Brevet FR2531594A1 — publié le 19840210

Matériau rigide, léger et amorti, son procédé de fabrication et son application, notamment à la réalisation de membranes pour haut-parleurs La présente invention a pour- objet, à titre de produit industriel nouveau, un matériau qui est à la fois rigide, léger et intrinsequement amorti, destiné en particulier à réaliser des membranes pour haut-parleurs Elle a également pur objet un procédé de préparation d'un tel matériau, ainsi qusun procédé de préparation de membranes de haut-parleurs à partir dun tel matériau, et,à titre de produits industriels nouvea', de telles membranes L'indusrie, notamment leindustrie des haut-parleurs, a besoin de matériaux présentant les propriétés, en apparence contradictoires, de rigidité de légèreté et d'amortissement intrinseque. La présente invention vise à l'obtention dgun tel matériau Conformément à l'invention9 on réalise un matériau a la fois rigide, léger etintrinsequement amorti par le procédé suivant - on réalise d'abord au moins une grille de fibres s'entrecroisant en des noeuds 2 - on imprègne cette grille au moyen d'une substance collante et rigidifiante qui entoure ces fibres d9une gaine rigidifiante en créant une liaison rigide aux noeuds de la grille ; et - on élimine la substance collante et rigidifiante en exces dans les espaces entre les fibres, en laissant une structure ouverte à la grille imprégnée de la substance collante et rigidifiante. Avantageusement, mais non nécessairement, a titre d9opé- ration supplémentaire, on depose sur la grille ainsi imprégnée et comportant une structure ouverte, une matiere amortissante de manière a boucher les espaces précédemment laissés libres, ce qui étanchéifie le matériau final. On peut réaliser un matériau rigide, léger et intrinsequement amorti en mettant en oeuvre, si nécessaire, un empilage de telles grilles imprêgnees d'une substance collante et rigidi fiante, l'opération éventuelle finale de remplissage des espaes restés libres étant effectuée de préférence sur l'empilage des grilles imprégnées. il est avantageux, pour réaliser le matériau selon l1in- vention, notamment lorsqu'il doit avoir une forme particulière, rappliquer la grille unique ou la première grille,avartimpré- gnation, sur une surface support servant de moule, notamment une surface support permettant une démoulabilité aisée. La grille peut être réalisée en toutes fibres désirées ; en particulier elle peut etre réalisée en fibres de verre, en fibres de carbone, en fibres de kelar (marque dépose nO 1144 473 appartenant à la société E.I. DU PONT DE MEOURS), en fibres de textile naturel, artificiel ou synthétique, soit tissées soit non tissées. Les fibres peuvent être apprêtées si nécessaire. La substance collante et rigidifiante d'imprégnation eut etre constituée par de la gomme laque, une résine avantageusement de type polyester ou époery, une colle cyanhydrique, éventuellement dissoute dans un solvant volatil approprié. Elle est généralement utilisée sous forme liquide. La matière amortissante d'étanchéifieation, déposée dans les espaces entre les fibres imprégnées, peut être une composition liquide de caoutchouc naturel ou synthétique. Enfin la surface support, servant de moule éventuel, peut être réalisée en élastomère naturel ou synthétique. Llinventìon pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont > bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. La figure î représente une grille de fibres, destinée à la mise. en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure 2 illustre la grille de la figure 1 après imprégnation des fibres au moyen saune substance collante et rigidifiante et après enlèvement de ltexcès de tette substance afin de laisser des ouvertures entre les fibres. La figure 3 représente la grille de la figure 2 apyres dépôt d'une matière amortissante- dans les ouvertures précitées. La figure 4, enfin, illustre une membrane de haut-parleur réalisée selon l'invention. Selon l'invention et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que selon ceux des modes,de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant, par exemple, de réaliser un matériau rigide, léger et amorti, on-s'y. prend comme -suit ou d'un manière analogue. E n se référant tout d'abord aux figures 1 à 3, on va dé croire le procédé pour réaliser un tel matériau. On part d'une grille (figure 1) constituée par une série de fibres 1, par exemple de fibres de verre, de fibres de carbone, de fibres de '1kevlar'; de fibres d'un textile naturel, artificiel ou synthétique, soit du type tissé, soit du type non tissé. Les fibres se croisent en des noeuds 2. Cette grille peut être appliquée sur une surface support servant de moule et permettant de donner à la grille une configuration géométrique désirée, par exemple cylindrique ou tronconique. On notera que, pour simplifier les dessins et par conséquent la compréhension de 17 invention, on a representé sur les figures 1 à 3 le réseau de fibres 1 sous la forme d9un réseau plan à une seule dimension, avec deux séries de fibres, les fibres de