FR3116230A1 - Pièce d’insonorisation de véhicule automobile et procédé de fabrication associé - Google Patents

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Abstract

Pièce d’insonorisation de véhicule automobile et procédé de fabrication associé Pièce (10) d’insonorisation de véhicule automobile comprenant une première couche (12) de masse lourde en mousse comprenant des charges (14), par exemple de la craie, de la baryte et/ou des argiles, et une seconde couche (16) ressort en mousse liée à la première couche (12), caractérisée en ce que la masse volumique de la première couche (12) est de 200 kg/m3 à 2 500 Kg/m3. Figure pour l'abrégé : Figure 1

Description

Pièce d’insonorisation de véhicule automobile et procédé de fabrication associé
La présente invention concerne une pièce d’insonorisation de véhicule automobile comprenant une première couche de masse lourde en mousse comprenant des charges, par exemple de la craie, de la baryte et/ou des argiles, et une seconde couche 16 ressort en mousse liée à la première couche.
Une telle pièce est destinée à résoudre les problèmes acoustiques qui se posent dans un espace sensiblement clos, tel que l’habitacle d’un véhicule automobile (tapis, pavillon, panneau de porte, etc.), au voisinage de sources de bruit telles qu’un moteur (tablier, etc.), ou le contact de pneumatiques avec une route (passage de roue, etc.).
En général, dans le domaine des basses fréquences, les ondes acoustiques engendrées par les sources de bruit précitées subissent un « amortissement » par des matériaux sous forme de feuilles simples ou doubles (sandwich précontraint) ayant un comportement viscoélastique ou par atténuation acoustique d’un système masse-ressort poreux et élastique.
Au sens de la présente invention, une pièce d’insonorisation assure une « isolation » lorsqu’elle empêche l’entrée d’ondes acoustiques à moyennes et hautes fréquences dans l’espace insonorisé, essentiellement par réflexion des ondes vers les sources de bruit ou l’extérieur de l’espace insonorisé.
Une pièce d’insonorisation fonctionne par « absorption acoustique » (dans le domaine des moyennes et hautes fréquences) lorsque l’énergie des ondes acoustiques se dissipe dans un matériau absorbant.
Une pièce d’insonorisation performante doit fonctionner à la fois en assurant une bonne isolation et par absorption. Pour caractériser la performance d’une telle pièce, on utilise la notion d’indice de réduction sonore NR qui prend en compte les deux notions d’isolation et d’absorption : cet indice peut être calculé par l’équation suivante :
NR(dB)=TL – 10log(S/A)
Où TL est l’indice d’affaiblissement acoustique (ci-après indice d’affaiblissement) traduisant l’isolation. Plus cet indice est élevé, meilleure est l’isolation
A est la surface d’absorption équivalente. Plus A est élevé, meilleure est l’absorption. S est la surface de la pièce.
Pour réaliser une bonne insonorisation, par exemple pour un habitacle automobile, il est souhaitable de mettre en œuvre un ensemble de matériaux qui permettront de jouer judicieusement sur ces deux notions. Ceci a été décrit dans de nombreux articles, en particulier dans l’article « Faurecia Acoustic Light-weight Concept » par A Duval de 2002 lors de la conférence SIA/CTTM 2002 au Mans.
En particulier, il est souhaitable d’obtenir des ensembles légers, si possible recyclables, présentant une absorption satisfaisante et restant performants en termes d’isolation.
À cet effet, WO03/069596 décrit des complexes comprenant une couche de base en mousse, une couche étanche (aussi appelée masse lourde) de faible masse surfacique, et une couche poreuse, ont été développés.
Ces complexes présentent un excellent compromis entre l’absorption et l’isolation, tout en conservant une légèreté adéquate.
La fabrication de ces complexes comporte généralement la formation d’une masse lourde sous la forme d’une feuille obtenue par l’extrusion d’un mélange de polyoléfines et de charges, la mise en forme de la feuille par chauffage, puis la formation de la couche poreuse par moussage d’un matériau précurseur à la surface la masse lourde.
Les contraintes techniques associées aux complexes insonorisant sont de plus en plus strictes, notamment dans la perspective de l’allègement de plus en plus important des véhicules automobiles. En ce sens, les constructeurs automobiles recherchent aujourd’hui des pièces insonorisantes présentant une masse surfacique la plus faible possible, tout en présentant une bonne tenue, de manière à garantir un contact optimal entre les pièces insonorisantes et la caisse du véhicule sur laquelle elles sont fixées et à assurer des propriétés acoustiques satisfaisantes.
