CA1290699C

CA1290699C - Porte acoustique

Info

Publication number: CA1290699C
Application number: CA000582657A
Authority: CA
Inventors: Ghislain L'heureux
Original assignee: Individual
Current assignee: HEUREUX GHISLAIN L
Priority date: 1988-11-09
Filing date: 1988-11-09
Publication date: 1991-10-15
Anticipated expiration: 2008-11-09
Also published as: US4924969A

Abstract

Une porte acoustique comporte un cadre ainsi qu'un premier panneau de gypse monté sur le cadre et recouvert sur sa face externe par une feuille de métal et sur sa face interne par une couche de plomb pour ainsi former une première paroi rigide. Un second panneau de gypse d'épaisseur différente est également recouvert sur sa face externe par une feuille de métal et sur sa face interne par une couche de plomb pour former une seconde paroi rigide. Une bande en matériau flexible adhésive sur deux faces permet de monter la seconde paroi sur l'ensemble cadre-première paroi tout en ne causant aucun court-circuit acoustique entre eux. Les premier et second panneaux de gypse sont d'épaisseur relativement mince tout en assurant aux première et seconde parois une rigidité suffisante, pour ainsi maximiser l'espace d'air entre les deux couches de plomb, lequel espace contient de l'isolation acoustique formé de fibres mises en vibration pour transformer l'énergie mécanique en chaleur. A l'extérieur de la porte, seul un espace périphérique subsiste entre les deux feuilles de métal précitées, lequel est rempli à l'aide d'un scellant de silicone à l'épreuve du feu.

Description

La présente invention concerne une porte à
recouvrement de métal dont la structure et les matériaux sont choisis en fonction d'améliorer l'isolation acous-tique d'une telle porte.
Plusieurs portes acoustiques à recouvrement de métal sont présentement connues et/ou disponibles sur le marché, dont une est décrite et revendiquée dans le brevet canadien No. 858.917 (SHERMAN) délivré le 22 décembre 1970.
La porte du brevet précité comporte un panneau principal et un panneau flottant reliés ensemble par l'intermédiaire d'un profilé de caoutchouc. Toutefois, ce profilé n'isole pas complètement les panneaux principal et flottant l'un de l'autre. En effet, il existe une interconnexion mécanique entre les recouvrements extérieurs de métal des deux panneaux au bas de la porte, laquelle cause un court-circuit acoustique. Un tel court-circuit acoustique permet la transmission d'ondes sonores d'un côté à l'autre de la porte.
En outre, un isolant de fibres de verre prévu à l'intérieur de la porte est emprisonné dans un caisson et n'est par conséquent pas sollicité. Plus précisément, les fibres ne peuvent pas bouger, et par conséquent ne vibrent pas pour transformer l'énergie mécanique des ondes acoustiques en chaleur et ainsi les éliminer.
L'espace d'air prévu à l'intérieur de la porte du brevet canadien est aussi trop limité, ce qui créeune fréquence masse-air-masse agissant com~e ressort en résonnance aux fai-bles fréquences à l'intérieur de la gamme d'intérêt de 125-4000 Hz.
Ainsi, des ondes acoustiques à cette fréquence de réscnnance peuvent être transmises à travers l'espace d'air d'une masse à l'autre cau-sant ainsi un manque d'insonorisation à cette fréquence.
De plus, le profilé de caoutchouc précité
est apparent de l'extérieur de la porte. Ainsi, meme : :

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, ~Z~ ?9 si la porte du brevet canadien No. 858.917 est recouverte de métal elle ne peut résister au feu puisque le caoutchouc du profilé est combustible et accessible par le feu de l'extérieur.
Un but de la présente invention est donc d'éli-miner les désavantages discutés ci-dessus et d'autres inconvénients de l'art antérieur pour produire une porte à recouvrement de métal présentant une isolation acousti-que améliorée, et aussi capable de résister au feu pendant de longues périodes.
Plus particulièrement, selon la présente in-vention, il est prévu une porte acoustique comprenant:
un cadre;
des première et seconde faces opposées;
une première paroi montée sur le cadre et com-portant (a) un premier panneau incluant un matériau rigide, dense et visco-élastique, et ayant une première fréquence de coincidence, une face externe et une face interne, (b) une première feuille de métal appliquée sur la face

