Brevet FR2887902A1 — publié le 20070105

DESCRIPTION L'invention concerne un tube d'installation domestique ou une pièce façonnée d'installation domestique multicouche compact(e) qui est extrudé(e), moulé(e) par injection ou moulé(e) par soufflage et insonorisant(e). On connaît déjà des tubes en matière plastique multicouches de l'état de la technique. DE 40 18 753 Al décrit par exemple un tube à base de polyoléfine, résistant à la chaleur et aux agents chimiques, qui est muni d'une couche barrière de diffusion et d'une couche intermédiaire formée par un agent adhésif pour renforcer l'ensemble, une couche extérieure en métal ou en matière plastique étant appliquée en plus. Ces tubes sont utilisés par exemple comme tubes de chauffage et la couche barrière de diffusion appliquée intérieurement ou extérieurement sur le tube est créée par le procédé de revêtement par plasma sous vide. DE 41 43 670 décrit une insonorisation de tuyauteries consistant à coller en plus sur le tube une couche de mousse ou alvéolaire de matière plastique en feuille de densité plus faible que la couche extérieure. Cette couche sert avantageusement à absorber le son. FR 94 12 587 décrit un procédé et un dispositif pour la fabrication de tubes en matériaux composites possédant de bonnes propriétés mécaniques et tribologiques. Pour cela, on ajoute à la matière plastique utilisée pour la fabrication de tubes des fibres ou un tissu de fibres, les fibres ajoutées étant en carbone, en kevlar ou en verre. On connaît du document EP 0 916 054 B I un tube multicouche qui est fabriqué par coextrusion dont la couche centrale est en matière de base polyoléfinique additionnée/chargée de substances minérales. On utilise ces tubes entre autres pour l'évacuation des eaux usées. L'addition de substances minérales sert de préférence à augmenter la rigidité du tube. L'additif minéral est moussé au moyen d'un agent propulseur pendant le processus d'extrusion, la densité de cette couche alvéolaire étant plus faible que celle de la matière de base polyoléfinique. Il est également indiqué que la cristallinité des tubes ainsi fabriqués entraîne une meilleure résilience et une meilleure résistance à long terme à la pression interne. On connaît du document FR 96 15 139 des tubes en matière plastique qui sont fabriqués par extrusion ou moulage par injection, des matières de charge inorganiques étant ajoutées pour améliorer les propriétés d'isolation acoustique du tube ainsi fabriqué. Pour cela, il est prévu au moins deux couches appliquées coaxialement. Une des couches, de préférence la couche intérieure, est additionnée à cet effet de matières de charge. Il est proposé du silicate de zirconium comme matière de charge. Le silicate de zirconium ainsi ajouté entraîne globalement l'amélioration des propriétés d'isolation acoustique du tube et augmente en outre sa résistance à la flamme. La demande de brevet EP 0 883 769 Al décrit un procédé de fabrication d'une tuyauterie multicouche, ces tuyauteries multicouches étant en polypropylène et présentant une résistance à la fissuration améliorée. Pour cela, il est proposé, en particulier pour améliorer la résistance à la fissuration, que ces tuyauteries conductrices de pression soient composées de différentes couches en différents matériaux plastiques polypropylènes. Le brevet DE 197 02 952 C 1 divulgue une pièce tubulaire en matière plastique insonorisée réalisée dans une matière thermoplastique comme le polyéthylène et une matière de charge composée de sulfate de baryum, la matière de charge possédant une grosseur de grain moyenne D 50 selon DIN 53477 de 5 à 20 m et la densité du tube en matière plastique ainsi fabriqué se situant dans la plage de 1,5 à 2,1 g/cm3. On considère également comme représentant l'état de la technique DE 29 90 6998 U1 qui divulgue un tube à deux couches, les couches étant coaxiales et constituées d'une oléfine thermoplastique. L'oléfine utilisée présente des propriétés différentes dans les couches appliquées. Le document NL 101 