LU86604A1 - Panneaux d'isolation acoustique - Google Patents

Description

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5 PANNEAUX D’ISOLATION ACOUSTIQUE

10 L’invention est relative aux panneaux utilisés pour l’isolation acoustique de bâtiments. Plus précisément, l’invention concerne des panneaux de ce type présentant au moins une face exposée à l'atmos-15 phère du local dans lequel ils sont disposés. De tels panneaux sont utilisés, notamment, pour former des revêtements de plafonds ou des revêtements de murs afin de corriger les propriétés acoustiques.

Simultanément, les panneaux d’isolation acoustique peuvent servir pour l'isolation thermique.

20 Ces panneaux en plus de leurs propriétés acoustiques et ther miques doivent répondre à d’autres conditions plus ou moins contraignantes. De façon générale en raison de leur utilisation extensive, y compris dans des bâtiments industriels, ils doivent être d'un coût modéré. Pour cette raison, leur structure doit être la plus simple possi-25 ble.

Ils doivent aussi présenter une grande stabilité dans le temps.

Etant disposés à demeure, ces panneaux doivent pouvoir garder un aspect relativement propre. Le cas échéant, ils doivent pouvoir sup-30 porter des opérations de nettoiement sans se détériorer. Inversement, ces panneaux qui peuvent être utilisés dans des bâtiments abritant des activités requérant une atmosphère propre, ne doivent pas être la source de poussières indésirables. C'est le cas notamment pour les industries alimentaires ou pharmaceutiques. En outre, pour ces mêmes 35 applications, ils ne doivent pas se prêter au développement de germes.

Divers types de panneaux à base fibres minérales ont été proposés qui répondent en partie è ces exigences. Habituellement cependant soit ces panneaux présentent une structure complexe comportant notamment une stratification à couches multiples de matériaux de natures va- * 1 - 2 - t ' ' t riées et, par suite sont relativement coûteux, soit ils présentent une structure plus simple mais n'offrent pas simultanément toutes les propriétés requises.

Parmi ces derniers, on peut citer par exemple les panneaux de 5 laine minérale revêtus soit d'un voile de fibres, soit d’une feuille de papier ou de métal.

Les panneaux revêtus du voile de fibres tissées ou non, qui adhère au substrat constitué par un feutre épais de fibres minérales sont, en règle générale, de bons isolants acoustiques et thermiques. 10 Afin de leur conférer un aspect "décoratif", le voile dont ils sont revêtus peut être coloré. Leur porosité rend leur entretien délicat et ne permet pas d’éviter l’émission de poussières. Par ailleurs, la masse fibreuse du feutre est exposée à l’atmosphère ambiante et, notamment, à l’humidité. On peut ainsi développer des phénomènes gênants de conden-15 sation â l’intérieur du feutre.

Les différences thermiques de part et d’autre des panneaux favorisent les mouvements de convections à travers le feutre. Les poussières en suspension chargent progressivement le feutre par un effet de filtration. L’accumulation de ces poussières n’est évidemment pas sou-20 haitable.

Les panneaux revêtus d’une feuille non poreuse, par exemple d’une feuille d’aluminium, s’ils ne présentent pas les inconvénients des précédents offrent ordinairement des performances d’isolation acoustique limitées en raison même du manque de porosité de la feuille 25 de revêtement.

L’invention a pour but de fournir des panneaux pour l’isolation acoustique et thermique des bâtiments, à base d’un feutre de fibres minérales qui soient étanches ou pratiquement étanches à l’atmosphère ambiante et, pour cette raison, n’émettent pas de poussières, 30 soient faciles à nettoyer et ne se dégradent pas sous l’effet de l’humidité.

Les inventeurs ont montré qu’il était possible de combiner l’utilisation d’une feuille non poreuse avec l’obtention de qualités acoustiques satisfaisantes.

35 Les panneaux selon l’invention sont constitués, de façon gé nérale, d’un feutre de fibres minérales rigide enveloppé entièrement dans une feuille de matériau synthétique macromoléculaire de faible épaisseur essentiellement non poreuse, n’adhérant pas au feutre et étant tendue sur celui-ci.