chaque série étant parallèles entre elles et les fibres de deux séries différentes étant perpendiculaires entre elles alors qu'en réalité les fibres ne sont ni parfaitement parallèles, ni parfaitement perpendiculaires entre elles et que généralement la grille est formée par plusieurs épaisseurs de fibres superposées. Eventuellement les fibres de la grille peuvent avoir été traitées au moyen d'un apprêt qui facilite la mise en place de la grille sur une surface de support constituant moule. La première opération consiste a impregner la grille de la figure 1 au moyen d'une substance collante et rigidifilante, par exemple de la gomme laque ou une résine du type polyester ou époxy ou une colle cyannydrique"qui enrobe les zabres 1 d'une gaine rigidifiante 3 en créant une liaison rigide 4 aux noeuds 2. Dans le cas où la grille de la figure 1 a été apprêtée, la substance collante et rigidifiante contient également avantageusement une substance dissolvante apte à dissoudre l'apprêt de la grille en facilitant l'application de la grille contre la surface support. La substance rigidifiante'peut également comporter certains additifs destinés à améliorer ses propriétés. Généralement cette substance collante et rigidifiante est utilisée sous forme liquide avec mise en oeuvre d'un solvant volatil. Après application de la substance collante et rigidifiante, on elimine l'excès de cette substance de manière de ce qu'elle ne fasse que recouvrir les fibres 1 et rigidifier les noeuds 2, mais de manière à laisser libres, c 'est-à-dire ouverts les espaces 5 entre les fibres. On obtient ainsi un matériau à structure ouverte et donc amorti, étant donné que les ondes vibratoires se propagent dans le matériau le long des fibres et par conséquent d'une manière aléatoire en évitant la création d'un ou plusieurs modes de vibration propres du matériau. La substance collante et rigidifiante impartit par contre au matériau de la figure 2 une bonne rigidité tout en lui assurant une grande légèreté du fait des espaces ouverts 5, le poids au mètre carré du matériau de' figure 2 dépendant de l'espace entre les fibres 1 et donc entre les noeuds 2 et également de la quantité de substance collante et rigidifiante conservée par mètre narré, après élimination de l'excès de ladite substance et évaporation du solvant (s'il y a lieu). Le matériau de la figure 2 est utilisable tel quel.Il peut comporter dans ce cas soit une seule couche obtenue comme indiqué précédemment, soit plusieurs couches de ce type, c'està-dire du type illustré sur les figures 1 et 2. Pour certaines applications particulières, notamment pour la réalisation de membranes de haut-parleurs,il est in téressant de remplir les espaces 5 afin de rendre imperméable le matériau. En particulier dans le cas où le matériau est destiné a réaliser des membranes de haut-parleurs, il est intéressant de disposer un matériau amortissant dans lesdits espaces 5. A cet effet, comme illustré sur la figure 3, on dépose une couche mince 6, notamment une couche d'un matériau amortissant, tel qu'une couche de caoutchouc naturel ou synthètique, liquide sur la matériau de la figure 2 afin de ltétanchei- fier et éventuellement lui conférer les propriétés acoustiques désirées. On obtient donc finalement le matériau de la figure 3 comportant une couche superficielle 6 recouvrant la totalité du matériau et notamment les anciennes ouvertures 5. L'épaisseur finale du matériau est fonction du nombre de couches successives. Avantageusement la première couche, cVest-S-dire la pre mière grille selon la figure 1, est disposée sur une surface support qui sert de moule et dont les propriétés de démoulage sont très élevées (de manière à assurer un démoulage facile). Par exemple la surface support peut être réalisée en un élastomère naturel ou synthétique. Dans le cas où on prévoit plusieurs couches on imprègne d'abord la première couche pour obtenir le matériau selon la figure 2, puis on dispose, soit au moyen d'un contre-moule, soit au moyen d'un outils une deuxième couche ou grille selon la figure 1 sur la première couche imprégnée et on imprègne cette seconde couche dsune substance collante et rigidifiante. Eventuellement on prévoit l'application successive d'une troi sièges d'une quatrième. couche. Jupon mette en oeuvre une seule couche ou plusieurs cou ches > on élimine chaque fois l'excédent de liquide collant et rigidifiant3 par exemple au moyen d'un élément absorbant (tissu ou papier buvari > avant séchage (dans un courant d'air chaud )? afin dévirer, comme indiqué précédemment, le bouchage des ouvertures 5 (figure 2). Dans une variante on peut supprimer par pompage le liquide collant et rigidifiant en excès. Le figeage du liquide collant et rigidifiant est réalisé soit par évaporation du solvant, soit par polymérisationg suivant le liquide mis én oeuvre. C'est seulement après que l'on effectue, si on le désire, l'application de la couche b. On va donner maintenant un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention pour obtenir une membrane de hautparleur du type illustré sur la figure 