Brevet FR2545493A1 — publié le 19841109

Des mousses de polyuréthane ont déjà été utilisées sous de nombreuses formes, dans des buts d'isolement sonique Ainsi, depuis longtemps, des matelas ont été utilisés pour revêtir les parois des carrosseries de véhicules automobiles et qui, pour obtenir une bonne isolation sonique, sont faits de mousse de polyuréthane très chargé ayant une densité apparente de 0,5 à 1,25 kg/l, voir le brevet germanique no 1 923 161 et la publication du brevet germanique no 2 835 329 Cependant, de tels matériaux ont un module d'élasticité relativement élevé ou un faible facteur de perte et sont en conséquence trop rigidespour former le ressort d'un système masse- ressort De plus, dans l'industrie automobile, la tendance va de plus en plus vers des matériaux de poids plus léger pour les systèmes d'isolement sonique afin d'obtenir une économie de poids Cette demande ne peut être remplie par la forte densité apparente des matériaux contenant plus de 60 % en poids de charges lourdes. On sait également utiliser des mousses de polyuréthane à cellules ouvertes dans des buté d'absorption du son transmis par l'air Cependant, comme de telles mousses absorbent la saleté et l'humidité de la même façon qu'une éponge, il est généralement nécessaire d'appliquer une couche de recouvrement à la mousse absorbante, ce qui nuit nettement aux propriétés acoustiques. Enfin, on sait améliorer l'isolement sonique par l'effet de la double paroi Dans ce but, une couche flexible en plastique (masse) est placée sur la paroi à isoler (comme la carrosserie du véhicule) à une distance d'environ 10 à 30 mm L'espace entre la carrosserie et la couche plastique est rempli de mousse de polyuréthane molle (ressort), De tels systèmes masse-ressort conduisent avantageusement à un meilleur isolement sonique aux fréquences supérieures, mais présentent l'inconvénient qu'il y a une résonance (intrusions) auxplus basses fréquences. On pourrait obtenir une amélioration considérable de l'isolement sonique, par exemple en imprégnant une mousse de polyuréthane à pores ouverts d'une matière viscoélastique, et il serait également possible de changer la nature et/ou la qualité de l'imprégnation en fonction des conditions acoustiques particulières, comme on peut le voir dans le brevet germanique n' 2 756 622 Cependant, la fabrication de tels matériaux est relativement coûteuse. En comparaison avec cet art antérieur, la présente invention a pour but de développer une mousse de polyuréthane flexible, pouvant facilement être traitée en articles moulés, éventuellement avec formation ultérieure de mousse, en conjonction avec d'autres matériaux et conduisant à la fois à une amélioration de l'absorption du son transmis par l'air et, lors de l'utilisation comme ressort dans des systèmes masse-ressort, conduisant à une amélioration de l'isolement du son transmis par l'air dans la plage des fréquences de résonance De plus, lors d'une utilisation avec ou sans cloison, le matériau en mousse conduit également à une amélioration de l'isolement du son transmis par la structure. Selon l'invention, on a trouvé que ces objectifs pouvaient être atteints en produisant une mousse de polyuréthane flexible, ayant des propriétés viscoélastiques dans la plage de température de -20 à + 800 C, qui est importante dans la pratique. Ainsi, l'invention se rapporte à une mousse flexible de polyuréthane dans des buts d'isolement sonique, tout à fait sans charge et dans le cas d'une densité de moins de 90 kg/m 3 et d' un module d'élasticité de moins de 106 N/m 2, qui a un facteur de perte d'au moins 0,3 et des propriétés viscoélastiques dans la plage de température de -20 à 800 C. Ainsi, la mousse selon l'invention est caractérisée par une très faible densité apparente et un très faible module d'élasticité, ce dernier étant de préférence de x 105 N/m 2 Le facteur de perte acoustique est d'au moins 0, 3 et il est de préférence de 0,5 De plus, la matière a une bonne stabilité thermique, la déformation permanente étant inférieure à 5 %, suivant 70 % de défor- mation à 80 C pendant 22 heures. Lors de la fabrication et du traitement de la mousse de polyuréthane flexible selon l'invention, on fait réagir un isocyanate avec