DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTON

La présente invention concerne des solutions pour l’amélioration des matériaux de industries automobiles et constructions.

ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE

Dans les matériaux utilisés pour la construction et l’automobile, l’aspect sonore est un aspect important car il permet aux matériaux de filtrer les bruits extérieurs afin de fournir un confort auditif. Un paramètre physique essentiel pour évaluer les performances acoustiques des panneaux élastiques est la perte de transmission sonore (STL) qui devient un facteur de conception industrielle exploré et étudié dans le domaine des matériaux acoustiques. Dans les gammes de basses fréquences, la perte de transmission sonore (STL) est principalement régie par la loi de masse. Le concept de conception traditionnel pour les basses fréquences consiste à augmenter la masse de surface acoustique et à trouver le compromis entre le poids et la perte de transmission sonore (STL) pour les exigences de légèreté demandées dans la pratique. Pour les plages de fréquences moyennes à élevées, la perte de transmission sonore (STL) peut être largement dégradée par l'effet de coïncidence bien connu provoqué par l'interaction des ondes sonores dans l'interface fluide-solide. Pour minimiser l'effet, des matériaux viscoélastiques, tels que des caoutchoucs, du PVB, des films minces, etc., ont été largement appliqués et intégrés dans des panneaux de verre pour former des structures stratifiées. Pour la fréquence supérieure aux fréquences coïncidentes, la perte de transmission sonore (STL) est principalement dominée par la rigidité des panneaux.

Il existe donc un besoin pour trouver un matériau qui permet d’avoir une atténuation de la perte de transmission sonore (STL) sur la plus grande bande de fréquences possible.

RESUME DE L’INVENTION

Un but de la présente invention est de fournir un matériau qui permet d’avoir une atténuation de la perte de transmission sonore (STL) sur la plus grande bande de fréquences possible. A cet effet, l’invention concerne un intercalaire phonique comprenant une première couche réalisée dans un premier matériau et une seconde couche, Caractérisé en ce que la seconde couche comprend des moyens amortisseurs comprenant comprend au moins une pastille réalisée dans un second matériau différent du premier.

Selon un exemple, la première couche comprend une feuille ou un feuillet de feuilles.

Selon un exemple, ladite première couche comprend au moins un trou permettant à ladite pastille de s’y insérer.

Selon un exemple, le trou est traversant pour une première couche comprenant une feuille ou un feuillet de feuilles, ou borgne pour une première couche comprenant un feuillet de feuilles.

Selon un exemple, la seconde couche comprend une pluralité de pastilles, ladite première couche comprenant un nombre de trous égal au nombre de pastilles pour que chaque pastille s’insère dans un trou.

Selon un exemple, les pastilles formant la seconde couche sont reliées les unes aux autres par des attaches pour former un réseau.

Selon un exemple, les pastilles sont hétérogènes en dimensions avec un diamètre variant de 10 à 50mm.

Selon un exemple, les pastilles sont écartées les unes des autres d’une longueur de 0 à 40mm.

Selon un exemple, les pastilles représentent au moins 30% de la surface de l’intercalaire.

Selon un exemple, le second matériau est choisi dans la liste comprenant : les métaux ou un de leur alliage ou oxyde, les céramiques, les matériaux organiques type bois, les matériaux du type minéral comme un verre, de la roche.

Selon un exemple, le premier matériau est un pastique du type polymère, de préférence un polyvinylbutyral (PVB) ou un textile tissé ou non tissé à base de fibres naturelles ou synthétique comme du chanvre ou lin ou un textile à base de fibres de verre.

L’invention concerne en outre un panneau d’isolation comprenant au moins un premier substrat, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un intercalaire selon l’invention agencé sur ledit substrat. Selon un exemple, le panneau comprend un second substrat, le premier et le second substrat formant ledit panneau.

Selon un exemple, le panneau comprend un second substrat, ledit intercalaire étant agencé pour solidariser le premier substrat avec le second substrat.

Selon un exemple, chaque substrat est une feuille de verre.

Selon un exemple, chaque substrat est une plaque de type plâtre ou contreplaqué.

