FR3078283A1 - Procede de fabrication d'un ensemble d'insonorisation de vehicule automobile et ensemble d'insonorisation associe - Google Patents

Procede de fabrication d'un ensemble d'insonorisation de vehicule automobile et ensemble d'insonorisation associe Download PDF

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Abstract

Le procédé comporte les étapes suivantes : - fourniture d'une couche poreuse (18) fibreuse ; - fourniture et liaison d'une première face d'une couche intermédiaire avec la couche poreuse (18); - compression d'au moins la couche poreuse (18) et la couche intermédiaire pour obtenir une couche poreuse (18) présentant une résistance au passage de l'air supérieure à 250 N.m-3.s. Le procédé comprend la fourniture d'une couche ressort de base et liaison de la couche ressort de base avec une deuxième face de la couche intermédiaire. L'étape de fourniture et liaison de la couche intermédiaire comporte la disposition d'une structure fibreuse poreuse (22) comportant des éléments thermofusibles (24) au contact de la couche poreuse (18), puis le chauffage et la fusion au moins partielle des éléments thermofusibles (24).

Description

Procédé de fabrication d’un ensemble d’insonorisation de véhicule automobile et ensemble d’insonorisation associé
La présente invention concerne un procédé de fabrication d’un ensemble d’insonorisation de véhicule automobile comportant les étapes suivantes :
- fourniture d’une couche poreuse fibreuse ;
- fourniture et liaison d’une première face d’une couche intermédiaire avec la couche poreuse, la couche intermédiaire présentant une épaisseur inférieure à l’épaisseur de la couche poreuse;
- compression d’au moins la couche poreuse et la couche intermédiaire liée sur la couche poreuse, pour obtenir une couche poreuse présentant une résistance au passage de l’air supérieure à 250 N.m_3.s,
- avant ou après l’étape de compression, fourniture d’une couche ressort de base et liaison de la couche ressort de base avec une deuxième face de la couche intermédiaire, la résistance au passage de l’air de la couche ressort de base étant inférieure à la résistance au passage de l’air de la couche poreuse.
Un tel ensemble est destiné à résoudre les problèmes acoustiques qui se posent dans un espace sensiblement clos, tel que l’habitacle d’un véhicule automobile (tapis, pavillon, panneau de porte, etc.), au voisinage de sources de bruit telles qu’un moteur (tablier, etc.), ou le contact de pneumatiques avec une route (passage de roue, etc.).
En général, dans le domaine des basses fréquences, les ondes acoustiques engendrées par les sources de bruit précitées subissent un « amortissement >> par des matériaux sous forme de feuilles simples ou doubles (sandwich précontraint) ayant un comportement viscoélastique ou par atténuation acoustique d’un système masse-ressort poreux et élastique.
Au sens de la présente invention, un ensemble d’insonorisation assure une « isolation >> lorsqu’il empêche l’entrée d’ondes acoustiques à moyennes et hautes fréquences dans l’espace insonorisé, essentiellement par réflexion des ondes vers les sources de bruit ou l’extérieur de l’espace insonorisé.
Un ensemble d’insonorisation fonctionne par « absorption acoustique >> (dans le domaine des moyennes et hautes fréquences) lorsque l’énergie des ondes acoustiques se dissipe dans un matériau absorbant.
Un ensemble d’insonorisation performant doit fonctionner à la fois en assurant une bonne isolation et par absorption. Pour caractériser la performance d’un tel ensemble, on utilise la notion d’indice de réduction sonore NR qui prend en compte les deux notions d’isolation et d’absorption : cet indice peut être calculé par l’équation suivante :
NR(dB)=TL - 10log(S/A), où TL est l’indice d’affaiblissement acoustique (ci-après indice d’affaiblissement) traduisant l’isolation. Plus cet indice est élevé, meilleure est l’isolation.
A est la surface d’absorption équivalente. Plus A est élevé, meilleure est l’absorption. S est la surface de la pièce.
Pour réaliser une bonne insonorisation, par exemple pour un habitacle automobile, il est souhaitable de mettre en œuvre un ensemble de matériaux qui permettront de jouer judicieusement sur ces deux grandeurs. Ceci a été décrit dans de nombreux articles, en particulier dans l’article « Faurecia Acoustic Light-weight Concept >> de 2002 lors de la conférence SIA/CTTM 2002 au Mans.
Pour fournir une bonne isolation acoustique, il est connu d’utiliser des ensembles de type masse-ressort formés d’une couche poreuse et élastique de base, sur laquelle est disposée une couche imperméable de masse lourde. Cette couche imperméable de masse lourde présente généralement une masse surfacique élevée, notamment supérieure à 1 kg/m2, et une masse volumique également élevée de l’ordre de 1500 kg/m3 à 2000 kg/m3.
De tels ensembles acoustiques fournissent une bonne isolation acoustique, mais sont relativement lourds. Par ailleurs, leur comportement est très peu performant en absorption.
Pour abaisser la masse d’un ensemble d’insonorisation, US2006/0113146 décrit un ensemble acoustique de type « biperméable >>, dans laquelle la couche de masse lourde est remplacée par une couche poreuse. Un film intermédiaire fin et acoustiquement transparent est placé entre la couche ressort de base et la couche poreuse.
