Brevet FR2414771A1 — publié le 19790810

L'invention est relative aux écrans destinés à renfcrcer l'isolation acoustique d'une cloison rigide,notamrlEnt d'une tcle placée entre un moteur de véhicule autcrobile et l'abitcls cu l'environnement de celui-ci, ou encore d'un plafond ou mur dispose entre deux locaux adjacents d'un même inreusble. Elle concerne plus particulièrement, parmi les écrans en question, ceux qui travaillent selon le principe "masse-resscrtN et sont à cet effet composés d'une première couche poreuse en fibres et d'une seconde couche dense et imperméable à l'air, appelée ci apyres septum", juxtaposée, directement ou non, contre la première couche, la face, de cette première couche, la plus éloignée de la seconde couche étant elle-meme appliquée contre une cici - - - - nue rigide telle qu'une tôle de carrosserie, une paroi, n p z-ford ..... que l'on désire "rendre isolante" contre les bruits : la couche poreuse est alors prise en "sandwich" entre le septum et la paroi rigide, et l'écran peut être considéré comme constituant un revêtement acoustiquement isolant de ladite cloison. L'invention vise également les "sandwiches" ainsi définis. Dans les écrans et "sandwiches" du genre ci-dessus connus jusqu'à ce jour, la couche fibreuse est constituée de fibres en majorité couchées selon sensiblement une même direction parallèle au plan moyen de ladite couche, la superposition latérale de ces différentes fibres formant une structure stratifiée ou "litées dont les strates s'étendent parallèlement au septum et ne sont liées entre elles que d'une manière relativement fragile. Ces écrans, bien que donnant souvent satisfaction, présentent parfois certains inconvénients, en particulier les suivants: - pour certaines fréquences audibles (généralement de l'ordre de 250 Hz), leur efficacité d'isolation acoustique est nulle et peut même devenir négative, lesdits écrans se comportant alors comme des amplificateurs sonores, - il est difficile d'obtenir pour les couches fibreuses de ces écrans une épaisseur rigoureusement constante : cette épaisseur Varie fréquemment de 10 % au-dessus ou au-dessous de la valeur désirée, ce qui influe sur la qualité de l'isolation acoustique obtenue, - les écrans en question sont souvent relativement lourds, ce qui est un inconvénient pour leurs applications aux véhicules, - les structures fibreuses stratifiées desdits écrans ne présentent qu'une résistance treks faible à la traction ou à l'arrache ment selon la direction de leur épaisseur, c'est-à-dire perpendiculairement à la direction moyenne des fibres, ce qui les rend inaptes ou peu adaptés à certaines applications, notaient dans le domaine de l'isolation des bâtiments. L'invention a pour but, surtout, de remédier à ces divers inconvénients. Les écrans acoustiques du genre ci-dessus selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce que la majorité des fibres de leurs couches fibreuses sont orientées parallèlement à l'épaisseur de cette couche, c'est-à-dire orthogonalement à la surface moyenne de ladite couche. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - l'épaisseur de la couche fibreuse est comprise entre 3 et 60 mm, - des fils présentant une bonne résistance à la traction, notamment métalliques, sont mélangés aux fibres de la couche fibreuse, - la couche fibreuse est d'un type obtenu par plissage d'une nappe de fibres, notamment d'un voile de carde, - la couche fibreuse est d'un type obtenu par flocage électrostatique, - la couche fibreuse est d'un type obtenu par implantation mécanique, - les fibres transversales constituant la couche fibreuse ont une extrémité ou racine plantée dans une sous-couche directement liée au septum ou faisant partie de ce dernier, - dans un écran acoustique selon l'alinéa précédent, les têtes des fibres opposées à leurs racines sont directement appliquées contre la cloison à isoler acoustiquement, notamment contre un élément de carrosserie. - dans un écran acoustique selon au moins l'alinéa qui précède le précédent, la sous-couche est séparée du septum par une couche auxiliaire de répartition des charges, notamment en mousse rigide, - le septum est constitué lui-meme par une cloison rigide à base de plâtre, bois ou autre matériau de construction, rapportée sur la couche poreuse par des moyens n'établissant aucun pont sonore entre les deux faces de ladite couche, notamment par collage et/ou agrafage. L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire plusieurs modes de réalisation préférés de l'invention en se référant aü dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. Les figures 1 et 2, de ce dessin, montrent en coupe transversale la couche fibreuse constitutive d'un écran acoustique selon l'invention, respectivement en son état de repos et en un état transversalement comprimé, les déformations des fibres qui