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EP4363275A1 - Ecran de protection acoustique et thermique pour véhicule automobile - Google Patents

Ecran de protection acoustique et thermique pour véhicule automobile

Info

Publication number
EP4363275A1
EP4363275A1 EP22735453.7A EP22735453A EP4363275A1 EP 4363275 A1 EP4363275 A1 EP 4363275A1 EP 22735453 A EP22735453 A EP 22735453A EP 4363275 A1 EP4363275 A1 EP 4363275A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fibers
shell
screen
weight
foam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22735453.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Alicia Lecomte
Olivier Vitrant
Marc Pothier
Stéphane Ribes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Treves Products Services and Innovation SAS
Original Assignee
Treves Products Services and Innovation SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Treves Products Services and Innovation SAS filed Critical Treves Products Services and Innovation SAS
Publication of EP4363275A1 publication Critical patent/EP4363275A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/08—Cars

Definitions

  • the invention relates to an acoustic and thermal protection screen for a motor vehicle, an assembly of such a screen and a method for producing such a screen.
  • said spring layer comes from reaction injection molding (RIM), said layer overmolding a reverse side of said shell,
  • said shell has a porosity arranged to allow said foam to create a tight skin on the side of said face, by penetration of foam into a fraction of the thickness of said shell, so that said screen is acoustically insulating, according to a principle "mass-spring" - implementing a mass layer, formed by said shell provided with said waterproof skin, and said spring layer -, said screen also having sound absorption properties conferred by the fraction of thickness of said shell not penetrated by said foam and remaining porous.
  • the thick fibers mentioned above have a large section, for example of the order of 25 microns in the case of glass fibers. With the use of such fibers, one observes, in particular in the most stretched zones of the hull, a significant penetration of the foam within the hull, said penetration being able to take place according to the totality of the thickness of said hull in the most stretched areas.
  • the invention aims to minimize as much as possible the penetration of the foam within the shell in order to maximize the sound absorption properties of the screen, and also to minimize its weight and cost.
  • the invention proposes an acoustic and thermal protection screen for a motor vehicle, said screen comprising:
  • said spring layer comes from reaction injection molding (RIM), said layer overmolding a reverse side of said shell,
  • said shell has a porosity arranged to allow said foam to create a tight skin on the side of said face, knowing that:
  • said fibers are composed of two types of fibers: o thick reinforcing fibers present at 25 to 40% by weight of said shell, o fine fibers present at 15 to 35% by weight of said shell, • the bonding agent is formed by fusible bonding fibers present at 35 to 50% by weight of said shell, so that said shell is substantially free of penetration of foam in its thickness.
  • the presence of fine fibers in the composition of the shell makes it possible to block the penetration of foam within said shell, which makes it possible to maximize the sound absorption properties of the screen, and also minimize its weight and cost.
  • the invention proposes an assembly of such a screen and a method of manufacturing such a screen.
  • FIG.1 is a schematic sectional view of a screen assembly, according to one embodiment, on a component to be protected,
  • FIG.2 is a graphic representation of the sound absorption performance (alpha coefficient on the ordinate) as a function of the 1/3 octave frequency in Hertz, in diffuse field, of a sample from a screen according to the invention (curve 1), the composition of which is specified below, and another sample from a reference screen (curve 2) according to the prior art, the composition of which is also specified below.
  • an acoustic and thermal protection screen 1 for a motor vehicle comprising:
  • said spring layer comes from reaction injection molding (RIM), said layer overmolding a reverse side of said shell,
  • said shell has a porosity arranged to allow said foam to create a sealed skin 5 on the side of said face, said screen being characterized in that:
  • said fibers are composed of two types of fibers: o thick reinforcing fibers present at 25 to 40% by weight of said hull, o fine fibers, that is to say having in particular an average diameter which is less than the average diameter of the thick fibers, present at 15 to 35% by weight of said shell,
  • the bonding agent is formed by fusible bonding fibers present at 35 to 50% by weight of said hull, so that said hull is substantially free of foam penetration in its thickness.