DESCRIPTION DES FIGURES

D’autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

- les figures 1 et 2 représente schématiquement un intercalaire selon l’invention;

- la figure 3 représente schématiquement un intercalaire selon l’invention dans lequel le support comprend un feuillet de feuilles ;

- la figure 4 représente schématiquement les différentes formes des pastilles de l’intercalaire selon l’invention ;

- la figure 5 représente schématiquement un intercalaire selon l’invention muni d’une pluralité de pastilles ;

- la figure 6 représente schématiquement différentes agencements des pastilles de l’intercalaire selon l’invention ;

- la figure 7 représente un diagramme sur les performances de différentes intercalaires dont l’intercalaire selon l’invention ;

- la figure 8 représente schématiquement une version améliorée de l’agencement des pastilles pour l’intercalaire selon l’invention ;

- la figure 9 représente schématiquement une variante des pastilles de l’intercalaire selon l’invention ;

- les figures 10a et 10b représentent schématiquement une variante de l’intercalaire selon l’invention ;

- les figures 11 à 13 représentent schématiquement un panneau d’isolation comprenant l’intercalaire selon l’invention ;

- la figure 14 représente schématiquement un mode d’exécution préféré de l’intercalaire selon l’invention ; - la figure 15 représente schématiquement une configuration des pastilles avec des moyens d’emboitement de l’intercalaire selon l’invention.

DESCRIPTION DETAILLEE

Dans l'exemple de la figure 1 , l’invention est représentée. L’invention se présente sous la forme d’un intercalaire I.

Cet intercalaire comprend une première couche 1 . Cette première couche 1 se présente sous la forme d’un support réalisé dans un premier matériau. Ce support 1 comprend d’au moins une feuille 10 comme visible à la figure 2. Cette feuille peut être remplacée par un feuillet de feuilles 11 c’est-à-dire que le support 1 peut comprendre plusieurs feuilles assemblées entre elles comme visible à la figure 3. Cet intercalaire I est utilisé pour être associé avec au moins un substrat S afin de former un panneau d’isolation acoustique.

L’intercalaire selon l’invention comprend en outre une seconde couche 2. Cette seconde couche comprend des moyens amortisseurs 20. Ces moyens amortisseurs 20, sont des moyens pour amortir les bruits, comprennent au moins une pastille 21 ou masse. Cette pastille 21 est réalisée en un second matériau. Cette pastille 21 peut prendre des formes diverses et comprend une face inférieure, une face supérieure et une tranche. La forme de cette pastille est circulaire ou ovale ou carré ou en losange, rectangle, triangle ou toutes formes régulières comme visible à la figure 4. Le profil de la pastille 21 est plat c’est-à-dire que la face inférieure et la face supérieure sont planes.

Alternativement au moins la face supérieure voir la face inférieure peuvent être courbe, la courbure de la face supérieure et la courbure de la face inférieure sont parallèles ou non, concave ou convexe. Dans le cas où les pastilles présentent une courbure au niveau de la face supérieure et de la face inférieure, les courbures sont identiques ou inverses ou différentes.

Cette pastille 21 est alors mise en contact avec le support 1 c’est-à-dire avec la feuille ou le feuillet de feuilles.

Cette combinaison d’un support 1 et d’au moins une pastille 21 permet d’améliorer les performances sonores de cet intercalaire I.

En effet, le support 1 présente des propriétés mécaniques notamment une élasticité telle que les ondes sonores d’une certaine bande de fréquence sont absorbées par ledit support. Le premier matériau du support est un pastique comme un polymère du type polyvinylbutyral (PVB) ou un textile tissé ou non tissé à base de fibres naturelles ou synthétique comme du chanvre ou lin ou un textile à base de fibres de verre.

