Brevet FR3124449A1 — publié le 20221230

L’invention concerne un écran (1) de protection acoustique et thermique pour véhicule automobile, ledit écran comprenant une coque (2) poreuse à base de fibres liées entre elles par un agent de liaison et une couche de ressort (3) à base de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible, ladite coque présentant une porosité agencée pour permettre à ladite mousse de créer une peau (5) étanche du côté de ladite face, lesdites fibres sont composées de deux types de fibres : des fibres épaisses de renfort présentes à hauteur de 25 à 40% en poids de ladite coque et des fibres fines présentes à hauteur de 15 à 35% en poids de ladite coque, l’agent de liaison étant formé par des fibres de liaison fusibles présentes à hauteur de 35 à 50% en poids de ladite coque, de sorte que ladite coque soit sensiblement exempte de pénétration de mousse dans son épaisseur. Figure 1 Ecran de protection acoustique et thermique pour véhicule automobile L’invention concerne un écran de protection acoustique et thermique pour véhicule automobile, un montage d’un tel écran et un procédé de réalisation d’un tel écran. Il est connu, notamment du document FR-3 053 943, de réaliser un écran de protection acoustique et thermique pour véhicule automobile, ledit écran comprenant : une coque poreuse à base de fibres épaisses – notamment de verre – liées entre elles par un agent de liaison – notamment à base de polypropylène ayant subi une fusion -, une couche de ressort à base de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible, ledit écran présentant en outre les caractéristiques suivantes : ladite couche de ressort est issue de moulage par injection-réaction (RIM), ladite couche surmoulant une face d’envers de ladite coque, ladite coque présente une porosité agencée pour permettre à ladite mousse de créer une peau étanche du côté de ladite face, par pénétration de mousse dans une fraction de l’épaisseur de ladite coque, de sorte que ledit écran soit isolant acoustiquement, selon un principe « masse-ressort » – mettant en œuvre une couche de masse, formée par ladite coque pourvue de ladite peau étanche, et ladite couche de ressort -, ledit écran présentant en outre des propriétés d’absorption acoustique conférées par la fraction d’épaisseur de ladite coque non pénétrée par ladite mousse et restant poreuse. Les fibres épaisses sus mentionnées présentent une section importante, par exemple de l’ordre de 25 microns dans le cas de fibres de verre. Avec l’utilisation de telle fibres, on observe, notamment dans les zones les plus étirées de la coque, une pénétration importante de la mousse au sein de la coque, ladite pénétration pouvant se faire selon la totalité de l’épaisseur de ladite coque dans les zones les plus étirées. Il en résulte une diminution de la fraction d’épaisseur de coque non pénétrée par ladite mousse, et donc une diminution de sa fraction restant poreuse, ce qui est préjudiciable à ses propriétés d’absorption acoustique. Et on observe par conséquent une surconsommation de mousse conduisant à un renchérissement du coût de l’écran et à son alourdissement. En définitive, l’invention a pour but de minimiser autant que faire se peut la pénétration de la mousse au sein de la coque afin de maximiser les propriétés d’absorption acoustique de l’écran, et aussi de minimiser son poids et son coût. A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention propose un écran de protection acoustique et thermique pour véhicule automobile, ledit écran comprenant : une coque poreuse à base de fibres liées entre elles par un agent de liaison, une couche de ressort à base de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible, ledit écran présentant en outre les caractéristiques suivantes : ladite couche de ressort est issue de moulage par injection-réaction (RIM), ladite couche surmoulant une face d’envers de ladite coque, ladite coque présente une porosité agencée pour permettre à ladite mousse de créer une peau étanche du côté de ladite face, sachant que : lesdites fibres sont composées de deux types de fibres : des fibres épaisses de renfort présentes à hauteur de 25 à 40% en poids de ladite coque, des fibres fines présentes à hauteur de 15 à 35% en poids de ladite coque, l’agent de liaison est formé par des fibres de liaison fusibles présentes à hauteur de 35 à 50% en poids de