Brevet FR2919420A1 — publié le 20090130

La présente invention concerne un produit insonorisant notamment pour véhicule autorobile. Un véhicule automobile produit des bruits dans une large gamme de fréquences. Ces bruits ont de multiples origines : bruits créés par le moteur, bruits aérodynamiques du frottement de l'air sur le véhicule, bruits du roulement du véhicule sur la chaussée. II importe, donc, de protéger l'habitacle d'un véhicule, et donc les personnes qui s'y trouvent, des bruits générés par le véhicule au cours de son fonctionnement. Pour faire face à cette exigence acoustique, on a recours à des produits d'insonorisation c'est-à-dire des éléments plans ou gauches en forme par exemple de panneau ou de coque intégrant éventuellement des moyens de fixation qui sont positionnés en regard des différents foyers de bruits. Ces produits d'insonorisation peuvent, d'une part, agir pour réaliser une isolation acoustique, c'est-à-dire pour empêcher que des bruits ne pénètrent dans l'habitacle du véhicule ou ne s'échappent vers l'extérieur du véhicule. Le traitement acoustique par isolation est majoritairement utilisé pour l'insonorisation de l'habitacle et, dans certaines applications sous capot (insonorisant de boîte à eau) et extérieures (protecteur intérieur d'aile). Ces produits d'insonorisation peuvent, d'autre part, agir par absorption acoustique, c'est-à-dire par absorption et dissipation des sons qui se propagent depuis les différents foyers sources (moteur, boîte de vitesse, roue, etc.). Généralement, les principales sources de bruit traitées par absorption acoustique sont celles situées sous le capot moteur. Pour faire face à ces exigences d'insonorisation en termes d'isolation et d'absorption, on connaît par le document WO 2007/015014 un matériau d'insonorisation lourd et poreux qui agit en isolation et en absorption. Ce matériau peut cependant être d'une utilisation réduite dans la mesure où il possède une faible tenue mécanique et est donc principalement mis en oeuvre en doublage, par exemple, d'une boîte à eau. Le manque de tenue mécanique de ce matériau qui possède, par ailleurs, de très bonnes performances d'insonorisation en restreint son utilisation à l'insonorisation de surfaces sur lesquelles il peut venir en appui. II apparaît donc que les produits d'insonorisation actuels ne sont 35 pas entièrement satisfaisants soit en terme de performance acoustique soit en terme de mise en oeuvre dans un véhicule automobile. Un but de l'invention est de proposer un produit d'insonorisation qui agisse efficacement en termes d'isolation et d'absorption et qui, de plus, soit autoportant. Par autoportant, on entend un produit qui assure par lui-même sa propre tenue sans lien avec d'autres pièces. La présente invention a essentiellement pour objet un produit d'insonorisation autoportant qui comprend un matériau de charge et des fibres de renfort enchevêtrés avec des particules polymériques et des fibres liantes thermofusibles amalgamant les particules polymériques avec les fibres de charge et les fibres de renfort assurant une autoportance du produit. Ainsi, une spécificité du produit d'insonorisation selon l'invention est d'intégrer des particules polymériques qui ont pour fonction de densifier une structure fibreuse qui présente par nature une densité faible et d'intégrer des fibres de renfort qui confèrent au produit d'insonorisation sa tenue mécanique. On peut également noter que plusieurs constituants du produit d'insonorisation selon l'invention peuvent être des matériaux recyclés. Le matériau de charge peut provenir de matériaux textiles recyclés et les particules polymériques peuvent être des particules obtenues, par exemple, par broyage de pneumatiques usagés. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les fibres de renfort sont des fibres de verre. De façon concrète, les fibres de renfort sont présentes dans le produit d'insonorisation avec une proportion massique comprise entre 10% et 50%, ce qui permet d'assurer la tenue mécanique du produit d'insonorisation et rend le produit d'insonorisation autoportant. Selon une autre caractéristique de l'invention, les fibres liantes thermofusibles sont présentes dans le produit d'insonorisation avec une proportion comprise entre 10% et 30%. Cette plage de proportion assure la cohésion du produit d'insonorisation. En pratique, le produit d'insonorisation peut présenter une masse 30 volumique comprise entre 150 et 1 500 kg/m3. Le produit d'insonorisation autoportant est défini par au moins un paramètre du groupe comprenant : - masse surfacique ou