Un tel ensemble allège effectivement la structure du véhicule, mais s’avère être surtout efficace en absorption et ne fournit pas une isolation satisfaisante, comparée à un système masse-ressort traditionnel.
Pour améliorer l’isolation simultanément avec l’absorption, il est connu par exemple de WO2013026847 de prévoir en association, une couche poreuse rigide et une couche intermédiaire étanche disposée sur une couche ressort de base. La couche intermédiaire est par exemple une couche de film rapportée sur la couche poreuse, ou est une couche obtenue par pénétration partielle d’une mousse destinée à former la couche ressort de base dans la couche poreuse supérieure.
De tels ensembles d’insonorisation comportant une couche intermédiaire sont parfois difficiles à réaliser. En effet, dans le premier cas, la couche poreuse, la couche intermédiaire formée d’un film et la couche ressort de base doivent être collées entre elles simultanément, tout en thermoformant l’ensemble acoustique à la forme souhaitée.
L’ensemble ainsi formé reste par ailleurs peu rigide, ce qui constitue un handicap lors du transport et du montage sur les chaînes de production de véhicule automobile.
Lorsque la couche de mousse est réalisée par pénétration de la mousse dans la couche poreuse, l’épaisseur de la couche intermédiaire est parfois difficile à contrôler, ce qui peut affecter les propriétés acoustiques finales du produit.
Un but de l’invention est donc d’obtenir de manière simple et peu onéreuse un ensemble d’insonorisation facilement manipulable, tout en étant très performant à la fois en isolation et en absorption.
À cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité, caractérisé en ce que l’étape de fourniture et de liaison d’une première face de la couche intermédiaire comporte la disposition d’une structure fibreuse poreuse comportant des éléments thermofusibles au contact de la couche poreuse, puis le chauffage et la fusion au moins partielle des éléments thermofusibles de la structure fibreuse poreuse, pour former la couche intermédiaire et la lier à la couche poreuse.
Le procédé selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible :
- la structure fibreuse poreuse comporte des fibres de renfort, notamment un mat de fibres de renfort, les fibres de renfort restant non fondues lors de l’état de chauffage et étant liés aux éléments thermofusibles après la fusion au moins partielle des éléments thermofusibles ;
- avant l’étape de chauffage, les éléments thermofusibles sont des fibres thermofusibles, notamment sous forme d’un mat ;
- le chauffage est réalisé par contact avec un plateau chauffant d’un dispositif de chauffage ;
- la couche intermédiaire est étanche au passage de l’air après l’étape de fourniture et de liaison ;
- la couche intermédiaire est poreuse après l’étape de fourniture et de liaison ;
- la couche poreuse fibreuse comporte avant chauffage, un liant thermofusible, en particulier des fibres thermofusibles, le chauffage provoquant la fusion au moins partielle du liant thermofusible, l’étape de compression comportant la solidification du liant thermofusible au moins partiellement fondu pour maintenir la couche poreuse comprimée ;
- la couche poreuse fibreuse comporte avant chauffage, un liant thermodurcissable, avantageusement une résine thermodurcissable pré-réticulée, le chauffage provoquant la réticulation du liant thermodurcissable ;
- la couche ressort de base est introduite dans un moule de conformation avec la couche intermédiaire et la couche poreuse, la couche ressort de base étant comprimée simultanément avec la couche intermédiaire et avec la couche poreuse ;
- l’épaisseur de la couche ressort de base augmente au moins partiellement à la sortie du moule de conformation.
L'invention a également pour objet un ensemble d’insonorisation de véhicule automobile, comportant :
- une couche poreuse présentant une résistance au passage de l’air supérieure à 250 N.m '3.s ;
- une couche intermédiaire liée par une première face à la couche poreuse, la couche intermédiaire présentant une épaisseur inférieure à celle de la couche poreuse ;
- une couche ressort de base, liée à une deuxième face de la couche intermédiaire ;
caractérisé en ce que la couche intermédiaire comporte des éléments thermofusibles ayant au moins partiellement fondu au sein d’une structure fibreuse poreuse, les éléments thermofusibles ayant au moins partiellement fondu pénétrant au moins en partie dans la couche poreuse.
L’ensemble d’insonorisation selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible :
- la couche intermédiaire comporte des fibres de renfort, notamment un mat de fibres de renfort, les fibres de renfort étant liées aux éléments thermofusibles ayant au moins partiellement fondu ;
- la masse surfacique de la couche intermédiaire est inférieure à 100 g/m2 ;
- la couche intermédiaire est étanche au passage de l’air ou est poreuse ;
- la couche poreuse fibreuse comporte des fibres et un liant thermofusible ayant au moins partiellement fondu, notamment un liant obtenu à partir de fibres thermofusibles ayant au moins partiellement fondu, le liant thermofusible liant les fibres.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue de côté, prise en coupe partielle, d’un premier ensemble d’insonorisation selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, lors d’une étape initiale d’empilement des couches de l’ensemble d’insonorisation dans un procédé selon l’invention ;
- la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, lors d’une étape de compression de l’ensemble d’insonorisation dans le procédé selon l’invention ;
- la figure 4 est une vue analogue à la figure 1 d’un deuxième ensemble d’insonorisation selon l’invention ;
- la figure 5 est une vue analogue à la figure 3, lors de la fabrication du deuxième ensemble selon l’invention ;
- la figure 6 est une vue analogue à la figure 5, lors d’une étape ultérieure de moussage destinée à former la couche ressort de base ;
- la figure 7 est une vue analogue à la figure 1 d’un troisième ensemble d’insonorisation selon l’invention ;
- la figure 8 est un graphe illustrant les courbes d’indice d’affaiblissement acoustique en fonction de la fréquence pour des ensembles selon l’invention et pour un ensemble masse ressort de l’état de la technique.
