Brevet FR3097803A1 — publié le 20210101

Description Titre de l'invention : Panneau de protection acoustique pour véhicule automobile [0001] L'invention concerne un panneau de protection acoustique pour véhicule automobile, un montage d'un tel panneau et un procédé de réalisation d'un tel panneau. [0002] Il est connu de réaliser un panneau de protection acoustique pour véhicule au- tomobile, ledit panneau comprenant : [0003] une coque moulée par thermocompression comprenant successivement : - une couche d'envers poreuse à base de fibres, - une couche intermédiaire à base dc broyat de matériau recyclé, - et une couche dc rigidification poreuse, ladite couche comprenant un matériau particulairc ou fibreux mélangé à un agent de liaison thermoplastique, une couche de ressort en mousse de polyuréthanne élastiquernent compressible surmoulant ladite couche d'envers en la pénétrant au moins partiellement de manière à former unc croûte sur-densifiée formant unc barrière étanche d'isolation acoustique. [0004] Une telle réalisation permet d'obtenir un panneau présentant à la fois des propriétés d'absorption et d'isolation acoustique. [0005] L'absorption est réalisée par la couche de rigidification, et éventuellement par la couche intermédiaire lorsqu'elle est poreuse. [0006] Quant à l'isolation, elle est générée par la barrière étanche en combinaison avec la niasse dc la couche intermédiaire additionnée à celles de la couche de rigidification et de la couche d'envers, l'ensemble formant unc « couche massique » disposée sur la couche dc ressort, de manière à réaliser une isolation de type « masse-ressort ». [0007] La couche de rigidification permet d'apporter une absorption satisfaisante en hautes fréquences, notamment supérieures à 1000 Hz. [0008] Cependant, avec un te agencement, l'absorption peut s'avérer insuffisante dans les moyennes fréquences, notamment entre 500 et 1000 Hz. [0009] L'absorption en moyennes fréquences poun-ait être améliorée par l'ajout sur la couche de rigidification, à l'opposé de la couche intermédiaire, d'une couche fibreuse poreuse décomprimée. [0010] Le problème est qu'une telle couche, pour pouvoir être efficace, doit présenter une épaisseur importante, par exemple de l'ordre de 15 mm, ce qui peut s'avérer incompatible avec les contraintes géométriques existant dans le véhicule. [0011] L'invention a pour but de proposer un agencement qui permette d'améliorer 2 l'absorption en moyennes fréquences sans présenter d'impact notable en termes d'encombrement et d'interférence avec des éléments environnant le panneau. [0012] A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose un panneau de protection acoustique pour véhicule automobile, ledit panneau comprenant : [0013] - une coque moulée par thermocompression comprenant successivement : - une couche d'envers poreuse à base de fibres, - une couche intermédiaire à base de broyat de matériau recyclé, - et une couche de rigidification poreuse, ladite couche comprenant un matériau particulairc ou fibreux mélangé à un agent de liaison thermoplastique, une couche de ressort en mousse de polyuréthanne élastiquement compressible surmoulant ladite couche d'envers en la pénétrant au moins partiellement de manière à former une croûte sur-densifiée formant une barrière étanche d'isolation acoustique, [0014] ladite couche de rigidification étant recouverte, à l'opposé de ladite couche inter- médiaire, par une couche fibreuse poreuse ultra-compressible présentant, selon la norme ISO 3386-1 (01.06.1986), une caractéristique de contrainte en compression CC , inférieure à 20 kPa. [0015] On rappelle ici que CC, correspond à une compression de 75% par rapport à l'épaisseur initiale de la couche ultra-compressible, c'est à dire que ladite couche une fois compressée présente une épaisseur de 25% de son épaisseur avant compression. [0016] La norme ISO 3386-1 (01.06.1986) est usuellement prévue pour mesurer la caracté- ristique de contrainte en compression d'un matériau cellulaire ; cependant, la demanderesse a choisi de l'utiliser pour mesurer cette même caractéristique sur la couche ultra-compressible prévue dans le cadre de l'invention. [0017] Avec l'agencement proposé, la couche fibreuse ultra-compressible apporte une amé- lioration de l'absorption en moyennes fréquences. [0018] Et elle peut s'écraser de façon très importante lorsque l'environnement du panneau le requiert. [0019] Dans ce cas, la partie de couche ultra-compressible qui est comprimée continue, malgré sa compression, à jouer un rôle dans l'absorption acoustique réalisée par le panneau, même si cette absorption est décalée des moyennes