De plus, les pastilles 21 agissent également pour améliorer les propriétés sonores. Cet effet des masses vient de la loi de masse. Ainsi, chaque pastille 21 est apte à entrer en résonnance suivant une bande de fréquence dédiée en fonction de sa masse. Cette entrée en résonnance est due aux vibrations sonores entrant en contact avec la pastille 21. Le second matériau des pastilles est différent du premier matériau de la première couche 1. Ce second matériau est choisi dans la liste comprenant : les métaux ou un de leur alliage ou oxyde, les céramiques, les matériaux organiques type bois, les matériaux du type minéral comme un verre, de la roche.

Si le support 1 ou les pastilles 21 ont chacun leur effet sur les performances sonores, les deux éléments combinés présentent aussi un effet sur les performances sonores. Cet effet est la conséquence d’une inhomogénéité entre le support et les pastilles qui permet d’atténuer l'effet de coïncidence et améliorer les performances d'isolation acoustique.

Dans le cas du support 1 , la ou les feuilles, permettant de former ledit support 1 , sont réalisées dans un premier matériau du type polymère ou plastique ou élastique.

Dans le cas d’un feuillet de feuilles, les feuilles pourront être constituées du même matériau ou être constituées d’un matériau différent afin d’avoir des propriétés différentes.

Le premier matériau présente donc des propriétés acoustiques c’est-à-dire des propriétés mécaniques permettant d’absorber les vibrations sonores.

Dans le cas des pastilles 21 ou masses utilisées, plusieurs paramètres sont à prendre en compte.

En effet, si une pastille 21 permet localement d’avoir un effet sur les performances sonores, pour une plus grande surface, une seule pastille est inefficace. Pour cela, il est nécessaire d’utiliser un plus grand nombre de pastilles 21 . Les pastilles 21 sont réparties sur la surface du support 1 pour obtenir un effet sur les performances sonores sur la totalité de la surface du support comme visible à la figure 5.

Le positionnement des pastilles est aléatoire ou, de préférence, régulier. Cette régularité dans le positionnement des pastilles permet d’obtenir des performances acoustiques homogènes sur la totalité de la surface du support.

Si la densité de pastilles sur une zone A est supérieure à la densité de pastilles sur une zone B alors les performances acoustiques des zones A et B diffèrent.

La densité dépend du nombre de pastilles par unité de surface et donc par conséquent de la dimension des pastilles et de leur écartement.

Cette densité a également une conséquence sur la masse (kg) de l’intercalaire de sorte que plus la densité est élevée et plus l’intercalaire sera lourd. Cette lourdeur peut être handicapante pour l’utilisation dudit intercalaire.

Dans le cadre de la présente invention, l’écartement entre les différentes pastilles formant la seconde couche est compris entre 0.5 et 5cm, de préférence entre 1 et 3 cm.

Par conséquent, la seconde couche 2 comprend une pluralité de pastilles 21 qui sont, préférentiellement, toutes espacées les unes des autres par le même intervalle. Cet écartement permet d’avoir des pastilles 21 positionnées pour former un quadrillage ou des pastilles agencées en quinconce comme visible à la figure 6.

La densité dépend aussi des dimensions desdites pastilles 21. Pour rappel, la forme de cette pastille est circulaire ou ovale ou carré ou en losange, rectangle, triangle ou toutes formes régulières. Ainsi, on considérera que les pastilles ont un diamètre ou une longueur ou une largeur ou une longueur de côté comprise entre 5 et 20, de préférence entre 5 et 10mm. Par exemple, pour une pastille circulaire 21 , le diamètre sera compris entre 5 et 10mm alors que pour une pastille carrée, la longueur des cotés est comprise entre 5 et 10mm, idem pour un triangle ou un rectangle ou trapèze.

Si la forme et les dimensions des pastilles sont importantes c’est que, par la loi des masses, les pastilles sont aptes à entrer en résonnance par l’intermédiaire des vibrations sonores, cette mise en résonance permettant une atténuation du bruit extérieur.

Or, suivant la forme et les dimensions de la pastille, la mise en résonnance ne se fait pas à la même fréquence ou aux mêmes bandes de fréquences. Une pluralité de pastilles circulaires d’un diamètre de 7mm n’a pas la même fréquence ou bandes de fréquence qu’une pluralité de pastilles d’un diamètre de 18mm.