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Par "rigide" il faut entendre que les panneaux en question ne , subissent pas de flexions importantes lorsqu'ils reposent sur des supports qui les maintiennent par leurs côtés. On dit également de ces panneaux qu'ils sont autoportants. Par ailleurs, la feuille de revête-5 ment n’adhère pas, c'est-à-dire n’est pas liée par collage è la surface du feutre sur laquelle elle est appliquée si ce n’est, éventuellement, sur le pourtour du panneau.

La qualité du feutre de fibres minérales est analogue à celle mise en oeuvre dans les techniques antérieures dont il a été question 10 précédemment. Elle est définie par les dimensions, la masse volumique et la nature du feutre, ces différents facteurs étant liés les uns aux autres dans l’établissement de la qualité recherchée.

Il faut tout d’abord que chaque panneau présente une certaine rigidité. Celle-ci est fonction de la qualité des fibres, de la masse 15 volumique et aussi de l'épaisseur du feutre.

De façon générale pour que le panneau, en dehors de sa tenue mécanique, offre une absorption acoustique suffisante. Son épaisseur n'est pas inférieure à 20 mm et, de préférence, égale ou supérieure à 50 mm. Ordinairement, l’épaisseur ne dépasse pas 150 mm, ou même 120 mm. 20 Des épaisseurs plus grandes n'apportent le plus souvent aucune amélioration au plan de l'acoustique. Ordinairement encore, les épaisseurs les plus fortes sont choisies pour améliorer les performances du matériau en ce qui concerne l'isolation thermique. Si les propriétés acoustiques sont seules recherchées, il est possible de limiter l'épaisseur 25 à des valeurs de l'ordre de 50 à 80 mm.

Compte tenu des masses volumiques sélectionnées notamment en fonction de l'atténuation acoustique, dont il sera question plus loin, les épaisseurs indiquées précédemment permettent d'atteindre une rigidité suffisante pour que les panneaux ne fléchissent pas dans les di-30 mensions usuelles d'utilisation. Pour ces dernières, les plus grands écarts entre deux éléments de supports des panneaux ne dépassent pas

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normalement 1,5 m et sont ordinairement inférieurs à 1,20 m.

La masse volumique des feutres peut varier selon la nature des fibres constituant le feutre, indépendamment des considérations re-35 latives à l'absorption acoustique. Pour les feutres de fibres de verre qui renferment très peu de particules irrégulières, les masses volumiques sont généralement faibles, elles peuvent descendre a des valeurs aussi faibles que 30 kg/m3 ou moins. On sait produire des feutres encore beaucoup plus légers, mais ils ne présentent plus alors la rigidité * « - 4 - requise pour la constitution des panneaux selon l'invention. Par ail-leurs, comme nous le verrons ci-après, il peut être avantageux d'utiliser des matériaux ayant une masse volumique relativement importante. Pour cette raison on peut utiliser, selon l'invention, des feutres de 5 fibres de verre dont la masse volumique est aussi élevée que 80 et même 100 kg/m3.

Les feutres sont aussi usuellement constitués de laine dite de roche préparée S partir de roches basaltiques ou de laitiers de hauts-fourneaux. Ces feutres produits par des techniques différentes de 10 celles conduisant aux fibres de verre, sont généralement constitués de fibres moins régulières. Ils contiennent toujours des particules plus grossières, en proportions variables. Pour ces raisons, les feutres de laine de roche forment des panneaux dont la masse volumique est ordinairement plus élevée que celle des panneaux de laine de verre. Leur 15 masse volumique n'est ordinairement pas inférieure à 60 kg/m^ et peut s'élever à 150 kg/m3.

11 apparaît à'l'expérience que la masse volumique des feutres influe sur le coefficient d'absorption acoustique. Pour les fréquences sonores les plus basses, il est préférable d'avoir une masse volumique 20 élevée. Selon le spectre sonore dans lequel ces matériaux doivent intervenir on pourra donc choisir, soit des produits relativement légers, soit des produits plus lourds.