  • the fraction of thickness 4 of shell 2 penetrated by the foam is less than 0.5 mm, and in particular less than 0.2 mm.
  • the reinforcing fibers are:
  • PET polyethylene terephthalate
  • the fine fibers are based on polyethylene terephthalate (PET) with a titer of between 1.5 and 3.3 dtex, and in particular with a titer substantially equal to 1.7 dtex, corresponding to a diameter of 12 microns.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the connecting fibers are:
  • polypropylene fibers in particular with a title of between 6 and 7 dtex, said title being in particular 6.7 dtex, corresponding to a diameter of 31 microns,
  • • and/or two-component fibers comprising a core with a high melting point and a sheath with a lower melting point, said sheath providing the connection between the fibers following its fusion.
  • the two-component fibers comprise a polyethylene terephthalate (PET) core, with a melting point of the order of 250° C., and the sheath is made of polyethylene terephthalate (PET) having undergone a chemical modification so as to present a lowered melting point, for example of the order of 180°C.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • the shell 2 may typically have a thickness of between 2 and 3 mm.
  • the shell 2 may be provided, on at least one of its faces, with a nonwoven protective layer.
  • Such a protective layer has in particular a surface mass of between 15 and 120 g/m 2 and in particular a resistance to the passage of air of between 50 and 180 Nsnr 3 .
  • a protective layer facing the spring layer 3 does not prevent the formation of the watertight skin 5 opposite the back of the shell 2.
  • the front face 9 of the shell 2 - that is to say that opposite the back face - is covered with a coating layer, for example based on fabric.
  • shell composition 2 which made it possible to carry out the invention are given below.
  • the constituent fibers of the shell 2 are distributed according to the following percentages by weight:
  • the constituent fibers of the shell 2 are distributed according to the following percentages by weight:
  • binding fibers in particular polypropylene or bi-component - providing a bond between the fibers of said shell following their at least partial fusion.
  • the constituent fibers of the shell 2 are distributed according to the following percentages by weight:
  • the samples tested all have a thickness of 4 mm and a surface mass of 1000 g/m 2 .
  • a noticeable penetration of foam into the shell 2 is observed on the reference sample, in particular in the most stretched zones, whereas the samples from shells 2 made according to the invention are visually free of foam penetration.
  • curve 1 • a sample from a shell 2 according to the invention (curve 1), whose composition is: 35% of thick glass fibers with a diameter of 24 microns, 20% of fine PET fibers with a title of 1.7 dtex and 45 % of polypropylene binder fibers with a count of 6.7 dtex,
  • the samples tested both have a thickness of 4 mm and a surface mass of 1000 g/m 2 .

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un écran (1) de protection acoustique et thermique pour véhicule automobile, ledit écran comprenant une coque (2) poreuse à base de fibres liées entre elles par un agent de liaison et une couche de ressort (3) à base de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible, ladite coque présentant une porosité agencée pour permettre à ladite mousse de créer une peau (5) étanche du côté de ladite face, lesdites fibres sont composées de deux types de fibres : des fibres épaisses de renfort présentes à hauteur de 25 à 40% en poids de ladite coque et des fibres fines présentes à hauteur de 15 à 35% en poids de ladite coque, l'agent de liaison étant formé par des fibres de liaison fusibles présentes à hauteur de 35 à 50% en poids de ladite coque, de sorte que ladite coque soit sensiblement exempte de pénétration de mousse dans son épaisseur.

Description

DESCRIPTION
Titre : Ecran de protection acoustique et thermique pour véhicule automobile
L’invention concerne un écran de protection acoustique et thermique pour véhicule automobile, un montage d’un tel écran et un procédé de réalisation d’un tel écran.
