Brevet FR2272237A1 — publié le 19751219

L'invention est relative à un élément de construction, possédant des propriétés acoustiques améliorées. Les éléments de construction, possédant des propriétés acoustiques améliorées, sont utilisés lorsque se pose le problème de protéger des personnes du bruit environnant. Ce problème se pose notamment en tous lieux, où il est nécessaire d'assurer un niveau sonore peu élevé, malgré la présence gênante dans les environs de ces lieux de sources sonores de niveau assez élevé. Ce problème se pose en particulier dans les hopitaux, les salles de conférence, les lieux de travail ou de repos. Ce problème se pose également et ceci de manière particulièrement aiguë dans les environs immédiats de lieux où un niveau sonore particulièrement élevé et donc dangereux pour la santé des personnes, est créé. Ce problème se pose en particulier notamment dans les environs immédiats des aéroports, des gares, des stations d'essais de moteurs, etc... Il est bien connu de monter un panneau dans un chassis. Le produit en résultant est dénommé "élément de construction" dans la suite de la présente description. Les éléments de construction, tels que décrits ci-dessus, présentent généralement des pics de transmission acoustique dans certains domaines de fréquences. Ces éléments de construction présentent généralement au moins un pic de transmission, situé dans la zone des basses fréquences et dénommé pic de résonance. Ces éléments de construction présentent généralement aussi un pic de transmission situé dans la zone des hautes fréquences et dénommé pic de coincidence. Les éléments de construction connus jusqu'ici ont le désavantage de posséder au moins un des pics susdits dans la zone des fréquences acoustiques audibles. L'objet de l'invention est de déplacer les pics de transmission acoustique susdits vers des fréquences où l'oreille est peu ou très peu sensible et de fournir ainsi un élément de construction présentant des qualités d'isolation acoustique éle vées. Un autre objet de l'invention est d'amoindrir l'importance de ces pics de transmission acoustique. Secondairement, l'objet de l'invention est de fournir un élément de construction présentant des qualités d'isolation acoustique élevées pour un prix de revient peu élevé. L'element de construction conforme à la présente invention est caractérisé en ce que celui-ci se compose d'un panneau et d'un châssis fixés au moins partiellement entre eux à l'aide d'une liaison dynamiquement rigide. Par liaison "dynamiquement rigide", on entend toute liaison qui satisfait aux deux conditions qi suivent. La première condition est que la fixation du panneau dans son châssis doit être telle que l'amplitude du mouvement du bord du panneau, relativement au bord correspondant du châssis, soit réduite au moins de moitié par rapport à l'amplitude de vibration de la périphérie du meme panneau libre et soumis à un champ sonore diffus identique dont la fréquence est fixée à 50 hertz et l'intensité à 100 décibels. La seconde condition est identique a la premier condition, mais le champ sonore considéré a une intensité de 100 décibels et la fréquence est fixée à 5000 hertz. La demanderesse a constaté que la présence d'une liaison dynamiquement rigide entre le panneau et le châssis présente de nombreux avantages. Parmi ceux-ci, il convient de signaler que la présente invention permet de déplacer le ou les pics de réso- nance vers de plus basses fréquences, où l'oreille est peu ou très peu sensible. La présente invention permet également de déplacer le pic de coïncidence vers de plus hautes fréquences où l'oreille est également peu ou très peu sensible. La présente invention permet en outre de diminuer l'importance des pics de transmission acoustique. En utilisant la présente invention, on peut satisfaire les normes au point de vue isolation acoustique. Le panneau utilisé pour mettre en oeuvre la présente invention peut être plan ou courbé. La courbure de ce panneau peut être telle que la surface de celui-ci soit développable ou non développable. Avantageusement, le châssis présente un poids au moins égal au produit de lOkg par la plus petite dimension exprimée en mètres) des deux plus grandes dimensions du panneau. La demanderesse a constaté que pour obtenir le maximum d'efficacité au point de vue déplacement et deformatfon des pics susdits de transmission acoustique, il est nécessaire que la masse du châssis soit la plus importante possible. Lorsque la masse du châssis est inférieure à la valeur précitée, on n'obtient aucune amélioration significative au point de vue isolation acoustique, par rapport aux châssis couramment utilisés en construction civile. Le panneau