Brevet FR3139584A1 — publié le 20240315

Panneau en laine de verre pour l’absorption acoustique, procédé de fabrication et procédé d’isolation associés L’invention concerne un panneau en laine de verre destiné à être utilisé comme panneau acoustique et présentant : - une densité comprise entre 40 kg/m 3 et 55 kg/m 3 , une épaisseur comprise entre 10 mm et 50 mm, et un indice micronaire moyen compris entre 2/5g et 5,5/5g, ou - une densité comprise entre 60 kg/m 3 et 85 kg/m 3 , une épaisseur comprise entre 10 mm et 50 mm, et un indice micronaire moyen compris entre 2,4/5g et 8,5/5g, ou - une densité égale à 90 kg/m 3 , une épaisseur comprise entre 10 mm et 38 mm, et un indice micronaire moyen compris entre 3/5g et 8,5/5g, ou - densité égale à 100 kg/m 3 , une épaisseur comprise entre 10 mm et 30 mm, et un indice micronaire moyen compris entre 3,3/5g et 8,5/5g. Panneau en laine de verre pour l’absorption acoustique, procédé de fabrication et utilisation associés La présente invention appartient au domaine général de la fabrication de produits permettant d’améliorer l’absorption acoustique au sein d’un espace intérieur. Elle concerne plus particulièrement un panneau en laine de verre destiné à être utilisé comme panneau acoustique. Elle concerne également un procédé de fabrication d’un tel panneau ainsi qu’une utilisation de ce dernier au sein d’un espace intérieur. Par « panneau acoustique », il est fait référence dans toute la présente description à un panneau qui, du fait de sa composition en laine de verre, peut éventuellement apporter des propriétés d’isolation thermique, mais est en tout premier lieu configuré pour améliorer l’absorption acoustique au sein d’un espace intérieur, comme par exemple une pièce d’une habitation (exemple : chambre dans une maison, un bureau sur un lieu de travail, etc.). Pour rappel, l’absorption acoustique détermine la quantité de son qui est absorbée au sein d’un seul et même espace intérieur, plus particulièrement par l’ensemble des éléments composant ce dernier (murs, sols, rideaux, etc.). Par exemple, dans un grand espace vide avec des murs et des sols durs et sans meubles, l’absorption acoustique est faible et la réverbération acoustique forte. Cet espace va donc sonner creux et donner lieu à un effet de résonance. A contrario, plus l’espace contient de surfaces douces et absorbantes, meilleure sera l’absorption et moins il y aura de résonance. Pour garantir une bonne tenue mécanique d’un panneau acoustique, plus particulièrement une bonne résistance de ses bords, le paramètre considéré comme étant d’intérêt supérieur lors de la fabrication du panneau est la densité de la laine de verre composant ce dernier, étant entendu que plus cette densité est importante, meilleure est la tenue mécanique. A ce jour, et pour les raisons susmentionnées, la production de panneaux en laine de verre est pour beaucoup pilotée vis-à-vis du paramètre de densité. Cette façon de procéder se révèle néanmoins désavantageuse lorsqu’il convient de prendre en compte les capacités d’absorption acoustique de ces panneaux. En effet, il a été observé que jouer sur le seul paramètre de densité, en visant à l’augmenter, avait pour effet d’augmenter la résistivité à l’écoulement de l’air d’un panneau, entrainant dès lors une dégradation des performances d’absorption acoustique. La présente invention a pour objectif de remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur, notamment ceux exposés ci-avant, en proposant une solution qui permette de fournir un panneau en laine de verre présentant, pour une densité donnée, des performances d’absorption acoustique meilleures que celles de panneaux de l’art antérieur de même densité. A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention concerne un panneau en laine de verre destiné à être utilisé comme panneau acoustique et présentant : - une densité comprise entre 40 kg/m 3 et 55 kg/m 3 , une épaisseur comprise entre 10 mm et 50 mm, et un indice micronaire moyen compris entre 2/5g et 5,5/5g, ou - une densité comprise entre 60 kg/m 3 et 85 kg/m 3 , une épaisseur comprise entre 10 mm et 50 mm, et un indice micronaire moyen compris entre 2,4/5g et 8,5/5g, ou - une densité