Ainsi, les pastilles sont agencées pour recouvrir au moins 30% de la surface du support, de préférence 40%. Cette valeur minimale de 30% permet d’avoir une masse suffisante pour permettre auxdites pastilles d’entrer en résonnance lorsque des vibrations sonores atteignent l’intercalaire selon l’invention.

Dans une variante, la seconde couche 2 est agencée pour permettre une filtration acoustique dans une bande de fréquences plus larges. Pour cela, plusieurs catégories de pastilles sont utilisées. Ainsi, la seconde couche est formée par une première série de pastilles ayant une première forme d’une première masse M1 , une seconde série de pastille ayant une seconde forme et d’une seconde masse M2 et ainsi de suite. En effet, comme mentionné auparavant, la loi des masses permet une mise en résonance des pastilles en fonction des ondes sonores. Cette résonnance dépend de la masse de ladite pastille 21. Ainsi, en ayant des pastilles de formes et masses différentes pour former la seconde couche, on élargit la plage de fonctionnement de la seconde couche. Sur la figure 7, un diagramme représentant le niveau de perte de transmission sonore en fonction de la gamme de fréquence est représenté. Ce diagramme montre qu’un intercalaire dont les pastilles 21 sont identiques est plus performant qu’un film intercalaire polymère classique (ici PVB) de 0 à 1000Hz et vers 2000Hz mais moins performant après 2500Hz. Par ailleurs, sur ce diagramme de la figure 7, on peut constater que pour un intercalaire optimisé c’est-à- dire avec des pastilles 21 de différentes formes, les performances au-delà de 2500Hz sont meilleures.

Ces différentes séries de pastilles 21 de formes et de masses différentes sont ainsi positionnées pour être régulièrement réparties. Cette répartition (ou positionnement) est telle que les différentes séries sont intercalées entre elles. En effet, pour garder une homogénéité des performances acoustiques, les pastilles 21 sont placées pour que les pastilles 21 de la première série forment un réseau régulier, que les pastilles 21 de la seconde série forment un autre réseau régulier, et ainsi de suite, les différents réseaux étant intercalés entre eux comme visible à la figure 8.

Par exemple, dans le cas de deux réseaux, un agencement possible est d’avoir une alternance de lignes faites avec les pastilles 21 de la première série et les pastilles 21 de la seconde série. Un autre exemple consiste à avoir, pour chaque ligne, une alternance d’une pastille 21 de la première série et une pastille 21 de la seconde série. Pour deux lignes adjacentes, les pastilles 21 de la première série et les pastilles 21 de la seconde série sont décalées afin d’avoir une forme de quinconce.

Dans un exemple de réalisation préféré visible à la figure 14, les pastilles 21 sont agencées sous la forme suivante. L’intercalaire I est ainsi divisé en une multitude d’unité, chaque unité se présentant sous la forme d’un carré de 100mm de côté. L’épaisseur totale est de 0.8mm. Ce carré est subdivisé en quatre carré de 50mm de côté. Ces carrés de 50mm de côté sont nommés, de gauche à droite et de haut en bas, A, B, C D. Chaque carré de 50mm de côté comprend une pastille qui y est centré. Selon cet exemple de réalisation préféré, les pastilles des différents carrés ne sont pas toutes identiques. Plus particulièrement, l’unité est telle qu’une première paire de pastilles positionnées en diagonales l’une à l’autre soient identiques et que les deux autres pastilles, formant la seconde paire, agencées en diagonales soient différentes l’une des autre et différentes des pastilles de la première paire. Cet agencement permet ainsi d’avoir une unité donc les performances acoustiques couvrent une large bande. En effet, les performances des pastilles dépendent de la masse et donc des dimensions.

Préférentiellement, la pastille du carré A présente un diamètre de de 35 à 45mm, de préférence 40mm. Les pastilles des carrés B et C présentent un diamètre de de 25 à 35mm, de préférence 30mm. La pastille du carré D présente un diamètre de de 15 à 25mm, de préférence 20mm.