est de préférence maintenu en flexion par le châssis. On a constaté qu'un tel mode de réalisation est avantageux au point de vue isolation acoustique, car il minimise les effets dus àla pression acoustique sur le panneau. Ce mode de réalisation bloque le phénomène de coincidence qui tend à faire fléchir le panneau. Le panneau est avantageusement une feuille en verre ou en matière vitrocristalline épaisse. L'intérêt particulier de l'utilisation d'une feuille épaisse réside dans le fait que l'on améliore encore les propriétés d'isolation acoustique de l'élément du coté des basses fréquences audibles. L'intérêt particulier de l'utilisation du verre ou d'une matière vitrocristalline réside dans le fait qu'un tel matériau est courant, donc par conséquent peu coûteux. Ce matériau peut etre opaque. On peut par exemple utiliser du verre coloré, ou une matière vitrocristalline colorée ou dévitrifiée. La feuille en verre ou en matière vitrocristalline peut éventuellement avoir subi un traitement dit de trempe, par exemple un traitement de trempe thermique ou de trempe dite "trempe chimique". Ce traitement de- "trempe chimique consiste à effectuer une diffusion d'ions dans les couches superficielles de la feuille d'ions plus gros ou d'ions plus petits que-les ions normalement présents dans lesdites couches superficielles Si le panneau comporte plus d'une feuille en verre ou en matière vitrocristalline, celles-ci-ne devront pas avoir subi nécessairement un traitement identique. Certaines feuilles du panneau auront subi par exemple un traitement dit de trempe chimique, tandis que d'autres pourront éventuellement être trempées thermiquement ou être simplement recuites.Toutes les combinaisons de traitements susdits peuvent être envisagées Il est particulièrement avantageux de choisir un panneau se présentant sous forme d'un ensemble comportant au moins deux feuilles de verre ou de matière vitrocristalline disposées face à face et fixées entre elles à l'aide de couches de matière adhésive, de manière à constituer une structure de type feuilleté. L'intérêt rarticulier de l'utilisation d'un tel ensemble réside dans le fait que l'on améliore encore les propriétés d'solation acoustique de l'élément du coté des hautes fréquences audibles. On a constaté que cette amélioration des propriétés acoustiques de l'élément du côté des hautes fréquences audibles peut encore être accentué en utilisant une ou plusieurs couches de matières plastiques adhésives à laquelle ou auxquelles est ajouté un plastifiant pour surplastifier la matière adhésive, par exemple une ou des couche(s) de polyvinylbutyral contenant 30 % à 40 % en poids de plastifiant ou une ou des couche(s) à base de chlorure de polyvinyl. Cette coucheiadhésive a généralement une épaisseur inférieure à 1 mm. Avantageusement, le-- panneau comprend au moins deux feuilles en verre ou en matière vitrocristalline maintenues en relation espacée à l'aide d'au moins un élément espaceur, disposé à la périphérie desdites feuilles. Un tel panneau présente une isolation thermique efficace, de sorte que l'élément de construc tion conforme à ce mode particulier de réalisation, présente un double avantage : une excellente isolation acoustique et une excellente isolation thermique. Avantageusement, cet élément espaceur est un ruban mé tallique soudé aux marges périphériques métallisées desdites feuilles. Ce type d'élément permet d'atteindre un coût de revient peu élevé. Il est donc avantageux d'utiliser ce type de vitrage pour réaliser l'élément de construction conforme à la présente invention. De préférence cependant, ledit élément espaceur est un profilé collé aux marges périphériques desdites feuilles. Ce type d'élément espaceur permet, par sa conception même, d'atteindre une isolation acoustique accrue, car la transmission du son au travers dudit élément est défavorisée. La distance optimum entre les deux feuilles est comprise entre 12 et 25mm. Avantageusement, les deux feuilles ont des épaisseurs différentes. On agit ainsi sur le phénomène de résonance des feuilles, ce qui a pour effet de diminuer la transmission du son au travers du panneau. Avantageusement, le panneau dont il est question ci-dessus, est un vitrage transparent. L'élément de construction en résultant peut dès lors convenir pour l'obturation de toutes les ouvertures pratiquées ou existant dans les murs séparant l'inté- rieur et l'extérieur d'un bâtiment de construction. Cet élément de construction peut également convenir pour séparer deux locaux situés à l'intérieur de ce bâtiment de construction. L'invention sera mieux comprise à la lecture de ce qui suit et en se référant aux figures annexées. Les figures 1 à 5 représentent en