Il est connu, notamment du document FR-3 053 943, de réaliser un écran de protection acoustique et thermique pour véhicule automobile, ledit écran comprenant :
• une coque poreuse à base de fibres épaisses - notamment de verre - liées entre elles par un agent de liaison - notamment à base de polypropylène ayant subi une fusion -,
• une couche de ressort à base de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible, ledit écran présentant en outre les caractéristiques suivantes :
• ladite couche de ressort est issue de moulage par injection-réaction (RIM), ladite couche surmoulant une face d’envers de ladite coque,
• ladite coque présente une porosité agencée pour permettre à ladite mousse de créer une peau étanche du côté de ladite face, par pénétration de mousse dans une fraction de l’épaisseur de ladite coque, de sorte que ledit écran soit isolant acoustiquement, selon un principe « masse- ressort » - mettant en œuvre une couche de masse, formée par ladite coque pourvue de ladite peau étanche, et ladite couche de ressort -, ledit écran présentant en outre des propriétés d’absorption acoustique conférées par la fraction d’épaisseur de ladite coque non pénétrée par ladite mousse et restant poreuse.
Les fibres épaisses sus mentionnées présentent une section importante, par exemple de l’ordre de 25 microns dans le cas de fibres de verre. Avec l’utilisation de telle fibres, on observe, notamment dans les zones les plus étirées de la coque, une pénétration importante de la mousse au sein de la coque, ladite pénétration pouvant se faire selon la totalité de l’épaisseur de ladite coque dans les zones les plus étirées.
Il en résulte une diminution de la fraction d’épaisseur de coque non pénétrée par ladite mousse, et donc une diminution de sa fraction restant poreuse, ce qui est préjudiciable à ses propriétés d’absorption acoustique.
Et on observe par conséquent une surconsommation de mousse conduisant à un renchérissement du coût de l’écran et à son alourdissement.
En définitive, l’invention a pour but de minimiser autant que faire se peut la pénétration de la mousse au sein de la coque afin de maximiser les propriétés d’absorption acoustique de l’écran, et aussi de minimiser son poids et son coût.
A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention propose un écran de protection acoustique et thermique pour véhicule automobile, ledit écran comprenant :
• une coque poreuse à base de fibres liées entre elles par un agent de liaison,
• une couche de ressort à base de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible, ledit écran présentant en outre les caractéristiques suivantes :
• ladite couche de ressort est issue de moulage par injection-réaction (RIM), ladite couche surmoulant une face d’envers de ladite coque,
• ladite coque présente une porosité agencée pour permettre à ladite mousse de créer une peau étanche du côté de ladite face, sachant que :
• lesdites fibres sont composées de deux types de fibres : o des fibres épaisses de renfort présentes à hauteur de 25 à 40% en poids de ladite coque, o des fibres fines présentes à hauteur de 15 à 35% en poids de ladite coque, • l’agent de liaison est formé par des fibres de liaison fusibles présentes à hauteur de 35 à 50% en poids de ladite coque, de sorte que ladite coque soit sensiblement exempte de pénétration de mousse dans son épaisseur.
Avec l’agencement proposé, la présence de fibres fines dans la composition de la coque permet de faire barrage à la pénétration de mousse au sein de ladite coque, ce qui permet de maximiser les propriétés d’absorption acoustique de l’écran, et aussi de minimiser son poids et son coût.
En outre, la présence de telles fibres fines dans la coque permet, comme on le verra plus loin, d’améliorer ses propriétés d’absorption acoustique.
Selon d’autres aspects, l’invention propose un montage d’un tel écran et un procédé de fabrication d’un tel écran.
D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures jointes, dans lesquelles :
[Fig.1 ] est une vue schématique en coupe d’un montage d’un écran, selon une réalisation, sur un composant à protéger,
[Fig.2] est une représentation graphique de la performance en absorption acoustique (coefficient alpha en ordonnée) en fonction de la fréquence 1/3 octave en Hertz, en champ diffus, d’un échantillon issu d’un écran selon l’invention (courbe 1), dont la composition est précisée par la suite, et d’un autre échantillon issu d’un écran de référence (courbe 2) selon l’art antérieur, dont la composition est également précisée par la suite.