résultent de cette compression étant fortement agrandies sur ladite figure 2 pour être visibles alors qu'en réalité elles sont invisibles à l'oeil nu. La figure 3 est un graphique permettant de comparer en ce qui concerne l'isolation acoustique, d'une part l'efficacité d'un écran composé selon l'invention d'une couche fibreuse à fibres "en bout" et d'un septum et d'autre part l'efficacité d'un écran de l'art antérieur. La figure 4 montre en coupe transversale partielle une tôle revêtue d'un tel écran acoustique selon l'invention, La figure 5 montre en coupe transversale partielle une autre tôle encore revêtue d'un tel écran acoustique. Et la figure 6 montre en coupe transversale un plafond également revêtu d'un tel écran acoustique. D'une façon connue en soi on fait comprendre dans chaque cas à l'écran acoustique considéré une couche poreuse en fibres 1 et une couche dense 2 imperméable à l'air ou septum. Mais au lieu de coucher -les fibres parallèlement au septum comme dans les solutions connues, on les oriente ici "en bout", c'est-à-dire orthogonalement à ce septum de sorte que les compressions et dilatations successives auxquelles est soumise transversalement la couche fibreuse obtenue à raison des vibrations sonores appliquées contre elle font travailler lesdites fibres non plus à la flexion transversale, mais au flambage : on a schématisé une telle compression par les flèches F sur la figure 2 et par les ondulations 3 les déformations des fibres 1 dues à un tel flambage. Pour réaliser une telle couche fibreuse dont les fibres sont "debout", c'est-à-dire orientées "en bout" à la façon des poils d'une moquette, on peut procéder de toute manière désirable. par exemple par flocage, c'est-à-dire par collage électrostatique de tels poils ou fibres préalablement coupés à la longueur désirée sur un support constitué ou revêtu d'une substance momentanément adhésive et ramollie. On peut également procéder par implantation mécanique des fibres, une à une ou par nappes, dans un support ramolli au moins en surface, cette implantation étant suivie d'une découpe des fibres plantées et d'un durcissement rapide de leur support. Selon un autre procédé connu qui s'est révélé particulièrement avantageux dans le cadre de la présente invention pour des raisons qui seront exposées plus loin, on procède par plissage. Ce procédé comprend la suite des opérations suivantes - formation d'un voile de carde à l'aide de fibres, lesquelles présentent en général une relativement grande longueur, par exemple supérieure à 3 cm, - plissage de ce voile selon des plis rabattus alternativement dans les deux sens autour d'aretes rectilignes équidistantes, - rapprochement et serrage mutuels des plis ainsi rabattus de fa çon à former un plateau plissé relativement épais dont chaque face est composée des arêtes juxtaposées des plis effectués selon un sens donné, - application d'un liant sur l'une au moins des faces de ce plateau, notamment par pulvérisation de ce liant à l'état liquide ou pulvérulent, - fixation dudit liant, notamment par chauffage, de façon à assembler entre elles les arêtes juxtaposées de la face considérée et interdire leur écartement ultérieur. Sur les figures 1 et 2, on a supposé que les deux faces de la structure plissée avaient été fixées de la sorte et l'on a désigné par la référence 4 la zone superficielle, de ladite structure, épaisse de quelques millimètres, dans laquelle est réparti le liant sous la forme de micro-gouttelettes solidifiées. A partir d'une couche fibreuse à deux faces du genre de celle ainsi représentée sur les figures 1 et 2 on peut obtenir deux demi-couches identiques entre elles par tranchage de ses fibres constitutives 1 au niveau de la surface moyenne de la couche, c'est-à-dire sensiblement au niveau des ondulations 3 ci-dessus : chacune des deux demi-couches ainsi obtenues comprend alors des poils en U ou doubles poils plantés dans une nappe 4. L'épaisseur et le grammage de la couche fibreuse peuvent avoir toutes les valeurs désirables : dans des odes de réalisation préférés, ladite épaisseur est comprise entre 3 et Efl m Et le grammage est compris entre 200 et 3000 /2. Les fibres 1 peuvent être elles-mêmes coisies ce tutes dimensions et de toutes natures désirées, aussi bien artificielles que synthétiques ou naturelles : c'est ainsi que l'on pourra utiliser des fibres synthétiques ou artificielles reletivement lon- gues (c'est-à-dire de longueur supérieure à 3 cm) et fines t 'est--- dire de diamètre correspondant > un nom-re ce We. ers -- compris entre 3 et 15), ces fibres pouvant être mélangées a ces bouts de fibres naturelles (coton, laine ...) relativement courts, c'est-à-dire de longueur inférieure à 3 cm, et provenant de déchets. On pourra même mélanger à ces fibres des fils présentant une bonne résistance à la traction, de toute nature