fréquences vers des fréquences plus élevées. [0020] Selon d'autres aspects, l'invention propose un montage d'un tel panneau et un procédé de réalisation d'un tel panneau. [0021] D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clans la description qui suit, faite en référence aux figures jointes dans lesquelles : [0022] [fig.1] est une vue en coupe schématique d'un montage d'un panneau selon une réa- 3 lisation, [0023] [fig.2] présente une comparaison de la perte de transmission (en ordonnées) en fonction de la fréquence (en Hertz) pour différents échantillons de panneaux, [0024] [fig.3] présente une comparaison du coefficient d'absorption (en ordonnées) en champ diffus a en fonction de la fréquence (en Hertz), pour les mêmes échantillons que ceux de la figure 2, [0025] [fig.4] représente une comparaison de la perte de bruit (en ordonnées), en pression acoustique entre deux cavités de 1 m3 séparées par 1 m2 d'échantillon mis sur une tôle, en fonction de la fréquence (en Hertz), pour les mêmes échantillons que ceux des figures 2 et 3, [0026] sachant que les échantillons utilisés dans les figures 2 à 4 sont définis comme suit : [0027] - les courbes A sont relatives à un échantillon de panneau présentant les carac- téristiques suivantes : - coque de masse surfacique de 2000 g/m2 et d'épaisseur de 7 mm (couche d'envers : 100 g/m2 ; couche intermédiaire : 600 g/m2; couche de rigidification fibreuse : 1300 g/m2), - couche de ressort de masse volumique de 50 kg/m3, d'épaisseur de 18 mm et de module de Young quasi statique (voir dans la suite de la description sa méthode de mesure) de 30 kPa, les courbes B sont relatives à un échantillon selon la définition des courbes A. la masse surfacique de la couche de rigidification étant abaissée à 950 g/1112 de manière à conserver la masse de la coque (l'impact sur l'absorption étant quasiment inchangé pour une telle densité élevée), pourvu en outre d'une couche ultra-compressible d'épaisseur de 15 mm, de masse volumique de 30 kg/m3, et de résistance au passage de l'air de 300 N.s.m les courbes C sont relatives à un échantillon selon la définition des courbes B pourvus en outre d'une couche résistive sous forme de non tissé de masse surfacique de 100 g/m2 et de résistance au passage de l'air de 1000 N.s.m", la couche de rigidification étant abaissée à 850 g/m2 de manière à conserver la masse de la coque (l'impact sur l'absorption étant quasiment inchangé pour une telle densité élevée). [0028] En référence aux figures, on décrit à présent un panneau 1 de protection acoustique pour véhicule automobile, ledit panneau comprenant : [0029] - une coque 2 moulée par thermocompression comprenant successivement : - une couche d'envers 3 poreuse à base de fibres, notamment en non tissé, - une couche intermédiaire 4 à base de broyat de matériau recyclé, et une couche de rigidification 5 poreuse, ladite couche comprenant un matériau particulairc ou fibreux mélangé à un agent de liaison thermoplastique, une couche de ressort 6 en mousse de polyuréthanne élastiquement compressible surmoulant ladite couche d'envers en la pénétrant au moins partiellement - ladite mousse pouvant pénétrer également, de façon non représentée, ladite couche intermédiaire - de manière à former une croûte 7 sur-densifiée formant une barrière étanche d'isolation acoustique, [0030] ladite couche de rigidification étant recouverte, à l'opposé de ladite couche inter- médiaire, par une couche fibreuse poreuse ultra-compressible 8 présentant, selon la norme 150 3386-1 (01.06.1986), une caractéristique de contrainte en compression CC 7, inférieure à 20 kPa. [0031] On notera qu'il peut se produire, de façon non représentée, que la mousse de la couche de ressort 6 pénètre également partiellement la couche de rigidification 5 dans le cas où la couche intermédiaire 4 présente une étanchéité insuffisante à la mousse. [0032] L'amélioration de l'absorption en moyennes fréquences, apportée par la couche ultra- compressible 8, est visualisée en figure 3 (voir les courbes B et C comparées à la courbe A). [0033] Typiquement, la couche ultra-compressible 8 peut présenter une masse volumique in- férieure à 35 kg/ml. [0034] Selon une réalisation, la couche ultra-compressible 8 est à base de fibres - notamment de polyéthylène téréphtalate - de titre inférieur à 2 dtex, et notamment inférieur à 1 dtex. [0035] Selon une réalisation, la couche ultra-compressible 8 présente une épaisseur nominale comprise entre 10 et 20 mm. [0036] Cette épaisseur peut être mesurée par exemple selon la norme NF EN ISO 5084, en vigueur à la date de priorité de la demande de brevet, avec un pied