un mélange de polyol, o au moins un composant a un nombre OH supérieur à , puis par moulage par injection à réactiondes articles moussesen forme, éventuellement en conjonction avec d'autres matériaux, sont produits à partir du polyuréthane viscoélastique Les temps nécessaires de démoulage sont de moins de 3 minutes, il est donc économiquement possible de fabriquer de grandesquantité 3 s Des polyéther triols à base d'oxyde de propylène sont particulièrement appropriés comme polyols Cependant, comme polyol composant ayant un nombre OH compris entre 180 et 400, il est également possible d'utiliser des polyesters et polyols linéaires et ramifies, des produits linéaires et ramifiés de polymérisation de cyclisation de tétrahydrofurane et de polyéthylène glycols. DE préférence, le nombre OH du polyol ne dépasse pas 350, c'est-à-dire qu'il est compris entre 180 et 350. La proportion du polyol composant à un nombre OH de à 400 et de préférence de 180 à 350-dans le mélange de polyol (premier composant) et d'au moins 15, et de préférence de 25 à 50 % en poids. Les isocyanates peuvent être formés à la fois par des iocyanates aliphatiques et aromatiques On donne la préférence à du diisocyanate de diméthyl méthane brut, les isomères de diisocyanates de tolylène, éventuellement des mélanges des deux, avec des prépolymères de diméthyl isocyanate ayant un faible poids moléculaire (teneur en NC O entre 20 et 28 %). La fabrication de la mousse de polyuréthane flexible selon l'invention avec les propriétés ci-dessus a lieu selon les règles standards de l'art antérieur pour des mousses pour moulage à froid (voir par exemple George Woods "Flexible Polyurethane Foams", Chemistry and Technology, 1982, en particulier pages 47 à 71 et 158 à 180) Dans ce but, le mélange de polyol, comprenant les constituants standards comme l'agent gonflant, les agents stabilisants des cellules, les catalyseurs, les pigments et autres (premier composant), réagit avec l'isocyanate (second composant) Il faut s'assurer que la caractéristique NCO ou l'indice ne dépassera pas la valeur de 105. Par suite des propriétés ci-dessus mentionnées, les mousses de polyuréthane flexible sont particulièrement aocropriées à rune utilisation dans un isolement sonique. La matière selon l'invention peut être avantageusement utilisée pour l'absorption du son transmis par l'air, parce qu'elle a une nature à cellules suffisamment ouvertes L'ouverture des cellules a lieu au moment de la production, donc il n'est pas nécessaire de retravailler la mousse Lorsque l'on utilise la mousse selon l'invention, l'isolement du son transmis par l'air à l'aide de systèmes de matelas-ressort est également clairement amélioré dans la plage des basses fréquences (fréquences de résonance) Par suite des propriétés viscoélastiques, lorsque la matière est appliquée à des fe'uilles oscillantes émettant du son transmis par la structure, la matière contribue à son amortissement, en utilisation avec ou sans cloison. Les améliorations résultant de l'invention sont rendues particulièrement claires par les graphiques joints qui montrent des courbes de mesure de moussesconventionnelles en comparaison à cellesselon l'invention (composition comme à l'exemple 2). La figure 1 montre la comparaison entre une mousse conventionnelle (Terosorb 4750 K) et la mousse viscoélastique selon l'invention, par rapport au degré d'absorption sonique, une amélioration remarquable étant obtenue dans la plage des fréquences de 100 à 2000 Hz, ce qui est important pour les véhicules, le coefficient o 10 moyen d'absorption étant indiqué sur l'axe des abscisses et le degré d'absorption sonique sur l'axe des ordonnées la courbe en trait plein désignant la mouse visco- élastique et la courbe en pointillé la mousse convention- nelle; la figure 2 donne une comparaison des courbes pour deux systèmes masse-ressort, les ressorts étant formés dans un cas d'une mousse très élastique conventionnelle et dans l'autre cas d'une mousse viscoélastique selon l'invention (comme à l'exemple 1), l'amélioration étant donnée sur l'axe des ordonnées et la courbe en trait plein dési- gnant la mousse très élastique comme ressort et la courbe en pointillé la mousse viscoélastique Il est clair