Il est toutefois difficile via les procédés actuellement utilisés d’extrusion/ thermoformage d’obtenir des pièces insonorisantes permettant de satisfaire à l’ensemble de ces exigences.
En raison de leur amincissement, les pièces obtenues deviennent de plus en plus souples. Leur montage sur les véhicules devient alors de plus en plus difficile, nécessitant la multiplication des points de fixations pour obtenir une tenue suffisante.
Les masses lourdes obtenues sont par ailleurs susceptibles de se déchirer au cours du moussage de la couche ressort. Des problèmes de fuites de matière et de chute de pression sont alors susceptibles de se produire, ce qui conduit à la formation d’une couche ressort de mauvaise qualité.
L’utilisation de polymères de nature différente pour la masse lourde et pour la couche ressort pose également des problèmes de collage, la couche de mousse pouvant se décoller de la masse lourde. Cela pose également des difficultés vis-à-vis du recyclage des pièces insonorisantes.
Enfin, les constructeurs automobiles sont à la recherche de solutions d’insonorisation dont les performances acoustiques sont susceptibles de varier en fonction de la zone de la pièce considérée, afin de s’adapter au profil acoustique des moteurs. En effet, les besoins d’atténuation sonore ne sont pas les mêmes en tout point de l’habitacle du véhicule. Cependant, les procédés actuellement utilisés ne permettent pas la formation de masses lourdes présentant une topographie de masse/épaisseur variable («mass mapping» en anglais), la technique de l’extrusion ne permettant pas de faire varier la densité du matériau.
Il est parfaitement possible de fabriquer des masses lourdes uniformes présentant une densité suffisamment élevée pour permettre un traitement acoustique suffisant en tout point de la même pièce. Cette solution n’est toutefois pas compatible avec les objectifs d’allègement des véhicules.
Une façon aujourd’hui de réaliser cette topographie de masse/épaisseur variable consiste à déposer à la main des patchs compensateurs directement dans le moule, ce qui est imprécis et coûteux en temps.
Un but de l’invention est de fournir une pièce d’insonorisation de véhicule automobile permettant de surmonter tout ou partie des inconvénients précédents.
En particulier, le but de l’invention est de fournir une pièce d’insonorisation de véhicule automobile présentant à la fois une faible densité et une bonne tenue.
Un autre but de l’invention est de fournir une pièce d’insonorisation de véhicule automobile comprenant des zones présentant des performances acoustiques variables.
Un autre but de l’invention est de fournir une pièce d’insonorisation de véhicule automobile durable dans le temps et dont le risque de séparation de la couche de masse lourde et de la couche ressort est diminué.
Un autre but de l’invention est de fournir une pièce d’insonorisation de véhicule automobile recyclable.
Un but de l’invention est encore de proposer un procédé de fabrication d’une pièce d’insonorisation de véhiculé automobile peu coûteux et simple à mettre en œuvre industriellement.
En particulier, le but de l’invention est de proposer un procédé de fabrication ne nécessitant pas d’équipements spécifiques, notamment d’équipements supplémentaires par rapport à ceux actuellement utilisés pour la préparation de pièces insonorisantes usuelles.
Un autre but de l’invention est proposer un procédé de fabrication ne nécessitant pas de l’application de pressions élevées, notamment supérieures à celles classiquement utilisées pour la fabrication de pièces insonorisantes.
A cet effet, l’invention a pour objet une pièce d’insonorisation de véhicule automobile du type précité dans laquelle la masse volumique de la première couche est de 200 kg/m3à 2 500 Kg/m3, de préférence de 1 000 Kg/m3à 2 000 Kg/m3.
Suivant des modes particuliers de réalisation, la pièce selon l’invention comprend l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible :
- la première couche présente un teneur en charges de 0 % à 90 % en masse, par rapport à la masse totale de la couche poreuse, de préférence de 60 % à 95 % en masse, plus préférentiellement de 70 à 80 % en masse ;
- les charges sont sous la forme de particules présentent une taille moyenne de 0,5 μm à 5 μm, de préférence de 1 μm à 3 μm ;
- l’épaisseur de la première couche est supérieure ou égale à 1 mm, de préférence est de 1 mm à 5 mm, plus préférentiellement de 2 mm à 3 mm ;
- la résistance au passage de l’air de la première couche est supérieure à 5000 N.m-3.s. ;
- le module d’Young de la seconde couche est supérieur ou égal à 10000 Pa, de préférence compris entre 20 000 Pa et 100 000 Pa, notamment entre 30 000 Pa et 40 000 Pa ;
- la première couche de masse lourde comprend au moins une première zone et au moins une deuxième zone d’épaisseurs différentes ;
- la première zone et la deuxième zone présentent des densités différentes ;
- la différence de densité entre la densité de la première zone et la densité de la deuxième zone est comprise entre 10 % et 50 % de la densité de la première zone.
