FR3098164A1 - Ecran de protection acoustique destiné à être monté sous un moteur de véhicule automobile - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un écran de protection acoustique destiné à être monté sous un moteur de véhicule automobile, ledit écran comprenant un corps fibreux et poreux thermo-comprimé, les fibres constitutives dudit corps se répartissent selon les pourcentages en poids suivants : entre 25% et 35% de fibres d’absorption acoustique à base de polyéthylène téréphtalate (PET) et de titre compris entre 1,5 et 2 dtex ; entre 25% et 35% de fibres de tenue mécanique à base de polyéthylène téréphtalate (PET) et de titre compris entre 6 et 7 dtex ; entre 35% et 45% de fibres de liage assurant une liaison entre les fibres dudit corps suite à leur fusion au moins partielle. Figure 2

Description

Ecran de protection acoustique destiné à être monté sous un moteur de véhicule automobile
L’invention concerne un écran de protection acoustique destiné à être monté sous un moteur de véhicule automobile.
Il est connu de réaliser un écran de protection acoustique destiné à être monté sous un moteur de véhicule automobile, ledit écran comprenant un corps fibreux et poreux thermo-comprimé, les fibres constitutives dudit corps se répartissant selon les pourcentages en poids suivants :
  • environ 60% de fibres de tenue mécanique à base de polyéthylène téréphtalate (PET) et de titre 6,7 dtex,
  • environ 40% de fibres de liage assurant une liaison entre les fibres dudit corps suite à leur fusion au moins partielle, lesdites fibres se répartissant en environ 20% de fibres bi-composant et environ 20% de fibres de polypropylène assurant la liaison suite à leur fusion.
On précise que les fibres de liage bi-composant comprennent une âme à haut point de fusion et une gaine à point de fusion moindre, ladite gaine assurant la liaison entre les fibres consécutivement à sa fusion.
En particulier, les fibres bi-composant comprennent une âme en polyéthylène téréphtalate, de point de fusion de l’ordre de 250°C, et la gaine est en polyéthylène téréphtalate ayant subi une modification chimique de manière à présenter un point de fusion abaissé, par exemple de l’ordre de 180°C.
Un tel écran présente l’avantage, de par la porosité du corps, de permettre une absorption acoustique du bruit émis par le moteur.
Par ailleurs, l’emploi de fibres de tenue mécanique permet de conférer au corps une bonne rigidité.
En effet, les fibres de tenue mécanique présentent un titre de 6,7 dtex, ce qui leur confère un module de flexion important.
Un tel écran est sujet, au cours de sa vie, à des projections de gravillons qui sont très dommageables pour lui, les fibres de tenue mécanique se rompant progressivement, ce qui conduit à sa dégradation prématurée.
Pour pallier cet inconvénient, il a été proposé de revêtir la face du corps exposée aux projections d’un film plastique permettant d’amortir le choc des gravillons et de préserver l’intégrité dudit corps.
Cependant, la mise en place d’un tel film conduit à un renchérissement du coût de fabrication de l’écran et aussi à son alourdissement.
Enfin, les fibres de tenue mécanique telles que définies ci-dessus ne sont pas les fibres les plus appropriées pour réaliser une absorption acoustique optimale, ceci en raison de leur diamètre important.
L’invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un écran qui présente un compromis optimisé entre les différentes exigences détaillées ci-dessus : la rigidité, la résistance à la projection de gravillons et enfin les propriétés d’absorption acoustique.
A cet effet, l’invention propose un écran de protection acoustique destiné à être monté sous un moteur de véhicule automobile, ledit écran comprenant un corps fibreux et poreux thermo-comprimé, les fibres constitutives dudit corps se répartissant selon les pourcentages en poids suivants :
  • entre 25% et 35% de fibres d’absorption acoustique à base de polyéthylène téréphtalate (PET) et de titre compris entre 1,5 et 2 dtex,
  • entre 25% et 35% de fibres de tenue mécanique à base de polyéthylène téréphtalate (PET) et de titre compris entre 6 et 7 dtex,
  • entre 35% et 45% de fibres de liage assurant une liaison entre les fibres dudit corps suite à leur fusion au moins partielle.
Plus particulièrement, les fibres se répartissent selon les pourcentages en poids suivants :
  • entre 28% et 32% de fibres d’absorption acoustique,
  • entre 28% et 32% de fibres de tenue mécanique,
  • entre 38% et 42% de fibres de liage.
Avec l’agencement proposé, on obtient, comme on le verra par la suite, un excellent compromis entre toutes les exigences sus mentionnées.
La présence de fibres de faible titre, notamment de 1,7 dtex, permet de rehausser les propriétés d’absorption acoustique de l’écran.
Bien entendu, les fibres de tenue mécanique, de titre plus élevé, notamment de 6,7 dtex, apportent elles aussi leur contribution à l’absorption, mais de façon moindre que les fibres de plus faible titre.
