Brevet FR2431582A1 — publié le 19800215

La présente invention concerne un matériau destiné à l'isola- tion acoustique des sols et des parois. Il est connu pour iso-ler un élément porteur horizontal des brui de choc (ou d'impacts) provoqués par la marche, par la chute d'obJe1 (etc..), d'interposer entre le générateur de choc et cet élément porteur, une couche d'un matériau ou d'un ensemble de matériaux ayar les propriétés d'absorber le choc et d'empêcher sa propagation. Ces matériaux se présentent d'une façon générale sous forme de revêtements minces tels que moquettes ou éléments en plastique souple (ces deux types de matériaux possèdant ou non des thibaudes en sous-face). Pour remplir cette même fonction d'isolation aux bruits de choc il est connu également dtutiliser la technique dite du sol-flottant. Cette technique consiste à interposer entre l'élément porteur à isoler et le générateur du choc, un matériau souple, telle la laine minérale que l'on recouvre ensuite par un plan de marche rigide se prf sentant par exemple, sous forme d'une chape de béton mince coulée en oeuvre. Ces deux types de système d'isolation aux chocs sont très différents et possèdent chacun des propriétés- particulières - les revêtements de sol minces absorbent les chocs par déformation très localisée du matériau élastique composant ce revêtement à l'emplacement mEme du choc. - les sols flottants absorbent les chocs par le.déplacement glg bal de la masse constituée par le plan de marche, posée suer son assise souple. Bes sols flottants sont des systèmes à résonance et possèdent une fréquence caractéristique dite de résonance dont la valeur dépend de deux paramètres - la valeur pondérale de la masse posée sur l'isolant, - la raideur dynamique propre de l'isolant, K = E/m2 ) E/m2 = module d'6lasticité dynamique e ( e = épaisseur de l'isolant sous charge Elle représente la faculté que possède l'isolant d'amortir les vibrations à partir d'une fréquence de résonance. l'es revêtements minces (tels que moquettes, revêtements souples thermoplastiques avec sous-couche souple) ne possèdent pas l'i convénient de présenter une résonance et leur courbe d'isolation ainsi que leur facilité de mise en oeuvre sont bien connues. Mais leur comportement acoustique dans le temps est lié à leur degré d'usure et ils peuvent être remplacés par n importe quel autre matériau de surface dont les caractéristiques d'isolation acoustique ne sont plus celles d'origine. La présente invention vise à fournir un matériau de faible épaisseur présentant des caractéristiques d'isolation acoustique améliorées, un coût relativement faible et qui peut être utilisé pour l'isolation des sols en sol-flottant coulé en oeuvre (béton par exemple) ou en sol-flottant sec (bois aggloméré par exemple) et pour l'isolation des parois. A cet effet, la présente invention a pour objet un matériau caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux couches de produit isolant, poreux et souple, et de préférence au moins trois couches d'un tel produit, ces couches étant séparées par des feuilles flexibles étanches à l'air en contact avec elles. Chaque couche de produit isolant, poreux et souple a avantageusement une épaisseur de 1 à 10 mm et de préférence de 2 à 4 mm. La porosité de ces couches est avantageusement telle que la résistance-au passage de l'air est de 200 à 1 000 Rayls (dans le Système International) (mesurée suivant la norme ÀSTM C522 73), En outre, les couches de produit poreux, -isolant et souple ont avantageusement une raideur dynamique de 105 à 5105 N/m3 (telle que mesurée selon la norme DIN 52 214). Comme produits pouvant être utilisés pour les couches isolantes, on peut citer les matériaux fibreux tissés ou non tissés, assemblés ou non par un liant ainsi que les mousses souples à pores ouverts (mousses de caoutchouc ou d'autres élastomères réticulés à pores ouverts). On utilise avantageusement des matériaux fibreux constitués de fibres minérales stratifiées de façon sensiblement parallèle à la surface de la couche et de préférence de tels matériaux dont les fibres sont liées entre elles par un liant élastomère, notamment un liant à base de copolymère butadiène styrène, tel que décrit par exemple dans le brevet FR 1 539 907. On peut également utiliser des couches de natures différentes. C'est ainsi que le matériau peut être constitué de 3 couches, les deux couches extérieures étant des couches de mousse souple et la couche intérieure une couche de matériau fibreux assemblé par un liant. l'es