Quelle que soit la masse volumique des feutres choisis, ceux-ci présentent une grande porosité, favorable à la bonne absorption en 25 l'absence d'un revêtement. Nous verrons à propos du rôle joué par le film enveloppant le panneau de feutre que, dans les conditions de l'invention, la présence de ce film ne perturbe pas de façon notable les caractéristiques d'absorption.

Le revêtement des feutres, comme nous l'avons indiqué à pro-30 pos de l'art antérieur, peut modifier de façon considérable les propriétés absorbantes. Dans ces techniques antérieures, la même qualité de feutre revêtu ou non, par exemple d'une feuille d'aluminium collée sur la face exposée au bruit, aboutit à un rapport d'absorption qui, selon les fréquences, peut être multiplié par un facteur allant jusqu'à 35 4. Il est donc tout à fait remarquable qu'en suivant les caractéristi ques de l'invention, l'absorption acoustique reste très importante en dépit de la présence du revêtement.

Pour aboutir à ce résultat, il convient de faire en sorte que l'enveloppe ne soit pas un obstacle aux vibrations sonores. Il convient - - 5 - en particulier de n'utiliser qu'une enveloppe de faible masse par unité de surface.

Avantageusement, le film de polymère recouvrant le feutre ne présente pas une masse supérieure à 40 g/m2 et, de préférence, est com-5 prise entre 10 et 30 g/m2.

S'il est avantageux de réduire la masse par unité de surface du film de l'enveloppe, pour des raisons évidentes de résistance mécanique, une certaine épaisseur est cependant nécessaire. Pour cette raison, on ne descend pas ordinairement en-dessous de 10 g/m2.

10 Compte tenu des masses volumiques des matériaux plastiques constituant ces films, ceci correspond à des épaisseurs de l'ordre de 15 à 40 micromètres.

Le mode de fonctionnement du film n'a pas été étudié de façon théorique. On peut penser cependant que sa faible inertie, en raison de 15 sa très faible masse par unité de surface et aussi le fait qu'il soit tendu, permettent une transmission quasi intégrale des vibrations qui le frappent. Par suite l'absorption par le feutre serait pratiquement identique à celle que l'on observe avec le feutre non revêtu.

Il est important, pour que le film recouvrant le feutre ne 20 gêne pas l'absorption, qu'il ne soit pas solidaire de la masse du feutre auquel cas les avantages énoncés précédemment pour les films légers seraient compromis. Un film, même léger, collé sur le feutre se comporterait en effet, au moins partiellement, comme un film de masse par unité de surface beaucoup plus élevée, la masse de la colle et des fi-25 bres collées s'ajoutant à celle du film.

C'est une des raisons, avec la masse du revêtement lui-même, qui explique les résultats médiocres des feutres antérieurs revêtus d'une pellicule d'aluminium collée, en ce qui concerne l'absorption acoustique.

30 Le film est tendu sur le feutre pour plusieurs raisons. Il est souhaitable, pour l’aspect du produit, de présenter une surface lisse exempte de plis. En dehors de la question esthétique, l’absence de plis ou de toute irrégularité de surface sur le film, que pourrait engendrer un défaut d'ajustement, est préférée pour des raisons prati-35 ques.

Une surface tendue permet un nettoyage éventuel plus commode. Par ailleurs une surface lisse évite, pour une part importante, les risques de déchirures qui pourraient se produire au cours des différentes manipulations jusqu'au stade de la mise en place, risques qui sont 1 4 - 6 - % » ί d'autant plue grands que le film de revêtement est plus léger.

Là encore, il convient d'insister sur le fait que le film soit tendu ne compromet pas l'absorption, pour autant que les condi-, tions de masse soient respectées. On ne constate pas en particulier de 5 phénomène de réflexion ‘sur la surface, tels que ceux observés avec les produits antérieurs présentant une surface lisse et rigide.