Les fibres de tenue mécanique participent à la rigidité à l’écran.
De façon surprenante, comme on le verra plus loin, il a été observé que la substitution des fibres de tenue mécanique de titre élevé (notamment 6,7 dtex) par des fibres d’absorption de moindre titre (notamment 1,7 dtex) permet à l’écran de présenter une résistance fortement accentuée face à la projection de gravillons.
Enfin, les fibres de liage permettent d’assurer la liaison inter-fibres.
On dispose en définitive d’un écran essentiellement fibreux dont la rigidité, la résistance à la projection de gravillons et les propriétés d’absorption acoustique sont agencées de manière à trouver un compromis optimal entre toutes les exigences auxquelles il doit répondre.
D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit faite en référence aux figures jointes, dans lesquelles :
est un schéma de principe d’un dispositif de test de la résistance d’un échantillon à la projection de gravillons,
est une représentation graphique de la performance en absorption acoustique en champ diffus (absorption en ordonnée et fréquence en Hertz en abscisse) de deux échantillons issus d’écrans selon l’invention, d’une part avec des fibres de liage bi-composant (courbe B) et d’autre part avec des fibres de liage en polypropylène (courbe C), et d’un échantillon issu d’un écran de référence selon l’art antérieur sus décrit, avec 20% de fibres de liage bi-composant et 20% de fibres de liage en polypropylène (courbe A).
On décrit à présent un écran de protection acoustique destiné à être monté sous un moteur de véhicule automobile, ledit écran comprenant un corps fibreux et poreux thermo-comprimé, les fibres constitutives dudit corps se répartissant selon les pourcentages en poids suivants :
  • entre 25% et 35% de fibres d’absorption acoustique à base de polyéthylène téréphtalate (PET) et de titre compris entre 1,5 et 2 dtex, notamment de 1, 7 dtex
  • entre 25% et 35% de fibres de tenue mécanique à base de polyéthylène téréphtalate (PET) et de titre compris entre 6 et 7 dtex, notamment de 6,7 dtex
  • entre 35% et 45% de fibres de liage assurant une liaison entre les fibres dudit corps suite à leur fusion au moins partielle.
Plus particulièrement, les fibres se répartissent selon les pourcentages en poids suivants :
  • entre 28% et 32% de fibres d’absorption acoustique,
  • entre 28% et 32% de fibres de tenue mécanique,
  • entre 38% et 42% de fibres de liage.
Selon une réalisation, les fibres de liage sont des fibres bi-composant comprenant une âme à haut point de fusion et une gaine à point de fusion moindre, ladite gaine assurant la liaison entre les fibres consécutivement à sa fusion.
En particulier, les fibres bi-composant comprennent une âme en polyéthylène téréphtalate, de point de fusion de l’ordre de 250°C, et la gaine est en polyéthylène téréphtalate ayant subi une modification chimique de manière à présenter un point de fusion abaissé, par exemple de l’ordre de 180°C.
Selon une autre réalisation, les fibres de liage sont des fibres de polypropylène assurant la liaison entre les fibres suite à leur fusion.
Selon une réalisation, le propylène constitutif des fibres de liage a subi une modification chimique rehaussant son point de fusion (fibres « warmstabilised »), le portant notamment à une température supérieure à 150°C, ce qui permet une meilleure résistance de l’écran en environnement chaud.
Selon une réalisation, les fibres de liage, lorsqu’elles sont en polypropylène, présentent une longueur comprise entre 55 et 65 mm.
Pour déterminer la résistance à la projection de gravillons (appelée aussi « résistance au grenaillage ») on peut appliquer, comme illustré schématiquement par la figure 1, le protocole de test décrit ci-après.
Le principe est de bombarder de grenaille d’acier coulé, au travers d’une buse, l’échantillon à tester.
La résistance au grenaillage est caractérisée par le temps de nécessaire pour percer l’échantillon.
Les conditions opératoires de détermination de la résistance au grenaillage, dont un dispositif de test est schématisé en figure 1, sont les suivantes :
  • la grenaille 1 est rendue angulaire par concassage de grenaille sphérique, de type « GP 14 Wheelabrator Allevard ».
  • l’échantillon 2 est sous forme de plaque carrée de 150x150 mm ; son épaisseur est mesurée avec un micrométre à touche sur une surface d’environ 0,5 cm² sous une pression de 0,22 +/- 0,01 MPa ; il est fixé, par adhésion ou fixation mécanique (colle cyanoacrylique, film adhésif double face, etc.) sur une plaque de tôle 3 ; il est conditionné au préalable à une température de 24 +/- 4°C pendant 2 heures minimum, le test étant réalisé à la même température.