ladite coque, de sorte que ladite coque soit sensiblement exempte de pénétration de mousse dans son épaisseur. Avec l’agencement proposé, la présence de fibres fines dans la composition de la coque permet de faire barrage à la pénétration de mousse au sein de ladite coque, ce qui permet de maximiser les propriétés d’absorption acoustique de l’écran, et aussi de minimiser son poids et son coût. En outre, la présence de telles fibres fines dans la coque permet, comme on le verra plus loin, d’améliorer ses propriétés d’absorption acoustique. Selon d’autres aspects, l’invention propose un montage d’un tel écran et un procédé de fabrication d’un tel écran. D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures jointes, dans lesquelles : est une vue schématique en coupe d’un montage d’un écran, selon une réalisation, sur un composant à protéger, est une représentation graphique de la performance en absorption acoustique (coefficient alpha en ordonnée) en fonction de la fréquence 1/3 octave en Hertz, en champ diffus, d’un échantillon issu d’un écran selon l’invention (courbe 1), dont la composition est précisée par la suite, et d’un autre échantillon issu d’un écran de référence (courbe 2) selon l’art antérieur, dont la composition est également précisée par la suite. En référence aux figures, on décrit un écran 1 de protection acoustique et thermique pour véhicule automobile, ledit écran comprenant : une coque 2 poreuse, notamment tridimensionnelle, à base de fibres liées entre elles par un agent de liaison, une couche de ressort 3 à base de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible, ledit écran présentant en outre les caractéristiques suivantes : ladite couche de ressort est issue de moulage par injection-réaction (RIM), ladite couche surmoulant une face d’envers de ladite coque, ladite coque présente une porosité agencée pour permettre à ladite mousse de créer une peau 5 étanche du côté de ladite face, ledit écran étant caractérisé en ce que : lesdites fibres sont composées de deux types de fibres : des fibres épaisses de renfort présentes à hauteur de 25 à 40% en poids de ladite coque, des fibres fines, c'est-à-dire présentant notamment un diamètre moyen qui est inférieur au diamètre moyen des fibres épaisses, présentes à hauteur de 15 à 35% en poids de ladite coque, l’agent de liaison est formé par des fibres de liaison fusibles présentes à hauteur de 35 à 50% en poids de ladite coque, de sorte que ladite coque soit sensiblement exempte de pénétration de mousse dans son épaisseur. Selon une réalisation, la fraction d’épaisseur 4 de coque 2 pénétrée par la mousse est inférieure à 0,5 mm, et notamment inférieure à 0,2 mm. Selon diverses réalisations, les fibres de renfort sont : des fibres de polyéthylène téréphtalate (PET) de titre compris entre 6 et 7 dtex, ledit titre étant notamment de 6,7 dtex, correspondant à un diamètre de 25 microns, et/ou des fibres de verre de diamètre compris entre 20 et 30 microns, ledit diamètre étant notamment de 24 microns, et/ou des fibres naturelles prises d’un seul type ou mélangées entre différentes types – par exemple de lin, chanvre ou kénaf – de telles fibres présentant une section variable, notamment de 30+/-20 microns. Selon une réalisation, les fibres fines sont à base de polyéthylène téréphtalate (PET) de titre compris entre 1,5 et 3,3 dtex, et notamment de titre sensiblement égal à 1,7 dtex, correspondant à un diamètre de 12 microns. Selon diverses réalisations, les fibres de liaison sont : des fibres de polypropylène, notamment de titre compris entre 6 et 7 dtex, ledit titre étant notamment de 6,7 dtex, correspondant à un diamètre de 31 microns, et/ou des fibres bi-composant comprenant une âme à haut point de fusion et une gaine à point de fusion moindre, ladite gaine assurant la liaison entre les fibres consécutivement à sa fusion. En particulier, les fibres bi-composant comprennent une âme en polyéthylène téréphtalate (PET), de point de fusion de l’ordre de 250°C, et la gaine est en polyéthylène téréphtalate (PET) ayant subi une modification chimique de manière à présenter un point de fusion abaissé, par exemple de l’ordre de 180°C. La coque 2 peut présenter typiquement une épaisseur comprise entre 2 et 3 mm. De façon non représentée, il peut être prévu que la coque 2 soit pourvue, sur au moins une de ses faces, d’une couche de protection en non