feuilles flexibles étanches à 11 air peuvent être des feuilles de matières plastiques souples ou semi-rigides (ayant par exemple une épaisseur de 20 à 500 ), des feuilles de papier rendu étanche (par exemple un papier ayant un grammage de 100 g/m2 recouvert d'une couche de bitume de 200 g/m2) ou des pellicules souples étanches à l'air formées directement sur les couches de produit isolant par pulvérisation, imprégnation, enduction, etc., Ces feuilles peuvent également être constituées de feuilles semi-rigides telles que des feuilles de métaux laminés (par exemple d'une épaisseur de 100 p),des feuilles de bois déroulé ou reconstitué ou des tissus imperméabilisés. Ses feuilles flexibles étanches à l'air sont avantageusement fixées aux couches isolantes qu'elles séparent, notamment par thermofusion ou collage, de façon à obtenir un matériau aisément manipulable et stable dans le temps. Ie facteur de perte du matériau selon l'invention, qui mesure la perte d'énergie vibratoire à laquelle est soumis le matériau, est avantageusement d'au moins 0,3 tel que mesuré selon la norme DIN 53 426. En pratique, pour augmenter notablement ce facteur de perte, il suffit de rendre étanche le matériau selon l'invention à sa péri périe pour empêcher tout passage d'air d'une face à l'autre du matériau. Il est à noter que le matériau selon l'invention constitue non seulement un très bon matériau d'isolation phonique mais il constitue en outre un très bon matériau d'isolation thermique, en particulier pour des utilisations à basses températures c'est-à-dire en dessous de 500 C, par exemple dans la construction d'avions. La présence des feuilles étanches à l'air empêche en effet la convection naturelle de l'air compris dans la couche isolante. En l'absence de telles feuilles, la convection naturelle diminuerait l'isolation thermique. Ie matériau selon l'invention convient particulièrement bien pour l'isolation acoustique des sols et des cloisons. Pour l'isolation acoustique des sols, le matériau selon l'invention peut être revêtu d'un plan de marche constitué de bois, notamment de bois aggloméré, ou de béton (dalle flottante). Pour l'isolation des cloisons il peut être revêtu de plaques de bois (par exemple de bois contreplaqué ou aggloméré)ou de feuilles de plâtre cartonné. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparattront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels la Fig. 1 est une vue en coupe d'un matériau selon l'invention; la Fig. 2 est une vue en coupe d'un sol isolé avec le matériau selon l'invention et un plan de marche; la Fig. 3 est une vue en coupe d'une cloison isolée selon l'invention; les Fig, 4 à 9 sont des courbes représentant l'isolation acoustique obtenue. Be matériau 1 selon l'invention représenté à la Fig. 1 comprend trois voiles 2, 3 et 4 de fibres de verre due 2,8 mm d'épaisseur séparés les uns des autres par deux failles 5 et 6 de polyéthylène d' une épaisseur de 100 Bes voiles de fibre de verre d'un grammage de 230 g/m2 compren nuent un feutre de fibres de verre liées par un liant constitué par un latex de styrène butadiène représentant 40 % du poids à sec de la couche de voile. Ces voiles ont une raideur dynamique de 3 Nom3 . Bes éléments constitutifs du matériau sont assemblés entre eux par une légère thermofusion des feuilles de polyéthylène à une température de 80 C sous une pression de 100 kg/m2. 0K n'observe pas dans ces conditions de perforation des feuilles de polyéthylène. L'dpaisseur totale du matériau atteint environ 9 mm sous une contrainte nulle. Be matériau représenté à la Fig. 1 peut être utilisé pour isoler phoniquement un plancher. Comme représenté sur la Fig. 2 un plancher en béton 7 est recouvert d'un matériau 1 selon l'invention, qui est lui-même recouvert d'un plan de marche 8 en bois aggloméré. En variante le plan de marche peut être constitué d'une dalle flottante en béton. Il peut être également utilisé pour isoler phoniquement des cloisons. Comme présenté sur la Fig. 3 une cloison 9 en platre est recouverte sur l'une de ses faces du matériau 1 selon l'invention, qui est lui même recouvert d'une plaque de bois contre-plaqué 10. Tes propriétés du matériau ont été déterminées dans deux types d'essais correspondant à deux domaines d'isolation - l'isolation acoustique des sols aux bruits d'impact sur ur plancher support type en béton armé de 0,14 m d'épaisseur. - l'isolation acoustique d'une paroi. 