L’invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d’une pièce d’insonorisation de véhicule automobile comprenant :
- l’injection, dans un moule de moussage, d’une composition précurseur d’une première couche de masse lourde comprenant un mélange précurseur d’une mousse et des charges,
- l’expansion du matériau précurseur de la première couche,
- l’injection, dans un moule de moussage, d’une composition précurseur d’une deuxième couche 16 ressort comprenant un mélange précurseur d’une mousse,
dans lequel la masse volumique de la première couche est de 200 kg/m3à 2 500 Kg/m3, de préférence de 1 000 Kg/m3à 2 000 Kg/m3.
Suivant des modes particuliers de réalisation, le procédé selon l’invention comprend l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible :
- la première couche et la deuxième couche sont réalisées à partir d’un mélange précurseur de mousse d’un même polyol, d’un même isocyanate, et d’eau ;
- la première couche et la deuxième couche sont réalisées à partir d’un mélange précurseur de mousse d’un même polyol, d’un même isocyanate, le mélange précurseur de la première couche comportant des charges, notamment de la craie, de la baryte, de l’argile ou l’un quelconque de leurs mélanges ;
- la composition précurseur de la première couche comprend en outre un agent fluidifiant, typiquement de 0,5 % à 2% en masse d’agent fluidifiant, par rapport à la masse de polyol présent dans la composition précurseur de la première couche, de préférence de 0,5 % à 1% en masse ;
- la composition précurseur de la première couche et la composition précurseur de la deuxième couche sont injectées sous pression dans le moule de moussage ;
- la pression appliquée lors l’injection de la composition précurseur de la première couche dans le moule de moussage est de 50 bars à 200 bars, de préférence de 110 bars à 180 bars.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et faite en se référant à la annexée, sur laquelle :
la est une vue schématique en coupe d’une pièce d’insonorisation de véhicule automobile selon l’invention.
la est un graphique représentant l’évolution de la viscosité de différentes compositions précurseur d’une première couche de masse lourde selon l’invention en fonction de la teneur en agent fludifiant, exprimée par rapport à la quantité de polyol présente dans la composition précurseur.
Pour toutes les compositions, les charges introduites sont de la baryte. La taille des particules de baryte varie selon les compositions.
Les courbes 1 à 4 ont été obtenues à partir de particules de baryte présentant un diamètre moyen de 1 μm.
Pour les courbes 1 et 2, le taux de charge est de 250.
Pour les courbes 3 et 4, le taux de charge est de 300.
Les courbes 5 à 8 ont été obtenues à partir de particules de baryte présentant un diamètre moyen de 3 μm.
Pour les courbes 5 et 6, le taux de charge est de 250.
Pour les courbes 7 et 8, le taux de charge est de 300.
Dans tout ce qui suit, les orientations sont généralement les orientations habituelles d’un véhicule automobile. Toutefois, les ternes « au-dessus », « sur », « en dessous », « sous », « supérieur » et « inférieur » s’entendent de manière relative, par rapport à la surface de référence du véhicule automobile, en regard de laquelle est disposé la pièce d’insonorisation. Le terme « inférieur » s’entend ainsi comme étant situé le plus près de la surface et le terme « supérieur » comme étant situé le plus éloigné de cette surface.
Une pièce 10 d’insonorisation de véhicule automobile est illustrée par la .
La pièce 10 est destinée par exemple à constituer un ensemble d’insonorisation propre à être disposé en regard d’une surface d’un véhicule automobile.
La surface est par exemple une surface métallique en tôle du véhicule définissant notamment un plancher, un plafond, une porte, un tablier séparant l’habitacle du compartiment moteur, un capot, ou un passage de roue de véhicule automobile.
En référence à la , la pièce 10 comporte au moins une première couche 12 de masse lourde en mousse et au moins une seconde couche 16 en mousse liée à la première couche 12.
La première couche 12 de masse lourde comprend des charges 14, par exemple de la craie et/ou de la baryte et/ou des argiles.
De préférence, la première couche 12 présente une teneur en charges de 0 % à 90 % en masse, par rapport à la masse totale de la couche poreuse 12, de préférence de 60 % à 85 % en masse, plus préférentiellement de 70 % à 80 % en masse.