En référence aux figures, on décrit un écran 1 de protection acoustique et thermique pour véhicule automobile, ledit écran comprenant :
• une coque 2 poreuse, notamment tridimensionnelle, à base de fibres liées entre elles par un agent de liaison,
• une couche de ressort 3 à base de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible, ledit écran présentant en outre les caractéristiques suivantes :
• ladite couche de ressort est issue de moulage par injection-réaction (RIM), ladite couche surmoulant une face d’envers de ladite coque,
• ladite coque présente une porosité agencée pour permettre à ladite mousse de créer une peau 5 étanche du côté de ladite face, ledit écran étant caractérisé en ce que :
• lesdites fibres sont composées de deux types de fibres : o des fibres épaisses de renfort présentes à hauteur de 25 à 40% en poids de ladite coque, o des fibres fines, c'est-à-dire présentant notamment un diamètre moyen qui est inférieur au diamètre moyen des fibres épaisses, présentes à hauteur de 15 à 35% en poids de ladite coque,
• l’agent de liaison est formé par des fibres de liaison fusibles présentes à hauteur de 35 à 50% en poids de ladite coque, de sorte que ladite coque soit sensiblement exempte de pénétration de mousse dans son épaisseur.
Selon une réalisation, la fraction d’épaisseur 4 de coque 2 pénétrée par la mousse est inférieure à 0,5 mm, et notamment inférieure à 0,2 mm.
Selon diverses réalisations, les fibres de renfort sont :
• des fibres de polyéthylène téréphtalate (PET) de titre compris entre 6 et 7 dtex, ledit titre étant notamment de 6,7 dtex, correspondant à un diamètre de 25 microns,
• et/ou des fibres de verre de diamètre compris entre 20 et 30 microns, ledit diamètre étant notamment de 24 microns,
• et/ou des fibres naturelles prises d’un seul type ou mélangées entre différentes types - par exemple de lin, chanvre ou kénaf - de telles fibres présentant une section variable, notamment de 30+/-20 microns.
Selon une réalisation, les fibres fines sont à base de polyéthylène téréphtalate (PET) de titre compris entre 1,5 et 3,3 dtex, et notamment de titre sensiblement égal à 1,7 dtex, correspondant à un diamètre de 12 microns. Selon diverses réalisations, les fibres de liaison sont :
• des fibres de polypropylène, notamment de titre compris entre 6 et 7 dtex, ledit titre étant notamment de 6,7 dtex, correspondant à un diamètre de 31 microns,
• et/ou des fibres bi-composant comprenant une âme à haut point de fusion et une gaine à point de fusion moindre, ladite gaine assurant la liaison entre les fibres consécutivement à sa fusion.
En particulier, les fibres bi-composant comprennent une âme en polyéthylène téréphtalate (PET), de point de fusion de l’ordre de 250°C, et la gaine est en polyéthylène téréphtalate (PET) ayant subi une modification chimique de manière à présenter un point de fusion abaissé, par exemple de l’ordre de 180°C.
La coque 2 peut présenter typiquement une épaisseur comprise entre 2 et 3 mm.
De façon non représentée, il peut être prévu que la coque 2 soit pourvue, sur au moins une de ses faces, d’une couche de protection en non tissé.
La présence d’une telle couche de protection permet de protéger les opérateurs de fabrication face aux risques de coupures par les fibres de structure - notamment quand elles sont en verre - contenues dans la coque 2.
Une telle couche de protection présente notamment une masse surfacique comprise entre 15 et 120g/m2 et notamment une résistance au passage de l'air comprise entre 50 et 180 N.s.nr3.
Avec de telles caractéristiques, une couche de protection tournée vers la couche de ressort 3 ne fait pas obstacle à la formation de la peau 5 étanche en face d’envers de la coque 2. Selon une réalisation non représentée, la face d’endroit 9 de la coque 2 - c'est à dire celle opposée à la face d’envers - est recouverte d’une couche de revêtement, par exemple à base de tissu.
On donne ci-après des exemples de composition de coque 2 ayant permis de réaliser l’invention.