que la mousse selon l'invention empêche fortement toute intrusion dans la plage de 300 à 700 Hz à peu près, comme cela se produit dans le système selon l'art antérieur. Les courbes des graphiques 1 et 2 ont été obtenues sur des matériaux ayant les caractéristiques qui suivent: Grapbique 1 Conventionnelle musse Viscoélastique Fpaisseur du revêtement 50 mm 50 mm Densit 2 45 kg/m 3 45 kg/m 3 Module d' élasticité 106 N/m 2 3 10/m 2 Facteur de perte 0,08 0,32 Surface peau mince peau serrée g/m 2 Graphique 2 Conventionnelle nrousse Viscoélastique Epaissenr du revetemnent 20 mn 20 mm Densité 45 kg/m 3 45 kg/m 2 Module d' elasticit?, 106 N/m 2 3 105 N/m 2 Facteur de perte 0,08 0,32 Les mesures ont eu lieu selon la norme DIN 52215-63 et Apamat (graphique 2). Les exemples qui suivent serviront à mieux illustrer l'invention sans en aucun cas la limiter. EXEMPLE 1 Production d'un article moulé en mousse de polyuréthane flexible. Les composants qui suivent ont été utilisés pour le polyuréthane: Triol à base d'oxyde de propylène/oxyde/d'éthylène poids moléculaire 6500 46,1 Triol à base d'oxyde de propylène/oxyde/d'léthylene, poids moléculaire 4000 15,0 Triol à base d'oxyde de proprylène, poids moléculaire 700 26,5 Eau 2,0 Stabilisant des cellules ( polyéther polysiloxans) 1,0 Catalyseur (catalyseurs d'amine) 1,5 Trichlorofluorométhane 7,2 Pigment 0,7 Diméthylisocyanate brut ( 31 % NCO) Indice 100. Les composants ont été amenés à la tête de mélange d'une installation de moulage par injection par réaction et on a mis en mousse dans un moule pour donner un article moulé à cellules ouvertes Le démoulage a eu lieu au bout de 3 minutes L'article moulé obtenu étaitparticulièrement approprié au revêtement des tapis de sol d'un véhicule automobile. EXEMPLE 2 Production d'un tapis, de sol pour des véhicules automobiles avec postproduction de mousse sous forme d'une mousse de polyuréthane flexible. Le tapis, qui était spécialement fini pour obtenir une densité adéquate de mousse, a été placé dans le moule de formation de mousse, éventuellement avec des feuilles d'isolement sonique A la suite de l'application d'un agent conventionnel de séparation du moule et avec le couvercle du moule fermé, comme à l'exemple 1, on a versé le mélange réactif dans le moule en une quantité juste appropriée et l'enlèvement du moule a été possible 2,5 à 3 minutes plus tard. On a utilisé, pour la mousse, la composition légèrement modifiée qui suit, comparée à l'exemple 1. Triol à base de propyléne/oxyde/d'éthylène poids moléculaire 6500 41,1 Triol à base de propylène/oxyde/d'éthylène 16,0 Triol à base d'oxyde de propylène, poids moléculaire 700 30,5 Eau 2,0 Stabilisant des cellules (polyëther polysiloxane) 1,0 Catalyseur (catalyseurs d'amine) 1,5 Trichlorofluorométhane 7,2 Pigment 0,7 Prépolymêre MDI ( 25 % NCO) Indice 100. R E V E N D I C A T I O N S 1 Mousse flexible de polyuréthane dans des buts d'isolement sonique, caractérisée en ce que la mousse sensiblement exempte de charges a une densité de moins de kg/m 3, un module d'élasticité de moins de 106 N/m 2 et un facteur de perte d'au moins 0,3, ainsi que des propriétés viscoélastiques dans la plage des températures de -20 à + 80 C. 2 Procédé de production et de traitement de la mousse de polyuréthane flexible selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on fait réagir un isocyanate avec un polyol, o au moins un composant a un nombre OH de à 400, et en ce que par le procédé de moulage par injection par réaction, on produit des articles moulés en mousse flexible éventuellement en conjonction avec d'autres matériaux, à partir du polyuréthane viscoélastique. 3 Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'opération a lieu avec des temps de démoulage de moins de 3 minutes. 4 Mousse de polyuréthane flexible selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle est utilisée pour l'isolement sonique, en particulier pour l'absorption du son transmis par l'air et l'isolement, ainsi que pour l'isolement du son transmis par une structure. Mousse de polyuréthane flexible selon la revendication 4 caractérisée en ce qu'elle est utilisée en tant que tableau de bord ou de tapis de sol avec formation de mousse dans des véhicules automobiles.