10 - isolation acoustique des sols Tous les essais ont été effectués suivant les normes ISO R A - Utilisation d'un plan de marche de bois aggloméré Comme représenté à la Fig. 2j on dispose sur un support en 1 ton armé7de 0,14 m le matériau I représenté à la Fig. 1 puis un plan de marche 8 constitué de bois aggloméré ayant un poids de 18 kg/m2, une épaisseur de 22 mm et une surface de 15 m2. On a représenté sur la Fig. 4 l'isolation acoustique normal: aux bruits d'impact (norme ISO R 140) en fonction de la fréquence obtenue par le matériau selon l'invention (courbe a) comparativem à un empilage de 3 couches du même voile isolant mince (2,8 mm) s les deux feuilles étanches à 11 air intercalaires, soit une épaiss totale de 8,4 mm (courbe b). Après 800 Hz, on observe une très nette amélioration aux br d'impact avec le matériau selon l'invention. A la fréquence de résonance, on observe une augmentation du bruit de 4 dB avec le matériau selon l'invention, alors qu'elle e de 13 dB avec le matériau sans feuilles intercalaires. On observe par ailleurs avec le matériau selon l'invention un déplacement de fréquence de résonance vers les basses fréquences. Ceci correspond à des niveaux globaux de pression acoustiqt exprimés en dBA et mesurés selon les normes du décret interminist riel français 69 596 du 14 juin 1969 de 63 dBA avec le matériau s lon l'invention et de 68 dBA avec le matériau sans feuilles inte laires. B - Utilisation d'un plan de marche en béton On dispose sur un support en béton armé de 14 cm d'épaisse le matériau représenté à la Fig. 1 puis une dalle flottante de b de 4 cm d'épaisseur. On a reporté sur la Fig. 5 l'isolation acoustique ainsi ob nue (courbe a). Cette isolation est comparée à celle obtenue en utilisant la même dalle en béton à la place du matériau selon l'invention matériau fibreux de 30 mm d'épaisseur sans feuilles intercalaire constitué de fibres minérales et d'une masse spécifique apparent de 140 kg/m3 (courbe b) ou un matériau fibreux de 10 mm d'épais et de Mme nature que celui de 30 mm d'épaisseur (courbe c). Il apparaît que l'isolation acoustique est sensiblement la rr.- avec le matériau selon l'invention et avec le matériau fibreux de 30 mm d'épaisseur. Il apparat donc que le matériau selon l'invention permet 505 une épaisseur trois fois plus fable d'obtenir la même valeur d' iso- lation acoustique qu'un matériau fibreux classique. Par ailleurs, ces matériaux correspondent à un niveau de pression acoustique de 57 dBA, alors que le sol flottant muni d'une couche fibreuse de 10 mm correspond à 63 dBA. C - Utilisation sous une dalle flottante en béton d'un matériau selon l'invention en association avec d'autres matériaux iso lants On effectue d'autres essais sur un plancher support en béton de- 14 cm d'épaisseur couvert successivement du matériau selon l'invention précédemment défini à propos de la Fig. lo d'une couche d'un autre matériau isolant et d'une dalle flottante de 4 cm d'épaisseur. a) Association avec un matériau isolant fibreux On dispose entre le matériau selon l'invention et la dalle flottante un matériau isolant fibreux de 30 mm constitué de fibres minérales et d'une masse spécifique apparente de 140 kg/m3. On a reporté sur la Fig. 6 l'isolation acoustique obtenue (courbe b) par comparaison avec la même structure sans matériau isolant fibreux complémentaire (courbe a). On observe un gain moyen dans le spectre de 6 dB avec l'association. Les niveaux de pression acoustique correspondent à 57 dBA avec le seul matériau selon l'invention et de 48 dBA avec l'association, soit une amélioration de 9 dBA. Avec un matériau isolant fibreux seul, ce niveau de pression acoustique de 48 dBA ne pourrait être obtenu qu'avec une épaisseur de 80 mm. b) Association avec une mousse semi-rigide On dispose entre le matériau selon l'invention et la dalle flottante une mousse semi-rigide de polystyrène à pores fermés de 30 mm d'épaisseur et d'une masse spécifique apparente de 12 kg/m3. On a reporté sur la Fig. 7 l'isolation acoustique obtenue (courbe b) par comparaison avec la même structure dans le matériau selon l'invention (courbe a). On observe une nette amélioration de l'isolation acoustique. Bes niveaux de pression acoustique correspondent à 66 dEA avec la mousse semi-rigide seule et à 54 dBA avec l'association, soit une amélioration de 12 dBA. c) Association avec une mousse rigide On dispose entre le matériau selon l'invention et la dalle flottante une mousse rigide à pores fermés de polystyrène expansé de 30 mm d'épaisseur et d'une masse spécifique-de 20 kg/m3. On a reporté sur la Fig. 8 l'isolation