Selon un premier exemple, les fibres constitutives de la coque 2 se répartissent selon les pourcentages en poids suivants :
• entre 15% et 25% de fibres fines à base de polyéthylène téréphtalate (PET) et de titre compris entre 1 ,5 et 3,3 dtex,
• entre 30% et 40% de fibres de verre, notamment de diamètre compris entre 20 et 30 microns, pour apporter la tenue mécanique,
• entre 40% et 50% de fibres de liage en polypropylène assurant une liaison entre les fibres de ladite coque suite à leur fusion.
Selon un deuxième exemple, les fibres constitutives de la coque 2 se répartissent selon les pourcentages en poids suivants :
• entre 25% et 35% de fibres fines à base de polyéthylène téréphtalate (PET) et de titre compris entre 1 ,5 et 3,3 dtex,
• entre 25% et 35% de fibres de tenue mécanique à base de polyéthylène téréphtalate (PET) et de titre compris entre 6 et 7 dtex,
• entre 35% et 45% de fibres de liage, notamment de polypropylène ou bi- composant - assurant une liaison entre les fibres de ladite coque suite à leur fusion au moins partielle.
Selon un troisième exemple, les fibres constitutives de la coque 2 se répartissent selon les pourcentages en poids suivants :
• entre 15% et 25% de fibres fines à base de polyéthylène téréphtalate (PET) et de titre compris entre 1 ,5 et 3,3 dtex,
• entre 30% et 40% de fibres naturelles pour apporter la tenue mécanique,
• entre 40% et 50% de fibres de liage en polypropylène assurant une liaison entre les fibres de ladite coque suite à leur fusion. Les résultats obtenus sur différents échantillons issus de coques 2 réalisées selon l’invention sont comparés à un échantillon de référence correspondant à une composition de coque 2 exempte de fibres fines, ladite coque étant composée de 55% de fibres de verre de diamètre 24 microns et de 45% de fibres de liage en polypropylène de titre 6,7 dtex.
Les échantillons testés présentent tous une épaisseur de 4 mm et une masse surfacique de 1000 g/m2.
On observe sur l’échantillon de référence une pénétration sensible de mousse dans la coque 2, notamment dans les zones les plus étirées, alors que les échantillons issus de coques 2 réalisées selon l’invention sont visuellement exempts de pénétration de mousse.
On commente à présent les résultats de performances acoustiques illustrés en figure 2.
Les échantillons testés sont :
• un échantillon issu d’une coque 2 selon l’invention (courbe 1), dont la composition est : 35% de fibres épaisses de verre de diamètre 24 microns, 20% de fibres fines en PET de titre 1 ,7 dtex et 45% de fibres de liage en polypropylène de titre 6,7 dtex,
• et un autre échantillon issu d’une coque 2 de référence (courbe 2) selon l’art antérieur, dont la composition est : 55% de fibres épaisses de verre de diamètre 24 microns et 45% de fibres de liage en polypropylène de titre 6,7 dtex,
Les échantillons testés présentent tous les deux une épaisseur de 4 mm et une masse surfacique de 1000 g/m2.
On observe une amélioration notable de l’absorption acoustique avec l’échantillon issu d’une coque 2 selon l’invention (courbe 1), par rapport à l’échantillon issu d’une coque 2 selon l’art antérieur (courbe 2), ceci pour des fréquences supérieures à 3000 Hz environ.
Cette amélioration s’expliquerait par le titre très faible (1 ,7 dtex) des fibres fines contribuant favorablement à l’absorption acoustique.
On décrit à présent un montage d’un tel écran 1 , ledit montage comprenant ledit écran et un composant 6 à protéger, ledit composant étant délimité par une paroi 7, la face d’aspect 8 de la couche de ressort 3 étant conformée de manière à épouser sensiblement la forme de ladite paroi, de manière à permettre une optimisation de l’isolation acoustique et thermique.