égale à 90 kg/m 3 , une épaisseur comprise entre 10 mm et 40 mm, préférentiellement entre 10 mm et 38 mm, et un indice micronaire moyen compris entre 3/5g et 8,5/5g, ou - densité égale à 100 kg/m 3 , une épaisseur comprise entre 10 mm et 30 mm, et un indice micronaire moyen compris entre 3,3/5g et 8,5/5g. Comme cela est connu, l’indice micronaire (encore appelé « le micronaire ») est représentatif de la finesse des fibres de verre utilisées pour former le panneau. La mesure de cet indice micronaire rend plus particulièrement compte de leur surface spécifique via la mesure de la perte de charge aérodynamique lorsqu’une quantité donnée, c’est-à-dire un échantillon (typiquement 5 grammes), de fibres extraites d’un panneau non ensimé est soumise à une pression donnée d’un gaz, comme typiquement de l’air ou de l’azote. Une telle mesure est usuelle dans les unités de production de fibres minérales, et est réalisée selon la norme DIN 53941 ou ASTM D 1448 au moyen d’un appareil dit « appareil micronaire ». Pour davantage de détails concerne la mesure de l’indice micronaire d’un échantillon, ainsi que sur la conception et le fonctionnement dudit appareil micronaire, il est par exemple possible de consulter le document WO2003098209. Il résulte de ce qui précède que les termes « indice micronaire moyen », en référence à un panneau acoustique, font référence à une valeur moyenne d’indices micronaires déterminés à partir de plusieurs échantillons extraits dudit panneau acoustique. Dit encore autrement, l’indice micronaire mesurable par prélèvement d’un échantillon d’un panneau acoustique peut sensiblement varier autour de cet indice micronaire moyen, en fonction de l’endroit où l’échantillon est prélevé sur le panneau. A titre d’exemple nullement limitatif, la variation relative de l’indice micronaire au sein d’un panneau acoustique selon l’invention est inférieure à 15%. Par « variation relative », il est classiquement fait référence au ratio entre, d’une part, l’écart entre les valeurs extrêmales d’indice micronaire au sein du panneau, et, d’autre part, la valeur minimale d’indice micronaire au sein du panneau. Le fait d’avoir une variation relative inférieure à 15% permet de garantir une bonne homogénéité (en termes d’indice micronaire) du panneau acoustique. D’une manière générale, l’information importante sur laquelle se base la présente invention tient au fait que plus l’indice micronaire moyen augmente, plus la résistivité à l'écoulement d'air diminue (la mesure de cette résistivité étant classiquement réalisée selon la norme ISO 9053). Ainsi, l’invention propose, pour une densité et une épaisseur données de panneau en laine de verre, d’influencer à la hausse un autre paramètre pour améliorer l’absorption acoustique, à savoir ledit indice micronaire moyen. En ce sens, l’invention va à l’encontre du préjugé de l’état de la technique selon lequel il ne serait pas possible d’améliorer les performances d’absorption acoustique d’un panneau en laine de verre à densité et épaisseur constantes sans utiliser de voile(s) adapté(s) (l’état de la technique considérant que l’amélioration de ces performances implique nécessairement de viser au moins une diminution de la densité du panneau). En d’autres termes, l’invention se montre particulièrement avantageuse en ce qu’elle permet d’optimiser les performances d’absorption acoustique pour une densité et épaisseur données de panneau en laine de verre, de sorte à garantir également de bonnes performances d’isolation thermique. En pratique, grâce à des outils de simulation numérique mais également grâce à des campagnes de fabrication et de tests, les inventeurs ont pu déterminer les gammes de micronaires caractérisant les panneaux en laine de verre selon l’invention, de sorte que ceux-ci présentent d’excellentes performances d’absorption acoustique (typiquement une résistivité à l’écoulement de l’air sensiblement comprise entre 20 kPa.s/m 2 et 100 kPa.s/m 2 ). Corrélativement, il a été constaté que ces gammes de valeurs permettent d’améliorer l’absorption acoustique sur toute la plage de fréquences allant de 100 Hz à 4000 Hz par rapport aux panneaux de l’état de la technique. Il a en outre été observé que