Dans une variante encore plus préférentielle, la pastille du carré A fait 2.5 grammes, les pastilles des carrés B et C font 1 .4 grammes et la pastille du carré D fait 0.6g.

Cette configuration permet d’avoir un gain au niveau la perte de transmission sonore (STL) de 3 à 4dB. Dans une alternative à cette variante, les pastilles 21 d’une série sont solidaires entre elles. Cette solidarisation des pastilles 21 est réalisée par des attaches 22 entre chaque pastille 21 . Ces attaches sont, préférentiellement, faites du même matériau que les pastilles 21 de sorte que les pastilles et les attaches 22 sont monoblocs. Ainsi les attaches et les pastilles sont telles que les pastilles positionnées pour former le réseau désiré.

Dans le cas de plusieurs séries de pastilles, chaque série de pastilles se présente sous la forme d’un réseau R dans lequel les pastilles 21 sont solidaires comme visible à la figure 9.

L’agencement des différentes séries entre elles se fait en les superposant les unes aux autres. Pour fixer les réseaux R de pastilles entre eux, ceux-ci peuvent être collés ou fixés mécaniquement par des agrafes. Une autre solution de fixation consiste à intercaler les réseaux de pastilles 21 entre deux feuilles 10 ou feuillets 11 formant le support.

Dans une seconde variante, l’intercalaire I est agencé pour être plus compact. En effet, si les performances acoustiques sont importantes, il est également souhaitable que l’intercalaire selon l’invention soit aussi le moins contraignant. Une contrainte pouvant apparaitre est celle de l’épaisseur qui augmenter ce qui détériorer la compacité du panneau d’isolation acoustique.

Afin de limiter l’épaisseur dudit intercalaire, il est astucieusement prévu que le support 1 soit localement percé comme visible aux figures 10a et 10b. Ce perçage locale consiste à localement réaliser au moins un trou 12 sur le support. Ce trou 12 est traversant ou borgne. Le trou 12 est traversant lorsque le support comprend une unique feuille ou un feuillet de feuilles. Le trou est borgne dans le cas d’un support 1 comprenant un feuillet de feuilles 11 . Dans ce cas-là, le trou 12 consiste à découper et retirer des couches, chaque couche étant une des feuilles du feuillet 11 . Idéalement le nombre de trous 12 est égal au nombre de pastilles 21 .

Ces trous 12 sont dimensionnés pour que les pastilles 21 formant la seconde couche 2 s’y insère. Cette insertion des pastilles permet de limiter localement l’épaisseur. Effectivement, l’épaisseur totale de l’intercalaire I est l’addition de l’épaisseur du support 1 et de l’épaisseur des pastilles 21 (zone A), l’épaisseur des pastilles 21 les plus épaisses dans le cas de différentes séries de pastilles 21 n’ayant pas forcément la même épaisseur. Or, cette variante permet astucieusement de ne pas, localement, cumuler l’épaisseur des pastilles 21 , des plus épaisses dans le cas de plusieurs séries de pastilles 21 , et la totalité de l’épaisseur du support 1 , notamment dans le cas d’un feuillet de feuilles 11. L’épaisseur totale de l’intercalaire est donc diminuée, de l’épaisseur totale du support (zone B) ou de l’épaisseur d’au moins une feuille du feuillet (zone C).

Dans le cas de pastilles 21 solidaire entre elles pour former un réseau, plusieurs configurations sont possibles.

Dans une première configuration d’un seul réseau dans lequel les attaches ont la même épaisseur que les pastilles, le support 10 est percé sur toutes la surface dudit réseau c’est-à-dire au niveau des pastilles 21 et des attaches 22.

Dans une seconde configuration d’un seul réseau dans lequel les attaches 22 ont une épaisseur différente de celle des pastilles 21 , le support 1 est percé sur la surface dudit réseau au niveau des pastilles 21 ou des attaches 22 suivant que les pastilles sont plus épaisses que les attaches ou inversement.

Dans une troisième configuration dans laquelle au moins deux séries de pastilles 21 solidaires ayant une forme de réseau sont présentes, une série est en contact avec le support. Le support est alors percé en fonction de l’épaisseur de cette série.

