is 33%.

La densité passe à 0,34.The density drops to 0.34.

La tenue à la compression hydrostatique est supérieure à 100 kg/cm'2 et égale à 65 kg/cm'2 respectivement pour les deux tailles d'échantillons indiquées dans l'exemple 6.The resistance to hydrostatic compression is greater than 100 kg / cm'2 and equal to 65 kg / cm'2 respectively for the two sample sizes indicated in Example 6.

Exemple 8
On part de microsphères en verre fournies par la société 3M sous la référence SCOTCHLITE D32/4500, d'un diamètre inférieur à 70 microns et d'une densité apparente à l'état jointif de 0,19 + 0,03. Ces microsphères ont une résistance à la compression isostatique de 310 kg/cm#2.
Example 8
We start with glass microspheres supplied by the company 3M under the reference SCOTCHLITE D32 / 4500, with a diameter of less than 70 microns and an apparent density in the joined state of 0.19 + 0.03. These microspheres have an isostatic compressive strength of 310 kg / cm # 2.

Une solution d'imprégnation comportant 80% de résine de l'exemple 1 dans 20% d'éthanol est laissée en présence des microsphères pendant 1 h 30 à la pression atmosphérique.An impregnation solution comprising 80% of resin from Example 1 in 20% of ethanol is left in the presence of the microspheres for 1 h 30 at atmospheric pressure.

L'essorage s'effectue pendant 2 heures sous vide
Pour le traitement thermique, on procède à une montée en température de 1200C par heure, interrompue par des paliers de 2 heures à 900C et 3 heures à 1500C. Le produit est alors usiné puis recuit 10 heures à 1750C.
Spinning takes place for 2 hours under vacuum
For the heat treatment, a temperature rise of 1200C per hour is carried out, interrupted by steps of 2 hours at 900C and 3 hours at 1500C. The product is then machined and then annealed for 10 hours at 1750C.

Les taux massique et volumique de liant sont de 48% et 12% respectivement. Le taux de porosité ouverte est de 35% et la densité de 0,32. Après obturation des pores superficiels par une résine époxy du type GEL COAT EPO 417 fournie par
RESOLIN, la tenue à la compression hydrostatique d'un échantillon de 100 x 100 x 20 mm est de 95 kg/cm#2, et sa compressibilité (AV/v) est de 0,009 à 50 bars.
The mass and volume rates of binder are 48% and 12% respectively. The open porosity rate is 35% and the density 0.32. After closing the surface pores with an epoxy resin of the GEL COAT EPO 417 type supplied by
RESOLIN, the hydrostatic compressive strength of a 100 x 100 x 20 mm sample is 95 kg / cm # 2, and its compressibility (AV / v) is from 0.009 to 50 bar.

On a mesuré les propriétés acoustiques à basse fréquence de ce matériau, dans la gamme de 0 à 25 kHz, pour des barreaux d'une longueur de 148 mm et d'une masse de 8,5 g, densité 0,32. On observe que le module complexe de Young, qui est réel, a pour valeur 1,7 109 Pa. L'angle de perte (amortissement) est voisin de 0,5 , soit pratiquement nul.The low frequency acoustic properties of this material were measured, in the range from 0 to 25 kHz, for bars with a length of 148 mm and a mass of 8.5 g, density 0.32. We observe that the complex Young's modulus, which is real, has a value of 1.7 109 Pa. The loss angle (damping) is close to 0.5, ie practically zero.

L'atténuation acoustique est de 2,5 dB.cm#1 entre 3 et 10 kHz (figure 4).The acoustic attenuation is 2.5 dB.cm # 1 between 3 and 10 kHz (Figure 4).

Six autres composites ont été réalisés avec les mêmes microsphères et diverses dilutions de résine phénolique par de l'alcool éthylique pour obtenir des taux volumiques de liants divers, de 5 à 14%. La courbe de la figure 3 montre la variation de la pression hydrostatique limite d'utilisation de chacun de ces matériaux composites en fonction du taux volumique de liant.Six other composites were produced with the same microspheres and various dilutions of phenolic resin with ethyl alcohol to obtain volume levels of various binders, from 5 to 14%. The curve in FIG. 3 shows the variation in the hydrostatic pressure limit for the use of each of these composite materials as a function of the volume rate of binder.