les panneaux selon l’invention se démarquent tout particulièrement, à leur avantage, des panneaux de l’état de la technique dans une zone fréquentielle située aux alentours des 500 Hz. Il est à noter que la borne supérieure considérée pour les panneaux de l’invention, en termes d’indice micronaire moyen, est de 8,5/5g. Les inventeurs ont en effet constaté, au travers des différents tests réalisés, que la fabrication de panneaux en laine de verre ayant un indice micronaire moyen dépassant cette borne supérieure n’était pas envisageable de manière réaliste avec les moyens de production connus jusqu’ici. Dans des modes particuliers de réalisation, le panneau en laine de verre peut comporter en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Dans des modes particuliers de réalisation, le panneau présente une densité égale à 40 kg/m3, une épaisseur comprise entre 10 mm et 50 mm ainsi qu’un indice micronaire moyen compris entre 2,1/5g et 4,4/5g. Dans des modes particuliers de réalisation, le panneau présente une densité égale à 50 kg/m3, une épaisseur comprise entre 10 mm et 50 mm ainsi qu’un indice micronaire moyen compris entre 2,2/5g et 5,5/5g. Dans des modes particuliers de réalisation, le panneau présente une densité égale à 60 kg/m3, une épaisseur comprise entre 10 mm et 50 mm ainsi qu’un indice micronaire moyen compris entre 2,4/5g et 7,1/5g. Dans des modes particuliers de réalisation, le panneau présente une densité égale à 70 kg/m3, une épaisseur comprise entre 10 mm et 50 mm ainsi qu’un indice micronaire moyen compris entre 2,5/5g et 7,5/5g. Dans des modes particuliers de réalisation, le panneau présente une densité égale à 80 kg/m3, une épaisseur comprise entre 10 mm et 50 mm ainsi qu’un indice micronaire moyen compris entre 2,7/5g et 7,5/5g. L’invention couvre encore d’autres exemples plus particuliers de réalisation, comme cela est décrit en détails ultérieurement. Selon un deuxième aspect, l’invention concerne un procédé de fabrication d’un panneau en laine de verre selon l’invention. Un tel procédé de fabrication comporte classiquement une étape de centrifugation interne mise en œuvre au moyen d’une installation comportant : - au moins un centrifugeur apte à tourner autour d’un axe donné, notamment vertical, et dont la bande périphérique est percée d’une pluralité d’orifices pour délivrer des filaments d’un matériau fondu, - un moyen d’étirage gazeux à haute température sous forme d’un brûleur annulaire qui assure l’étirage des filaments en fibres, et - un tapis de réception associé à des moyens d’aspiration pour réceptionner les fibres. Le ou les centrifugeurs, encore appelés assiettes de fibrage, permettent en effet de former des fibres minérales ou d'autres matériaux thermoplastiques, par un procédé de centrifugation interne associée à un étirage par un courant gazeux à haute température. La centrifugation interne s'applique notamment à la production industrielle de laine de verre destinée à entrer par exemple dans la composition de produits d'isolation thermique et/ou acoustique. Un filet de verre fondu est introduit dans chaque centrifugeur tournant à grande vitesse et percé à sa périphérie par un très grand nombre d'orifices par lesquels le verre est projeté sous forme de filaments sous l'effet de la force centrifuge. Ces filaments sont alors soumis à l'action d'un courant annulaire d'étirage à température et vitesse élevées longeant la paroi du centrifugeur, courant qui les amincit et les transforme en fibres. Les fibres formées sont entraînées par ce courant gazeux d'étirage vers un dispositif de réception généralement constitué par une bande perméable aux gaz, nommée tapis de réception. La mise en œuvre du procédé de fabrication dépend de plusieurs paramètres, les valeurs choisies pour ces paramètres ayant une influence, notamment, sur la densité et l’indice micronaire moyen du panneau fabriqué. Des exemples de paramètres à régler pour mettre en œuvre le procédé de fabrication sont notamment : la viscosité du verre fondu, la pression du brûleur, la tirée totale de verre par jour et par centrifugeur, le nombre de trous par centrifugeur, la vitesse de rotation de chaque centrifugeur, etc… D’une manière générale, l’homme