2~ externe du premier panneau pour définir la première face de la porte, et (c) une première couche de matériau massif et très malléable, de préférence de plomb, appliquée sur la face interne du premier panneau et ayant une seconde fréquence de coincidence plus élevée que la première;
une seconde paroi comportant (a) un second panneau incluant un matériau rigide, dense et visco-élastique, et ayant une troisième fréquence de coincidence, une face externe et une face interne, ~b) une seconde feuille de métal appliquée sur la face externe du second panneau pour définir la seconde face de la porte, et (c) une seconde couche de matériau massif et très malléable, de préférence de plomb, appliquée sur la face interne du second panneau et ayant une quatrième fréquence de coïncidence plus élevée que la troisième; et des moyens pour monter la seconde paroi sur ., . , lX~3~)fi~9 l'ensemble formé du cadre et de la première paroi tou-t en n'établissant aucun court-circuit acoustique entre cet ensemble cadre-première paroi et la seconde paroi.
Les première et seconde parois présentent ainsi une structure leur permettant d'être d'épaisseurs relativement minces tout en leur assu-rant une rigidité mécanique suffisante, de sorte à maximiser un espace d'air entre les première et secondecouches de maté-riau massif et malléable et ainsi diminuer la fréquence masse-air~masse à laquelle des ondes acoustiques peuvent être trans-mises de l'une des première et seconde couches de matériau massif et malléable à l'autre de ces couches par l'inter-médiaire de l'air dudit espace.
Dans la présente divulgation et dans les reven-dications annexées, l'expression " fréquence de coinci-dence" signifie la fréquence à laquelle une onde acoustique peut mettre en vibration un certain matériau.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, les premier et second panneaux sont des panneaux de gypse d'épaisseurs différentes et ayant par conséquent des fréquences de coincidence différentes, pour ainsi éviter tout effet diaphragme entre les première et seconde parois qui pourrait permettre la transmission d'ondes acoustiques à travers la porte à une fréquence de coincidence commune à ces deux parois.
Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, un matériau isolant est disposé dans l'espace d'air maximisé entre les première et seconde couches de matériau massif et malléable, ce matériau isolant comprenant des fibres mises en vibration par toute onde acoustique voyageant à l'intérieur dudit espace d'air pour ainsi transformer l'énergie de l'onde acoustique en chaleur et ainsi l'amoindrir.
Encore selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'ensemble cadre-première paroi comporte tout autour de la porte une encoignure formée par la rencontre ,, .
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des deux surfaces pour recevoir la seconde paroi, et les moyens de montage de la seconde paroi sur l'ensemble cadre-première paroi comportent une bande en matériau flexible ayant une première surface adhésive appliquée sur l'une des deux surfaces de l'encoignure, et une seconde surface adhésive appliquée sur la seconde paroi.
Avantageusement, la porte est complètement recouverte de métal sauf en ce qui concerne un espace périphérique entre les première et seconde feuilles de métal, un scellant de silicone à l'épreuve du feu rem-plissant cet espace périphérique, pour ainsi produire une porte acoustique qui peut résister au feu pendant de longues périodes.
Les avantages et autres caractéristiques de la présente invention apparaltront plus clairement à la lecture de la description non limitative qui suit d'un mode de réalisation préféré de celle-ci donnée à titre d'exemple seulement avec référence au dessin annexé
dont la Figure unique représente une coupe partielle d'une porte acoustique selon l'invention, montrant les différents matériaux utilisés dans sa construction.
Se référant à cette Figure unique des dessins, la porte à recouvrement de métal 1 comporte de facon conventionnelle un cadre d'acier. Un tel cadre est formé
de barres d'acier de 1/8 " d'épaisseur telles que 2.
Evidemment, les barres de métal respectives 2 formant les deux cô-tés de la porte 1, ainsi que le haut et le bas de celle-ci sont soudées aux quatre coins. Tel qu'il est apparent sur la Figure unique des dessins, le cadre d'acier formé par les barres 2 est légèrement chanfreiné
de sorte à faciliter son ajustement au cadre sur lequel la porte 1 est montée.
De facon conventionnelle, le cadre de la porte 1 est en outre muni dans l'espace 3 de deux raidisseurs : : .
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d'acier ~non montrés) de sec-tlon transversale en forMe de " U" reliant respectivement les coins opposés du cadre pour ainsi former un " X" . D'autres raidisseurs d'acier plats (non montrés) occupent également l'espace