désirable, eventuellement en métal et s' étendant parellèlement existes rn.. Le graphique de la figure 3 permet de mettre en évidence l'amélioration des qualités d'isolation acoustique due à la nouvelle orientation adoptée pour les fibres dans la couche fibreuse. Sur ce graphique on a porté en abscisses, selon une échelle logarithmique, les fréquences des sons à isoler, comptées en Hz. En ordonnées on a porté les différences, comptées en décibels, entre les intensités acoustiques d'un bruit donné mesurées respectivement de part et d'autre de chaque écran considéré. Pour effectuer ces mesures, on a obturé successivement à l'aide desdits écrans une fenêtre évidée dans une petite cabine à parois acoustiquement opaques contenant une source sonore d'intensité connue et dans chaque cas l'on a mesuré l'intensité sonore due à cette source à l'extérieur de la cabine, à proximité de la fenêtre ainsi obturée. La courbe en traits pleins A concerne un écran acoustique selon l'invention, pour lequel les fibres de la couche fibreuse sont orientées transversalement ou "en bout" par rapport au septum et la courbe en traits interrompus B concerne un écran acoustique selon l'art antérieur pour lequel les fibres sont couchées longi -tudinalement selon des strates parallèles au septum, les épaisseurs respectives de la couche fibreuse et du septum étant les mêmes dans les deux cas. Avec l'écran connu on observe en T, c' est-à-dire pour des fréquences audibles relativement basses et de l'ordre de 250 Hz, un "trou" acoustique pour lequel l'isolation assurée par ledit écran devient négative : en d'autres termes, pour les sons correspon -dants, non seulement l'écran considéré ne joue pas son role iso lant, mais il se comporte comme un amplificateur sonore. Au contraire, et d'une façon tout à fait surprenante, aucun trou du genre ci-dessus n'est observé avec un écran selon l'invention : pour toutes les fréquences audibles, cet écran assu re une isolation acoustique et l'on constate que l'absence de "trou" dans le romaine des fréquences relativement basses s'est ----- -' compensée par aucune réduction pratiquement décelable o'efficacité pour les autres fréquences audibles. Sur la figure 4 on a représenté l'application de l'invention à l'équipement d'une tole 5 de carrosserie de véhicule, notanment automobile ou ferroviaire, que l'on désire rendre acoustique- ment isolante. On voit sur cette figure que l'on a appliqué contre ladite telle 5 un écran composé d'une couche fibreuse à poils 1 en bout, au sens exposé ci-dessus, rapportée contre le septum 2, notamment à l-'aide d'une couche de colle 6, les têtes des poils 1 étant directement en contact avec la tôle, perpendiculairement à la face en regard de cette dernière. Le septum 2 peut être constitué de toute façon désirable à base d'une substance imperméable à l'air : pour la présente application, il s'agit notamment d'une feuille en matière plastique chargée de matiere minérale généralement souple ou semirigide et d'épaisseur comprise de préférence entre 1 et 10 mm, son poids étant avantageusement compris entre 100 g/m2 et 20 kg/m2. Bien que ledit septum puisse être fabriqué d'une manière totalement indépendante de la couche fibreuse, on peut envisager de planter directement dans celui-ci les fibres ou poils en bout 1 de cette couche fibreuse. A cet effet le septum 2, ou tout au moins sa zone superficielle située du côté des fibres, peut constituer par elle-même la zone de fixation 4 décrite ci-dessus : il suffit à cet effet de constituer la couche adhésive (du procédé de flocage ou d'implantation) ou le liant (du procédé de plissage) par le matériau constitutif de ladite zone superficielle du septum, ce matériau se présentant alors sous un état liquide ou relativement mou au moment où il reçoit les racines des fibres ou poils à retenir. Une telle variante est particulièrement avantageuse en ce qu'elle économise une étape de la fabrication des écrans acoustiques considérés. Selon d'autres variantes la couche de fibres 1 peut être simplement appliquée sans adhérence contre le septum 2 ou même elle peut être séparée de ce septum par un intercalaire. C'est cette dernière hypothèse qui a été retenue sur la figure 5, relative au traitement acoustique d'une tôle 7 constitué ant un élément de plancher pour véhicule en forme de cuvette à fond horizontal : la couche de fibres 1 est directement posée avec ses poils verticaux orientés vers le bas contre le fond de cette cuvette 7 et elle est revêtue par une feuille intercalaire 8 de répartition des charges constituée en une mousse rigide ou semirigide elle-même revêtue par un septum 2 relativement souple. Cette construction, qui présente certaines analogies avec les planchers "flottants", se révèle non seulement efficace sur le plan de l'isolation acoustique mais aussi très confortable pour les pieds des