De préférence, le taux de charges dans la première couche 12 est de 150 à 500 parts en masse, par rapport à la masse de polyol, plus préférentiellement de 250 à 350 parts.
De préférence, les charges sont sous la forme de particules présentent une taille moyenne de 0,5 μm à 5 μm, de préférence de 1 μm à 3 μm.
La première couche 12 est avantageusement une couche de rigidification. Elle présente une raideur en flexion B, ramenée à une largeur unitaire, par exemple supérieure à 0,01 N.m, notamment comprise entre 0,1 N.m et 10,0 N.m. La raideur en flexion B est par exemple supérieure à 0,4 N.m, notamment supérieure à 3,0 N.m.
La raideur en flexion B est calculée, par l’équation :
B = E.h3/12, où h est l’épaisseur de la couche 12, et E est son Module d’Young.
Son module d’Young reste toutefois supérieur à 105Pa, notamment dans le cas d’épaisseurs importantes au-delà de 15 mm (valeur limite en module de flexion).
Le Module d’Young ou module d’élasticité est mesuré par exemple par la méthode décrite dans la norme NF EN ISO 527-3 (mesure statique) ou avantageusement, selon la norme ISO-18437-5 (méthode dynamique).
La première couche 12 est réalisée par expansion d’une mousse pour former une couche de mousse expansée poreuse ouverte. La première couche 12 peut également contenir différents types de matières recyclées.
Lorsque la première couche 12 est réalisée par l’expansion d’une mousse, la mousse épouse la forme du moule avec des épaisseurs souvent variables en gardant partout la même densité.
L’épaisseur de la première couche 12 est, de préférence, supérieure ou égale à 1 mm, de préférence est de 1 à 5 mm, plus préférentiellement de 2 à 3 mm.
La porosité de la première couche 12 est choisie pour que la résistance au passage de l’air de cette couche 12 soit supérieure à 5000 N.m-3.s, ce qui signifie que la première couche 12 est étanche.
La résistance au passage de l’air ou sa résistivité est mesurée par la méthode décrite dans la thèse "Mesures des paramètres caractérisant un milieu poreux. Etude expérimentale du comportement acoustique des mousses aux basses fréquences.", Michel HENRY, soutenue le 3 octobre 1997 à l’Université du Mans.
La première couche 12 est par exemple formée à base de polyuréthane, à partir d’une composition précurseur à base d’un polyol et d’un isocyanate. Le rapport massique entre le polyol et l’isocyanate est par exemple compris entre 100 pour 50 et 100 pour 80.
Selon un mode de réalisation, la première couche 12 comprend en outre au moins un agent fluidifiant.
Par « agent fluidifiant », on entend au sens de l’invention un composé chimique capable de modifier la viscosité, notamment de diminuer la viscosité, de la composition précurseur de la première couche 12. L’emploi d’un agent fludifiant permet ainsi de faciliter l’injection de la composition précurseur dans le moule de moussage, notamment en réduisant la valeur de la pression nécessaire à son injection dans le moule de moussage.
De préférence, l’agent fluidifant est choisi parmi les dérivés de polyoxyalkylènes, notamment parmi les sels d’alkylammonium fonctionnalisés par des fonctions hydroxyles. On peut citer à titre d’exemple l’agent fluidifiant BYK-P 9915, commercialisé par la société BYK.
De préférence, la composition précurseur de la première couche 12 comprend de 0,5 % à 2% en masse d’agent(s) fluidifiant, par rapport à la masse de polyol présent dans la composition précurseur de la première couche 12, de préférence de 0,5 % à 1 % en masse.
La masse volumique, également appelée densité, de la première couche 12 est avantageusement de 200 kg/m3à 2 500 kg/m3, préférentiellement de 1000 kg/m3à 2000 kg/m3.
En particulier, la première couche 12 contient des charges, par exemple de la craie et/ou du sulfate de baryum, qui augmentent la densité de la couche 12 et donc ses propriétés d’isolation.
De préférence, les charges 14 sont réparties de manière homogène dans la première couche 12.
Par « répartition homogène », on entend au sens de l’invention que la teneur en charges est identique en tout point de la première couche 12. Au sens de l’invention, une variation de la teneur en charges inférieure ou égale à 10% est considérée comme non significative. Une couche dont la teneur en charges varie d’au plus 10% en masse entre deux points est ainsi considérée comme homogène au sens de l’invention.