coupe des éléments de construction, conformes à l'invention. Exemple 1 L'élément de construction représenté à la figure 1 se compose d'un vitrage 1 monté dans un châssis 2 en béton. Un mastic 3, du Perennator Tx2001, est interposé entre le vitrage I et le châssis 2. Un tel montage est conforme aux conditions énoncées plus avant. La feuille 1 est en verre transparent sodocalcique de composition ordinaire. Cette feuille a une épaisseur de 8mm et présente une courbure naturelle. Il a été constaté que cet élément de construction est avantageux, au point de vue isolation acoustique dans -la zone des basses fréquences audibles (inférieures ou égalesà 400 hertz environ). La demanderesse a constaté en particulier que l'importance des pics de transmission acoustique dans le domaine des fréquences susdites (dit pic de résonance) a pu être amoindrie dans le cas de l'élément de construction conforme à la présente invention Exemple 2 L'élément de construction, conforme à la figure 2, se compose d'un vitrage 4 maintenu dans un châssis 5 en acier, présentant une masse importante (deux fois celle du vitrage). Le vitrage 4 se compose de deux feuilles 6 et 7 de 1,5 et 2 mm. d'épaisseur respectivement collées ensemble à l'aide d'une couche 8 en polyvinylbutyral de out38 mm. d'épaisseur, contenant 45 parts en poids du#astifiant Flexol de l'Union Carbide. Entre le vitrage 4 et le châssis 5, est disposé un mastic 9 : du Perennator B80. Les feuilles 6 et 7 sont en matière vitrocristalline de composition suivante : SiO2 : 48%; A1203 : 32%: Na20 : 10%; CaO : 2% et TiO2 : 8% (en poids). On a constaté que le vitrage 4 présente par lui-méme, c'est-à-dire lorsqu'il n'est pas maintenu dans le châssis en acier, une bonne isolation acoustique en moyenne et haute fréquence audi ble (supérieure à 400 hertz environ). Lorsque ce vitrage 4 est placé dans un châssis en acier analogue à celui décrit ci-dessus, mais lorsque le montage est réalisé de manière classique, aucune amélioration des propriétés acoustiques n'est obtenue. Par contre, lorsqu'une liaison dynamiquement rigide à l'aide du mastic précité est établie entre le vitrage et le châs- sis, il a été constaté que les pics de transmission acoustique en basses fréquences prennent une importançe réduite par rapport au cas ou on utilise un mastic courant de vitrier. Bien que les feuilles 6 et 7 du vitrage 4 ont, conformément à ce qui est décrit ci-dessus, des épaisseurs différentes, la présente invention inclut également le cas où ces feuilles ont des épaisseurs identiques. Exemple 3 On a réalisé un élément de construction, tel que représenté à la figure 1. Cet élément de construction se compose d'une feuille en verre de 6mm d'épaisseur de composition ordinaire sodocalcique. Avant de monter le châssis 2 en béton sur le pourtour de la feuille I, on déforme celle-ci de manière à y induire un état de contraintes par flexion. On monte ensuite le châssis 2 en ayant soin de maintenir cet état de contraintes dans la feuille L Entre les bords de la feuille 1 et le châssis 2, on a interposé un mastic 3 : Roccasol llOVP. Ltélément de construction ainsi obtenu présente d'excellentes propriétés d'isolation acoustique tant en basse, qu'en moyenne fréquence-(les moyennes fréquences se situent entre 400 et 1400 hertz environ). Ces propriétés d'isolation acoustique sont plus élevées que celles obtenues au départ d'un élément de construction identique à celui du présent exemple, mais où aucune liaison dynamiquement rigide n'est assurée entre le vitrage et le châssis et où aucune flexion n'est imposée au vitrage. Exemple 4 On a réalisé un élément de construction similaire à celui de l'exemple 3, excepté par le fait que la feuille en verre épais 1 a été remplacée par un-vitrage tel que le vitrage 4 conforme à la figure 2 et décrit à l'exemple 2. L'élément de construction conforme au présent exemple présente, outre les avantages de l'élément de l'exemple 3, des propriétés d'isolation acoustique en haute fréquence plus élevées que celles obtenues conformément à l'élément de construction de l'exemple 3. Exemple 5 Un élément de construction, conforme à la figure 3, a été réalisé. Cet élément de construction se compose d'un double vitrage 10, maintenu dans un châssis 11. Ce châssis l1 comprend une gorge 12, dans laquelle pénètre le bord périphérique du vitrage double 10. La feuille 13 du vitrage 10 est maintenue en contact avec un mastic 14 du Perennator Tx2001 recouvrant la face 15 de la gorge 12, grâce à une lame d'acier formant ressort, schématisée en 16, interposée entre la face 17 de la gorge 12 et la feuille 18 du vitrage double 10. Un mastic de silicone courant 19 comble les vides subsistant entre la gorge 12 