[0001] L'invention se rapporte au domaine technique des matériaux en feuille de relativement
faible épaisseur, typiquement moins de un demi-millimètre, employés pour la réalisation
de sous plafonds, faux plafonds, faux murs, revêtements de parois, par mise sous tension
de ces matériaux en feuille.
[0002] On connaît déjà, dans l'art antérieur, un grand nombre de réalisations de tels matériaux,
ainsi que de leurs utilisations dans des faux-plafonds tendus.
[0003] On peut se reporter, à titre d'exemples, aux demandes de brevets en France publiées
sous les numéros suivants : 2 767 851, 2 751 682, 2 734 296, 2 712 006, 2 707 708,
2 703 711, 2 699 211, 2 699 209, 2 695 670, 2 691 193, 2 685 036, 2 645 135, 2 630
476, 2 627 207, 2 624 167, 2 623 540, 2 619 531, 2 597 906, 2 611 779, 2 592 416,
2 587 447, 2 561 690, 2 587 392, 2 552 473, 2 537 112, 2 531 012, 2 524 922, 2 475
093, 2 486 127, 2 523 622, 2 310 450,2 270 407, 2 202 997, 2 175 854, 2 145 147, 2
106 407, 2 002 261, 1 475 446, 1 303 930, 1 287 077. On peut se reporter également,
à titre d'exemples, aux documents suivants :
US-A-5 058 340,
US-A-4 083 157,
EP-A-643 180,
EP-A-652 339,
EP-A-588 748,
EP-A-504 530,
EP-A-338 925,
EP-A-281 468,
EP-A-215 715,
EP-A-089 905,
EP-A-043 466,
WO-A-94/12741,
WO-A-92/18722. On peut se reporter également aux demandes de brevet en France suivantes issues
de la demanderesse : 2 736 615, 2 756 600, 2 727 711, 2 712 325, 2 699 613, 2 695
670, 2 692 302, 2 658 849.
[0004] Les matériaux connus dans l'art antérieur pour la réalisation de faux plafonds tendus
ou de faux murs tendus sont le plus souvent des matériaux polymères pourvus de nombreuses
qualités telles que notamment : résistance au feu, étanchéité à l'air comme à la poussière
ou à l'humidité, facilité d'entretien.
[0005] Les faux plafonds obtenus à l'aide de tels matériaux peuvent incorporer des isolants
thermiques, des spots ou éclairage divers, ainsi que des ouvertures de ventilation
ou d'aération ou des sprinklers. Démontables, ils permettent le cas échéant, une intervention
dans le plénum.
[0006] Les matériaux polymères pour plafonds tendus connus dans l'art antérieur, translucides
ou opaques, teintés ou non dans la masse, mats, laqués, marbrés, daims ou satinés,
peuvent ainsi être employés tant en milieu industriel qu'en milieu hospitalier, pour
des équipements collectifs, des laboratoires ou des habitations.
[0007] La finition laquée permet un effet miroir souvent mis en oeuvre dans les centres
commerciaux, une finition mat assez proche d'un aspect plâtre étant plus habituelle
aux décors traditionnels.
[0008] Malgré leurs nombreux avantages ayant conduit à leur emploi croissant dans des environnements
variés, les faux plafonds et faux murs en toile polymère tendue de l'art antérieur
ont l'inconvénient majeur de présenter de mauvaises propriétés acoustiques, la réverbération
des sons sur de tels plafonds tendus étant notamment élevée.
[0009] L'atténuation de la réverbération sonore sur les murs et plafonds est un problème
technique en soi connu depuis longtemps.
[0010] Plusieurs solutions techniques ont pu être envisagées.
[0011] Selon une première technique, des panneaux d'insonorisation comprennent une plaque
perforée en métal ou en plastique fixée sur un support de type laine minérale ou mousse
polyuréthane. Pour cette première technique d'absorption sonore passive par matériaux
fibreux ou poreux, on peut se reporter, par exemple, aux documents suivants :
EP-A-013 513,
EP-A-023 618,
EP-A-246 464,
EP-A-524 566,
EP-A-605 784,
EP-A-652 331,
FR-A-2 405 818,
FR-A-2 536 444,
FR-A-2 544 358,
FR-A-2 549 112,
FR-A-2 611 776,
FR-A-2 611 777,
FR-A-2 732 381,
US-A-4 441 580,
US-A-3 948 347. Cette technique conduit à un ensemble dans lequel le contre-parement phonétiquement
absorbant est solidaire d'un parement perforé apparent. Les perforations sont destinées
à permettre l'atténuation des ondes par le matériau absorbant acoustique, ce dernier
ne pouvant être laissé apparent parce que trop fragile, de surface parfois salissante
et d'aspect brut inesthétique.