La première couche 12 se présente typiquement sous la forme d’une mousse faiblement expansée. De préférence, la première couche 12 présente un taux d’expansion inférieur ou égal à 100 % en volume, plus préférentiellement de 10 % à 50 %, typiquement de 10 % à 30 %.
Le taux d’expansion de la première couche 12 est déterminé par l’application de la formule suivante :
avec :
ε, le taux d’expansion de la couche, exprimé en % volumique,
V0, le volume de la composition précurseur de la première couche, avant moussage, et
V1, le volume final de la première couche.
La seconde couche 16 ressort est obtenue par expansion d’un matériau précurseur dans un second moule de moussage.
La seconde couche 16 est par exemple formée à base de polyuréthane, à partir d’une composition précurseur à base d’un polyol et d’un isocyanate.
Avantageusement, le polyol et l’isocyanate utilisés pour la préparation de la seconde couche 16 sont analogues, voire identiques à ceux utilisés pour former la première couche 12.
La raideur en flexion B de la seconde couche 16 est inférieure à celle de la première couche 12.
La seconde couche 16 présente avantageusement une porosité adaptée pour présenter une résistivité au passage de l’air avantageusement comprise entre 10000 N.m-4.s et 90000 N.m-4.s notamment égale à environ 30000 N.m-4.s.
La masse volumique de la seconde couche 16 est par exemple comprise entre 30 kg/m3et 70 kg/m3et notamment environ 50 kg/m3.
L’épaisseur de la seconde couche 16 est avantageusement comprise entre 3 mm et 30 mm, plus avantageusement entre 5 et 20 mm, par exemple entre 10 mm et 15 mm.
La seconde couche 16 présente avantageusement des propriétés de ressort. La seconde couche 16 présente dans ce cas un module élastique supérieur à 10000 Pa. Ce module est avantageusement compris entre 20 000 Pa et 100 000 Pa, notamment entre 30 000 Pa et 40 000 Pa.
Par rapport aux complexes insonorisant usuels, la première couche 12 de masse lourde de l’invention présente une densité réduite. De manière à présenter une masse surfacique équivalente, il est donc nécessaire que la première couche 12 de l’invention présente une épaisseur plus élevée que celle des couches de masse lourde usuelle. Cette épaisseur supérieure de la première couche 12 est alors compensée par une épaisseur réduite de la deuxième couche 16 ressort en mousse.
Un procédé de fabrication d’une pièce 10 d’insonorisation de véhicule automobile telle que décrite ci-dessus va maintenant être décrit.
Initialement, une première couche 12 de masse lourde est fabriquée par l’injection, dans un premier moule de moussage, d’une composition précurseur la première couche 12.
L’épaisseur, ou entrefer, du premier moule de moussage est typiquement de 0,5 mm à 5 mm, de préférence de 1 mm à 4 mm.
Le premier moule de moussage présente ainsi un entrefer plus élevé que celui des moules couramment utilisés pour la fabrication de masses lourdes. Un entrefer élevé permet de faciliter le passage de la composition précurseur dans le moule tout en réduisant la pression nécessaire à la fermeture du moule. Il permet en outre d’améliorer la tenue de la première couche 12 masse lourde résultante.
Le moule est typiquement associé à un porte-moule exerçant une pression sur le moule permettant de le maintenir fermé pendant les étapes d’injection et de moussage de la composition précurseur.
De préférence, la pression appliquée par le porte-moule sur le premier moule est inférieure ou égale à 50 tonnes, plus préférentiellement de 20 tonnes à 45 tonnes.
La composition précurseur de la première couche 12 comprend un mélange précurseur d’une mousse et des charges 14.
La première couche 12 est typiquement formée à base de polyuréthane, à partir d’un mélange précurseur d’un polyol et d’un isocyanate.
De préférence, le polyol est choisi parmi un diol ou un triol, plus préférentiellement les polyétherpolyols ramifiés. A titre d’exemple, on peut notamment citer le Lupranol® 2090 disponible commercialement auprès de la société BASF.
De préférence, l’isocyanate est choisi parmi le diisocynate de diphénylméthane (P-MDI), ses isomères et ses homologues.
La composition précurseur de la première couche 12 est typiquement formée par mélange du polyol et du composé isocyanate dans une solution aqueuse, notamment dans de l’eau, suivi de l’introduction des charges.
Le ou les éventuel(s) agent(s) fluidifiant sont ajoutés à la composition précurseur avant ou après l’introduction des charges.
Le rapport massique entre le polyol et l’isocyanate est typiquement de 4 à 50, de préférence de 4 à 12.
