Brevet FR2870160A1 — publié le 20051118

L'invention concerne un système de protection acoustique, notamment pour véhicule automobile, un procédé de réalisation de la couche de matériau fibreux d'un tel système et un garnissage de véhicule automobile comprenant un tel système. Plus particulièrement, le système de protection permet d'assurer à la fois une isolation acoustique, selon le principe masse-ressort, et une absorption acoustique, ceci du fait de sa porosité. io II est connu de réaliser des systèmes masse-ressort permettant d'assurer une isolation acoustique vis à vis de nuisances sonores extérieures. Ces systèmes comprennent une couche élastique de faible densité, formant ressort, et une couche étanche de haute densité, formant la masse du système. De tels systèmes sont couramment employés dans les véhicules automobiles, par exemple en recouvrement du plancher ou du tablier du véhicule, afin de protéger les occupants contre le bruit en provenance du sous caisse ou du compartiment moteur. Il est connu par ailleurs de conférer à la couche de haute densité une certaine porosité permettant de lui apporter des propriétés d'absorption acoustique vis à vis du bruit ayant pénétré dans l'habitacle. Que la couche de haute densité soit étanche ou légèrement poreuse, les systèmes connus prévoient la réalisation séparée des deux couches qui sont associées ensuite entre elles de sorte à former le système masse- ressort, ce qui correspond à un procédé de fabrication complexe. En outre, les brusques variations d'impédance acoustique existant lors du 30 passage d'une couche à l'autre ne permettent pas de conférer à ces systèmes des performances acoustiques optimisées. 2870160 2 L'invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un système de protection acoustique simple à réaliser et présentant de bonnes propriétés d'isolation et d'absorption. A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose un système de protection acoustique isolant et absorbant, de type masse-ressort poreux, ledit système comprenant une couche de matériau fibreux, ladite couche présentant une variation de densité progressive suivant son épaisseur, ladite variation de densité étant agencée pour que la couche comprenne à la fois une zone de io densité moyenne suffisante pour présenter essentiellement un comportement masse et une zone de moindre densité moyenne présentant essentiellement un comportement ressort. Un tel système, du fait de la variation de densité progressive de la couche, a l'avantage de présenter une impédance acoustique progressive, favorable en terme de protection acoustique. En particulier, la variation de la densité de la couche fibreuse est agencée pour que ladite couche présente un comportement masse ressort favorable à l'isolation, la couche présentant par ailleurs une porosité qui favorise l'absorption. De façon schématique, on peut considérer que la zone de plus grande densité moyenne correspond à la moitié supérieure de la couche, alors que la zone de moindre densité moyenne correspond à la moitié inférieure de ladite couche. Notons toutefois, qu'il ne s'agit en fait que d'une schématisation, la variation progressive de densité ne permettant pas de définir dans la couche une frontière physique entre les zones. La zone formant ressort, de densité moyenne la plus faible, est plus particulièrement destinée à être disposée contre les panneaux de carrosserie du véhicule, et la zone formant masse, de densité moyenne la plus élevée, en regard de l'habitacle du véhicule. Par la notion de variation de densité progressive suivant l'épaisseur, on comprend que la densité locale de la couche, mesurée au voisinage immédiat d'un point donné, peut être approximée par une fonction monotone, croissante ou décroissante, de la position dudit point selon un axe perpendiculaire à la couche. La réalisation proposée permet d'apporter les fonctions d'isolation et d'absorption attendues, l'absorption étant liée à la porosité de la couche, avec une couche unique de matériau fibreux, ce qui en simplifie la fabrication, et ceci avec des performances de protection acoustique accrues. Dans un premier mode de réalisation, la densification progressive est obtenue par le fait que la densité en fibres varie progressivement d'une face à l'autre de ladite couche. La couche de matériau fibreux peut comprendre une charge dispersée au sein des fibres, notamment sous forme de poudre minérale, métallique ou thermoplastique (PE, EPDM chargé,...), ou sous forme de flocons de mousse souple. La présence d'une telle charge peut permettre d'utiliser une moindre proportion de fibres. Dans un deuxième mode de réalisation, la densification progressive peut être 25 obtenue par variation progressive de la densité en charges d'une face à l'autre de la couche. Les charges, notamment thermoplastiques, peuvent être solidarisées aux fibres et/ou entre elles par fusion desdites charges. La couche de matériau fibreux peut comprendre au moins une première et une deuxième espèce de fibres, lesdites fibres différant entre elles notamment par leurs dimensions (longueur, diamètre) et/ou par leur composition chimique et/ou 