3 e-t relient entre elles les barres 2 de côté. Ces rai-disseurs plats sont transversaux, horizontaux et sont distribués sur la hauteur de la porte 1.
Le cadre d'acier décrit ci-dessus est conven-tionnel et bien connu de l'homme de l'art, et par con-séquent il semble inutile de le décrire plus en détail dans la présente description.
La porte acoustique 1 comporte, tel qu'lllustré
dans la Figure unique, un premier panneau de gypse 4, pouvant avoir une épaisseur de 1/2" . Le gypse est évidemment un matériau rigide, dense et visco-élastique.
Sur la face interne du panneau 4 est appliquée une couche mince de plomb, de préférence sous la forme d'une feuille 5 collée sur le panneau 4 à l'aide de colle de contact.
Sur la face externe du panneau de gypse 4 est appliquée une feuille de tôle d'acier 6 à l'aide de colle de con-tact. Bien entendu, la feuille d'acier 6 constitue l'une des deux faces opposées de la porte 1. L'ensemble panneau 4 - couche 5 - feuille 6 constitue une première paroi de la porte.
La feuille d'acier 6 est, en périphérie de la face correspondante de la porte 1, pliée pour recouvrir les barres de métal 2 tout autour de la porte et ainsi définir une surface périphérique de celle-ci. La feuille d'acier 6 est ensuite repliée sur elle-même substantielle-ment au niveau du plan dans lequel est située l'autre face de la porte 1 pour recouvrir une partie de la surface interne des barres de métal 2, puis est ensuite pliée vers l'intérieur de la porte pour former une bordure intérieure 6' tout autour de la porte 1. Encore une fois, la feuille . . I .

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d'acier 6 peut être appliquée sur les barres 2 à l'aide de colle de contact.
Une première épaisseur 7 de l pouce d'isolant de fibre de verre est disposée entre la feuille de plomb 5 et les raidisseurs mon-tés dans l'espace 3.
Une seconde épaisseur 8 de 5/8" d'isolant de fibre de verre est disposée de l'autre côté des rai-disseurs.
La porte l comporte en outre un second panneau de gypse 9 d'épaisseur plus faible que le panneau 4, par exemple 3/8" . Sur la face interne du panneau de gypse 9 est appliquée une seconde couche mince de plomb, sous la forme d'une feuille lO collée sur la face interne du panneau 9 à l'aide d'une colle de contact appropriée.
Sur la face externe de ce même panneau de gypse 9 est appliquée encore à l'aide de colle de contact une feuille de tôle d'acier ll qui forme l'autre des faces opposées de la porte l. Tout autour du panneau 9, la feuille d'acier ll est repliée pour couvrir la surface périphérique de ce panneau, ainsi qu'une bande périphérique de la feuille de plomb lO pour ainsi former un rebord intérieur 11' tout autour du panneau 9. Encore une fois, la feuille d'acier 11 peut être appliquée sur la surface périphérique du panneau 9 et sur la bande périphérique de la feuille de plomb 10 à l'aide de colle de contact.
La seconde paroi de la porte constituée par le panneau 9 et les feuilles lO et 11 est montée sur l'ensemble cadre-première paroi à l'aide d'une bande en matériau flexible 12 adhésive sur deux surfaces opposées. Une première sur-face adhésive de la bande 12 est tout d'abord appliquée surla bordure 6' tout autour de la porte l. Par la suite, le rebord ll' de la seconde paroi est appliqué sur l'autre surface adhésive de cet-te bande. Il doit être noté que l'adhésif sur les deux surfaces de la bande 12 doit être , . . . .