Dans une quatrième configuration dans laquelle au moins deux séries de pastilles 21 solidaires ayant une forme de réseau sont présentes, la réduction de l’épaisseur se fait par des moyens d’emboitement 23 comme visible en figure 15. Dans cette quatrième configuration, les pastilles 21 des deux réseaux sont agencées pour former une grille, les pastilles du second réseau étant agencés pour être en quinconce par rapport aux pastilles de la première série. Dans ce cas, les attaches 22 de la première série et les attaches 22 de la seconde série se chevauchent de sorte qu’une attache de la première série et une attache de la seconde série l’une au-dessus de l’autre forment une croix.

Dans ce cas, les moyens d’emboitement consistent en une pluralité d’encoches 24 agencés sur les attaches d’au moins la première série ou de la seconde série. Ces encoches sont, en particuliers, agencées sur les faces des attaches de la première série ou de la seconde série en regard des attaches de l’autre série. Ainsi, des encoches 24 agencées sur les attaches de la première série permettent aux attaches de la seconde série de s’y insérer. Dans le cas où les encoches sont ajustées les unes aux autres, l’insertion se fait à force et nécessite un matériau des attaches à haute élasticité. Dans le cas où les encoches ne sont pas ajustées les unes aux autres, c’est- à-dire qu’un jeu existe entre les deux, alors l’insertion se fait juste par pose d’un réseau sur l’autre, sans force. Préférentiellement, les encoches sont agencées sur les attaches des deux séries.

Ces encoches ont pour conséquence d’entrainer un abaissement de l’épaisseur des deux séries assemblées l’une à l’autre.

Dans le cas d’un nombre de série supérieur à deux, la première série comprend des encoches uniquement sur la face des attaches en regard avec la seconde série. Les séries suivantes peuvent comprendre des encoches uniquement sur la face des attaches en regard avec la série postérieure. On comprend ainsi que les attaches de la seconde série comprennent des encoches sur la face en regard de la troisième série et ainsi de suite. Toutefois, il est possible que les séries postérieures à la première série soient munies d’encoches sur chaque face des attaches en regard d’une autre série.

Cet intercalaire est alors utilisé pour être associé avec au moins un substrat S afin de former un panneau d’isolation acoustique P comme visible à la figure 11 .

Selon un premier mode d’exécution, l’intercalaire selon l’invention est utilisé pour une application vitrage. Ainsi, le premier matériau de la première couche 1 et le second matériau de la seconde couche 2 sont, de préférence, transparents. Le panneau d’isolation acoustique comprend au moins une feuille de verre utilisée comme substrat.

Dans une première configuration, l’intercalaire est associé à une seule feuille de verre. L’intercalaire est fixé au substrat par des moyens connus de fixation d’un film polymère sur une feuille de verre.

Cette feuille de verre est utilisée seule comme panneau d’isolation acoustique ou elle est utilisée avec une seconde feuille de verre. Ces deux feuilles de verre dont l’une comprend l’intercalaire sont associées dans une cadre de sorte qu’une lame d’air soit présente entre les deux feuilles comme visible à la figure 12. Cette association permet de créer un vitrage dit double.

Dans une seconde configuration, le panneau d’isolation acoustique comprend une première feuille de verre et une seconde feuille de verre. L’intercalaire selon l’invention est alors utilisée pour solidariser les deux feuilles de verre entre elles. Un vitrage feuilletée est donc créé comme visible à la figure 13.

Dans ce premier mode d’exécution, le contrôle de l’épaisseur est important.

Dans un second mode d’exécution, le panneau d’isolation peut être utilisé dans l'industrie de la construction pour l'isolation acoustique des panneaux muraux, des sols et d'autres surfaces. Le substrat utilisé est une plaque du type plâtre ou contreplaqué dont l’épaisseur est d’au moins 10mm. Le panneau d’isolation comprend au moins une plaque sur laquelle ledit intercalaire selon l’invention est placé. Cet intercalaire pourra être placé entre deux plaques.

Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l’exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l’homme de l’art.