presseur de surface 2000+/-20 nun2 sous une pression de 1+/-0,1 kPa. [0037] Selon une réalisation, la couche de rigidification 5 est à base de fibres de structure reliées entre elles par des fibres liantes comprenant une âme, par exemple en polyester, pourvue d'une gaine fusible, par exemple en co-polyester, ou par un liant à base de polypropylène. [0038] Selon une autre réalisation, la couche de rigidification 5 est à base de flocons de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible liés entre eux par des fibres liantes comprenant une âme, par exemple en polyester, pourvue d'une gaine fusible, par exemple en co-polyester. [0039] Selon une réalisation, la couche de rigidification 5 présente une masse surfacique comprise entre 500 et 2000 g/m2. [0040] Selon une réalisation, la couche de rigidification 5 présente un module de Young quasi-statique supérieur à 1 MPa. [0041] Le module de Young quasi-statique est mesuré par exemple en utilisant le QMA (Quasi-static Mcchanical Analyser) de l'Université de Sherbrooke en très basse fréquence, entre 1 et 100 Hz, la valeur à 10 Hz ou 20 Hz étant prise comme référence (cf thèse de doctorat de Manuel Etchessahar : « Caractérisation mécanique en basses fréquences des matériaux acoustiques », p.32-40, Le Mans 2002). [0042] La raideur de la couche de rigidification 5 résulte notamment de sa compression lors de la fabrication de la coque 2, compression que l'homme du métier saura aisément ajuster pour atteindre la raideur attendue. [0043] Selon une réalisation, la couche intermédiaire 4 présente une niasse surfacique comprise entre 500 et 3000 g/m2. [0044] Selon diverses réalisations, la couche intermédiaire 4 est à base : [0045] - d'élastomère thermoplastique chargé avec une poudre minérale, et/ou de fibres, et/ou de polyvinyle butyral (PVB). [0046] Selon une réalisation, la couche d'envers 3 présente une masse surfacique comprise entre 20 et 150 g/m2. [0047] Selon une réalisation, la coque 2 présente une épaisseur comprise entre 3 et 15 mm. [0048] Selon diverses réalisations, les couches 3,4,5 de la coque sont associées entre elles par aiguilletage et/ou par collage à l'aide de la fusion, au moins partielle, de la couche intermédiaire 4. [0049] Selon une réalisation, la couche de ressort 6 présente une masse volumique comprise entre 40 et 60 kg/m'. [0050] Selon la réalisation représentée, le panneau 1 comprend en outre, disposée sur la face externe de la couche ultra-compressible 8, une couche résistive 9 de non tissé de masse surfacique comprise entre 20 et 150 g/m2 et de résistance au passage de l'air comprise entre 200 et 2000 N.s.ml, ladite résistance au passage de l'air étant supérieure à celle de ladite couche ultra-compressible. [0051] L'ajout d'une couche résistive 9 sur la couche ultra-compressible 8 permet une opti- misation de l'absorption, notamment dans le domaine des moyennes fréquences (voir courbe C, figure 3). [0052] En effet, le recouvrement de la couche ultra-compressible 8 par la couche résistive 9, présentant une résistance au passage de l'air supérieure à celle de ladite couche ultra-compressible, permet de mettre en oeuvre un effet « bi-perméable », tel que décrit notamment par J.F. Allard dans l'ouvrage « Sound propagation in porous media », Elsevier, 2nd edition 2009, p.266-271, un tel effet permettant, comme mentionné ci-dessus, d'optimiser l'absorption en moyennes fréquences. [0053] On voit que la couche résistive 9 permet aussi une amélioration de l'isolation en 6 hautes fréquences typiquement au-delà de 1000 Hz (courbe C, figure 2). [0054] L'amélioration de l'isolation en hautes fréquences et de l'absorption en moyennes fréquences se traduisent par un gain significatif en réduction du bruit sur presque toute la plage de fréquences, avec une amélioration de 3 à 5 dB entre 500 Hz et 10 kHz (figure 4). [0055] TI en résulte que l'on peut, à iso-performance acoustique, baisser le poids des panneaux 1, notamment de l'ordre de 30% avec la couche résistive 9, avec la mise en oeuvre de l'agencement proposé. [0056] On décrit à présent, un montage d'un tel panneau 1 dans un véhicule automobile, ledit montage comprenant : [0057] - ledit panneau, une tôle 10- notamment de tablier - contre laquelle est posé ledit panneau du côté de sa couche de ressort 6, et au choix, non exclusif l'un de l'autre : - un premier type d'organe 11 - par exemple un passage de câble - traversant ledit panneau au travers d'un orifice 12, ledit organe présentant une couronne 13 saillant radialemcnt, ladite couronne prenant appui, selon toute sa périphérie, en contact serrant contre la couche de rigidification 