2870160 4 par leur forme géométrique (texturées,...) et/ou par leur structure (fibres avec gaine fusible,...) et/ou par leur densité propre. Notamment, la présence de fibres fusibles peut permettre de réaliser un liage de la couche de matériau fibreux après fusion desdites fibres, ceci afin de permettre une bonne cohésion de la couche. Dans un troisième mode de réalisation, la densification progressive peut être obtenue par le fait que la densité en fibres de la première espèce de fibres varie io progressivement d'une face à l'autre de ladite couche en fonction inverse de celle de la deuxième espèce de fibres. Pour tous les modes de réalisation, les constituants de la couche de matériau fibreux, notamment les fibres et/ou charges, peuvent être issus du recyclage. Par ailleurs, les différents modes de réalisations peuvent être associés entre eux. A titre d'exemple, la présence de charges réparties de manière progressive peut être utilisée pour renforcer la densification progressive obtenue par variation progressive de la densité en fibres. Selon un deuxième aspect, l'invention propose divers procédés de réalisation de la couche de matériau fibreux d'un système de protection acoustique tel que défini ci-dessus. Selon un premier procédé de réalisation, la couche de matériau fibreux est réalisée selon les étapes suivantes: É Former une couche initiale de fibres, É Réaliser une densification progressive de ladite couche dans son épaisseur, de sorte à réaliser la couche de matériau fibreux. L'étape de densification peut être réalisée par aiguilletages successifs de la couche de fibres, à partir d'une de ses faces, sur des fractions variables de son épaisseur, de sorte à réaliser un entremêlement progressif des fibres entre elles. En particulier, lesdites fractions variables de l'épaisseur de la couche de fibres peuvent varier de manière progressive, croissante ou décroissante. La fraction d'épaisseur maximale soumise à aiguilletage peut plus particulièrement correspondre à 100% de l'épaisseur totale de la couche de fibres. Les aiguilletages successifs peuvent être réalisés selon les étapes suivantes: É Déplacer la couche initiale de fibres sensiblement parallèlement à son plan par rapport à un ensemble d'aiguilles à crans disposées sur au moins une planche parallèle audit plan, É Animer les aiguilles d'un mouvement alternatif sensiblement perpendiculaire audit plan afin que les crans des aiguilles entremêlent les fibres, lesdites aiguilles étant disposées en bandes s'étendant sensiblement perpendiculairement à la direction de déplacement de la couche, chacune desdites bandes comprenant des aiguilles identiques entre elles dont le positionnement des crans est agencé de sorte à entremêler les fibres sur une fraction déterminée de l'épaisseur de la couche de fibres, lesdites bandes étant agencées entre elles de sorte que ladite fraction déterminée varie d'une bande à l'autre. En particulier, ladite fraction déterminée peut varier de façon progressive, croissante ou décroissante, selon le sens de défilement de la couche de fibres. Dans le cas, par exemple, d'une variation décroissante, la couche de fibres est d'abord aiguilletée par une première bande d'aiguilles sur tout ou fraction de son épaisseur. La deuxième bande d'aiguilles opère alors un aiguilletage sur une fraction moindre. Et plus généralement, la nième bande d'aiguilles opère un aiguilletage sur une fraction d'épaisseur moindre que la (n-1)ième bande d'aiguilles. 2870160 6 On notera que la fraction d'épaisseur aiguilletée par la nième bande d'aiguilles a déjà été aiguilletée par toutes les bandes d'aiguilles précédentes, de la première à la (n-1)ième, ce qui lui confère un degré de densification accru, chaque nouvel aiguilletage dans une fraction donnée ayant pour résultat de la densifier, et par là même de réduire son épaisseur. En définitive, la couche de matériau fibreux présente en fin de réalisation une densité variable de manière progressive, d'une face à l'autre de la couche. io On notera en outre que les opérations d'aiguilletage ont pour effet de diminuer l'épaisseur de la couche de fibres. II en résulte la nécessité de disposer d'aiguilles agencées pour tenir compte de cette diminution progressive d'épaisseur au cours de la réalisation de la couche de matériau fibreux. Par ailleurs, malgré la discontinuité existante entre les aiguilles de deux bandes successives, on obtient une variation progressive de la densité de la couche de matériau fibreux, ceci en raison du caractère hétérogène dudit matériau. II n'est pas possible en effet, dans la mesure où un nombre suffisant de fractions est envisagé, de distinguer différentes sous couches de densité définie, aucune frontière entre des couches n'étant perceptible sur le produit fini. A titre d'exemple, une couche de matériau fibreux de 20 mm d'épaisseur, obtenue à partir d'une couche initiale de fibres de 100 mm d'épaisseur, pourra présenter une variation de densité progressive à partir de 5 bandes d'aiguilles différentes. Dans un exemple de réalisation, la masse volumique de la couche de matériau fibreux varie progressivement de 20 à 160 kg/m2 d'une de ses faces à l'autre. Dans une réalisation particulière, les bandes d'aiguilles sont formées d'aiguilles toutes alignées entre elles, la bande se réduisant alors à une ligne. On peut en outre ajouter une charge au sein de la couche de matériau fibreux. 