volumique de produit d'insonorisation, - épaisseur du produit d'insonorisation, 35 -proportion de fibres de renfort, - proportion de particules polymériques, - proportion de fibres thermofusibles, - proportion de matériau de charge, - au moins l'un de ces paramètres pouvant présenter un taux de variation par unité cle surface. De plus, le produit d'insonorisation autoportant peut comprendre des particules polymériques de masse volumique comprise entre 500 et 2 000 kg/m3. Selon une possibilité, les particules polymériques présentent une forme sensiblement lamellaire dont le rapport de la longueur sur l'épaisseur est 10 compris entre 5 et 100. Pour que le produit d'insonorisation présente un effet plombant suffisant, la granulométrie minimale des particules polymériques est de l'ordre de 1 mm et, de préférence, la granulométrie des particules polymériques est comprise entre 3 mm et 30 mm. 15 Pour mettre en adéquation le produit d'insonorisation et les foyers de bruits, le produit d'insonorisation possède des caractéristiques évolutives d'épaisseur et/ou de densité et/ou de composition. Selon une forme d'exécution de l'invention, le produit d'insonorisation présente des zones de densité apparente différentiées. Cette 20 disposition permet, par exemple, de prévoir des zones périphériques de densité importante pour par exemple des moyens de fixation de type rivet, vis, goujon qui peuvent ainsi retenir le produit d'insonorisation sans risque de rupture de celui-ci. Cette disposition permet également de prévoir des portions centrales par exemple en croix qui se comporte comme des nervures et 25 rigidifient le produit. Pour sa bonne compréhension, l'invention est décrite en référence au dessin ci annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, plusieurs formes de réalisation de produits d'insonorisation selon celle-ci. Figure 1 montre une forme de réalisation d'un produit 30 d'insonorisation selon l'invention sous forme de produit d'insonorisation, Figures 2 et 3 montrent le structure du produit d'insonorisation selon l'invention respectivement dans ses zones A et B de la Figure 1, Figure 4 et 5 montrent, à une échelle agrandie, un enchevêtrement des particules polymériques dans un réseau fibreux avec deux types de 35 matériau de charge, Figure 6 est un graphique représentant le coefficient d'absorption en fonction de la rigidité pour des produits d'insonorisation de l'état de la technique et pour plusieurs variantes d'exécution du produit d'insonorisation selon l'invention ; la rigidité étant caractérisée par une mesure de force en flexion trois points sur échantillon pour atteindre une flèche de 5 centimètres. En se référant tout d'abord à la figure 3, on peut voir que le produit d'insonorisation 1 est constitué de fibres textiles effilochées 4 synthétiques ou naturelles et de fibres de verre 3 qui sont enchevêtrées avec des particules polymériques 5 ; on note également la présence de fibres liantes 6 dont la fonction est d'assurer la cohésion de cette couche et forme un réseau qui emprisonne les particules 5 polymériques. Un point qu'il faut noter est que plusieurs éléments qui entrent dans la composition du produit d'insonorisation peuvent être issus de recyclage. En effet, les fibres textiles effilochées 4 peuvent être des fibres issues de recyclage textile. Il peut s'agir de fibres synthétiques (acrylique, polyester) ou éventuellement naturelles (coton) qui présentent une densité apparente relativement basse de l'ordre de 0,02. Ces fibres textiles effilochées 4 se comportent de manière relativement inerte et ont, comme principal objet, de conférer son volume au produit d'insonorisation 1. Un avantage de l'intégration de ces fibres textiles effilochées 4 dans le produit d'insonorisation 1 est leur coût très bas et leur grande disponibilité. Un autre constituant du produit d'insonorisation 1 qui peut 25 également provenir de recyclage est constitué par les particules polymériques 5. En pratique, il peut s'agir de particules 5 issues de déchiquetage de matière polymérique industrielle, appartenant, par exemple, à la famille des élastomères (type EPDM, EVA, caoutchouc et dérivés) ou des 30 thermoplastiques (type PP, PE, PVC ou autres). Par particules, on entend de petits morceaux irréguliers qui sont obtenus par déchiquetage ou broyage des déchets de polymère. Ces particules 5 peuvent être sensiblement plates et peuvent présenter des dimensions de l'ordre de 3 à 30 millimètres. Le fait que les particules 5 présentent des formes irrégulières et que leur surface présente 35 des aspérités s'avère être un point