5, la couche ultra-compressible 8 ayant été évidée dans la zone dudit contact de manière à ne pas s'interposer entre ladite couronne et ladite couche de rigidification, - et/ou un deuxième type d'organe 14 - par exemple un bloc de climatisation - plaqué du côté de ladite couche ultra-compressible contre ledit panneau de manière à réaliser un écrasement localisé de ladite couche d'au moins 75% de son épaisseur nominale. [0058] La figure 1 présente à la fois les deux cas, impliquant un premier 11 et un deuxième 14 organe. [0059] Dans le premier cas, on assure une protection acoustique optimisée au niveau d'un passage d'organe 11 traversant. [0060] En effet, la couronne 13 prend appui sur la couche de rigidification qui va réaliser une absorption du bruit propagé par des fuites éventuelles au niveau de l'orifice 12, une telle absorption ne pouvant se faire quand ladite couronne vient prendre appui contre une « couche massique » à base d'élastomère chargé en charge minérale, comme on peut en trouver dans certains agencements de type « masse-ressort ». [0061] Dans le deuxième cas, la forte propension à la compression de la couche ultra- compressible 8 permet que le panneau 1 puisse être monté dans le véhicule malgré la présence d'un organe du deuxième type 14 qui aurait pu générer une impossibilité géométrique de réaliser le montage. 7 [0062] La partie de couche ultra-compressible 8 qui est comprimée par l'organe de deuxième type 14 continue, malgré sa compression, à jouer un rôle dans l'absorption acoustique réalisée par le panneau 1, même si cette absorption est décalée des moyennes fréquences vers des fréquences plus élevées. [0063] Il est donc souhaitable de minimiser les zones comprimées de la couche ultra- compressible 8 qui doivent, de façon idéale, représenter moins de 25% de la surface totale de ladite couche. [0064] On décrit enfin un procédé de réalisation d'un tel panneau 1, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : [0065] - réaliser un complexe comprenant : - une couche d'envers 3 poreuse à base de fibres, - une couche intermédiaire 4 à base de hroyat de matériau recyclé, mis en place par exemple par saupoudrage, - et une couche de rigidification 5 poreuse, ladite couche de rigidification comprenant un matériau particulairc ou fibreux mélangé à un agent de liaison thermoplastique, chauffer ledit complexe à une température permettant son moulage à chaud, disposer ledit complexe une fois chauffé dans un moule de thermocom- pression de manière à réaliser une coque 2 tridimensionnelle, après refroidissement, démouler ladite coque obtenue, disposer ladite coque dans un moule de moulage par injection-réaction (RIM) définissant une cavité de moulage, ladite couche d'envers étant tom-née vers ladite cavité, un espace étant laissé vacant entre ladite couche d'envers et une paroi de ladite cavité, injecter dans ledit espace un mélange précurseur de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible, de sorte que la mousse surmoule ladite couche d'envers en la pénétrant au moins partiellement, et en pénétrant éventuellement ladite couche intermédiaire, de manière à former une croûte 7 sur-densifiée formant une barrière étanche d'isolation acoustique, après expansion de la mousse dans ledit espace, de manière à former une couche de ressort 6, démouler l'ensemble obtenu, [0066] ledit procédé comprenant en outre une étape de fixation - par exemple par collage ou par soudure - sur la face de ladite couche de rigidification opposée à ladite couche intermédiaire, d'une couche fibreuse poreuse ultra-compressible 8 présentant, selon la norme ISO 3386-1 (01.06.1986), une caractéristique de contrainte en compression CC 75 inférieure à 20 kPa. [0067] Selon une réalisation, la couche ultra-compressible 8 peut être pourvue sur sa face externe d'une couche résistive 9 telle que précédemment décrite. 8 [Revendication 1] REVENDICATIONSPanneau (I) de protection acoustique pour véhicule automobile, ledit panneau comprenant : une coque (2) moulée par thermocompression comprenant successivement : - une couche d'envers (3) poreuse à base de fibres, - une couche intermédiaire (4) à base de broyat de matériau recyclé, - et une couche de rigidification (5) poreuse, ladite couche comprenant un matériau particulairc ou fibreux mélangé à un agent de liaison thermoplastique, une couche de ressort (6) en mousse de polyuréthanne élastiquement compressible surmoulant ladite couche d'envers en la pénétrant au moins partiellement de manière à former une croûte (7) sur-densifiée formant une barrière étanche d'isolation acoustique, ledit panneau étant caractérisé en