55 37 décrit un tube en matière plastique avec une couche barrière extérieure et une couche intermédiaire sous- jacente. La matière plastique utilisée pour la fabrication du tube est constituée par exemple d'une polyoléfine comme le polyéthylène, le polypropylène ou le polybutylène. La couche barrière de diffusion appliquée extérieurement ou intérieurement sur le tube en matière plastique est de préférence en aluminium, oxyde d'aluminium ou composés d'alliage d'aluminium; d'autres couches métalliques telles que des composés de cuivre ou de zinc sont aussi mentionnées dans ce document. Ces couches barrières sont également appliquées par projection de plasma sur la face intérieure ou extérieure du tube en polyoléfine dans des installations à vide poussé. On connaît du document DE 100 12 239 Al un tube en matière plastique en polyoléfine muni d'un tube de gainage supplémentaire, le tube de gainage étant en polyéthylène téréphtalate modifié au glycol. L'inconvénient de ces solutions connues de l'état de la technique est que les matériaux utilisés pour le revêtement ou pour l'amélioration des propriétés mécaniques améliorent certes l'effet de barrière de diffusion ou la résilience du fait de la densité et de la composition des matériaux, mais n'assurent qu'un amortissement acoustique limité dans les gammes de fréquence perceptibles par l'oreille humaine. Pourtant, les exigences en matière d'acoustique sont aujourd'hui d'une grande importance pour la protection contre le bruit dans les bâtiments et s'appliquent en particulier dans la planification et la conception de bâtiments tels que les hôpitaux et les immeubles collectifs. Par conséquent, des développements ayant pour but une optimisation de l'acoustique des circuits d'eaux usées à base de tubes/pièces façonnées d'évacuation des eaux usées domestiques réalisés en matière plastique sont une condition importante pour obtenir une amélioration des mesures de protection contre le bruit dans ce domaine. Pour cela, on réalise, comme il est connu, des mesures sur des circuits d'eaux usées domestiques complets ou sur des bancs d'essai acoustiques conçus à cet effet. L'apparition de bruits d'eaux usées est liée à différents phénomènes d'excitation acoustique comme par exemple: (a) l'excitation du tube par l'écoulement de l'eau, (b) la propagation du bruit de structure à la paroi intérieure/extérieure du tube, (c) la propagation du son par les éléments de retenue/fixation à prévoir et enfin (d) la combinaison des phénomènes d'excitation précités avec les conditions structurales/locales. Le but de l'invention est donc d'indiquer ou de proposer un tube d'installation domestique ou une pièce façonnée d'installation domestique multicouche compact(e) qui est extrudé(e), moulé(e) par injection ou moulé(e) par soufflage et insonorisant(e), qui présente des propriétés acoustiques améliorées. Le but précité est atteint par le fait que, pour un tube ou une pièce façonnée d'installation domestique du type mentionné en introduction à la présente, les caractéristiques suivantes sont prévues: - a- le diamètre de pores moyen de la couche alvéolaire est 5 compris entre 50 m et 100 m, b- la part de la surface des pores et/ou du volume des pores de la couche alvéolaire est comprise entre 25 % et 90 %, - c- l'épaisseur de la couche alvéolaire est comprise entre 1,5 et 3 mm et -d- la couche alvéolaire présente un gradient réglé dans le nombre de pores et/ou la grosseur des pores en direction de la surface de la couche compacte intérieure. L'objet de l'invention peut, en outre, éventuellement présenter l'une ou plusieurs des caractéristiques supplémentaires ou des formes de 15 réalisation préférées exposées ci-après: - le tube d'installation domestique ou la pièce façonnée d'installation domestique se compose d'une couche alvéolaire extérieure et d'une couche compacte intérieure, au moins la couche compacte étant remplie de ou contenant du sulfate de baryum dans une proportion jusqu'à 67 % ; - le rapport de l'épaisseur de la