et les bords périphériques du double vitrage 10 Le vitrage 10 se compose de deux feuilles 13 et 18 en verre de composition ordinaire identique à celle de l'exemple 1. Ces deux feuilles sont fixées à leurs périphéries à l'aide d'un ruban 20 de lmm d'épaisseur et 15mm de largeur en alliage plombantimoine ( 3% d'antimoine) que l'on a soudé aux marges périphériques métallisées desdites feuilles, de manière à laisser un espace d'air 21 entre les feuilles. Le châssis 11 est en acier. Outre ses bonnes propriétés d'isolation acoustique, l'élément de construction conforme au présent exemple possède également de bonnes propriétés d'isolation thermique. Pour obtenir les propriétés d'isolation acoustique optimum, la demanderesse a découvert que l'élément de construction conforme à cet exemple, doit être orienté de manière telle que la source sonore soit située du coté de la feuille 13. Lorsque l'on compare l'élément de construction, conforme au présent exemple, a un élément de construction similaire, mais où il n'y a aucune liaison dynamiquement rigide entre la feuille 13 et la face 15 de la gorge 12, on constate que ce dernier élément est moins efficace au point de vue isolation acoustique en basse fréquence. Ceci démontre par conséquent l'intérêt de la présence d'une liaison dynamiquement rigide entre le vitrage et le châssis. Exemple 6 On a réalisé un élément de construction conforme à la figure 4. Cet élément se compose d'un vitrage 22 et d'un châs- sis 11. Les détails de construction identiques a ceux de la figure 3 ont été représentés par les mêmes chiffres de référence qu'à la figure 3. Le-vitrage 22 est un vitrage double comprenant un élé- ment feuilleté 23 et une feuille épaisse 24 maintenues en relation espacée & l'aide d'un profilé en aluminium 25 collé aux marges des feuilles par les couches adhésives de thiokol 26. Le feuilleté 23 est un ensemble se composant de deux feuilles 27 et 28 de 1,5mm d'épaisseur chacune, collées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'une couche 29 de 0,38mm d'épaisseur en polyvinylbutyral contenant 44 parts en poids de plastifiant 3 GH, tel que mentionné plus haut. Les deux feuilles 27 et 28 sont en verre sodocalcique de composition ordinaire. Ces feuilles ont subi un traitement de renforcement mécanique par diffusion d'ions qui a engendré des contraintes de compression dans les couches superficielles desdites feuilles. Ce traitement de diffusion d'ions consiste à immerger les feuilles dans un bain de nitrate de potassium fondu à 4700C. Durant ce traitement, des ions sodium contenus dans les couches superficielles de la feuille sont échangés contre des ions potassium, contenus dans le bain de nitrate de potassium fondu.Etant donné que le diamètre ionique des ions potassium est supérieur au diamètre ionique des ions sodium, il en résulte que le traitement dont il est question ci-dessus, a pour effet de produire des contraintes de compression qui s'équilibrent avec les contraintes de traction qui naissent dans le coeur des feuilles. La feuille 24, quant à elle, est également en verre et a la même composition de verre. Cette feuille a une épaisseur de lOmm et a subi un traitement de renforcement mécanique par trempe thermique. L'élément de construction conforme au présent exemple, est avantageux. En effet, cet élément présente d'excellentes propriétés d'isolation acoustique en basse, moyenne et haute fréquence, d'excellentes propriétés d'isolation thermique et une excellente résistance au choc Un élément de construction identique à celui décrit cidessus, mais où aucune liaison dynamiquement rigide n'est réalisée entre le vitrage et le châssis, est moins avantageux, car l'isolation acoustique obtenue en basse fréquence est moindre. Exemple 7 On a réalisé un élément de construction opaque tel que représenté à la figure 5. Cet élément se compose d'un panneau opaque 30, comprenant deux feuilles 31 et 32 en verre ordinaire coloré à l'oxyde de cobalt. Ces feuilles ont 3mm d'épaisseur chacune et sont collées par l'int##m.