Nous avons vu, pour que l'absorption soit la plus forte possible, que le film ne devait pas être collé sur le feutre. C'est une des raisons qui conduisent à envelopper intégralement le feutre. Il se-10 rait possible, sans amoindrir les qualités d'absorption, de fixer le film uniquement sur la face exposée, par exemple en le collant exclusivement sur son pourtour. En dehors du fait qu'il serait délicat de réaliser la fixation d'un film aussi léger par des moyens simples et qui assureraient le maintien du film bien tendu, cette façon de procéder ne 15 garantirait pas l'absence d'émission de poussières ou la protection contre l'humidité ambiante que l'on peut obtenir en formant une enveloppe complète.

Pour ces raisons, selon l'invention, le feutre est entièrement enveloppé dans le film léger. On recouvre non seulement les deux 20 faces principales mais aussi les chants du panneau.

La formation de l'enveloppe permet d'éviter tout collage ou fixation analogue du film sur le feutre.

La mise en place du film polymère sur le feutre peut être réalisée de différentes façons.

25 II est possible, par exemple, de disposer le panneau de feu tre entre deux feuilles, éventuellement prédécoupées, à des dimensions légèrement supérieures à celles des grandes faces du panneau. Les parties des feuilles débordant de ces faces d'une longueur suffisante pour venir au contact l'une de l'autre. Les bords des feuilles tendues sur 30 le feutre sont alors collés ou soudés de façon traditionnelle.

Les bords soudés sont ainsi maintenus à la périphérie du panneau et restent dissimulés dans l'utilisation ultérieure, seule une face étant apparente.

Il est possible, dans une variante, de n'utiliser qu'une 35 feuille rabattue sur les deux faces du panneau et, comme précédemment, collée ou soudée sur les trois cêtës libres.

Il est possible encore, en jouant de l'élasticité du film, d'introduire le panneau dans un manchon constitué par le film maintenu légèrement étiré sur un support adéquat. Le manchon est libéré du sup- Λ - 7 - port et vient ee rétracter sur le panneau de feutre sur toute sa longueur. Deux collages ou soudures aux extrémités du manchon terminent 1 *enveloppement du feutre.

Dans toutes ces opérations, l'élasticité du filtn est mise â 5 profit pour permettre l’ajustement sur le panneau. Ceci est ordinairement suffisant pour assurer un film bien tendu, exempt de plis.

Il est possible également d’utiliser des films susceptibles de se rétracter, notamment sous l’effet de la chaleur ou d'une irradiation. Dans ce cas, l'ajustement de l'enveloppe peut être moins précis, 10 la tension du film étant établie par la rétraction du film qui s'effectue après la mise en place de celui-ci.

La nature des films utilisés pour envelopper les panneaux peut être librement choisie sous les conditions de finesse et d'élasticité indiquées précédemment.

15 On s'efforce également de faire en sorte que les films utili sés présentent une bonne résistance au vieillissement, dans les conditions d'utilisation envisagées. En particulier, il est nécessaire que ces films ne se dégradent pas sous l’action des rayonnements ultraviolets.

20 On peut utiliser notamment des films de polyéthylène, de po- lypropylène ou analogues. On préfère utiliser, selon l'invention, des films vinyliques notamment à base de polychlorure de vinyle qui présentent l’avantage d’être peu coûteux pour un ensemble de qualités satisfaisantes.

25 Pour améliorer encore les performances de ces films, il e’st avantageux de les choisir contenant des adjuvants spécifiques notamment des produits anti ultra-violet, des ignifugeants, etc...

Ces films et notamment ceux de polychlorure de vinyle peuvent, en outre, recevoir une charge colorante dans la masse qui permet 30 de varier l'aspect des panneaux sans aucun traitement supplémentaire.

A tire indicatif, des panneaux identiques en laine de verre d'épaisseur 50 mm et de masse volumique 30 kg/m? de largeur 0,87 m et de 1,5 m de longueur, revêtus de diverses façons, ont été comparés pour leurs propriétés acoustiques. Il s'agit respectivement d'un panneau re-35 vêtu d’un kraft-aluminium (d'environ 300 g/m2) (A), d'un panneau revêtu d'un voile de laine de verre poreux (B) et d'un panneau selon l'invention, revêtu d’un film de polychlorure de vinyle de 22 micromètres d'épaisseur (masse surfacique environ 20 g/m2).