On décrit enfin un procédé de réalisation d’un tel écran 1 comprenant les étapes suivantes :
• mélanger : o des fibres épaisses de renfort présentes à hauteur de 25 à 40% en poids du mélange, o des fibres fines présentes à hauteur de 15 à 35% en poids du mélange, o des fibres de liaison fusibles présentes à hauteur de 35 à 50% en poids du mélange,
• réaliser avec ledit mélange une nappe fibreuse,
• réaliser à partir d’un flan de ladite nappe, ledit flan ayant été chauffé et comprimé dans un moule refroidi, une coque 2 poreuse,
• disposer ladite coque contre une paroi de moule pour injection réaction (RIM), la face d’endroit 9 de ladite coque étant tournée vers ladite paroi,
• injecter sur ladite coque, au sein de la cavité de moulage définie par ledit moule, un mélange précurseur de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible,
• après expansion de ladite mousse, démouler l’écran 1 obtenu.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ecran (1) de protection acoustique et thermique pour véhicule automobile, ledit écran comprenant :
• une coque (2) poreuse à base de fibres liées entre elles par un agent de liaison,
• une couche de ressort (3) à base de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible, ledit écran présentant en outre les caractéristiques suivantes :
• ladite couche de ressort est issue de moulage par injection-réaction (RIM), ladite couche surmoulant une face d’envers de ladite coque,
• ladite coque présente une porosité agencée pour permettre à ladite mousse de créer une peau (5) étanche du côté de ladite face, ledit écran étant caractérisé en ce que :
• lesdites fibres sont composées de deux types de fibres : o des fibres épaisses de renfort présentes à hauteur de 25 à 40% en poids de ladite coque, o des fibres fines présentes à hauteur de 15 à 35% en poids de ladite coque,
• l’agent de liaison est formé par des fibres de liaison fusibles présentes à hauteur de 35 à 50% en poids de ladite coque, de sorte que ladite coque soit sensiblement exempte de pénétration de mousse dans son épaisseur.
2. Ecran selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la fraction d’épaisseur (4) de coque (2) pénétrée par la mousse est inférieure à 0,5 mm.
3. Ecran selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fibres de renfort sont :
• des fibres de polyéthylène téréphtalate de titre compris entre 6 et 7 dtex,
• et/ou des fibres de verre de diamètre compris entre 20 et 30 microns, • et/ou des fibres naturelles prises d’un seul type ou mélangées entre différents types.
4. Ecran selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fibres fines sont à base de polyéthylène téréphtalate de titre compris entre 1,5 et 3,3 dtex.
5. Ecran selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fibres de liaison sont :
• des fibres de polypropylène,
• et/ou des fibres bi-composant comprenant une âme à haut point de fusion et une gaine à point de fusion moindre, ladite gaine assurant la liaison entre les fibres consécutivement à sa fusion.
6. Montage d’un écran selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit montage comprenant ledit écran et un composant (6) à protéger, ledit composant étant délimité par une paroi (7), la face d’aspect (8) de la couche de ressort (3) étant conformée de manière à épouser sensiblement la forme de ladite paroi, de manière à permettre une optimisation de l’isolation acoustique et thermique.
7. Procédé de réalisation d’un écran selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
• mélanger : o des fibres épaisses de renfort présentes à hauteur de 25 à 40% en poids du mélange, o des fibres fines présentes à hauteur de 15 à 35% en poids du mélange, o des fibres de liaison fusibles présentes à hauteur de 35 à 50% en poids du mélange,
• réaliser avec ledit mélange une nappe fibreuse, • réaliser à partir d’un flan de ladite nappe, ledit flan ayant été chauffé et comprimé dans un moule refroidi, une coque (2) poreuse,
• disposer ladite coque contre une paroi de moule pour injection réaction (RIM), la face d’endroit (9) de ladite coque étant tournée vers ladite paroi,
• injecter sur ladite coque, au sein de la cavité de moulage définie par ledit moule, un mélange précurseur de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible,
• après expansion de ladite mousse, démouler l’écran (1) obtenu.
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