2870160 7 La charge peut être mêlée de façon homogène aux fibres servant à réaliser la couche initiale, ladite charge se trouvant alors répartie de façon homogène dans la couche de matériau fibreux une fois obtenue. s Selon un deuxième procédé de réalisation, la densification progressive peut être obtenue par une répartition progressive de la densité de charge dans la couche de matériau fibreux, ceci par exemple selon les étapes suivantes: É saupoudrer une face de la couche initiale de fibres avec la charge, É faire vibrer la couche de fibres pour réaliser une répartition io progressive de la charge dans son épaisseur. Lorsque la charge présente des propriétés magnétiques, l'étape de vibration peut être réalisée dans un champ magnétique agencé pour favoriser la pénétration de la charge dans la couche initiale de fibres. II peut être prévu, en variante, d'utiliser le caractère électrostatique de la charge en présence d'un champ électrique pour parvenir à ce résultat. Une étape d'entremêlement des fibres entre elles peut alors être prévue, par 20 exemple par aiguilletage. II peut être prévu une étape de chauffage de la couche chargée, en combinaison éventuelle avec l'étape d'entremêlement des fibres, accompagnée le cas échéant de sa compression, ceci permettant d'améliorer la cohésion de la couche et de garantir son épaisseur. Selon un troisième procédé de réalisation, lorsque la couche comprend deux espèces de fibres, différant notamment par leur diamètre, la densification progressive des fibres peut être réalisée par aiguilletage effectué selon les étapes suivantes: É Déplacer une couche initiale de fibres, comprenant un mélange d'une première et d'une deuxième espèce de fibres, sensiblement parallèlement à son plan, par rapport à un ensemble d'aiguilles à crans disposées sur au moins une planche parallèle audit plan, 2870160 8 É Animer les aiguilles d'un mouvement alternatif sensiblement perpendiculaire audit plan afin que les crans des aiguilles entremêlent les fibres, lesdites aiguilles étant agencées de sorte à réaliser un transfert et un entremêlement progressif des fibres d'une espèce vers une face de la couche de fibres. Un tel transfert sélectif des fibres d'une espèce est lié à leurs caractéristiques géométriques, notamment leur diamètre qui permet leur sélection par les io aiguilles agencées à cette fin. Un tel procédé de réalisation peut être combiné avec une incorporation de charges telle que décrite précédemment. Selon un troisième aspect, l'invention propose un garnissage automobile comprenant un système de protection acoustique tel que décrit ci-dessus. Un tel garnissage peut se présenter par exemple sous la forme d'une moquette associée à un système de protection acoustique selon l'invention, de sorte à former un tapis de plancher, un insonorisant de tablier ou un garnissage de coffre. D'autres types de garnissages peuvent être des garnitures de pavillons ou des pièces insonorisantes de compartiment moteur. La moquette, du fait de son caractère poreux, contribue à améliorer l'absorption du bruit déjà apportée par la porosité de la couche. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures jointes dans lesquelles: É La figure 1 est une vue schématique en perspective d'une couche de matériau fibreux d'un système selon l'invention; É La figure 2 est une vue schématique en perspective d'un dispositif permettant de mettre en oeuvre un procédé de réalisation de la couche représentée en figure 1. 2870160 9 En référence à la figure 1, on décrit à présent une couche de matériau fibreux 1 comprise dans un système selon l'invention, sa densité progressive étant schématisée par la progression dans la densité des pointillés. La couche présente une zone 2 formant essentiellement le ressort d'un système masse-ressort et une zone 3 formant essentiellement sa masse. En référence à la figure 2, on décrit schématiquement un dispositif permettant de mettre en oeuvre un procédé de réalisation de la couche de matériau fibreux io du système de protection acoustique. Une couche 4 initiale de fibres est déplacée, selon la direction représentée par la flèche horizontale, sous une planche à aiguilles 5 animée d'un mouvement alternatif, représenté par la double flèche verticale, perpendiculairement à la direction de défilement de la couche 4. Des aiguilles 6 sont disposées en bandes 7 s'étendant sensiblement perpendiculairement à la direction de déplacement de la couche 4, chacune desdites bandes comprenant des aiguilles 6 identiques entre elles dont le positionnement des crans est agencé de sorte à entremêler les fibres sur une fraction déterminée de l'épaisseur de la couche 4 de fibres. Les bandes 7 sont agencées entre elles de sorte que ladite fraction déterminée varie de façon décroissante d'une bande 7 à l'autre, selon le sens de défilement 25 de la couche 4. On obtient de la sorte une couche 1 de matériau fibreux intégrable dans un système selon l'invention, l'épaisseur A de la couche 1 de matériau fibreux étant inférieure à celle B de la couche initiale 4, qui décroît progressivement à mesure de l'aiguilletage. REVENDICATIONS 1. Système de protection acoustique isolant et absorbant, de type masseressort poreux, ledit système comprenant une couche de matériau fibreux (1), caractérisé en ce que ladite couche présente une variation de densité progressive suivant son épaisseur, ladite variation de densité étant agencée pour que la couche comprenne à la fois une zone (3) de densité moyenne suffisante pour présenter essentiellement un comportement masse et une zone (2) de moindre densité moyenne présentant essentiellement un comportement io ressort. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la densité en fibres varie progressivement d'une face à l'autre de la couche (1). 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche (1) comprend une charge dispersée au sein des fibres. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que la densité en charges varie progressivement d'une face à l'autre de la couche (1). 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche (1) de matériau fibreux comprend au moins une première et une deuxième espèce de fibres, lesdites fibres différant entre elles notamment par leurs dimensions et/ou par leur composition chimique et/ou par leur forme géométrique et/ou par leur structure et/ou par leur densité propre. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que la densité en fibres de la première espèce de fibres varie progressivement d'une face à l'autre de la couche (1) en fonction inverse de celle de la deuxième espèce de fibres. 7. Procédé de réalisation de la couche de matériau fibreux (1) d'un système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant les étapes suivantes: É Former une couche (4) initiale de fibres, 2870160 11 É Réaliser une densification progressive de ladite couche dans son épaisseur de sorte à obtenir la couche de matériau fibreux (1). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de densification est réalisée par aiguilletages successifs de la couche (4) de fibres, à partir d'une de ses faces, sur des fractions variables de son épaisseur, de sorte à réaliser un entremêlement progressif des fibres entre elles. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdites fractions io variables de l'épaisseur de la couche (4) de fibres varient de manière progressive, croissante ou décroissante. 10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la fraction d'épaisseur maximale soumise à aiguilletage correspond à 100% de l'épaisseur 15 totale de la couche (4) de fibres. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que les aiguilletages successifs sont réalisés selon les étapes suivantes: É Déplacer la couche (4) initiale de fibres sensiblement parallèlement à son plan par rapport à un ensemble d'aiguilles (6) à crans disposées sur au moins une planche (5) parallèle audit plan, É Animer les aiguilles (6) d'un mouvement alternatif sensiblement perpendiculaire audit plan afin que les crans desdites aiguilles entremêlent les fibres, lesdites aiguilles étant disposées en bandes (7) s'étendant sensiblement perpendiculairement à la direction de déplacement de la couche (4), chacune desdites bandes comprenant des aiguilles (6) identiques entre elles dont le positionnement des crans est agencé de sorte à entremêler les fibres sur une fraction déterminée de l'épaisseur de la couche (4) de fibres, lesdites bandes étant agencées entre elles de sorte que ladite fraction déterminée varie d'une bande (7) à l'autre. 2870160 12 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite fraction déterminée varie de façon progressive, croissante ou décroissante, selon le sens de défilement de la couche (4) de fibres. s 13. Procédé selon la revendication 7, lorsqu'elle dépend de la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape de densification est réalisée par une répartition progressive de la densité de charge dans la couche (4) de matériau fibreux. 14. Procédé selon la revendication 7, lorsqu'elle dépend de la revendication 6, io caractérisé en ce que l'étape de densification est réalisée par aiguilletage de la couche (4) de fibres effectué selon les étapes suivantes: É Déplacer une couche (4) initiale de fibres, comprenant un mélange d'une première et d'une deuxième espèce de fibres, sensiblement parallèlement à son plan, par rapport à un ensemble d'aiguilles (6) à crans disposées sur au moins une planche (5) parallèle audit plan, É Animer lesdites aiguilles d'un mouvement alternatif sensiblement perpendiculaire audit plan afin que les crans desdites aiguilles entremêlent les fibres, lesdites aiguilles étant agencées de sorte à réaliser un transfert et un entremêlement progressif des fibres d'une espèce vers une face de la couche (4) de fibres. 15. Garnissage automobile, notamment tapis de plancher, insonorisant de tablier ou de compartiment moteur, garniture de coffre ou de pavillon, ledit garnissage comprenant un système de protection acoustique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.