favorable dans la mesure où les aspérités agissent comme éléments agrippants par rapport aux fibres 4. Le choix de la granulométrie des particules 5 peut dépendre de l'aspect que l'on souhaite donner au produit insonorisant. Le choix de particules de dimension proche de la borne inférieure de l'intervalle précité conduit à un produit insonorisant à l'aspect plus lisse que le choix de particules de plus grande dimension qui conduit à un produit insonorisant à l'aspect plus rugueux. Ainsi, les particules 5 peuvent être utilisées directement après leur opération de déchiquetage ou broyage, sans aucun traitement. Les particules 5 peuvent être relativement calibrées mais il peut également être envisagé de faire appel à des particules qui présentent une 10 grande variété de dimensions et de formes. Le produit d'insonorisation intègre également des fibres de renfort 3 qui peuvent être des fibres de verre dans une proportion allant de 10% à 50%. Ces fibres de renfort peuvent présenter une longueur relativement importante de l'ordre de 15 mm à 100 mm de façon à créer un enchevêtrement touffu. 15 Un autre constituant qui entre dans la fabrication de la couche poreuse lourde 2 est constitué par des fibres liantes 6 thermofusibles. Ces fibres liantes 6 peuvent être constituées de fibres de polyester bi composant, polypropylène, polyamide ou polyester. Ces fibres liantes 6 thermofusibles sont mélangées avec les fibres 20 textiles effilochées 4, les fibres de verre 3 et les particules 5 et assurent la tenue et la cohésion du produit d'insonorisation. Les fibres liantes 6 thermofusibles forment un réseau à l'intérieur du produit d'insonorisation 1 dans lequel chaque point de contact entre deux fibres liantes 6 constitue un point de liaison du réseau. 25 L'effet de ces dispositions est, notamment, que chaque particule 5 est emprisonnée individuellement dans un réseau de fibres effilochées 4 et de fibres de verre 3 dont la cohésion est assurée par les fibres liantes 6. La cohésion du produit d'insonorisation 1 selon l'invention, c'est-à-dire sa capacité à ne pas de désagréger, est très importante. 30 Une spécificité importante du produit d'insonorisation selon l'invention est qu'il intègre des particules 5 polymériques qui ont pour fonction de densifier une structure fibreuse qui présente, par nature, une densité faible et qu'il intègre des fibres de verre 3 qui confèrent au produit d'insonorisation sa tenue mécanique. 35 Le produit insonorisant tel qu'il apparaît à la Figure 1, présente des zones A et B qui possèdent de propriétés différenciées. Ainsi, clans l'exemple illustré, la zone A possède un coefficient d'absorption sonore faible et une rigidité élevée ; cette rigidité élevée est liée à une densité apparente élevée de l'ordre de 700 kg/m3. En revanche, la zone B possède une capacité d'absorption sonore élevée et une rigidité faible pour une densité apparente faible de l'ordre de 130 kg/m3. En se reportant au graphique de la Figure 6, on peut constater qu'à 130 kg/m3 le produit d'étanchéité possède un coefficient d'absorption significatif (de l'ordre de 85%) et par ailleurs possède une rigidité de l'ordre de 7 N/5cm. Ces valeurs placent le produit insonorisant selon l'invention dans une position très supérieure à celles des produits existant notamment de type structure de verre phénolique qui comme le montre le graphique de la Figure 1 montrent une très faible rigidité à coefficient d'absorption comparable. La figure 2 montre l'enchevêtrement de fibres 4 effilochées, de fibres de verre 3, de particules 5 et de fibres liantes 6 dans la zone A du produit insonorisant de la figure 1. Le formage consistant à compacter dans un moule et sous un flux d'air chaud permet de densifier le produit d'insonorisation et de faire fondre la périphérie de section des fibres liantes 6 de façon à créer des points de soudure à chaque point de contact entre deux fibres liantes. Le formage peut se faire à une température de l'ordre de 110 C à 250 C selon la nature des fibres liantes. La figure 3 montre l'enchevêtrement de fibres 4 effilochées, de fibres de verre 3, de particules 5 et de fibres liantes 6 dans la zone B du produit insonorisant de la figure 1. Comme cela apparaît sur cette figure, cette zone B possède une densité apparente inférieure à celle du produit insonorisant dans la zone A ; cette densité apparente supérieure peut être obtenue par un formage dont le cornpactage est moins important que celui mis en oeuvre pour l'obtention de la zone A. La figure 4 montre à une échelle agrandie le produit selon l'invention. La figure 5 fait