Dans tout ce qui suit, les orientations sont généralement les orientations habituelles d’un véhicule automobile. Toutefois, les termes « au dessus >>, « sur >>, « en dessous >>, « sous >>, « supérieur >> et « inférieur >> s’entendent de manière relative, par rapport à la surface de référence du véhicule automobile, en regard de laquelle est disposé l’ensemble d’insonorisation. Le terme « inférieur >> s’entend ainsi comme étant situé le plus près de la surface et le terme « supérieur >> comme étant situé le plus éloigné de cette surface.
Un premier ensemble d’insonorisation 10 selon l’invention est représenté sur la figure 1. Cet ensemble 10 est destiné à être disposé en regard d’une surface 12 d’un véhicule automobile.
La surface 12 est par exemple une surface métallique en tôle du véhicule définissant notamment un plancher, un plafond, une porte, un tablier séparant l’habitacle du compartiment moteur, un capot, ou un passage de roue de véhicule automobile.
L’ensemble 10 est destiné à être appliqué directement sur la surface. Il peut être fixé sur la surface 12, avantageusement au moyen de pions (par exemple dans le cas d’un tablier) ou posé sur celle-ci (par exemple dans le cas d’un tapis). Dans une variante, l’ensemble est collé sur la surface 12.
Comme illustré par la figure 1, l’ensemble d’insonorisation 10 comporte, de bas en haut sur la figure 1, une couche ressort de base 14 poreuse et élastique, une couche intermédiaire 16 et une couche poreuse de rigidification 18, les couches 16 et 18 formant un complexe 20 se substituant à une couche de masse lourde.
En variante (non représentée), l’ensemble d’insonorisation 10 comporte en outre une couche décorative, comme par exemple un décor ou une moquette, disposée audessus de la couche 18.
Dans cet exemple, la couche ressort de base 14 est un feutre élastique.
Par « feutre », on entend au sens de la présente invention, un mélange de fibres de base et de liant. Les fibres de base peuvent être des fibres nobles et/ou recyclées, naturelles ou synthétiques, d’une seule ou de plusieurs natures. Des exemples de fibres naturelles pouvant être utilisées sont le lin, le coton, le chanvre, le bambou etc. Des exemples de fibres synthétiques pouvant être utilisées sont les fibres minérales telles que des fibres de verre, ou des fibres organiques telles que le kevlar, le polyamide, l’acrylique, le polyester, le polypropylène.
Le liant est de préférence une résine thermodurcissable. Des exemples de résines thermodurcissables sont les résines époxy, ou les résines polyester.
Au sortir de la ligne de fabrication du feutre, ces résines ont été pré-réticulées dans un four de façon à fournir un feutre partiellement lié et manipulable
En variante, le liant est une fibre fusible ou une fibre bi-composant ayant généralement une âme en polyester et une gaine en co-polyester à plus bas point de fusion que l’âme.
Au sortir de la ligne de fabrication du feutre, les fibres fusibles ont fusionnées lors du passage dans un four de façon à assurer la cohésion du feutre et le rendre manipulable.
Quel que soit le type de liant utilisé, le feutre ne subit que très peu de pression dans le four de fixation, de façon à présenter sa forme la plus poreuse. II est comprimé dans la suite du procédé pour obtenir les paramètres de Biot souhaités, soit en tant que couche de rigidification poreuse 18 avec une résistance au passage de l’air et une raideur choisies, soit en tant que couche ressort 14 avec un module d’Young adapté.
Dans une variante, le feutre comprend un pourcentage élevé de microfibres, par exemple plus de 50% et avantageusement 80% de microfibres.
Par « microfibres », on entend des fibres de tailles inférieures à 0,9 dtex, avantageusement 0,7 dtex.
Dans une variante, le feutre contient de la matière recyclée, provenant par exemple de déchets d’origine interne ou externe, notamment de chutes de pièces d’équipements automobiles, de rebus de fabrication, ou de pièces en fin de vie d’un véhicule. Ces déchets sont par exemple broyés et incorporés dans le feutre sous forme de morceaux de matière divisée constituées par des agglomérats, des flocons ou des particules. Les composants des déchets peuvent être séparés avant ou pendant le broyage.
La couche ressort de base 14 est poreuse et présente une porosité adaptée pour présenter une résistivité au passage de l’air qui est avantageusement comprise entre 10000 N.m_4.s et 90000 N.m’4.s, notamment égale à environ 30000 N.m_4.s. La résistance au passage de l’air ou sa résistivité est mesurée par la méthode décrite dans la thèse Mesures des paramètres caractérisant un milieu poreux. Etude expérimentale du comportement acoustique des mousses aux basses fréquences., Michel HENRY, soutenue le 3 octobre 1997 à l’Université du Mans.