  • un canon 4 de projection de grenaille est disposé à une distance de 100 +/- 1 mm de l’échantillon ; la tôle 3 est incliné de 30° par rapport à la buse 5 ; le diamètre de la buse 5 est de 10 +/- 0,1 mm ; le diamètre de l’injecteur d’air 6 est de 4 mm ; la longueur du canon 4 est de 111 mm ; une projection de 25 kg de grenaille 1 est réalisée sur l’échantillon 2 au travers de la buse 5 selon un débit de 2,6 +/- 0,5 kg/min, sous une pression de 3,2 +/- 1 bar.
  • la résistance au grenaillage est définie par la moyenne arithmétique des résultats obtenus sur trois échantillons 2.
On présente ci-dessous une comparaison du module de flexion et du temps de résistance au grenaillage de deux échantillons issus d’écrans selon l’invention, d’une part avec des fibres de liage bi-composant (B) et d’autre part avec des fibres de liage en polypropylène (C), et d’un échantillon issu d’un écran de référence selon l’art antérieur sus décrit, avec 20% de fibres de liage bi-composant et 20% de fibres de liage en polypropylène (A).
Les échantillons testés présentent une épaisseur de 3 mm et une masse surfacique de 1000 g/m2.
Les résultats obtenus sont les suivants :
Type d’écran Module de flexion (MPa) Temps résistance au grenaillage (s)
A : selon l’art antérieur (fibres de liage polypropylène et bi-composant) 252 107
B : selon l’invention (fibres de liage bi-composant) 216 255
C : selon l’invention (fibres de liage polypropylène) 284 258
On observe que le fait de remplacer la moitié des fibres de titre 6,7 dtex par des fibres de titre 1,7 dtex n’a pas une grande influence sur le module de flexion de l’écran, une petite amélioration étant observé dans le cas de fibres de liage en polypropylène et une petite dégradation dans le cas de fibres de liage bi-composant.
On observe également, de façon surprenante, que le fait de remplacer la moitié des fibres de titre 6,7 dtex par des fibres de titre 1,7 dtex améliore de façon considérable la résistance au grenaillage ; un tel comportement pourrait s’expliquer par la meilleure homogénéité du matériau fibreux quand on augmente son taux de fibres fines (1,7 dtex).
Enfin, la performance en absorption acoustique en champ diffus (figure 2) – les échantillons testés étant analogues à ceux testés en résistance au grenaillage en termes d’épaisseur et de masse surfacique – est meilleure pour les deux échantillons issus d’écrans selon l’invention – d’une part avec des fibres de liage bi-composant (courbe B) et d’autre part avec des fibres de liage en polypropylène (courbe C) – que pour un échantillon issu d’un écran de référence selon l’art antérieur, avec 20% de fibres de liage bi-composant et 20% de fibres de liage en polypropylène (courbe A).
En définitive, les réalisations selon l’invention permettent de gagner en performances de résistance au grenaillage – de façon considérable – et d’absorption acoustique, et ceci sans impact important sur le module de flexion.

Claims (8)

  1. Ecran de protection acoustique destiné à être monté sous un moteur de véhicule automobile, ledit écran comprenant un corps fibreux et poreux thermo-comprimé, ledit écran étant caractérisé en ce que les fibres constitutives dudit corps se répartissent selon les pourcentages en poids suivants :
    • entre 25% et 35% de fibres d’absorption acoustique à base de polyéthylène téréphtalate (PET) et de titre compris entre 1,5 et 2 dtex,
    • entre 25% et 35% de fibres de tenue mécanique à base de polyéthylène téréphtalate (PET) et de titre compris entre 6 et 7 dtex,
    • entre 35% et 45% de fibres de liage assurant une liaison entre les fibres dudit corps suite à leur fusion au moins partielle.
  2. Ecran selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres d’absorption acoustique à base de polyéthylène téréphtalate (PET) ont un titre de 1,7 dtex.
  3. Ecran selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les fibres de tenue mécanique à base de polyéthylène téréphtalate (PET) ont un titre de 6,7 dtex.
  4. Ecran selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les fibres se répartissent selon les pourcentages en poids suivants :
    • entre 28% et 32% de fibres d’absorption acoustique,
    • entre 28% et 32% de fibres de tenue mécanique,
    • entre 38% et 42% de fibres de liage.
  5. Ecran selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les fibres de liage sont des fibres bi-composant comprenant une âme à haut point de fusion et une gaine à point de fusion moindre, ladite gaine assurant la liaison entre les fibres consécutivement à sa fusion.
  6. Ecran selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les fibres de liage sont des fibres de polypropylène assurant la liaison entre les fibres suite à leur fusion.
  7. Ecran selon la revendication 6, caractérisé en ce que le propylène constitutif des fibres de liage a subi une modification chimique rehaussant son point de fusion.
  8. Ecran selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les fibres de liage présentent une longueur comprise entre 55 et 65 mm.
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