apparaître une variante de réalisation dans laquelle le matériau de remplissage comprend des fibres effilochées 4 mais également des fragments 7 de mousse notamment alvéolaire Un produit d'insonorisation 1 tel que celui représenté en coupe à la Figure 1 peut donc être mis en oeuvre de manière autonome sous forme de produit d'insonorisation puisque les fibres de verre 3 lui donnent une tenue mécanique ; le produit d'étanchéité peut donc être mis en oeuvre sans support externe. Le produit d'insonorisation selon l'invention peut donc trouver un grand nombre d'application sur un véhicule automobile, notamment, le produit d'insonorisation peut trouver des utilisations sous le capot, sous les ailes ou à l'intérieur de l'habitacle. Comme cela apparaît sur cette figure, le produit d'isolation peut présenter des emboutis profonds et peut présenter des caractéristiques évolutives par rapport à la surface du produit. Ainsi, il est possible de prévoir dans le produit d'insonorisation des zones de plus ou moins fortes épaisseurs et/ou des zones de plus ou moins fortes densités et/ou des zones ayant des coefficients d'insonorisation et des modules d'élasticité différenciés. Comme on peut le voir sur ces figures, il peut être envisagé de réaliser un apport supplémentaire de fibres de charge 4 et/ou de fibres de verre 3 et/ou de particules 5 et/ou de fibres liantes 6. Ainsi, en une zone particulière du produit d'insonorisation 1, il est possible de modifier la capacité d'insonorisation et/ou les propriétés mécaniques du produit d'insonorisation après formage (figure 4). Cela se traduit par le fait que la masse volumique du produit d'insonorisation présente une masse volumique évolutive puisque la valeur mv 1 de la masse volumique du produit d'insonorisation 1 au niveau de la zone A est supérieure à la valeur mv 2 de la masse volumique au niveau de la zone B. Il est possible d'obtenir des zones ayant une variation de la masse volumique à l'intérieur d'un même produit d'insonorisation en faisant varier l'entrefer entre les deux éléments d'un outil de formage. En périphérie du produit d'insonorisation 1 ou dans des zones ponctuelles ou étendues au centre du produit, il peut être avantageux que le produit soit plus spécialement résistant. Il importe donc que, dans sa zone périphérique et/ou dans des zones déterminées, le produit d'insonorisation présente une tenue mécanique qui permette à des organes de fixation tels que des vis, des rivets ou des goujons d'assurer une fixation du produit d'insonorisation qui résiste aux vibrations et autres sollicitations mécaniques. Ainsi, le produit d'insonorisation peut, par des variations de densité apparente, présenter des propriétés mécaniques équivalentes à celles des pièces structurelles par exemple en matière plastique, tout en présentant également des propriétés acoustiques Le graphe représenté à la Figure 6 fait apparaître les propriétés 35 remarquables du produit d'insonorisation selon l'invention en termes de coefficient d'absorption et de rigidité vis-à-vis d'un produit d'insonorisation ayant une structure exclusivement composée de fibres de verre liées par une résine thermodurcissable phénolique et d'un produit d'insonorisation ayant une structure composée de matière injectée en polyamide 6 renforcée avec 15 0/0 de fibres de verre. Les mesures reportées sur le graphique de la Figure 6 ont été obtenues en réalisant des éprouvettes dans les trois matériaux précités (produit selon l'invention, fibre de verre liée par une résine phénolique, matière injectée PA-6 renforcée avec 15 % de fibres de verre) dont les dimensions sont de 150 mm par 5C) mm. Les éprouvettes ainsi réalisées ont subi chacune un test de flexion consistant à placer chaque éprouvette sur deux appuis distant de 100 mm et en exerçant une action mécanique à égale distance des deux appuis. A la lecture de ce graphique, on peut observer que pour une densité de 130 kg/m3 que l'on peut trouver par exemple dans la zone B dans l'exemple illustré, le produit d'insonorisation selon l'invention présente un coefficient d'absorption de l'ordre de 85% tout en ayant une rigidité de l'ordre de 7N/5cm. Ces valeurs traduisent, d'une part, l'excellent pouvoir d'insonorisation du produit d'insonorisation selon l'invention et d'autre part le fait qu'avec une rigidité constatée de 7N/5cm le produit d'insonorisation est autoportant et peut donc être mis en oeuvre de manière autonome. Dans la gamme d'absorption à 4000 Hz supérieure à 80%, le produit d'insonorisation selon l'invention peut être mis en concurrence avec des produits verre/phénolique. En