Dans le cas d’un feutre, la masse surfacique de la couche 14 est généralement comprise entre 800 g/m2 et 1500 g/m2 et notamment entre 1000 g/m2 et 1200 g/m2. L’épaisseur de la couche ressort de base 14, prise perpendiculairement à la surface 12, est avantageusement comprise entre 5 mm et 30 mm, par exemple entre 15 mm et 25 mm.
Pour présenter des propriétés de ressort, la couche ressort de base 14 présente avantageusement un module élastique supérieur à 10000 Pa. Ce module est avantageusement compris entre 20000 Pa et 100000 Pa, notamment entre 30000 Pa et 40000 Pa.
Le module élastique est mesuré par exemple par la méthode décrite dans l’article :
C. Langlois, R. Panneton, and N. Atalla, “Polynomial relations for quasistatic mechanical characterization of isotropie poroelastic materials,”J. Acoust. Soc. Am. 110, 3032-3040 (2001)
La couche poreuse de rigidification 18 est fibreuse. Elle est formée par exemple par un feutre comprimé rigide, ou par un textile raide.
Le feutre est tel que défini plus haut. En variante, le liant du feutre est thermofusible. Il comporte par exemple des fibres liantes ayant au moins partiellement fondu.
Les fibres liantes présentent un point de fusion inférieur à celui des fibres de base à lier. Des exemples de fibres liantes sont le polypropylène, le polyéthylène, le polyamide, le polyester, ou les polyesters bicomposants.
Le pourcentage pondéral de fibres liantes dans la couche poreuse de rigidification 18 est supérieur à 10 % en masse et est compris entre 10 % en masse et 30% en masse.
Dans une variante, le feutre comprend un pourcentage élevé de microfibres, par exemple plus de 50 % et avantageusement 80 % de microfibres.
Dans une variante, le feutre contient de la matière recyclée, provenant par exemple de déchets d’origine interne ou externe, notamment de chutes de pièces d’équipements automobiles, de rebus de fabrication, ou de pièces en fin de vie d’un véhicule. Ces déchets sont par exemple broyés et incorporés dans le feutre sous forme de morceaux de matière divisée constituées par des agglomérats, des flocons ou des particules. Les composants des déchets peuvent être séparés avant ou pendant le broyage.
Par textile, on entend une nappe de fibres essentiellement à base de polymère thermoplastique tel le polypropylène, les polyesters ou encore les polyamides assemblées mécaniquement par aiguilletage sans l’utilisation de liants de nature chimique. Une telle nappe peut contenir un pourcentage de fibres recyclées thermoplastiques ou d’origine naturelle.
L’épaisseur de la couche poreuse de rigidification 18 est par exemple comprise entre 1 mm et 15 mm, et est notamment comprise entre 2 mm et 7 mm.
Cette épaisseur est inférieure à 70 % de l’épaisseur de la couche ressort de base
14. Avantageusement, cette épaisseur est comprise entre 20 % et 50 % de l’épaisseur de la couche ressort de base.
La masse surfacique de la couche 18 est supérieure à 400 g/m2 et est comprise entre 400 g/m2 et 1800 g/m2, avantageusement entre 1000 g/m2 et 1400 g/m2.
La porosité de cette couche 18 est choisie pour que la résistance au passage de l’air de cette couche soit supérieure à 250 N.m _3.s et soit avantageusement comprise entre 400 N.m'3.s et 6000 N.m'3.s, notamment environ comprise entre 2000 N.m'3.s et 5000 N.m'3.s.
La couche poreuse de rigidification 18 présente avantageusement une raideur en flexion B, ramenée à une largeur unitaire, supérieure à 0,01 N.m, notamment comprise entre 0,01 N.m et 10 N.m. Cette raideur en flexion B est par exemple supérieure à 0,1 N.m, et est notamment comprise entre 0,1 N.m et 1 N.m.
La raideur en flexion B peut également être supérieure à 1,5 N.m, notamment supérieure à 3 N.m. Elle peut être comprise entre 1,5 N.m et 2,5 N.m.
La raideur en flexion B est calculée, par l’équation :
B = E.h3/12, où h est l’épaisseur de la couche 18, et E est son Module d’Young.
Le module d’Young est mesuré par exemple par la méthode décrite dans l’article :
C. Langlois, R. Panneton, and N. Atalla, “Polynomial relations for quasistatic mechanical characterization of isotropie poroelastic materials,”J. Acoust. Soc. Am. 110, 3032-3040 (2001).
La couche intermédiaire 16 présente une épaisseur inférieure à celle de la couche poreuse de rigidification 18, avantageusement une épaisseur inférieure à 50% de l’épaisseur de la couche poreuse de rigidification 18.
La couche intermédiaire 16 présente en outre une épaisseur inférieure à 10% de l’épaisseur de la couche ressort de base 14. L’épaisseur de la couche intermédiaire 16 est par exemple inférieure à 1 mm, et notamment comprise entre 0,1 mm et 0,8 mm.