édiaire d'une couche de polyvinylbutyral 33 de 0,76mm d'épaisseur. Ce panneau est maintenu par une liaison dynamiquement rigide dans un châssis 34 en béton de grosse masse, à l'aide d'un mastic 35 : du Perennator B80). Le panneau conforme au présent exemple est un panneau chauffant. Ce panneau est chauffé-à l'aide d'une couche conductrice 36 d'or, qui a été déposée par la technique bien connue d'évaporation thermique sous vide, sur la face de la feuille 31 tournée vers la couche 33. Cette couche d'or est mise sous tension à l'aide de deux bandes conductrices 37 et 38, déposées sur deux marges périphériques opposées de la face de la feuille portant ladite couche d'or. Cette couche chauffante porte le panneau à une température supérieure à la température ambiante et surplastifie la couche de polyvinylbutyral. L'élément de construction conforme au présent exemple est avantageux, car il combine plusieurs fonctions : une fonction d'isolation acoustique en basse, moyenne et haute fréquence, une fonction de chauffage et enfin une fonction d"isolement" (étant donné que le panneau est opaque). La présente invention n'est pas limitée aux exemples qui précèdent. On ne sort par du domaine de l'invention en choisissant d'autres compositions pour les feuilles de verre ou de matière vitrocristalline. Parmi ces autres compositions de verre, il y a notamment les aluminosilicates, les borosilicates. Parmi ces autres compositions de matière vitrocristalline, il y a notamment les verres au lithium contenant des noyaux de nucléation tels que l'or, le sélénium, etc..., qui ont subi un traitement thermique susceptible de conduire à la dévitrification du verre. Les éléments de construction conformes à la présente invention peuvent en outre comporter une ou plusieurs feuilles en matière plastique, telles que des feuilles en polycarbonates, en acrylique, etc... Parmi les couches de matière adhésive utilisées pour confectionner les ensembles susmentionnés, il y a le polyvinylbutyral mais également d'autres matières telles que les polyurétha nss,lechlorure de polyvinyl dans lequel on a introduit un plastifiant en quantité importante. D'autres traitements, dits de trempe chimique, peuvent être envisagés pour renforcer mécaniquement une ou-plusieurs feuilles en verre ou en matière vitrocristalline du vitrage ou panneau conforme à la présente invention. Parmi ces autres traitements, il y a notamment l'echan- ge d'ions alcalins en générai, contenus dans la zone superficielle des feuilles, par d'autres ions alcalins de diamètre supérieur ou inférieur aux ions alcalins précités. Lorsque les éléments de construction, conformes à la presente invention, doivent être utilisés dans des cas spéciaux, il n'est pas exclu de conférer à ceux-ci d'autres propriétés. Ces éléments peuvent, par exemple, être également anti-chaleur. Dans ce cas, on y incorpore une couche ou plusieurs couches minces aptes à réfléchir et/ou absorber le rayonnement infra-rouge. Ces éléments peuvent être également des éléments chauffants et/ou anti-buée, comporter un système d'alarme anti-vol, une antenne incorporée, être à transmission ou réflexion variable, etc Enfin, dans des cas où l'énergie acoustique est particulièrement élevée, on peut utiliser un nombre accru de feuilles, d'ensembles,de vitrages,panneaux ou éléments de construction, sans sortir du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Elément de construction possedant des propriétés acoustiques améliorées, caractérisé en ce que celui-ci se compose d'un panneau et d'un châssis fixés au moins partiellement entre eux, à l'aide d'une liaison dynamiquement rigide. 2. Elément de construction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le châssis présente un poids au moins égal au produit de 10 kg, par la plus petite dimension (exprimée en mètres) des deux plus grandes dimensions du panneau. 3. Elément de construction selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le panneau est maintenu en flexion par le châssis. 4. Elément de construction selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le panneau est une feuille de verre ou en matière vitrocristalline épaisse. 5. Elément de construction selon une des revendications 1 à 3, caracterise en ce que le panneau est un ensemble d'au moins deux feuilles de verre ou de matière vitrocristalline, disposées face à face et fixées entre elles à l'aide de couches de matière adhésive, de manière à constituer une structure de type feuilleté. 6. Elément de construction selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le panneau comprend au moins deux feuilles en verre ou en matière vitrocristalline, maintenues en relation espacée à l'aide d'au moins un élément espaceur disposé à la périphérie desdites feuilles. 7. Elément de construction selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément espaceur est un ruban métallique soudé aux marges périphériques.inétaîlisés -desdites feuilles. 8. Elément de construction-selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément espaceur est un profilé collé aux marges périphériques desdites feuilles. 9. Elément de construction selon une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les deux feuilles ont des épaisseurs différentes. 10. élément de construction selon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le panneau est un vitrage transparent.