[0012] Selon une deuxième technique, les panneaux formant les parois telles que par exemple
des plafonds suspendus sont pourvus de cavités dont le volume est calculé pour les
accorder sur certaines gammes de fréquences, ces cavités étant protégées par un parement
poreux. Pour ce deuxième type de technique, mettant en oeuvre des résonateurs d'Helmholtz,
on peut se reporter, par exemple, aux documents
DE-PS-36 43 481,
FR-A-2 463 235.
[0014] Selon une quatrième technique, des nappes en nid d'abeilles forment membranes absorbantes.
Cette technique, onéreuse, est parfois employée dans les studios d'enregistrement.
[0015] Le document
US 3 782 495 décrit des dalles acoustiques de faux-plafonds suspendus comprenant une feuille métallique
ou plastique perforée avec enlèvement de matière, feuille collée sur un cadre au dessous
d'un bloc de laine de verre isolant phonique, la feuille plastique pouvant être feutrée,
revêtue, imprimée, teinte ou colorée pour obtenir un effet décoratif.
[0016] Le document
EP 0 816 583 décrit un dispositif pour réduire les niveaux acoustiques dans les bâtiments, comportant
des éléments d'atténuation acoustique formés de plusieurs feuilles situées à distance
les unes des autres et parallèles entre elles, suspendues verticalement, ces feuilles
étant en matériau polymère rigide tel que polycarbonate ou polyéthylène, ces feuilles
pouvant être enroulées sur un cylindre de stockage.
[0017] Le document
EP 0 399 935 décrit un dispositif de distribution d'air, à des fins de chauffage, ventilation
ou climatisation, les parois du réseau de distribution d'air étant constituées par
des faux-plafonds en tissu tendu au moins en partie perméable à l'air pour une perte
de charge d'environ 1Pa pour un débit nominal de 10 m
3 par heure par m
2 de surface perméable.
[0018] Le document
DE 197 54 107C décrit des panneaux acoustiques en polyester ou métal tel qu'acier ou aluminium,
placés parallèlement les uns aux autres en suspension.
[0019] Aucune des solutions techniques connues dans l'art antérieur pour l'amélioration
des propriétés phoniques de parois ou de plafonds suspendus n'est adaptée à la technique
particulière des plafonds ou murs tendus.
[0020] Un premier objet de l'invention est de fournir un matériau polymère souple, en feuille,
apte à être utilisé pour des structures tendues de décoration, masquage ou d'affichage,
telles que notamment faux plafonds, faux murs, ce matériau présentant des propriétés
acoustiques grandement améliorées.
[0021] Un deuxième objet de l'invention est de fournir un matériau tel que ci dessus, dont
l'aspect visuel reste parfaitement adapté à son utilisation, tant en milieu industriel
qu'en milieu hospitalier que pour des équipements collectifs ou des locaux d'habitations
modernes ou historiques.
[0022] A ces fins, l'invention se rapporte, selon un premier aspect, à un matériau (1) polymère
en feuille souple, d'épaisseur (e1) inférieure à un demi-millimètre, pour la réalisation
de structures tendues telles que notamment des faux plafonds,
caractérisé en ce qu'il comporte des micro-reliefs s'étendant sur une hauteur (h) de quelques microns à
100 microns, micro-reliefs (2) formés par repoussage de la matière constitutive du
matériau (1) qui présente ainsi un coefficient d'absorption acoustique plus élevé
que le même matériau dépourvu desdits reliefs, les microreliefs étant obtenus par
une étape d'aiguilletage, repoussant localement la matière constitutive de la feuille,
selon un motif prédeterminé, jusqu'à sa microperforation, l'étape d'aiguilletage étant
conduite alors que la feuille de matériau est placée sous une tension de l'ordre de
celle de son utilisation final dans une structure tendue.