La masse surfacique de la couche intermédiaire 16 est supérieure à 50 g/m2. Elle est inférieure à 500 g/m2, avantageusement inférieure à 100 g/m2. Cette masse surfacique est comprise en particulier entre 50 g/m2 et 70 g/m2.
La couche intermédiaire 16 est avantageusement formée à partir d’une structure fibreuse 22 comportant des éléments thermofusibles 24.
En particulier, la structure fibreuse 22 comporte au moins un mat 26 de fibres, avantageusement un mat 26 de fibres thermofusibles. Les éléments thermofusibles 24 sont constitués par les fibres thermofusibles du mat 26.
Des exemples de fibres thermofusibles sont le polypropylène, le polyéthylène, le polyamide, le polyester, ou les polyesters bicomposants.
Le mat 26 de fibres thermofusibles est par exemple un mat non-tissé. Il présente avantageusement une épaisseur inférieure à 2 mm. Il présente une masse surfacique inférieure à 90 g/m2 et comprise entre 60 g/m2 et 80 g/m2..
Dans l’exemple représenté sur la figure 2, la structure fibreuse 22 comporte en outre des fibres de renfort 28, en particulier un mat 30 de fibres de renfort 28.
Les fibres de renfort 28 sont par exemple des fibres minérales, notamment des fibres de verre, des fibres naturelles telles que le lin, le coton, le chanvre, le bambou, des fibres synthétiques comme le kevlar, le polyamide, l’acrylique, le polyester, le polypropylène.
Les fibres de renfort 28 présentent une température de fusion supérieure à celle des fibres thermofusibles. Ainsi, elles conservent leur intégrité au sein de la couche intermédiaire 16.
Le mat 30 de fibres de renfort 28 est par exemple un mat tissé ou non tissé. Il présente avantageusement une épaisseur inférieure à 1 mm. Il présente une masse surfacique inférieure à 120 g/m2 et comprise entre 70 g/m2 et 120 g/m2, avantageusement entre 80g /m2 et 100 g/m2.
La couche intermédiaire 16, lorsqu’elle est formée, comporte les éléments thermofusibles 24 au moins partiellement fondus. Les éléments thermofusibles 24 au moins partiellement fondus sont liés notamment aux fibres de la couche poreuse 18, dans laquelle ils pénètrent partiellement, et avantageusement aux fibres de la couche ressort de base 14.
Ainsi, la couche intermédiaire 16 est liée par une première face à la couche poreuse 18 et par une deuxième face à la couche ressort de base 14.
Lorsque la couche intermédiaire 16 a été formée en utilisant des fibres de renfort 28, les fibres de renfort 28 sont reçues au sein des éléments thermofusibles 24 au moins partiellement fondus et sont liés à eux.
Ainsi, dans l’exemple de la figure 2, la couche intermédiaire 16 comporte une matrice d’éléments thermofusibles 24 au moins partiellement fondus, liée aux fibres de la couche poreuse 18 et aux fibres de la couche ressort de base 14, et recevant des fibres de renfort 28.
Avantageusement, la couche intermédiaire 16 est étanche au passage de l’air. Par « étanche au passage de l’air >>, on entend que sa résistance au passage de l’air est trop élevée pour être mesurée par la méthode décrite ci-dessus.
En variante, la couche intermédiaire 16 reste poreuse. Sa résistance au passage de l’air est alors avantageusement comprise entrai 500 N.m_3.s et 3000 N.m_3.s .
Le procédé de fabrication du premier ensemble d’insonorisation 10 est mis en oeuvre dans une installation représentée schématiquement sur les figures 2 et 3. Cette installation comporte un dispositif de chauffage 40, une presse froide (non représentée), un dispositif additionnel de chauffage (non représenté) et un moule 38 de thermoformage.
Le dispositif de chauffage 40 et le dispositif de chauffage additionnel fonctionnent par chauffe contact.
Le dispositif de chauffage 40 et le dispositif de chauffage additionnel sont de préférence disposés à l’écart du moule de thermoformage 38. Ils comportent chacun deux plateaux chauffants définissant un entrefer réglable.
Le moule 38 de thermoformage comporte un premier demi moule 50 et un deuxième demi moule 52. Le premier demi moule 50 et le deuxième demi moule 52 sont mobiles l’un par rapport à l’autre entre une position ouverte d’insertion des couches 14, 16, 18, et une position fermée de moulage.
Dans la position fermée de moulage, les demi moules 50, 52 délimitent une cavité de moulage 54 de forme sensiblement complémentaire à la forme de la pièce 10.
Avantageusement, au moins un demi moule 50, 52, de préférence les deux demi moule 50, 52, sont refroidis. La température de refroidissement, prise au niveau des surfaces des demi moules 50, 52 définissant la cavité de moulage 54 est par exemple inférieure à 20°C et notamment comprise entre 10 °Cet 15 °C.
Un procédé de fabrication de l’ensemble d’insonorisation 10 va maintenant être décrit.
Initialement une couche poreuse 18 est fournie. La couche poreuse 18 comporte le liant propre à être activé, par exemple le polymère des fibres liantes, mélangées aux fibres de base, ou une résine thermodure pré-réticulée.