du métier sait choisir des valeurs idoines pour les paramètres du procédé de fabrication, de sorte à obtenir un panneau en laine de verre présentant des caractéristiques de densité, épaisseur et indice micronaire moyen comprises dans les gammes selon l’invention. Préférentiellement, le procédé de fabrication est mis en œuvre en réalisant un apport d’un liant sous forme de poudre ou de gouttelettes de solution de liant pulvérisées (atomisées) sur les fibres de verre avant collection sur le tapis de réception (préférentiellement, le liant ne comporte pas de fibres de liaison thermoplastiques). Le panneau est ensuite consolidé par durcissement du liant. A titre d’exemple, la teneur en liant est comprise entre 2% et 30%, de préférence entre 3 et 15%, plus préférentiellement entre 4 et 10%. Selon un troisième aspect, l’invention concerne une utilisation d’un panneau en laine de verre selon l’invention pour améliorer l’absorption acoustique au sein d’un espace intérieur, ledit panneau étant fixé à une surface murale dudit espace intérieur. Dans des modes particuliers de mise en œuvre dudit procédé d’isolation, la surface murale est un plafond. Bien entendu, rien n’exclut d’envisager d’autres surfaces murales, comme par exemple un mur vertical ou bien encore un sol. Description d’exemples de réalisation Comme mentionné ci-avant, il va désormais être décrit des exemples plus spécifiques de réalisation de panneaux en laine de verre selon l’invention. Plus particulièrement, les panneaux en laine de verre décrits dans ces exemples sont ceux pour lesquels les inventeurs ont pu déterminer, en termes d’indice micronaire moyen, des performances acoustiques optimales à densité et épaisseur données. Ainsi, pour chacun de ces exemples, lorsque l’épaisseur du panneau est égale à 20 mm (respectivement 40 mm), la résistivité à l’écoulement de l’air obtenue est sensiblement égale 60 kPa.s/m 2 (respectivement sensiblement égale 30 kPa.s/m 2 ). Exemples n°1 et n°1 bis d’un panneau présentant une densité égale à 40 kg/m 3 Selon un exemple n°1, il est considéré un panneau présentant une densité égale à 40 kg/m 3 ainsi qu’une épaisseur égale à 20 mm et un indice micronaire moyen égal à 2,4/5g. Selon un exemple n°1 bis, il est considéré un panneau présentant une densité égale à 40 kg/m 3 ainsi qu’une épaisseur égale à 40 mm et un indice micronaire moyen égal à 3,3/5g. Exemples n°2 et n°2 bis d’un panneau présentant une densité égale à 50 kg/m 3 Selon un exemple n°2, il est considéré un panneau présentant une densité égale à 50 kg/m 3 ainsi qu’une épaisseur égale à 20 mm et un indice micronaire moyen égal à 2,6/5g. Selon un exemple n°2 bis, il est considéré un panneau présentant une densité égale à 50 kg/m 3 ainsi qu’une épaisseur égale à 40 mm et un indice micronaire moyen égal à 4/5g. Exemples n°3 et n°3 bis d’un panneau présentant une densité égale à 60 kg/m 3 Selon un exemple n°3, il est considéré un panneau présentant une densité égale à 60 kg/m 3 ainsi qu’une épaisseur égale à 20 mm et un indice micronaire moyen égal à 3/5g. Selon un exemple n°3 bis, il est considéré un panneau présentant une densité égale à 60 kg/m 3 ainsi qu’une épaisseur égale à 40 mm et un indice micronaire moyen égal à 5/5g. Exemples n°4 et n°4 bis d’un panneau présentant une densité égale à 70 kg/m 3 Selon un exemple n°4, il est considéré un panneau présentant une densité égale à 70 kg/m 3 ainsi qu’une épaisseur égale à 20 mm et un indice micronaire moyen égal à 3,4/5g. Selon un exemple n°4 bis, il est considéré un panneau présentant une densité égale à 70 kg/m 3 ainsi qu’une épaisseur égale à 40 mm et un indice micronaire moyen égal à 6,3/5g. Exemples n°5 et n°5 bis d’un panneau présentant une densité égale à 80 kg/m 3 Selon un exemple n°5, il est considéré un panneau présentant une densité égale à 80 kg/m 3 ainsi qu’une épaisseur égale à 20 mm et un indice micronaire moyen égal à 3,9/5g. Selon un exemple n°5 bis, il est considéré un panneau présentant une densité égale à 80 kg/m 3 ainsi qu’une épaisseur égale à 40 mm et un indice micronaire moyen égal à 7,5/5g. Exemples n°6 et n°6 bis d’un panneau présentant une densité égale à 90 kg/m 3 Selon un exemple n°6, il est considéré