cc que ladite couche de rigidification est recouverte, à l'opposé de ladite couche intermédiaire, par une couche fibreuse poreuse ultra-compressible (8) présentant, selon la norme ISO 3386-1 (01.06.1986), une caractéristique de contrainte en compression CC75 inférieure à 20 kPa. [Revendication 2] Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche ultra- compressible (8) est à base de fibres de titre inférieur à 2 dtcx, et notamment inférieur à 1 dtcx. [Revendication 3] Panneau selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en cc que la couche ultra-compressible (8) présente une épaisseur nominale comprise entre 10 et 20 mm. [Revendication 4] Panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de rigidification (5) est à base de fibres de structure reliées entre elles par des fibres liantes comprenant. une âme pourvue d'une gaine fusible ou par un liant à base de polypropylène. [Revendication 5] Panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de rigidification (5) est à base de flocons de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible liés entre eux par des fibres 9 liantes comprenant une âme pourvue d'une gaine fusible. [Revendication 6] Panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche de rigidification (5) présente une masse surfacique comprise entre 500 et 2000 g/m2. [Revendication 7] Panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la couche de rigidification (5) présente un module de Young quasi-statique supérieur à 1 MPa. [Revendication 8] Panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, disposée sur la face externe de la couche ultra-compressible (8), une couche résistive (9) de non tissé de masse surfacique comprise entre 20 et 150 g/m2et de résistance au passage de l'air comprise entre 200 et 2000 N.s.m ladite résistance au passage de l'air étant supérieure à celle de ladite couche ultra-compressible. [Revendication 9] Montage d'un panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans un véhicule automobile, ledit montage comprenant : ledit panneau, une tôle (10) contre laquelle est posé ledit panneau du côté de sa couche de ressort (6), et au choix, non exclusif l'un de l'autre : - un premier type d'organe (11) traversant ledit panneau au travers d'un orifice (12), ledit organe présentant une couronne (13) saillant radialement, ladite couronne prenant appui, selon toute sa périphérie, en contact sen-ant contre la couche de rigidification (5), la couche ultra-compressible (8) ayant été évidée dans la zone dudit contact de manière à ne pas s'interposer entre ladite couronne et ladite couche de rigidification, et/ou un deuxième type d'organe (14) plaqué du côté de ladite couche ultra-compressible contre ledit panneau de manière à réaliser un écrasement localisé de ladite couche d'au moins 75% de son épaisseur nominale. [Revendication 10] Procédé de réalisation d'un panneau selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 8, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : réaliser un complexe comprenant : 10 - une couche d'envers (3) poreuse à base de fibres, - une couche intermédiaire (4) à base de broyat de matériau recyclé, - et une couche de rigidification (5) poreuse, ladite couche dc rigidification comprenant un matériau particulairc ou fibreux mélangé à un agent de liaison thermoplastique, chauffer ledit complexe à une température permettant son moulage à chaud, disposer ledit complexe une fois chauffé dans un moule de thermocompression de manière à réaliser une coque (2) tridimensionnelle, après refroidissement, démouler ladite coque obtenue, disposer ladite coque dans un moule de moulage par injection-réaction définissant une cavité de moulage, ladite couche d'envers étant tournée vers ladite cavité, un espace étant laissé vacant entre ladite couche d'envers et une paroi de ladite cavité, injecter dans ledit espace un mélange précurseur de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible, de sorte que la mousse surmoule ladite couche d'envers en la pénétrant au moins partiellement, de manière à former une croûte (7) sur-densifiée formant une barrière étanche d'isolation acoustique, après expansion de la mousse dans ledit espace, de manière à former une couche de ressort (6), démouler l'ensemble obtenu, ledit procédé étant caractétisé en ce qu'il comprend en outre une étape de fixation, sur la face de ladite couche de rigidification opposée à ladite couche intermédiaire, d'une couche fibreuse poreuse ultra-compressible (8) présentant, selon la norme ISO 3386-1 (01.06.1986), une caractéristique de contrainte en compression CC75 inférieure à 20 kPa.