Une structure fibreuse 22 comportant un mat 26 de fibres thermofusibles et avantageusement un mat 30 de fibres de renfort est alors placée sur la couche poreuse
18.
L’empilement ainsi formé est alors placé dans le dispositif de chauffage 40 muni des deux plateaux chauffant 41, comme visible sur la figure 2. L’entrefer entre les deux plateaux 41 est réglé de façon à comprimer le feutre de la couche 18 pour obtenir l’épaisseur correspondant à la résistance au passage de l’air souhaitée Les calories transmises par contact causent la fusion des fibres liantes du mat 26 et celles du feutre de la couche 18. Lorsque le feutre de la couche 18 est lié par une résine pré-réticulée, celleci réagit et achève sa réticulation.
L’empilement est ensuite refroidi, il est avantageusement placé dans une presse froide pour maintenir l’ensemble sous pression et conserver l’épaisseur souhaitée de la couche 18.
Lorsque l’empilement a refroidi, la couche 18 possède son épaisseur souhaitée et donc la résistance au passage de l’air choisie. Les fibres du mat 26 ont fondu et imprégné le mat 30 de fibres de renfort le rendant étanche tout en assurant le collage avec le feutre de la couche 18.
Dans le cas d’un feutre lié par résine cette étape de refroidissement n’est pas nécessaire, car la réticulation à chaud de la résine a permis d’obtenir l’épaisseur définitive du feutre de la couche 18.
Une couche ressort de base 14 est alors fournie, avantageusement à partir d’un feutre de même nature que celui formant la couche 18 et lié de la même façon.
L’empilement est retourné et est placé sur la couche ressort de base 14. En particulier, le mat imprégné 30 est disposé contact du feutre de la couche 14.
L’empilement ainsi constitué est placé dans le dispositif de chauffage additionnel par contact avec un entrefer inférieur à l’épaisseur correspondant à l’empilement. Ceci comprime le feutre de la couche 14 de façon à obtenir le module d’Young souhaité.
Les calories produites par le dispositif de chauffage additionnel entraînent la fusion des fibres liantes ou/et la réticulation de la résine.
Le polymère issu du mat 26 refond au moins partiellement pour qu’il pénètre légèrement le feutre formant la couche 14 assurant le collage de l’ensemble.
L’empilement ainsi formé est ensuite déplacé dans le moule de thermoformage 38.
En référence à la figure 3, le moule 38 est passé dans sa position de fermeture, dans laquelle le premier demi moule 50 se rapproche du deuxième demi moule 52.
La matière au moins partiellement fondue des éléments thermofusibles 24 se répartit à l’interface entre la couche poreuse 18 et la couche ressort de base 14, pour former la couche intermédiaire 16, avantageusement continue et étanche au passage de l’air.
De plus, la matière au moins partiellement fondue pénètre partiellement dans la couche poreuse 18 et dans la couche ressort de base 14 pour se lier aux fibres constituant ces couches.
Par ailleurs, la couche ressort de base 14 se comprime de manière élastique et son épaisseur e’2 diminue par rapport à son épaisseur initiale e2.
Le refroidissement dans le moule 38 engendre la solidification du liant thermofusible présent dans la couche poreuse 18 et sa rigidification.
Ainsi, la couche poreuse 18 présente les propriétés de rigidité en flexion et de résistance au passage de l’air désirées, telle qu’exposées plus haut. Elle participe par ailleurs à la conservation de la forme de l’ensemble 10. Son épaisseur e”1 à la sortie du moule 38 reste sensiblement identique à son épaisseur e’1 dans le moule 38.
Les éléments thermofusibles 24 fondus se solidifient également, formant une matrice solide. Avantageusement, les fibres de renfort 28 sont noyées dans la matrice solide pour former la couche intermédiaire 16. La couche intermédiaire 16 contribue à la rigidité améliorée de l’ensemble d’insonorisation 10.
Lorsque la matrice solide est continue, la couche intermédiaire 16 est en outre étanche au passage de l’air.
Le liant présent dans la couche ressort de base 14 n’a pas été affecté par le chauffage. À la sortie du moule 38, l’épaisseur e”2 de la couche ressort de base 14 augmente à nouveau, sous l’effet de son élasticité, par rapport à son épaisseur e’2 dans le moule 38. Sa résistance au passage de l’air diminue, à une valeur inférieure à la résistance passage de l’air de la couche poreuse 18.
Ainsi, un ensemble d’insonorisation 10 selon l’invention comportant des couches poreuses 14, 18 de résistances au passage de l’air différentes est formé très simplement, et avec interposition in situ d’une couche intermédiaire 16 assurant la liaison entre les couches poreuses 14, 18 et avantageusement une étanchéité au passage de l’air.
Lorsque des fibres de renfort 28 sont intégrées dans la couche intermédiaire 16, par exemple sous forme d’un mat 30, l’ensemble d’insonorisation 10 présente une rigidité supplémentaire. Ceci conserve la forme de l’ensemble 10 après moulage, notamment pour sa manipulation ultérieure, et améliore ses performances en isolation.
Dans le cas où la couche intermédiaire 16 reste poreuse, un ensemble biperméable est obtenu, avec une rigidité améliorée et une isolation légèrement meilleure.