La comparaison des exemples 1 à 3 montre que les taux de liant, la densité et la tenue à la compression hydrostatique d'un échantillon de dimensions données sont fonction croissante, et le taux de porosité ouverte fonction décroissante, de la concentration en résine du liquide d'imprégnation. The comparison of examples 1 to 3 shows that the binder rates, the density and the hydrostatic compressive strength of a sample of given dimensions are an increasing function, and the open porosity rate a decreasing function, of the resin concentration of the liquid. impregnation.

La même observation découle de la comparaison des exemples 4 et 5 d'une part et 6 et 7 d'autre part. Ces deux derniers exemples montrent également qu'à épaisseur égale la tenue à la compression hydrostatique dépend des dimensions latérales de l'échantillon. La figure 6-illustre le fait que l'atténuation acoustique par réflexion est fonction de la porosité du composite. Enfin, l'exemple 8 montre-qu'une bonne tenue à la compression peut être obtenue pour un échantillon relativement grand par un choix approprié des microsphères. The same observation follows from the comparison of Examples 4 and 5 on the one hand and 6 and 7 on the other. These last two examples also show that at equal thickness the resistance to hydrostatic compression depends on the lateral dimensions of the sample. Figure 6-illustrates the fact that the acoustic attenuation by reflection is a function of the porosity of the composite. Finally, Example 8 shows that good resistance to compression can be obtained for a relatively large sample by an appropriate choice of microspheres.

Claims (13)

RevendicationsClaims 1.- Matériau composite alvéolaire comprenant des microsphères creuses sensiblement jointives (1) et un liant solide présent dans les interstices entre les microsphères, assurant leur solidarisation mutuelle, caractérisé en ce que le liant n'occupe qu'une fraction minoritaire du volume desdits interstices, le reliquat de ce volume restant libre.1.- Cellular composite material comprising hollow microspheres substantially contiguous (1) and a solid binder present in the interstices between the microspheres, ensuring their mutual joining, characterized in that the binder occupies only a minority fraction of the volume of said interstices , the remainder of this volume remaining free. 2.- Matériau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de liant est sensiblement limitée à la formation de ménisques (3) dans les zones de contact entre les microsphères.2.- composite material according to claim 1, characterized in that the amount of binder is substantially limited to the formation of menisci (3) in the contact areas between the microspheres. 3.- Matériau composite selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend, outre les microsphères creuses, des microsphères pleines.3.- composite material according to one of claims 1 and 2, characterized in that it comprises, in addition to the hollow microspheres, solid microspheres. 4.- Matériau composite selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liant est un polymère organique.4.- composite material according to one of the preceding claims, characterized in that the binder is an organic polymer. 5.- Matériau composite selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les microsphères sont en une matière présentant en surface des groupes hydroxyles, et en ce que le liant est propre à former avec ces groupes hydroxyles des liaisons hydrogène.5. Composite material according to one of the preceding claims, characterized in that the microspheres are made of a material having hydroxyl groups on the surface, and in that the binder is capable of forming hydrogen bonds with these hydroxyl groups. 6.- Matériau composite selon la revendication 5, caractérisé en ce que les microsphères sont en au moins une matière choisie parmi le verre, la silice et les résines phénoliques, et en ce que le liant est une résine phénolique, époxyde, polyester, vinylique par exemple.6.- composite material according to claim 5, characterized in that the microspheres are in at least one material chosen from glass, silica and phenolic resins, and in that the binder is a phenolic, epoxy, polyester, vinyl resin for example. 7.- Matériau composite selon la revendication 5, caractérisé en ce que les microsphères sont en au moins une matière choisie parmi le verre, la silice et les résines phénoliques et en ce que le liant est une silice obtenue par hydrolyse d'un silane.7. A composite material according to claim 5, characterized in that the microspheres are in at least one material chosen from glass, silica and phenolic resins and in that the binder is a silica obtained by hydrolysis of a silane. 8.- Bloc de matériau'composite selon l'une des revendications précédentes, dont les interstices résiduels sont remplis en surface d'une résine d'imprégnation.8. A block of composite material according to one of the preceding claims, the residual interstices of which are filled on the surface with an impregnation resin. 9.- Procédé d'obtention d'un matériau composite selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on empile des microsphères creuses et le cas échéant des microsphères pleines, qu'on remplit les interstices de l'empilement d'un liquide propre à fournir le liant par transformation chimique après élimination d'un solvant éventuel, qu'on essore pour éliminer le liquide en excès et qu'on traite le liquide résiduel pour former des particules de liant entre les microsphères.9.- Method for obtaining a composite material according to one of claims 1 to 7, characterized in that stacked hollow microspheres and if necessary full microspheres, that fills the interstices of the stack of a liquid capable of providing the binder by chemical transformation after elimination of a possible solvent, which is wrung to remove the excess liquid and which the residual liquid is treated to form particles of binder between the microspheres. 10.- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'empilage des microsphères s'effectue sous vibration. 10.- Method according to claim 9, characterized in that the stacking of the microspheres is carried out under vibration. 11.- Procédé selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que l'essorage s'effectue sous vide.11.- Method according to one of claims 9 and 10, characterized in that the spin is carried out under vacuum. 12.- Procédé selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le liquide est une solution de résine organique, et que le traitement comprend l'évaporation du sol vant. 12.- Method according to one of claims 9 to 11, characterized in that the liquid is an organic resin solution, and that the treatment comprises evaporation of the soil. 13.- Procédé selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le traitement comprend une polymérisation et/ou une réticulation du liant à chaud. 13.- Method according to one of claims 9 to 12, characterized in that the treatment comprises polymerization and / or crosslinking of the hot binder.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5658656A (en) * 1992-01-10 1997-08-19 Minnesota Mining And Manufacturing Company Use of materials comprising microbubbles as acoustical barriers
US5813180A (en) * 1996-03-28 1998-09-29 Minnesota Mining And Manufacturing Company Privacy enclosure
FR2775216A1 (en) * 1998-02-26 1999-08-27 Snecma SOUNDPROOFING PANEL AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
WO2002032763A1 (en) * 2000-10-20 2002-04-25 Eurocopter Sound-proofing panel, in particular a rotorcraft structural or lining panel