Ces différents panneaux ont été essayés dans les conditions » ’ » ’ . , - 8 - normalisées, suivant le test nomml "Alfa-Sabine" pour différentes fréquences.

Selon ces tests, les produits sont d'autant meilleurs que le i coefficient d'absorption est plus élevé.

5 Les résultats sont les suivants : 1***1 | Panneaux : 500 Hz : 1000 Hz ; 2000 Hz j I_:_!_._| 10 I : | I A : 1 : 0,63 : 0,25 | I B : 0,89 : 1 : 0,98 | * 15 | Invention : 1 : 0,95 : 0,90 |

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Les résultats des mesures complètes pour des panneaux de feutre de 30 kg/m3 dont l'épaisseur est respectivement de 50 et 80 mm, sont représentés aux figures 1 à 4.

20 La figure 1 est le diagramme du coefficient Alpha-Sabine en fonction des fréquences, d’une part pour un feutre de 50 mm d'épaisseur non revêtu (I) et, d'autre part pour le même feutre enveloppé dans une feuille de polychlorure de vinyle de 20 g/m2 (II).

La figure 2 est un diagramme analogue au précédent, la courbe 25 (III) correspondant cette fois à une enveloppe de 100 g/m2.

Les figures 3 et 4 sont analogues respectivement aux figures 1 et 2 pour un feutre de 80 mm d'épaisseur.

Ces figures montrent d'abord l'influence limitée de l'épaisseur du feutre sur l'absorption acoustique. La courbe IV est seulement 30 légèrement supérieure à la courbe I dans les très basses fréquences.

On constate aussi que les feutres enveloppés avec une feuille mince (courbes II et V) présentent pratiquement les mêmes absorptions pour les basses fréquences et des différences très limitées pour les très hautes fréquences avec les feutres seuls.

35 En comparaison avec les précédents, les feutres enveloppés avec une feuille de 100 g/m2 (III et IV) voient leur absorption décroître très rapidement aux fréquences élevées.

Les résultats de ces essais montrent les avantages des produits selon l'invention. En particulier, tout en conservant les carac- - 9 - \ * Ί f « * t tëristiques des feutres revêtus d’un film non poreux, ils n'occasionnent pas une perte sensible d'absorption dans les fréquences élevées, comme c'est le cas des produits revêtus d'un feuille métallique collée ou même pour les feutres enveloppés d'une feuille trop épaisse. Les perfor-5 mances sont pratiquement celles des produits non revêtus ou, plus exactement, revêtus d'un voile poreux.

Les essais de vieillissement accélérés ont montré la bonne tenue des produits selon l'invention, en dépit de la finesse des enveloppes .

10 Enfin, le test de comportement au feu selon la norme NF P

92-501 fait classer les produits selon l'invention en ou même Mq, classification analogue à celle des feutres qu’ils renferment, et qui les rend parfaitement aptes aux utilisations envisagées.

15 · 20 25 30 35 s.

Claims (7)

1. Panneau pour l’isolation acoustique constitué d'un feutre de fibres minérales enveloppé dans un film tendu sur le feutre sans adhérer 2 celui-ci.

2. Panneau selon la revendication 1 dans lequel le film for mant l'enveloppe présente une masse par unité de surface qui n'est supérieure § 40 g/m2.

3. Panneau selon la revendication 2 dans lequel le film présente une masse par unité de surface comprise entre 10 et 30 g/m2.

4. Panneau selon les revendications 2 ou 3 dans lequel le film est à base de polychlorure de vinyle et présente une épaisseur comprise entre 15 et 40 micromètres.

5. Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le feutre est constitué de fibres de verre et pré- 15 sente une masse volumique comprise entre 30 et 100 kg/m3.

6. Panneau selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel le feutre est constitué de laine de roche et présente une masse volumique comprise entre 60 et 150 kg/m3.

7. Panneau selon l'une des revendications précédentes dans 20 lequel le feutre de fibres minérales présente une épaisseur comprise entre 30 et 150 mm. 25 30 35