revanche dans cette gamme d'absorption, les produits verre/phénolique sont disqualifiés en terme de tenue mécanique puisque on constate que la rigidité n'est alors que de 5 N/5cm au maximum ce qui est très insuffisant pour envisager la mise en oeuvre autonome d'un tel produit. On observe que le produit d'insonorisation selon l'invention peut être mis en oeuvre avec des valeurs de densité variables allant par exemple de 130 kg/m3 à 700 kg/m3. Sur cette gamme de densité, le produit d'insonorisation selon l'invention conserve des propriétés d'insonorisation satisfaisantes et compatibles avec une application dans le domaine automobile et des valeurs de rigidité permettant d'utiliser le produit d'insonorisation de manière autonome. Dans le domaine de haute rigidité, un produit d'insonorisation de PA-6 incluant 15% de fibres de verre possède une rigidité élevée mais est dépourvu de toute propriété d'absorption. Le produit d'insonorisation selon l'invention est donc particulièrement adapté pour des applications d'insonorisation automobile et peut être par exemple conformé en carter de distribution, en insonorisant de carter d'huile, en insonorisant de bloc moteur, cache style ... Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux formes d'exécution décrites ci-dessus, mais au contraire elle en embrasse toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Produit d'insonorisation (1) caractérisé en ce qu'il comprend un 5 matériau de charge et des fibres de renfort (3) enchevêtrés avec des particules (5) polymériques, et des fibres liantes (6) thermofusibles amalgamant les particules (5) polymériques avec le matériau de charge et les fibres de renfort (3) assurant une autoportance du produit. 2. Produit d'insonorisation (1) selon la revendication 1, caractérisé 10 en ce que les fibres de renfort (3) sont des fibres de verre. 3. Produit d'insonorisation (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les fibres de renfort sont présentes dans le produit d'insonorisation avec une proportion massique comprise entre 10% et 50%. 15 4. Produit d'insonorisation (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les fibres liantes (6) thermofusibles sont présentes dans le produit d'insonorisation avec une proportion comprise entre 10% et 30%. 5. Produit d'insonorisation (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le produit d'insonorisation présente une masse 20 volumique comprise entre 150 et 1 500 kg/m3. 6. Produit d'insonorisation (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau de charge est un matériau du groupe comprenant : - des fibres textiles effilochées (4), 25 - des fragments de mousse (7). 7. Produit d'insonorisation (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le produit d'insonorisation autoportant est défini par au moins un paramètre du groupe comprenant : - masse surfacique ou volumique de produit d'insonorisation, 30 - épaisseur du produit d'insonorisation, - proportion de fibres de renfort, - proportion de particules polymériques, - proportion de fibres thermofusibles, -proportion de matériau de charge, 35 au moins l'un de ces paramètres pouvant présenter un taux de variation par unité de surface. 8. Produit d'insonorisation (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend des particules polymériques (5) de masse volumique comprises entre 500 et 2 000 kg/m3. 9. Produit d'insonorisation (1) selon l'une des revendications 1 à 8, 5 caractérisé en ce que les particules polymériques (5) présentent une forme sensiblement lamellaire dont le rapport de la longueur sur l'épaisseur est compris entre 5 et 100. 10. Produit d'insonorisation (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la granulométrie des particules polymériques est 10 comprise entre 3 mm et 30 mm. 11. Produit d'insonorisation (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que la granulométrie minimale des particules polymériques est de l'ordre de 1 mm. 12. Produit d'insonorisation (1) selon l'une des revendications 1 à 15 11, caractérisé en ce que le produit d'insonorisation possède des caractéristiques évolutives d'épaisseur et/ou de densité et/ou de composition. 13. Produit d'insonorisation (1) selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il présente le produit d'insonorisation présente des zones de densité apparente différentiées. 20 14. Produit d'insonorisation (1) selon la revendication 12 ou la revendication 13, caractérisé en ce qu'il présente des zones de densité apparente supérieure au niveau de zones destinées à assurer la réception et l'accrochage du produit.