Le volume de la composition précurseur de la première couche 12 est initialement inférieur au volume de l’espace disponible du premier moule.
La composition précurseur de la première couche 12 subit ensuite une expansion et remplit la totalité de l’espace disponible du premier moule de moussage.
Les inventeurs ont découvert que, de manière surprenante, la composition précurseur de la première couche 12 se répand aisément dans le premier moule de moussage, sans nécessiter l’application d’une pression d’injection élevée. Il n’était pas évident qu’une composition précurseur comprenant une teneur en charges aussi élevée, notamment en charges de forte densité comme la baryte, puisse se répandre aussi facilement dans un moule, sans nécessiter l’application d’une pression d’injection élevée.
Les inventeurs ont également découvert qu’il était possible de préparer une couche de masse lourde présentant une densité élevée sans nuire aux propriétés finales du produit.
L’invention résulte donc d’un compromis entre le taux de charge, la granulométrie des charges et la teneur en agent fluidifiant afin d’obtenir une composition précurseur de la première couche 12 qui puisse se répandre aisément dans le moule de moussage tout en garantissant l’obtention d’une couche de masse lourde présentant des propriétés satisfaisantes.
La pression appliquée dans la tête d’injection lors de l’injection de la composition précurseur de la première couche 12 dans le premier moule de moussage est typiquement de 50 bars à 200 bars, de préférence de 110 bars à 180 bars.
L’’invention est particulièrement avantageuse en ce qu’elle permet la réalisation de premières couches 12 de masse lourde présentant une topographie variable, typiquement d’épaisseur variable ou/et de densité variable.
De telles couches de masses lourdes peuvent typiquement être obtenues grâce à l’utilisation d’un moule de moussage comprenant des zones présentant des entrefers différents. Avantageusement, la différence d’entrefer entre deux zones d’entrefers différents est supérieure ou égale à 0,1 mm.
Dans certains cas, l’entrefer d’un même moule pourra varier très fortement. En effet, le mélange précurseur de la première couche 12 selon l’invention est suffisamment fluide pour s’écouler dans les zones du moule de très faibles entrefers, typiquement jusqu’à une épaisseur de 0,5 mm.
Les inventeurs ont également noté que le taux d’expansion de la première composition précurseur et donc la densité de la première couche 12 de masse lourde varie en fonction de l’entrefer. Plus l’entrefer est faible et plus le taux d’expansion de la première composition précurseur sera faible, et donc plus la densité de la première couche 12 sera élevée.
La variation de la densité entre deux zones d’une première couche 12 de masse lourde selon l’invention peut typiquement aller de 0 % à 50%, selon le moule de moussage sélectionné. Le paramètre important du point de vue acoustique est la masse surfacique de la première couche 12 de masse lourde. Connaissant le taux d’expansion de la composition précurseur dans une certaine zone de moule, l’homme de l’art sera en mesure de déterminer avec précision la masse surfacique de chacune des zones de la première couche 12.
La fabrication de la première couche 12 de la pièce d’insonorisation 10 selon l’invention est ainsi avantageuse en ce qu’elle peut être réalisée au moyen de moules et de portes-moules classiquement utilisés pour la fabrication de pièces en masses lourdes extrudées.
Le procédé de l’invention peut par ailleurs être mis en œuvre dans des moules en aluminium, moins couteux que les moules en acier.
La mise en œuvre du procédé de l’invention ne nécessite donc pas d’investissements particuliers.
Le procédé selon l’invention permet de faire varier la densité de la première couche 12 en contrôlant la quantité/le volume de composition précurseur introduit(e) dans le moule, et donc le taux d’expansion de la première couche 12 résultante. Plus la quantité/le volume de la composition précurseur introduite est élevé(e), plus le taux d’expansion de la première couche 12 est faible. A l’inverse, plus la quantité/le volume de la composition précurseur introduite est faible, plus le taux d’expansion de la première couche 12 est élevé.
La première couche 12 ainsi obtenue est ensuite extraite du premier moule puis transférée dans un second moule de moussage dont l’épaisseur est supérieure à celle du premier moule de moussage.
De préférence, la première couche 12 est disposée contre l’une des parois du second moule de moussage, de manière à laisser un espace vide uniquement d’un seul côté de la première couche 12.
La seconde couche 16 est typiquement formée à base de polyuréthane, à partir d’un mélange précurseur d’un polyol et d’un isocyanate.