tissé. La présence d’une telle couche de protection permet de protéger les opérateurs de fabrication face aux risques de coupures par les fibres de structure – notamment quand elles sont en verre – contenues dans la coque 2. Une telle couche de protection présente notamment une masse surfacique comprise entre 15 et 120g/m 2 et notamment une résistance au passage de l'air comprise entre 50 et 180 N.s.m -3 . Avec de telles caractéristiques, une couche de protection tournée vers la couche de ressort 3 ne fait pas obstacle à la formation de la peau 5 étanche en face d’envers de la coque 2. Selon une réalisation non représentée, la face d’endroit 9 de la coque 2 – c'est à dire celle opposée à la face d’envers – est recouverte d’une couche de revêtement, par exemple à base de tissu. On donne ci-après des exemples de composition de coque 2 ayant permis de réaliser l’invention. Selon un premier exemple, les fibres constitutives de la coque 2 se répartissent selon les pourcentages en poids suivants : entre 15% et 25% de fibres fines à base de polyéthylène téréphtalate (PET) et de titre compris entre 1,5 et 3,3 dtex, entre 30% et 40% de fibres de verre, notamment de diamètre compris entre 20 et 30 microns, pour apporter la tenue mécanique, entre 40% et 50% de fibres de liage en polypropylène assurant une liaison entre les fibres de ladite coque suite à leur fusion. Selon un deuxième exemple, les fibres constitutives de la coque 2 se répartissent selon les pourcentages en poids suivants : entre 25% et 35% de fibres fines à base de polyéthylène téréphtalate (PET) et de titre compris entre 1,5 et 3,3 dtex, entre 25% et 35% de fibres de tenue mécanique à base de polyéthylène téréphtalate (PET) et de titre compris entre 6 et 7 dtex, entre 35% et 45% de fibres de liage, notamment de polypropylène ou bi-composant – assurant une liaison entre les fibres de ladite coque suite à leur fusion au moins partielle. Selon un troisième exemple, les fibres constitutives de la coque 2 se répartissent selon les pourcentages en poids suivants : entre 15% et 25% de fibres fines à base de polyéthylène téréphtalate (PET) et de titre compris entre 1,5 et 3,3 dtex, entre 30% et 40% de fibres naturelles pour apporter la tenue mécanique, entre 40% et 50% de fibres de liage en polypropylène assurant une liaison entre les fibres de ladite coque suite à leur fusion. Les résultats obtenus sur différents échantillons issus de coques 2 réalisées selon l’invention sont comparés à un échantillon de référence correspondant à une composition de coque 2 exempte de fibres fines, ladite coque étant composée de 55% de fibres de verre de diamètre 24 microns et de 45% de fibres de liage en polypropylène de titre 6,7 dtex. Les échantillons testés présentent tous une épaisseur de 4 mm et une masse surfacique de 1000 g/m 2 . On observe sur l’échantillon de référence une pénétration sensible de mousse dans la coque 2, notamment dans les zones les plus étirées, alors que les échantillons issus de coques 2 réalisées selon l’invention sont visuellement exempts de pénétration de mousse. On commente à présent les résultats de performances acoustiques illustrés en . Les échantillons testés sont : un échantillon issu d’une coque 2 selon l’invention (courbe 1), dont la composition est : 35% de fibres épaisses de verre de diamètre 24 microns, 20% de fibres fines en PET de titre 1,7 dtex et 45% de fibres de liage en polypropylène de titre 6,7 dtex, et un autre échantillon issu d’une coque 2 de référence (courbe 2) selon l’art antérieur, dont la composition est : 55% de fibres épaisses de verre de diamètre 24 microns et 45% de fibres de liage en polypropylène de titre 6,7 dtex, Les échantillons testés présentent tous les deux une épaisseur de 4 mm et une masse surfacique de 1000 g/m 2 . On observe une amélioration notable de l’absorption acoustique avec l’échantillon issu d’une coque 2 selon l’invention (courbe 1), par rapport à l’échantillon issu d’une coque 2 selon l’art antérieur (courbe 2), ceci pour des fréquences supérieures à 3000 Hz environ. Cette amélioration s’expliquerait par le titre très faible (1,7 dtex) des fibres fines contribuant favorablement à l’absorption acoustique. On décrit à présent un montage d’un tel écran 1, ledit montage comprenant ledit écran et un composant 6 à protéger, ledit composant étant délimité par une paroi 7, la face d’aspect 8 de la