passagers du véhicule considéré. La figure 6 concerne une autre application intéressante de l'invention, savoir l'isolation acoustique d'un plafond 9 à l'aide d'un sous-plafond isolant. On sait que ce problème est difficile à résoudre dans la pratique vu que le sous-plafond doit présenter une face inférieure lisse se prêtant à la peinture et délimitant donc infrrieurement une plaque rigide relativement lourde. Or dans les écrans acoustiques connus du genre ci-dessus, la résistance de la couche fibreuse au "délitage", c'est-à-dire à l'arrachement selon la direction de son épaisseur, est très faible. Il n'est donc pas possible de suspendre au plafond la plaque inférieure du sous-plafond par simple collage ou agrafage de celle-ci sur une telle couche fibreuse, et cette suspension nécessitait pratiquement le recours à des moyens d'ancrage rigides constituant des ponts sonores entre le plafond et la plaque. L'utilisation de couches fibreuses dont les fibres sont orientées "en bout" selon l'invention remédie à un tel inconvénient car ces couches présentent une relativement grande résistance à la traction dans le sens de leur épaisseur, en particulier dans le cas où ces couches ont été fabriquées par la méthode de plissage ci-dessus et ont conservé leurs deux faces de plis, c'est à-dire n'ont pas subi ultérieurement de tranchage parallèlement à leur surface moyenne : l'expérience montre qu'en effet la résistance à la traction, selon la direction considérée, d'une telle couche de fibres en bout est plus de dix fois supérieureoà celle des couches antérieurement connues constituées de fibres couchées. Cette résistance est bien entendu encore fortement accrue dans l'hypothèse, envisagée ci-dessus, où des fils résistant à la traction sont mélangés aux fibres constitutives de la couche fibreuse. Dans ces conditions le sous-plafond peut être très simplement construit de la façon suivante - on rapporte sur des carreaux, bandes ou autres éléments plats et rigides 10 à base de plâtre ou de bois une couche de fibres ; orientée verticalement, notamment par collage de cette couche et/ ou par agrafage de celle-ci à l'aide d'agrafes 11, ou encore an plantant directement l'une des faces, de ladite couche, dans lesdits éléments 10, par exemple si ceux-ci sont en plâtre, le plâtre étant alors encore à l'état liquide à l'instant de cette implanta- tion. et la face considérée étant imprégnée d'un mouillant adéquat, - puis on rapporte directement sous le plafond g la face, de la couche fibreuse 1, qui est opposée aux éléments 10 : à cet effet l'on procède avantageusement par collage, et l'on renforce la fixation ainsi assurée en faisant passer des tringles horizontales 12 dans certains des plis de la couche 1 et en enfonçant dans le plafond des cavaliers 13 à pointes crantées chevauchant les extrémités, de ces tringles, qui débordent au-delà des éléments 10 considérés. Un tel montage permet d'éviter la présence de ponts sonores entre la plafond et la plaque, les agrafes ou autres organes de fixation étant bien entendu disposés de façon à ne pas va enir an contact les uns avec les autres s'il en est fait usage. Cette absence de ponts n'est pas obtenue au détriment de la tenue mécanique du sous-plafond, laquelle donne toute satisfaction dans la pratique. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose d'un écran ou sandwich acoustiquement isolant dont la constitution résulte suffisamment de ce qui précède et qui présente de nombreux avantages par rapport à ceux antérieurement connus et en particulier les suivants. En plus de l'amélioration des qualités d'isolation acoustique qui ont été exposées ci-dessus en référence à la figure 3 et de la résistance à l'arrachement transversal évoquée à propos de la description de la figure 5, l'invention permet d'obtenir - un contrôle très précis de l'épaisseur de la couche fibreuse, en particulier lorsque celle-ci est obtenue selon le procédé de plissage ce qui est précieux lorsqu'on recherche un degré donné d'isolation acoustique, ce degré étant sensible à ladite épaisseur, - et un allègement appréciable, toutes choses égales par ailleurs. On constate en effet qu'un écran acoustique comportant une couche fibreuse selon l'invention conduit à des performances d'isolation acoustique sensiblement identiques à celles obtenues avec un écran du type antérieur comprenant le me me septum et une couche fibreuse de même épaisseur mais environ deux fois plus lourde et donc généralement deux fois plus coûteuse. Cet avantage peut également s'analyser en une isolation acoustique fortement améliorée pour un poids et donc un prix donnés de la couche fibreuse. Ledit avantage d'allégement est particulièrement appréciable dans le domaine de l'équipement des véhicules : c'est ainsi que le remplacement d'une couche fibreuse "couchée" classique présentant un grammage