acoustique obtenue (courbe b) par comparaison avec la meme structure sans le matériau selon l'invention (courbe a). On observe une nette amélioration de l'isolation acoustique. Bes niveaux de pression acoustique correspondent à 70 dBA pour la mousse rigide seule et à 57 dBA pour l'association, soit une amélioration de 13 dBA. Il apparat que le matériau selon l'invention, lorsqu'il est associé à des matériaux isolants de propriétés acoustiques très médiocres, permet d'obtenir des qualités d'isolation acoustique comparables à celles des meilleurs isolants acoustiques traditionnels de meme épaisseur, tels que les panneaux Isolants en.fibre de verre. ? - Isolation acoustique des cloisons On a effectué des essais de doublage acoustique sur des murs de carreaux de plâtre d'un poids de 70 kg/m2 d'une épaisseur de 70 mm et d'une surface de 10 m2. Ces essais ont été effectués selon les normes ISO R 140. On a reporté sur la Fig. 9 l'isolation acoustique normalisée obtenue a) avec le mur de carreaux de plâtre seul (courbea); b) avec le mur de carreaux de plâtre recouvert sur une face du matériau représenté sur la Fig. 1, le matériau étant lui-meme recouvert d'une plaque de contre-plaqué d'une épaisseur de 10 mm (courbe b); c) avec le mur de carreaux de plâtre recouvert sur ses deux faces du matériau selon l'invention, ce matériau étant luimeame recouvert de plaques de contre-plaqué d'une épaisseur de 10 mm (courbe c). l'es gains d'isolation respectifs sont donnés en diA et par bandes de fréquence = Graves(100-350 Hz) - Moyennes (400-1 250 Hz) Aiguës(1 600 - 5 000 Hz). fréquences (Herz) dB .n Graves oennes Aiguës courbe a 36 32 33 47 courbe b 45 32 48 62 courbe c 45 32 56 68 Il apparat au niveau du dB A que le gain avec un ou deux doublages est le même, soit 5 dB A. Au niveau des fréquences moyennes et aiguës les gains obtenus rejoignent ceux que l'on observe avec des isolants de 40 à 60 mm associés à une plaque de plâtre de 10 mm. On obtient avec le matériau selon l'invention un gain très important en encombrement, en temps de pose, en facilité de manutention ; ce type de doublage convient donc pour accroître l'isolation acoustique des parois d'un même logement, et il apporte un gain d'isolation substantiel dans les zones très actives de l'audition, c'est-à-dire pour les fréquences moyennes et aiguës. Revendications 1 - ~~matériau destiné à l'isolation acoustique des sols et des parois, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux couches de produit isolant, poreux et souple, ces couches étant séparées par des feuilles flexibles étanches à l'air en contact avec lesdites couches 2 - Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins trois couches de produit isolant, poreux. 3 - Matériau selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que chaque couche de produit isolant, poreux et souple a une épaisseur de 1 à 10 mm. 4 - Matériau selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'épaisseur de chaque couche est de 2 à 4 mm. 5 - Matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la résistance au passage de l'air de chaque couche est de 200 à 1 000 Rayls. 6 - Matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la raideur dynamique de chaque couche est de 105 à 5.105 N/m3. 7 - Matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les couches de produit isolant sont constituées de matériaux fibreux tissés ou non tissés, assemblés ou non par un liant ou de mousses souples à pores ouverts. 8 - Matériau selon la revendication 7, caractérisé en ce que les couches de produit isolant sont constituées de fibres minérales stratifiées de façon sensiblement parallèle à leur surface et liées entre elles par un liant élastomère. 9 - Matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les feuilles flexibles étanches à I'a sont fixées aux couches de produit isolant qu'elles séparent. 10 - Matériau selon la revendication 9, caractérisé en ce que les feuilles flexibles étanches à l'air sont fixées aux couches de produits isolant par thermofusion ou collage. 11 - Association d'un matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes et d'un matériau isolant choisi parmi les matériaux isolants fibreux, les mousses rigides et les mousses semirigides. 12 - Plancher revêtu d'un matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, ce matériau étant lui-même revêtu d'un plan de marche. 17 - Cloison revêtue d'un matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, ce matériau étant lui-même revêtu d'une plaque de bois.