couche de ressort 3 étant conformée de manière à épouser sensiblement la forme de ladite paroi, de manière à permettre une optimisation de l’isolation acoustique et thermique. On décrit enfin un procédé de réalisation d’un tel écran 1 comprenant les étapes suivantes : mélanger : des fibres épaisses de renfort présentes à hauteur de 25 à 40% en poids du mélange, des fibres fines présentes à hauteur de 15 à 35% en poids du mélange, des fibres de liaison fusibles présentes à hauteur de 35 à 50% en poids du mélange, réaliser avec ledit mélange une nappe fibreuse, réaliser à partir d’un flan de ladite nappe, ledit flan ayant été chauffé et comprimé dans un moule refroidi, une coque 2 poreuse, disposer ladite coque contre une paroi de moule pour injection réaction (RIM), la face d’endroit 9 de ladite coque étant tournée vers ladite paroi, injecter sur ladite coque, au sein de la cavité de moulage définie par ledit moule, un mélange précurseur de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible, après expansion de ladite mousse, démouler l’écran 1 obtenu. Ecran (1) de protection acoustique et thermique pour véhicule automobile, ledit écran comprenant : une coque (2) poreuse à base de fibres liées entre elles par un agent de liaison, une couche de ressort (3) à base de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible, ledit écran présentant en outre les caractéristiques suivantes : ladite couche de ressort est issue de moulage par injection-réaction (RIM), ladite couche surmoulant une face d’envers de ladite coque, ladite coque présente une porosité agencée pour permettre à ladite mousse de créer une peau (5) étanche du côté de ladite face, ledit écran étant caractérisé en ce que : lesdites fibres sont composées de deux types de fibres : des fibres épaisses de renfort présentes à hauteur de 25 à 40% en poids de ladite coque, des fibres fines présentes à hauteur de 15 à 35% en poids de ladite coque, l’agent de liaison est formé par des fibres de liaison fusibles présentes à hauteur de 35 à 50% en poids de ladite coque, de sorte que ladite coque soit sensiblement exempte de pénétration de mousse dans son épaisseur. Ecran selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fraction d’épaisseur (4) de coque (2) pénétrée par la mousse est inférieure à 0,5 mm. Ecran selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fibres de renfort sont : des fibres de polyéthylène téréphtalate de titre compris entre 6 et 7 dtex, et/ou des fibres de verre de diamètre compris entre 20 et 30 microns, et/ou des fibres naturelles prises d’un seul type ou mélangées entre différents types. Ecran selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fibres fines sont à base de polyéthylène téréphtalate de titre compris entre 1,5 et 3,3 dtex. Ecran selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fibres de liaison sont : des fibres de polypropylène, et/ou des fibres bi-composant comprenant une âme à haut point de fusion et une gaine à point de fusion moindre, ladite gaine assurant la liaison entre les fibres consécutivement à sa fusion. Montage d’un écran selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit montage comprenant ledit écran et un composant (6) à protéger, ledit composant étant délimité par une paroi (7), la face d’aspect (8) de la couche de ressort (3) étant conformée de manière à épouser sensiblement la forme de ladite paroi, de manière à permettre une optimisation de l’isolation acoustique et thermique. Procédé de réalisation d’un écran selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : mélanger : des fibres épaisses de renfort présentes à hauteur de 25 à 40% en poids du mélange, des fibres fines présentes à hauteur de 15 à 35% en poids du mélange, des fibres de liaison fusibles présentes à hauteur de 35 à 50% en poids du mélange, réaliser avec ledit mélange une nappe fibreuse, réaliser à partir d’un flan de ladite nappe, ledit flan ayant été chauffé et comprimé dans un moule refroidi, une coque (2) poreuse, disposer ladite coque contre une paroi de moule pour injection réaction (RIM), la face d’endroit (9) de ladite coque étant tournée vers ladite paroi, injecter sur ladite coque, au sein de la cavité de moulage définie par ledit moule, un mélange précurseur de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible, après expansion de ladite mousse, démouler l’écran (1) obtenu.