De préférence, le polyol est choisi parmi un diol ou un triol, plus préférentiellement les polyétherpolyols ramifiés. A titre d’exemple, on peut notamment citer le Lupranol® 2090 disponible commercialement auprès de la société BASF.
De préférence, l’isocyanate est choisi parmi le diisocynate de diphénylméthane (P-MDI), ses isomères et ses homologues.
L’ensemble des caractéristiques et modes de réalisation détaillés ci-dessus dans le contexte de la couche ressort de base 16 de la pièce d’insonorisation de l’invention s’appliquent également à la couche ressort de base 16 formée par le procédé de l’invention.
De préférence, la première couche 12 et la seconde couche 16 sont réalisées à partir d’un mélange précurseur de mousse d’un même polyol, d’un même isocyanate, et d’eau.
Le volume de la composition précurseur de la seconde couche 16 est initialement inférieur au volume de l’espace disponible entre la première couche 12 et la paroi du second moule de moussage.
La composition précurseur de la seconde couche 16 subit ensuite une expansion et remplit la totalité de l’espace disponible du second moule de moussage.
Selon un mode de réalisation alternatif, le procédé de l’invention est mis en œuvre au moyen d’un seul moule permettant de réaliser à la fois la première couche 12 et la seconde couche 16.
Pour ce faire, on utilise un moule présentant un entrefer correspondant à l’épaisseur finale désirée pour la pièce 10. Au moment du moussage de la première couche 12, un insert (par exemple en aluminium) est inséré dans le moule de façon à réduire l’entrefer, l’entrefer résultant correspondant à l’épaisseur désirée pour la première couche 12. Une fois la première couche 12 formée, l’insert est retiré libérant la place pour la formation de la seconde couche 16.
Cette variante est avantageuse d’une part en ce qu’elle permet de simplifier la ligne de fabrication en utilisant un seul moule de moussage et d’autre part en ce qu’elle permet de réduire le temps de production. En effet, il n’est pas nécessaire d’attendre que la première couche 12 soit totalement réticulée (de façon à être manipulable) pour la retirer du premier moule afin de la placer dans un second moule. La réticulation de la première couche se termine pendant la phase d’injection de la seconde couche 16.
Par ailleurs, le moussage de la seconde couche 16 sur la surface de la première couche en cours de réticulation conduit à une réaction chimique complémentaire entre la première 12 et la seconde 16 couches, permettant un collage plus efficace de la première 12 et de la seconde 16 couches. Les pièces d’insonorisation 10 obtenues présentent ainsi une tenue améliorée et une durée de vie prolongée.
Les propriétés mécaniques et acoustiques de la pièce 10 sont donc contrôlées et assurées. Le procédé selon l’invention est particulièrement simple à mettre en œuvre et économique. En particulier, le procédé selon l’invention ne nécessite pas d’équipements particuliers ni l’application de pressions élevées.
Il permet également la fabrication de pièces insonorisantes comprenant des zones avec des performances acoustiques variables, par la variation de l’épaisseur de la première 12 et de la seconde couches 16, notamment de la première couche 12. Les pièces selon l’invention présentent à la fois une faible densité et bonne tenue. Elles sont également recyclables.
Dans une variante, l’assemblage poreux défini ci-dessus comprend une couche poreuse résistive (non représentée), disposée sur la première couche 12. La couche poreuse résistive 18 est par exemple formée par moussage sur la couche de masse lourde 12 à l’opposé de la couche ressort 16. En variante, la couche poreuse résistive est un couche de mousse refendue ou une couche de feutre assemblée sur la couche de masse lourde 12 à l’opposé de la couche ressort 16.
Exemples
L’impact de différents facteurs sur la viscosité d’une composition précurseur de masse lourde selon l’invention a été évalué au moyen d’un viscosimètre (MODEL RDVDVII+ de marque BROOKFIELD).
Plusieurs compositions précurseur d’une couche de masse lourde selon l’invention ont été préparées à partir des composés suivants :
- polyol : mélange de polyétherpolyols ramifiés disponible commercialement sous la référence Lupranol® 2090 auprès de la société BASF ;
- isocyanate : diisocyanate de diphénylméthane disponible commercialement sous la référence 123/16 auprès de la société BASF,
- agent fludifiant : dérivés de polyoxalkylènes disponible commercialement sous la référence BYK-P 9915 auprès de la société BYK,
- charges : particules de baryte (diamètre moyen = 1 ou 3 μm).
Les résultats obtenus sont représentés sur la .
Les courbes 1 à 4 ont été obtenues à partir de particules de baryte présentant un diamètre moyen de 1 μm.