couche alvéolaire extérieure à l'épaisseur de la couche compacte intérieure est de 1:1 à 1:3 et l'épaisseur de couche de la couche compacte est comprise entre 1 et 3 mm; - la couche alvéolaire présente un gradient réglé dans le nombre de pores et la grosseur des pores par unité de volume depuis l'extérieur de la couche alvéolaire vers la surface de la couche compacte intérieure, en particulier un gradient qui a l'allure d'une fonction en escalier; - la rigidité du tube d'installation domestique ou de la pièce façonnée d'installation domestique a une valeur de 3 à 12 N/m2, en particulier de 8 N/m2, par suite du gradient dans le nombre de pores et dans la grosseur des pores de la couche alvéolaire; - le gradient dans le nombre de pores et dans la grosseur des pores a pour effet un amortissement acoustique total d'au moins 5 dB dans la gamme de fréquences comprise entre 300 Hz et 13 kHz; - la couche alvéolaire possède une grosseur de pores moyenne de 50 pm à 100 m et une densité de pores comprise entre 3 000 pores/cm2 et 10 000 pores/cm2; - la pièce façonnée d'installation domestique est choisie dans le groupe formé par un raccord de tube en U, un raccord de tube coudé, une pièce en T ou un élément de raccord de tubes, en particulier un manchon de tube; - la couche alvéolaire et la couche compacte sont réalisées dans un matériau thermoplastique du groupe formé par le PVC, le PE, l'ABS ou le PP ou leurs copolymères à blocs; - la couche alvéolaire et la couche compacte composées chacune au moins d'un matériau du groupe précité sont réalisées alternativement sous la forme d'une couche de sandwich et comprennent au moins trois couches. De plus, la présente invention concerne également l'utilisation de tubes ou de pièces façonnées du type décrit ci-dessus, cette utilisation étant caractérisée par le fait que la pose s'effectue par sections dans les bâtiments conformément aux calculs acoustiques. Ainsi, le tube d'installation domestique ou la pièce façonnée d'installation domestique se compose d'au moins deux couches, comprenant une couche alvéolaire et une couche compacte, le diamètre de pores moyen de la couche alvéolaire, réglé avec précision dans le procédé de fabrication, étant compris entre 50 m et 100 m, en particulier entre 60 m et 80 m, la part de la surface des pores et/ou du volume des pores de la couche alvéolaire qui est appliquée extérieurement sur le tube ou la pièce façonnée étant comprise entre 25 % et 90 %, l'épaisseur de la couche alvéolaire étant essentiellement comprise entre 1,5 et 3 mm et la couche alvéolaire présentant un gradient réglé par le procédé de fabrication dans le nombre de pores et/ou la grosseur des pores en direction de la surface de la couche compacte intérieure. La couche alvéolaire et la couche compacte sont réalisées dans un matériau thermoplastique, de préférence en PVC (polychlorure de vinyle), polyéthylène (PE), copolymère d'acrylonitrile butadiène styrène (ABS) ou polypropylène (PP) ou bien en copolymères à blocs du groupe polyéthylène ou polypropylène, au moins la couche compacte contenant des matières de charge comme par exemple du sulfate de baryum dans une proportion de jusqu'à 67 %. Des études acoustiques ont été réalisées sur les tubes d'installation domestique ou pièces façonnées d'installation domestique dans des locaux d'installation dans des conditions de pose prédéfinies sur - io - des murs d'installation normalisés. Pour cela, on a déterminé le niveau de bruit dans le local d'installation et le niveau dans le local de réception. Le dispositif expérimental pour les études a été conçu selon la norme DIN 52219 pour le niveau de bruit de l'installation et selon la norme DIN 4109 en ce qui concerne les exigences d'insonorisation. Le niveau de bruit de l'installation décrit dans la norme DIN précitée constitue à cet effet un important critère d'évaluation des bruits d'eaux usées. Pour effectuer le relevé des données acoustiques, on a préalablement déterminé expérimentalement par exemple les valeurs