Un deuxième ensemble d’insonorisation 60 selon l’invention est illustré sur la figure 4. À la différence du premier ensemble 10, la couche ressort de base 14 est formée en mousse. La mousse est avantageusement une mousse poreuse élastique ou encore viscoélastique
Cette mousse est avantageusement à cellules ouvertes. Elle est par exemple réalisée en polyuréthane. Cette mousse est injectée.
La masse volumique de la couche 14 est comprise entre 30 kg/m3 et 70 kg/m3 et notamment environ 50 kg/m3.
La couche ressort de base 14 présente par ailleurs les mêmes propriétés d’épaisseur, de résistivité au passage de l’air, et de module élastique que celles décrites plus haut pour le premier ensemble 10.
Le procédé de fabrication du deuxième ensemble d’insonorisation 60 comporte une étape initiale de formation du complexe 20, sans la couche ressort de base 14.
Dans cette étape, la couche poreuse 18, le mat 26 de fibres thermofusibles et éventuellement le mat 32 de fibres de renfort sont empilés l’un sur l’autre. Un chauffage par contact est effectué par les plateaux 41, comme décrit précédemment. Puis, comme illustré sur la figure 5, l’empilement chauffé est comprimé dans le moule de thermoformage 38 pour solidifier la couche poreuse 18 et les éléments thermofusibles 24 ayant fondu de la couche intermédiaire 16.
Ensuite, le complexe 20 est introduit dans un moule de moussage 62, illustré sur la figure 6, en définissant un espace intermédiaire 64 entre la couche intermédiaire 16 et une surface 66 du moule 62.
Un matériau précurseur de mousse 63 est introduit dans l’espace intermédiaire 64. Le matériau précurseur de mousse 63 subit une expansion par moussage pour remplir l’espace intermédiaire 64 et se lier à la couche intermédiaire 16. L’état de surface de la couche intermédiaire 16 étant irrégulier du fait de la formation de cette couche par l’intermédiaire d’éléments thermofusibles 24 ayant au moins partiellement fondu, un accrochage très efficace de la mousse formant la couche ressort de base 14 se produit.
Un troisième ensemble d’insonorisation 70 selon l’invention est décrit sur la figure
7. Il diffère du premier ensemble 10 ou du deuxième ensemble d’insonorisation 60 en ce qu’il comporte, sur la couche poreuse 18 à l’opposé de la couche intermédiaire 16, une couche résistive supérieure 72.
La couche résistive supérieure 72 est par exemple réalisée à base d'un non-tissé résistif ou d'un matériau ayant une résistance au passage de l'air contrôlée (par exemple, un feutre de faible grammage, un textile de préférence calandré etc), fixé sur la couche poreuse 52.
Elle présente une masse surfacique comprise entre 20 g/m2 et 200 g/m2, avantageusement 100 g/m2.
Selon l’invention, la couche résistive supérieure 72 est poreuse pour présenter une résistance au passage de l’air faible comprise entre 200 N.rri3.s et 2000 N.rri3.s, avantageusement comprise entre 500 N.m3 .s et 1200 N.rri3.s.
Le comportement acoustique en isolation d’exemples d’ensembles d’insonorisation selon l’invention, en comparaison avec un ensemble masse-ressort de l’état de la technique va maintenant être décrit.
Les ensembles selon l’invention comprennent une couche poreuse 18 formée de feutre présentant une résistance au passage de l’air égale à 2500 N.rri3.s, et une masse surfacique égale à 1200 g/m2, une couche intermédiaire 16 liée par une première face à la couche poreuse 18, la couche intermédiaire 16 présentant une épaisseur égale à 0,2 mm.
La couche intermédiaire 16 est formée à partir d’éléments thermofusibles 24 de polypropylène ayant au moins partiellement fondu au sein d’un mat poreux de fibres de verre.
Les ensembles selon l’invention comprennent une couche ressort de base 14, liée à une deuxième face de la couche intermédiaire 16. La couche ressort de base 14 est formée de mousse de polyuréthane de 50 g/l et ayant un module d’élasticité de 35000 Pa.
Trois ensembles selon l’invention ont été préparés, respectivement avec les épaisseurs suivantes :
Echantillon A B C
Epaisseur couche poreuse 18 (mm) 5 4 3
Epaisseur couche ressort de base 14 (mm) 20 21 22
Un ensemble masse-ressort est préparé en comparaison, avec une couche ressort de base ayant une épaisseur de 20 mm, identique à celle de l’échantillon A et une couche de masse lourde étanche, de masse surfacique égale à 1,2 kg/m2.
Les courbes d’indice d’affaiblissement acoustique IL en fonction de la fréquence F pour les ensembles A, B, C selon l’invention et pour l’ensemble D sont illustrées sur la figure 8.
Comme visible sur la figure 8, les courbes correspondant aux ensembles A, B, C selon l’invention présentent un comportement acoustique en isolation analogue à celui d’un ensemble masse-ressort D aux basses et moyennes fréquences (entre 125 Hz et 3000 Hz), et en particulier une pente de 12dB par octave dans la gamme allant de 500Hz à 2000 Hz.