~ ' , fi<~9 agressif pour maintenir solidement en place la seconde paroi sur l'ensemble cadre-première paroi.
La seconde paroi a des dimensions choisies de sorte qu'un espace existe entre les feuilles d'acier 6 et 11. Cet espace est rempli à l'aide d'un scellant de silicone 13.
Maintenant que la structure de la porte 1 selon l'invention a été décrite en détail ci-dessus, il convient de donner ci-après l'utilité et/ou la contribution de chaque matériau en ce qui concerne l'isolation acoustique.
Tout d'abord, la bande en matériau flexible 12 est constituée de mousse d'uréthane, de caoutchouc mousse ou encore de caoutchouc suffisamment flexible pour causer une déconnexion mécanique arrêtant les vibrations sonores entre l'ensemble cadre-première paroi et la seconde paroi.
De la même facon, le scellant de silicone 13 est suffisamment flexible pour également causer une décon-nexion mécanique entre les feuilles d'acier 6 et 11. De plus, le scellant de silicone 13 résiste au feu. Le scel-lant 13 est avantageusement celui vendu et commercialisésous la marque de commerce DOW CORNING, numéro de catalogue 2000. Comme l'extérieur de la porte 1 est recouvert par les feuilles d'acier 6 et 11 par le joint de silicone 13, celle-ci peut résister au feu pendant plusieurs heures, tel que requis par certaines normes présentement en vigueur au Canada en matière de construction.
Ainsi, aucun court-circuit acoustique n'existe entre les feuilles d'acier 6 et 11, c'est-à-dire entre les deux faces opposées de la porte 1, ce qui est très important afin d'obtenir une isolation acoustique adéquate.
Evidemment, les ondes sonores se propageant d'un côté ou de l'autre de la porte 1 sont transmises en premier lieu au recouvrement de métal 6, 11 du même côté, ces ondes sonores pouvant évidemment mettre en vibration . . .

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le recouvrement de métal en question. Comme aucun lien mécanique n'existe entre les feuilles de métal 6 et 11, ces vibrations ne peuvent donc être transmises directement de l'une de ces feuilles à l'autre, puisqu'elles sont S arrêtées par la bande en matériau flexible 12 et le joint de silicone 13.
L'homme de l'ar-t connaît le gypse comme un matériau rigide, dense et visco-élastique. Il donne donc de la masse et de la rigidité à la fewille de tôle d'acier externe 6, 11 qui devient donc plus difficile à
mettre en vibration.
De con côté, le plomb est très lourd (massif) et très malléable et possède donc une fréquence de coincidence élevée. Lorsque le gypse a tendance à vibrer, le plomb amortit une telle vibration.
La feuille de tôle 6, 11, le panneau de gypse

4, 9, et la feuille de plomb 5, 10 ont donc des fréquences de colncidence différentes. Ainsi, lorsque la feuille de tôle d'acier 6, 11 a tendance à vibrer, le panneau de gypse 4, 9 et la feuille de plomb 5, 10 amortissent de telles vibrations, et de la même facon, lorsque le panneau de gypse 4, 9 a tendance à vibrer, la feuille de plomb

5, 10 amortit de telles vibrations. Suivant le même principe, lorsque la feuille de plomb 5, 10 a tendance à
vibrer, le panneau de gypse 4, 9, amortit ces vibrations.
En outre, tel que mentionné précédemment les panneaux de gypse 4 et 9 ont des épaisseurs différentes, et donc des fréquences de coincidence différentes, pour ainsi éviter l'effet de diaphragme qui se produirait entre les première et seconde parois si ces deux panneaux 4 et 9 avaient la même épaisseur et donc la même fré-quence de colncidence.
Comme les panneaux 4 et 9 sont d'épaisseurs rela-relativement minces, tout en ayant une rigidité mécanlque suffisante, l'espace d'air à l'intérieur de la porte - ~: ~ : ., , , "