d'entrée comme la dimension géométrique, la densité du matériau, le module d'élasticité et le facteur de perte du tube d'installation domestique ou de la pièce façonnée d'installation domestique selon l'invention. Le module d'élasticité a été déterminé par un serrage solide d'un côté des tubes d'installation domestique ou pièces façonnées d'installation domestique selon l'invention puis une excitation d'oscillations de flexion au moyen d'un émetteur de bruit de structure électrodynamique. La mesure des oscillations de flexion a été réalisée sans contact par un vibromètre laser à balayage. Ce procédé permet de rendre visible les mouvements d'oscillation des tubes d'installation domestique ou pièces façonnées d'installation domestique selon l'invention à différentes fréquences par balayage en phase de la distribution des niveaux sur l'axe du tube ou de la pièce façonnée. Cette démarche expérimentale a d'abord permis d'effectuer une association sans ambiguïté des résonances mesurées aux différents modes d'oscillation. Le facteur de perte ri a été déterminé à partir de la largeur à mihauteur Af de la courbe de résonance et de la fréquence de résonance fr selon la relation rl = Af/fr et le module d'élasticité dynamique E à partir de la fréquence de résonance fr mesurée par la formule 4_2 fr2 p A H4 I K4 où A est la surface de section du tube d'installation domestique ou de la pièce façonnée d'installation domestique selon l'invention, I son moment de surface, p sa densité, H la longueur du tube ou de la pièce façonnée et K la valeur propre permettant de tenir compte des conditions secondaires. Le tableau 1 montre les résultats de mesure du niveau de pression acoustique dans le local d'installation avec le tube d'installation domestique ou la pièce façonnée d'installation domestique selon l'invention et derrière un mur d'installation mesuré en dB(A) pour différents débits volumétriques de liquide en l/s. On a réglé des débits volumétriques de 0,5 à 2 litres d'eau par seconde et déterminé chaque fois le niveau de pression acoustique au passage du liquide à travers, par exemple, le tube. Ces débits volumétriques de 0,5 à 2 1/s donnent une image réaliste des phénomènes acoustiques dans les circuits d'eaux usées domestiques. Tableau 1: Résultats de mesure du niveau de pression acoustique Numéro Débit Niveau de pression Niveau de pression d'essai volumétrique acoustique dans le acoustique dans le (1/s) local d'installation local derrière le mur (dB(A)) d'installation (dB(A)) 0,5 30,9 5,5 1 1,0 32,4 10, 5 2,0 37,8 16,4 0,5 30,7 5,3 2 1,0 32,2 10,4 2,0 37,6 16,2 0,5 30,0 4,7 3 1,0 31,6 9,7 2,0 36,9 15,6 0,5 29,9 4,5 4 1,0 31,4 9,5 2,0 36,8 15,4 Le rapport de niveau de pression acoustique moyen et sans dimension - défini comme le rapport entre le niveau de pression acoustique dans le local d'installation contenant le tube d'installation domestique ou la pièce façonnée d'installation domestique selon l'invention et le niveau de pression acoustique dans le local situé derrière le mur du local d'installation est approximativement compris entre 2,3 et 6,7 pour différents débits volumétriques de 2,0 à 0,5 1/s. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, la couche alvéolaire présente une variation en escalier ou en gradient du diamètre moyen des pores vers l'extérieur, la grosseur moyenne des pores étant comprise entre 60 et 90 m dans le plan médian de la couche alvéolaire coaxiale en direction de la couche compacte et la grosseur moyenne des pores de la couche alvéolaire étant de préférence comprise entre 90 m et 100 m à la transition des surfaces limites de la couche alvéolaire et de la couche compacte. Il résulte avantageusement de cette variation en escalier ou en gradient une rigidité de 3 à 12 N/m2. La figure annexée montre une prise de vue au microscope électronique à balayage d'une coupe d'un tube d'installation domestique selon l'invention. Comme le montre cette vue, le diamètre de pores moyen de la couche alvéolaire appliquée est de 80 m à 90 m dans un plan de coupe désigné par S sur la figure annexée au niveau de la transition vers la couche compacte plus dense. Le nombre de pores est d'environ 50 à 70 pores/mm2 dans cette zone de transition. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, la succession de couches des tubes d'installation domestique ou des pièces façonnées d'installation domestique composée de la couche compacte intérieure selon l'invention et de la couche alvéolaire suivante peut être réalisée à la manière d'un sandwich, à savoir par exemple une succession alternative de couches doubles réalisées par extrusion, moulage par injection ou soufflage, les matériaux choisis dans le groupe précité, en combinaison entre eux, formant la structure en couches de la couche compacte ou de la couche alvéolaire. Selon la définition, les pièces façonnées d'installation domestique sont des raccords de tube coudés, des raccords de tube en Y, des pièces en T, des raccords de tube en U, etc. et sont posées par sections dans les bâtiments conformément aux exigences et calculs acoustiques. 9 REVENDICATIONS 1. Pièce façonnée insonorisante d'évacuation des eaux usées domestiques, multicouche et compacte, qui est extrudée, moulée par injection ou moulée par soufflage et qui est composée au moins d'une couche de mousse ou alvéolaire et d'une couche compacte, caractérisée par le fait que - a- le diamètre de pores moyen de la couche alvéolaire est compris entre 50 m et 100 m, - b- la part de la surface des pores et/ou du volume des pores de la couche alvéolaire étant comprise entre 25 % et 90 % et -c- l'épaisseur de la couche alvéolaire étant comprise entre 1,5 et 3 mm et - d- la couche alvéolaire présentant un gradient réglé dans le nombre de pores et/ou la grosseur des pores en direction de la surface de la couche compacte intérieure. 2. Pièce façonnée selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle se compose d'une couche alvéolaire extérieure et d'une couche compacte intérieure, au moins la couche compacte étant remplie de ou contenant du sulfate de baryum dans une proportion jusqu'à 67 %. 3. Pièce façonnée selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le rapport de l'épaisseur de la couche alvéolaire extérieure à l'épaisseur de la couche compacte intérieure est de 1:1 à 1:3. 4. Pièce façonnée selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de couche de la couche compacte est comprise entre 1 et 3 mm. 5. Pièce façonnée selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que la couche alvéolaire présente un gradient réglé dans le nombre de pores et la grosseur des pores par unité de volume depuis l'extérieur de la couche alvéolaire vers la surface de la couche compacte intérieure, en particulier un gradient qui a l'allure d'une fonction en escalier. 6. Pièce façonnée selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que la couche alvéolaire possède une grosseur de pores moyenne de 50!lm à 100 m et une densité de pores comprise entre 3 000 pores/cm2 et 10 000 pores/cm2. 7. Pièce façonnée selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que la pièce façonnée d'installation domestique est choisie dans le groupe formé par tube, un raccord de tube en U, un raccord de tube coudé, une pièce en T ou un élément de raccord de tubes, en particulier un manchon de tube. 8. Pièce façonnée selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la couche alvéolaire et la couche compacte sont réalisées dans un matériau thermoplastique du groupe formé par le PVC, le PE, l'ABS ou le PP ou leurs copolymères à blocs. 9. Pièce façonnée selon la revendication 8, caractérisée par le fait que la couche alvéolaire et la couche compacte sont réalisées alternativement sous la forme d'une couche de sandwich et comprennent au moins trois couches. 10. Utilisation de pièces façonnées d'évacuation des eaux usées domestiques selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que la pose s'effectue par sections dans les bâtiments conformément aux calculs acoustiques.