Ces propriétés acoustiques sont obtenues d’une manière surprenante, sans perdre significativement en absorption, avec des ensembles beaucoup plus légers et plus facilement manipulables grâce à la rigidité conférée par la couche intermédiaire 16.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS
    1. -Procédé de fabrication d’un ensemble d’insonorisation (10; 60; 70) pour véhicule automobile, comportant les étapes suivantes :
    - fourniture d’une couche poreuse (18) fibreuse ;
    - fourniture et liaison d’une première face d’une couche intermédiaire (16) avec la couche poreuse (18), la couche intermédiaire (16) présentant une épaisseur inférieure à l’épaisseur de la couche poreuse (18) ;
    - compression d’au moins la couche poreuse (18) et la couche intermédiaire (16) liée sur la couche poreuse (18), pour obtenir une couche poreuse (18) présentant une résistance au passage de l’air supérieure à 250 N.m _3.s,
    - avant ou après l’étape de compression, fourniture d’une couche ressort de base (14) et liaison de la couche ressort de base (14) avec une deuxième face de la couche intermédiaire (16), la résistance au passage de l’air de la couche ressort de base (14) étant inférieure à la résistance au passage de l’air de la couche poreuse (18) ;
    caractérisé en ce que l’étape de fourniture et de liaison d’une première face de la couche intermédiaire (16) comporte la disposition d’une structure fibreuse poreuse (22) comportant des éléments thermofusibles (24) au contact de la couche poreuse (18), puis le chauffage et la fusion au moins partielle des éléments thermofusibles (24) de la structure fibreuse poreuse (22), pour former la couche intermédiaire (16) et la lier à la couche poreuse (18).
  2. 2. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel la structure fibreuse poreuse (22) comporte des fibres de renfort (28), notamment un mat (30) de fibres de renfort (28), les fibres de renfort (28) restant non fondues lors de l’état de chauffage et étant liés aux éléments thermofusibles (24) après la fusion au moins partielle des éléments thermofusibles (24).
  3. 3. - Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, avant l’étape de chauffage, les éléments thermofusibles (24) sont des fibres thermofusibles, notamment sous forme d’un mat (26).
  4. 4. - Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le chauffage est réalisé par contact avec un plateau chauffant (41) d’un dispositif de chauffage (40).
  5. 5. - Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche intermédiaire (16) est étanche au passage de l’air après l’étape de fourniture et de liaison.
  6. 6. - Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la couche intermédiaire (16) est poreuse après l’étape de fourniture et de liaison.
  7. 7. - Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche poreuse (18) fibreuse comporte avant chauffage, un liant thermofusible, en particulier des fibres thermofusibles, le chauffage provoquant la fusion au moins partielle du liant thermofusible, l’étape de compression comportant la solidification du liant thermofusible au moins partiellement fondu pour maintenir la couche poreuse (18) comprimée.
  8. 8. - Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la couche poreuse (18) fibreuse comporte avant chauffage, un liant thermodurcissable, avantageusement une résine thermodurcissable pré-réticulée, le chauffage provoquant la réticulation du liant thermodurcissable.
  9. 9. - Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche ressort de base (14) est introduite dans un moule de conformation (38) avec la couche intermédiaire (16) et la couche poreuse (18), la couche ressort de base (14) étant comprimée simultanément avec la couche intermédiaire (16) et avec la couche poreuse (18).
  10. 10. - Procédé selon la revendication 9, dans lequel l’épaisseur de la couche ressort de base (14) augmente au moins partiellement à la sortie du moule de conformation (38).
  11. 11. - Ensemble d’insonorisation (10; 60; 70) de véhicule automobile, comportant :
    - une couche poreuse (18) présentant une résistance au passage de l’air supérieure à 250 N.m _3.s ;
    - une couche intermédiaire (16) liée par une première face à la couche poreuse (18), la couche intermédiaire (16) présentant une épaisseur inférieure à celle de la couche poreuse (18) ;
    - une couche ressort de base (14), liée à une deuxième face de la couche intermédiaire (16) ;
    caractérisé en ce que la couche intermédiaire (16) comporte des éléments thermofusibles (24) ayant au moins partiellement fondu au sein d’une structure fibreuse poreuse (22), les éléments thermofusibles (24) ayant au moins partiellement fondu pénétrant au moins en partie dans la couche poreuse (18).
  12. 12. - Ensemble selon la revendication 11, dans lequel la couche intermédiaire (16) comporte des fibres de renfort (28), notamment un mat de fibres de renfort (28), les fibres de renfort (28) étant liées aux éléments thermofusibles (24) ayant au moins partiellement fondu.
  13. 13. - Ensemble selon l’une quelconque des revendications 11 ou 12, dans lequel la masse surfacique de la couche intermédiaire (16) est inférieure à 100 g/m2.
  14. 14. - Ensemble selon l’une quelconque des revendications 11 à 13, dans lequel la couche intermédiaire (16) est étanche au passage de l’air ou est poreuse.
    5 15. - Ensemble selon l’une quelconque des revendications 11 à 14, dans lequel la couche poreuse (18) fibreuse comporte des fibres et un liant thermofusible ayant au moins partiellement fondu, notamment un liant obtenu à partir de fibres thermofusibles ayant au moins partiellement fondu, le liant thermofusible liant les fibres.
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