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. ' . , entre les feuilles de plomb S et 10 est maximlsé compte tenu évidemment de l'épaisseur globale de la porte 1.
Ainsi, les fibres des deux épaisseurs d'isolant 7 et 8 ont suf~isamment d'espace pour bouger, et vibrent donc en réponse à l'énergie mécanique transportant les vibrations sonores pour transformer ces vibrations en chaleur et ainsi absorber l'énergie vibratoire des ondes sonores. De plus, comme l'espace entre les feuilles 5 et 10 est maximisé, la fréquence masse-air-masse, est minimisée et n'est pas dans la zone d'intérêt de 125-4000 Hz. La fréquence masse-air-masse est la fréquence critique à laquelle l'air produit un effet de ressort en resonnance entre les feuilles de plomb 5 et 10 pour permettre la transmission d'ondes acoustiques entre ces deux feuilles.
L'utilisation de deux feuilles de plomb 5 et 10, ayant beaucoup d'inertie, contribue davantage à diminuer cette fréquence masse-air-masse.
Les deux épaisseurs d'isolant 7 et 8 sont avan-tageusement constituées de llisolant AW de type II, fabriqué
et commercialisé par la compagnie Fiberglass Canada Inc.
Cet isolant est en fait une laine incombustible de couleur blanc cassë à beige clair formée de longues fibres de verre inorganiques et souples liées par une résine thermo-durcissable. Il est disponible sous forme de nattes.
En conséquence, tel qu'il appara1t dans la description ci-dessus, chacun des matériaux utilisé dans la construction de la porte acoustique 1 selon l.'invention et leur agencement sont sélectionnés en fonction d'empêcher la transmission de vibrations sonores d'un côté à l'autre de la porte 1.
Bien entendu, il est très important que la poignée de la porte et la serrure soient concues de sorte à ne causer aucun court-circuit acoustique entre les feuilles de métal 6 et 11 de la porte. Toute forme de poignée et de serrure évitant de connecter mécaniquement ':
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g les deux parois peut être utilisée. Evidemment, ceci s'ap-plique aussi au judas (oeil magique).
De plus, lorsque la porte est montée sur un cadre de métal, ce dernier peut être rempli de bandes de gypse pour donner de la masse au cadre et ainsi amoindrir les vibrations. En effet, selon la loi de masse, le cadre devient plus difficile à mettre en vibration et donc transmet moins de vibrations. De la même fac~on, tout coupe-son efficace entre la porte 1 et le cadre sur lequel elle est montée peut être utilisé.
Des essais pratiques ont démontré sans équivoque que la porte selon la présente invention améliore de facon substantielle l'isolation acoustique par rapport au niveau d'isolation apporté par les portes de métal connues et/ou présentement disponibles sur le marché, incluant celle du brevet canadien précité No. 858.917.
Bien que la présente invention ait été décrite en détail ci-dessus à l'aide d'un mode de réalisation préféré de la porte acoustique, il convient ici de men-tionner que toute modification à ce mode de réalisationpréféré, à l'intérieur de l'étendue des revendications an-nexées, n'aurait pour effet de ni changer ni altérer la nature et l'étendue de la présente invention.