Pour les courbes 1 et 2, le taux de charge est de 250.
Pour les courbes 3 et 4, le taux de charge est de 300.
Les courbes 5 à 8 ont été obtenues à partir de particules de baryte présentant un diamètre moyen de 3 μm.
Pour les courbes 5 et 6, le taux de charge est de 250.
Pour les courbes 7 et 8, le taux de charge est de 300.
On constate que plus la teneur en agent fluidifiant augmente et plus la viscosité de la composition précurseur est faible.
On constate également, de manière surprenante, que la viscosité de la composition précurseur diminue lorsque la taille des particules de baryte augmente.

Claims (15)

  1. Pièce (10) d’insonorisation de véhicule automobile comprenant :
    - une première couche (12) de masse lourde en mousse comprenant des charges (14), par exemple de la craie, de la baryte et/ou des argiles, et
    - une seconde couche (16) ressort en mousse liée à la première couche (12),
    caractérisée en ce que la masse volumique de la première couche (12) est de 200 kg/m3à 2 500 Kg/m3, de préférence de 1 000 Kg/m3à 2 000 Kg/m3.
  2. Pièce (10) selon la revendication 1, dans laquelle la première couche (12) présente un teneur en charges de 0 % à 90 % en masse, par rapport à la masse totale de la couche poreuse (12), de préférence de 60 % à 95 % en masse, plus préférentiellement de 70 à 80 % en masse.
  3. Pièce (10) selon la revendication 1 ou selon la revendication 2, dans laquelle les charges sont sous la forme de particules présentent une taille moyenne de 0,5 μm à 5 μm, de préférence de 1 μm à 3 μm.
  4. Pièce (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle l’épaisseur de la première couche (12) est supérieure ou égale à 1 mm, de préférence est de 1 mm à 5 mm, plus préférentiellement de 2 mm à 3 mm.
  5. Pièce (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la résistance au passage de l’air de la première couche (12) est supérieure à 5000 N.m-3.s.
  6. Pièce (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le module d’Young de la seconde couche (16) est supérieur ou égal à 10000 Pa, de préférence compris entre 20 000 Pa et 100 000 Pa, notamment entre 30 000 Pa et 40 000 Pa.
  7. Pièce (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la première couche (12) de masse lourde comprend au moins une première zone et au moins une deuxième zone d’épaisseurs différentes.
  8. Pièce (10) selon la revendication 7, dans laquelle la première zone et la deuxième zone présentent des densités différentes.
  9. Pièce (10) selon la revendication 8, dans laquelle la différence de densité entre la densité de la première zone et la densité de la deuxième zone est comprise entre 10 % et 50 % de la densité de la première zone.
  10. Procédé de fabrication d’une pièce (10) d’insonorisation de véhicule automobile comprenant :
    - l’injection, dans un moule de moussage, d’une composition précurseur d’une première couche (12) de masse lourde comprenant un mélange précurseur d’une mousse et des charges (14),
    - l’expansion du matériau précurseur de la première couche (12),
    - l’injection, dans un moule de moussage, d’une composition précurseur d’une deuxième couche (16) ressort comprenant un mélange précurseur d’une mousse,
    caractérisé en ce que la masse volumique de la première couche (12) est de 200 kg/m3à 2 500 Kg/m3, de préférence de 1 000 Kg/m3à 2 000 Kg/m3.
  11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel la première couche (12) et la deuxième couche (16) sont réalisées à partir d’un mélange précurseur de mousse d’un même polyol, d’un même isocyanate, et d’eau.
  12. Procédé selon la revendication 10 ou selon la revendication 11, dans lequel la première couche (12) et la deuxième couche (16) sont réalisées à partir d’un mélange précurseur de mousse d’un même polyol, d’un même isocyanate, le mélange précurseur de la première couche (12) comportant des charges, notamment de la craie, de la baryte, de l’argile ou l’un quelconque de leurs mélanges.
  13. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel la composition précurseur de la première couche (12) comprend en outre un agent fluidifiant, typiquement de 0,5 % à 2% en masse d’agent fluidifiant, par rapport à la masse de polyol présent dans la composition précurseur de la première couche (12), de préférence de 0,5 % à 1% en masse.
  14. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel la composition précurseur de la première couche (12) et la composition précurseur de la deuxième couche (16) sont injectées sous pression dans le moule de moussage.
  15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel la pression appliquée lors l’injection de la composition précurseur de la première couche (12) dans le moule de moussage est de 50 bars à 200 bars, de préférence de 110 bars à 180 bars.
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