un panneau présentant une densité égale à 90 kg/m 3 ainsi qu’une épaisseur égale à 20 mm et un indice micronaire moyen égal à 4,5/5g. Selon un exemple n°6 bis, il est considéré un panneau présentant une densité égale à 90 kg/m 3 ainsi qu’une épaisseur égale à 40 mm et un indice micronaire moyen égal à 7,5/5g. Exemple n°7 d’un panneau présentant une densité égale à 100 kg/m 3 Selon un exemple n°7, il est considéré un panneau présentant une densité égale à 100 kg/m 3 ainsi qu’une épaisseur égale à 20 mm et un indice micronaire moyen égal à 5,2/5g. Panneau en laine de verre destiné à être utilisé comme panneau acoustique et présentant : - une densité comprise entre 40 kg/m 3 et 55 kg/m 3 , une épaisseur comprise entre 10 mm et 50 mm, et un indice micronaire moyen compris entre 2/5g et 5,5/5g, ou - une densité comprise entre 60 kg/m 3 et 85 kg/m 3 , une épaisseur comprise entre 10 mm et 50 mm, et un indice micronaire moyen compris entre 2,4/5g et 8,5/5g, ou - une densité égale à 90 kg/m 3 , une épaisseur comprise entre 10 mm et 40 mm, préférentiellement entre 10 mm et 38 mm, et un indice micronaire moyen compris entre 3/5g et 8,5/5g, ou - densité égale à 100 kg/m 3 , une épaisseur comprise entre 10 mm et 30 mm, et un indice micronaire moyen compris entre 3,3/5g et 8,5/5g. Panneau selon la revendication 1, ledit panneau présentant une densité égale à 40 kg/m 3 , une épaisseur comprise entre 10 mm et 50 mm ainsi qu’un indice micronaire moyen compris entre 2,1/5g et 4,4/5g. Panneau selon la revendication 2, ledit panneau présentant : - une épaisseur égale à 20 mm et un indice micronaire moyen égal à 2,4/5g, ou - une épaisseur égale à 40 mm et un indice micronaire moyen égal à 3,3/5g. Panneau selon la revendication 1, ledit panneau présentant une densité égale à 50 kg/m 3 , une épaisseur comprise entre 10 mm et 50 mm ainsi qu’un indice micronaire moyen compris entre 2,2/5g et 5,5/5g. Panneau selon la revendication 4, ledit panneau présentant : - une épaisseur égale à 20 mm et un indice micronaire moyen égal à 2,6/5g, ou - une épaisseur égale à 40 mm et un indice micronaire moyen égal à 4/5g. Panneau selon la revendication 1, ledit panneau présentant une densité égale à 60 kg/m 3 , une épaisseur comprise entre 10 mm et 50 mm ainsi qu’un indice micronaire moyen compris entre 2,4/5g et 7,1/5g. Panneau selon la revendication 6, ledit panneau présentant : - une épaisseur égale à 20 mm et un indice micronaire moyen égal à 3/5g, ou - une épaisseur égale à 40 mm et un indice micronaire moyen égal à 5/5g. Panneau selon la revendication 1, ledit panneau présentant une densité égale à 70 kg/m 3 , une épaisseur comprise entre 10 mm et 50 mm ainsi qu’un indice micronaire moyen compris entre 2,5/5g et 7,5/5g. Panneau selon la revendication 8, ledit panneau présentant : - une épaisseur égale à 20 mm et un indice micronaire moyen égal à 3,4/5g, ou - une épaisseur égale à 40 mm et un indice micronaire moyen égal à 6,3/5g. Panneau selon la revendication 1, ledit panneau présentant une densité égale à 80 kg/m 3 , une épaisseur comprise entre 10 mm et 50 mm ainsi qu’un indice micronaire moyen compris entre 2,7/5g et 7,5/5g. Panneau selon la revendication 10, ledit panneau présentant : - une épaisseur égale à 20 mm et un indice micronaire moyen égal à 3,9/5g, ou - une épaisseur égale à 40 mm et un indice micronaire moyen égal à 7,5/5g. Panneau selon la revendication 1, ledit panneau présentant une densité égale à 90 kg/m 3 ainsi que : - une épaisseur égale à 20 mm et un indice micronaire moyen égal à 4,5/5g, ou - une épaisseur égale à 40 mm et un indice micronaire moyen égal à 7,5/5g. Panneau selon la revendication 1, ledit panneau présentant une densité égale à 100 kg/m 3 , une épaisseur égale à 20 mm et un indice micronaire moyen égal à 5,2/5g. Panneau selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel la variation relative de l’indice micronaire est inférieure à 15%. Utilisation d’un panneau en laine de verre selon l’une quelconque des revendications 1 à 14 pour améliorer l’absorption acoustique au sein d’un espace intérieur, ledit panneau étant fixé à une surface murale dudit espace intérieur, ladite surface murale étant par exemple un plafond.