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Claims

1. Une porte acoustique comprenant:
un cadre;
des première et seconde faces opposées;
une première paroi montée sur ledit cadre et comportant (a) un premier panneau incluant un matériau rigide, dense et visco-élastique, et ayant une première fréquence de coïncidence, une face externe et une face interne, (b) une première feuille de métal appliquée sur la face externe du premier panneau pour définir la première face de ladite porte, et (c) une première couche de matériau massif et très malléable appliquée sur la face interne dudit premier panneau et ayant une seconde fré-quence de coïncidence plus élevée que la première;
une seconde paroi comportant (a) un second panneau incluant un matériau rigide, dense et visco-élastique, et ayant une troisième fréquence de coïncidence, une face externe et une face interne, (b) une seconde feuille de métal appliquée sur la face externe du second panneau pour définir ladite seconde face de la porte, et (c) une se-conde couche de matériau massif et très malléable appliquée sur la face interne du second panneau et ayant une quatrième fréquence de coïncidence plus élevée que la troisième; et des moyens pour monter la seconde paroi sur l'ensemble formé dudit cadre et de la première paroi tout en n'établissant aucun court-circuit acoustique entre ledit ensemble cadre-première paroi et ladite seconde paroi;
lesdites première et seconde parois présentant ainsi une structure leur permettant d'être d'épaisseurs relativement minces tout en leur assurant une rigidité méca-nique suffisante, de sorte à maximiser un espace d'air entre les première et seconde couches de matériau massif et malléable et ainsi diminuer la fréquence masse-air-masse à laquelle des ondes acous-tiques peuvent être transmises de l'une des première et seconde couches de matériau massif et malléable à l'autre desdites couches par l'intermédiaire de l'air dudit espace.

2. Une porte acoustique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les premier et second panneaux ont des épaisseurs différentes et aussi des fréquences de coïncidence différentes, pour ainsi éviter un effet diaphragme entre les première et seconde parois qui pour-rait permettre la transmission d'ondes acoustiques à travers la porte à une fréquence de coïncidence commune à ces deux parois.

3. Une porte acoustique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdits premier et second panneaux sont des panneaux de gypse.

4. Une porte acoustique selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre un matériau isolant disposé dans ledit espace d'air entre les première et seconde couches de matériau massif et très malléable, ledit matériau isolant comprenant des fibres mises en vibration par toute onde acoustique voyageant à
l'intérieur dudit espace d'air pour ainsi transformer l'énergie de cette onde acoustique en chaleur.

5. Une porte acoustique selon la revendication 1, caractérisée en ce que:
ladite première feuille de métal est, en péri-phérie de la première face de la porte, pliée une première fois pour former une surface périphérique de ladite porte, puis en second lieu repliée sur elle-même substantiellement au niveau d'un plan dans lequel la seconde face de la porte est située, et pliée une troisième fois vers l'in-. 12 -térieur de la porte pour former tout autour de cette porte une bordure intérieure;
ladite seconde feuille de métal est, en péri-phérie du second panneau, repliée pour couvrir une surface périphérique dudit second panneau ainsi qu'une bande péri-phérique de la seconde couche de matériau massif et très malléable appliquée sur la face interne du second panneau, de sorte à former un rebord intérieur; et lesdits moyens de montage comprennent une bande en matériau flexible comprenant une première surface adhé-sive appliquée sur la bordure intérieure formée par la première feuille de métal, et une seconde surface adhésive appliquée sur le rebord intérieur formé par la seconde feuille de métal.

6. Une porte acoustique selon la revendication 5, caractérisée en ce que, en périphérie de la seconde paroi, les première et seconde feuilles de métal sont séparées par un espace rempli par un scellant en matériau flexible à
l'épreuve du feu.

7. Une porte acoustique selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit scellant est à base de sili-cone.

8. Une porte acoustique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de montage de la seconde paroi sur ledit ensemble cadre-première paroi comportent une bande en matériau flexible muni de deux surfaces oppo-sées et adhésives.

9. Une porte acoustique selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit ensemble cadre-première paroi comporte tout autour de la porte une encoignure formée par la rencontre de deux surfaces pour recevoir ladite seconde paroi, l'une des deux surfaces adhésives de la bande étant appliquée sur l'une des deux surfaces de l'encoignure et l'autre de ces surfaces adhésives étant appliquée sur la seconde paroi.

10. Une porte acoustique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les première et seconde couches de matériau massif et très malléable sont constituées par deux feuilles de plomb respectivement appliquées sur les faces internes des pre-mier et second panneaux.

11. Une porte acoustique selon la revendication 10, caractérisée en ce que les feuilles de plomb sont collées sur les faces internes des premier et second pan-neaux.

12. Une porte acoustique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les première et seconde feuilles de métal sont collées sur les faces externes des premier et second panneaux, respectivement.