4 qui comporte deux parties, à savoir une partie tronconique 7 et an col 8. On applique, sur une surface support cylindrico-tronco- nique ayant la forme que l'on veut donner à la membrane et qui est réalisée par exemple en un élastomère naturel ou synthétique, une grille légere en fibres de verre pesant par exemple 30 g au m m2). Le liquide collant et rigidifiant appli- qué sur cette grille est constitué par de la gomme laque diluée dans de l'alcool à brûler Ce liquide est appliqué sur chaque couche de grille au moyen d'un pinceau. A titré d'exemple on a mis en oeuvre deux couches succes slves constituées chacune par une grille en fibres de verre de 30 g au m2 > c' est-à-dire on a d'abord de posé une première grille sur la surface support du moule, on a imprégné cette grille au pinceau au moyen de gomme laque diluée dans de l'aI- cool, puis on a appliqué une seconde grille et on a imprégné cette seconde grille de la même manière que la première. Ensuite on a éliminé l'excès de liquide collant et rigidiSiant au moyen d'un linge absorbant. Puis on a appliqué sur le col 8 de la membrane de hautparleur, pour le rigidifier, un enroulement hélicoïdal serré d'une longue fibre de verre et on l'a recouvert de la-même substance collante et rigidifiante, L'ensemble de la membrane de haut-parleur ainsi obtenu a été séche dans un courant d'air chaud qui a assure l'évaporation de l'alcool à brûler. On a ainsi fabriqué une membrane d'épaisseur 0,7 mm et pesant 2,5 g pour un diamètre maximal D de 150 mm. Enfin on a déposé sur la membrane ainsi obtenue un ma tériau amortissant constitue par un caoutchouc liquide qui confère à la membrane les propriétes acoustiques recherchées, ce matériau bouchant toutes les ouvertures entre fibres. On obtient ainsi finalement un matériau pesant 100 à 200 g au m2. On a constaté aisément qu'à poids et dimensions égaux, la membrane obtenue par le procédé-qui vient d'être indiaué est plus rigide et moins résonant que les membranes obtenues par les-procédés antérieurs. Le matériau selon l'invention peut trouver d'autres applications que la réalisation de membranes de haut-parleurs chaque fois nue l'on a besoin d'un matériau rigide, léger et intrinsèquement amorti. On peut par exemple réaliser des élé- ments de carrosserie de voitures automobiles. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement a ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, àu contraire toutes les variantes. REYENDICATIONS t. Procédé pour fabriquer un matériau rigide, léger et amorti caractérisé par le fait qu'on effectue les opérations successives suivantes - on réalise d'abord au moins une grille de fibres s'entrecroisant en des noeuds - on imprègne cette grille au moyen d'une substance collante et rigidifiante qui entoure ces fibres d'une gaine rigidifiante en créant une liaison rigide aux noeuds de la grille ; et - on élimine la substance collante et rigidifiante en excès dans les espaces entre les fibres, en laissant une structure ouverte à la grille imprégnée de la substance collante et rigidifiante. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé-par le fait qu'auprès l'opération consistant à éliminer la substan- ce collante et rigidifiante en excès, on dépose, sur la grille ainsi imprégnée et comportant une structure ouserte une matière amortissante, de manière à boucher les espaces précédemment laissés libres, ce qui étanchéifie le matériau final. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'on met en oeuvre en empilage de grilles. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on applique la grille unique ou la première grille, avant imprégnation par une substance collante et rigidifiante, sur une surface support servant de moule. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, csractérise par le fait que la grille est réalisée au moyen de fibres choisies parmi les fibres suivantes fibres de verre, fibres de carbone, fibres de "kevlar", fibres textiles naturel artificiel ou synthètique, tissées ou non tissées, éventuellement apprêtées. 6, Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé parle fait-que la substance collante et rigidifiante d'imprégnation est constitués par l'un des produits suivants : gomme laque, résine, avantageusement de type Dolyester ou époxy, colle cyanhydrique, éventuellement dissolus dans un solvant volatil, 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que la matière amortissante d'étancheification est constituée par une composition liquide de caoutchouc naturel ou synthétique. b. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7 > caractérisé par le fai.t que la surface support est realisé en un élastomère naturel ou synthétique. 9 Matériau rigide, léger et amorti, caractérisé par le fait qu'il est obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10 Membrane de haut-parleur, caractérisée par le fait qu'elle est obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, son col comportant entre, de préfé rence, un enroulement hélocoidal d'une longue fibre également imprégnée de substance collante et rigidifiante.