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1070874A (en) * 1963-09-14 1967-06-07 Hamburger Flugzeugbau Gmbh Lightweight constructional elements
EP0151461A2 (en) * 1984-02-08 1985-08-14 Siemens Aktiengesellschaft Method for making lightweight products
EP0226067A2 (en) * 1985-12-13 1987-06-24 Texaco Development Corporation An improved syntactic foam composition and method for making same
WO1988009416A1 (en) * 1987-05-26 1988-12-01 Universite Paul Sabatier Toulouse Iii Intermediary modular product for the fabrication of an alveolar material, method and device for fabricating said product, application to obtain an alveolar material

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1070874A (en) * 1963-09-14 1967-06-07 Hamburger Flugzeugbau Gmbh Lightweight constructional elements
EP0151461A2 (en) * 1984-02-08 1985-08-14 Siemens Aktiengesellschaft Method for making lightweight products
EP0226067A2 (en) * 1985-12-13 1987-06-24 Texaco Development Corporation An improved syntactic foam composition and method for making same
WO1988009416A1 (en) * 1987-05-26 1988-12-01 Universite Paul Sabatier Toulouse Iii Intermediary modular product for the fabrication of an alveolar material, method and device for fabricating said product, application to obtain an alveolar material

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5658656A (en) * 1992-01-10 1997-08-19 Minnesota Mining And Manufacturing Company Use of materials comprising microbubbles as acoustical barriers
US5813180A (en) * 1996-03-28 1998-09-29 Minnesota Mining And Manufacturing Company Privacy enclosure
US5974757A (en) * 1996-03-28 1999-11-02 3M Innovative Properties Company Privacy enclosure
FR2775216A1 (en) * 1998-02-26 1999-08-27 Snecma SOUNDPROOFING PANEL AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
EP0940248A1 (en) * 1998-02-26 1999-09-08 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" Sound damping panel and method of manufacturing
US6085865A (en) * 1998-02-26 2000-07-11 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" Soundproofing panel and method of producing said panel
WO2002032763A1 (en) * 2000-10-20 2002-04-25 Eurocopter Sound-proofing panel, in particular a rotorcraft structural or lining panel
FR2815603A1 (en) * 2000-10-20 2002-04-26 Eurocopter France Rotary wing structural soundproofing panel comprises opposite plates enclosing space filled with aggregate
US6851515B2 (en) 2000-10-20 2005-02-08 Eurocopter Soundproofing panel, in particular structural or lining panel for a rotorcraft

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