de 1000 g/m par une couche fibreuse "en bout" 2 selon l'invention d'un grammage de 500 g/m seulement conduit à des allégements de 1 à 3 kg pour des véhicules comportant respectivement des surfaces de 2 à 6 m d'écrans acoustiques du genre cidessus, et ce sans réduction de l'isolation acoustique. Encore un autre avantage important de l'invention est l'allégement possible du septum lui-même. On sait en effet que, dans les écrans du genre considéré, pour un degré donné d'isolation acoustique, une augmentation d'épaisseur de la couche fibreuse rend possible une réduction de poids du septum : le remplacement de la couche fibreuse "couchée" par une couche fibreuse "en bout" permet d'obtenir pour celle-ci très facilement de grandes épaisseurs, pouvant atteindre couramment, et même dépasser, 60 mm. Cet épaississement de la couche fibreuse rend possible un allègement du septum et finalement de l'écran considéré : c'est ainsi que par exemple une augmentation d'épaisseur de la couche fibreuse "en bout" de 20 à 40 mm, se traduisant par un accroissement de 500 g/m2 du grammage de cette couche, peut entrainer en contrepartie un sensible allègement du septum faisant passer son poids de 5 à 3 kg/m, ce qui correspond à un allègement de cet écran de 1,5 kg/m, et ce sans réduction du degré d'isolation acoustique de l'écran. On a même constaté que, toutes choses égales par ailleurs, un épaississement de la couche fibreuse "en bout" se traduit par une translation vers la gauche de la courbe A représentée sur la figure 3, c'est-à-dire par une amélioration du degré d'isolation acoustique obtenu pour chaque fréquence. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à cejx ce ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus sp3cia,ement envisagée elle en embrasse, au contraire, totos les variantes, notamment celles où les écrans acoustiques envlsagés ci-dessus se- raient utilisés pour d'autres applications que celles explicitement envisagées, et par exemple pour constituer une cloison acoustiquement isolante : dans ce dernier cas on pourrait par exemple utiliser en tout et pour tout une couche fibreuse du type à fibres en bout décrite ci-dessus ou plusieurs couches ce de ce-type juxta- posées les unes contre les autres, ladite couche ou lesdites couches étant prise(s) en sandwich entre deux plaques rigides à base de bois, de plâtre ou d'un matériau de construction analogue, équivalant respectivement l'une, au septum ci-dessus et l'autre, à la "cloison rigide" tôle ou plafond] des exemples précédents. REVENDICATIONS 1. Ecran d'isolation acoustique composé d'une première couche poreuse en fibres et d'une seconde couche dense et imperméable à l'air, ou "septum", juxtaposée, directement ou non, contre la première couche, a face, de cette prerière couche, a éloignée-de la seconde couche étant elle-même appliquée contre une cloison continue rigide à rendre acoustiquement isolante, -a-. act- risé en ce que la majorité des fibres (1) e - ~ sa c-u^; e sont orientées parallèlement à l'Fépaisseur de cette couche, c'esta-dire orthogonalement aux faces en regard du septum et de la cloison rigide. 2. Ecran selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche fibreuse est comprise entre 3 et 60 mm. 3. Ecran selon l'une quelconque des revendications précédentes. caractérisé en ce que des fils présentant une bonne résistance à la traction, notamment métalliques, sont mélangés aux fibres. 4. Ecran selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche fibreuse est d'un type obtenu par plissage d'un voile de carde. 5. Ecran selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche fibreuse est d'un type obtenu par flocage électrostatique. 6. Ecran selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche fibreuse est d'un type obtenu par implantation mécanique. 7. Ecran selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fibres transversales t1) constituant la couche fibreuse ont une extrémité ou racine plantée dans une sous-couche directement liée au septum (23 ou faisant partie de ce dernier. 8. Ecran selon la revendication 7, caractérisé en ce que les tetes des fibres opposées à leurs racines sont directement appliquées contre la cloison à isoler acoustiquement, notamment contre un élément de carrosserie [5,7). 9. Ecran selon la revendication 4, caractérisé en ce que le septum est constitué lui-même par une cloison rigide (11) à base de plâtre, bois ou autre matériau de construction, rapportée sur la couche poreuse par des moyens n'établissant aucun pont sonore entre les deux faces de ladite couche, notamment par coll-age et/ou agrafage. 10. Sandwich composé d'un écran acoustiquement isolant selon l'une quelconque des précédentes revendications et d'une cloi son rigide 5,7,9) appliquée contre la face, Us '- couche vireuse dudit écran, la plus éloignée du septum t2, il).