[0023] Suivant diverses réalisations, ce matériau présente en outre les caractères suivants,
éventuellement combinés :
- la hauteur des micro-reliefs, mesurée suivant une direction perpendiculaire au plan
de ladite feuille au droit de ces micro-reliefs est inférieure à trois fois l'épaisseur
de ladite feuille ;
- ses micro-reliefs forment des saillies sur une seule face de ladite feuille ;
- chacun de ses micro-reliefs est disposé suivant tes noeuds d'un motif régulier ;
- tous ses micro-reliefs sont disposés suivant les noeuds d'un seul motif, par exemple
à maille carrée ;
- le matériau est pourvu de micro perforations, d'ouverture inférieure à quatre dixièmes
de millimètre ;
- les micro perforations sont disposées suivant les noeuds d'un motif ;
- le matériau est choisi parmi le groupe comprenant les chlorures de polyvinyle plastifiés,
chlorure de vinylidène et copolymères chlorure de vinyle / chlorure de vinylidène
;
- la surface occupée par les micro-reliefs est comprise entre 0,5% et 10% de la surface
de ladite feuille ;
- la densité de micro-perforations est comprise entre 2 et 60 par centimètre carré,
de préférence 15 à 35 par centimètre carré, et plus particulièrement entre 20 et 30
par centimètre carré.
[0024] Le procédé de réalisation d'une feuille de matériau telle que présenté ci dessus,
comprend une étape d'aiguilletage, repoussant localement la matière constitutive de
la feuille jusqu'à sa micro perforation, selon un motif prédéterminé. L'étape d'aiguilletage
est réalisée sans que la feuille subisse un enlèvement de matière. Les aiguilles mises
en oeuvre dans le procédé d'aiguilletage ont un diamètre extrême inférieur au dixième
de millimètre, par exemple de l'ordre de quatre centièmes de millimètres. L'étape
d'aiguilletage est conduite alors que la feuille de matériau est placée sous une tension
de l'ordre de celle de son utilisation finale dans une structure tendue.
[0025] L'invention se rapporte, selon un deuxième aspect, à un faux plafond, caractérisé
en ce qu'il comprend une feuille d'un matériau tel que présentée ci dessus, mis sous
tension par rapport à des moyens de support.
[0026] D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description
suivante de modes de réalisation, description qui va être effectuée en se référant
aux dessins annexés dans lesquels :
- les figures 1a, 1b et 1c illustrent différents modes de réalisations d'un matériau
pour toile tendue selon l'invention ;
- la figure 2 est un graphe représentant les valeurs de coefficient d'absorption acoustique
mesurées, en fonction de la fréquence moyenne tiers d'octave dans quatre conditions
expérimentales 1b,2b,3 et 4, ainsi que pour un échantillon de référence étalon ;
- la figure 3 est un graphe analogue à celui de la figure 2, pour les conditions expérimentales
5, 6 et 7 ;
- la figure 4 est un graphe analogue à celui de la figure 3, pour les conditions expérimentales
8, 8b, 9, les résultats obtenus pour les conditions 1b, 2b étant reportées sur le
graphe de cette figure 4 afin de comparaison ;
- la figure 5 est un graphe analogue à celui de la figure 2, pour la condition expérimentale
10, les résultats obtenus pour les essais 3, 6 étant reportés sur ce graphe de la
figure 5, afin de comparaison ;
- la figure 6 est un graphe analogue à celui de la figure 2, pour la condition expérimentale
11, les résultats obtenus pour les conditions 4 et 5 étant reportés sur ce graphe
de la figure 6, afin de comparaison ;
- la figure 7 est un graphe analogue à celui de la figure 2, pour les conditions expérimentales
12, 13 et 14 ;
- la figure 8 est un histogramme des valeurs de coefficient d'absorption sonore en fonction
de la valeur de fréquence tiers d'octave, pour les conditions expérimentales A ;
- la figure 9 est un histogramme analogue à celui de la figure 8, pour les conditions
expérimentales B ;
- la figure 10 est un histogramme analogue à celui de la figure 8, pour les conditions
expérimentales C.
[0027] On se rapporte tout d'abord à la figure 1.
[0028] La figure 1a est une vue de face d'un matériau 1 d'épaisseur de l'ordre de un dixième
de millimètre, pourvu de micro-reliefs sensiblement identiques 2 régulièrement répartis
sur un réseau à maille carrée. Sur la figure 1b est représentée en vue très agrandie
la forme de ces reliefs 2, lorsque vus en coupe perpendiculaire au plan de la figure
1. Les dimensions des micro reliefs sont telles qu'ils apparaissent quasi ponctuels
sur la figure 1. Ces reliefs 2 se présentent, dans le mode de réalisation considéré
ici, sous la forme de cuvettes sensiblement de forme de révolution autour d'un axe
3 perpendiculaire au plan moyen de la feuille de matériau 1 posée à plat. Ces reliefs
s'étendent sur une faible hauteur h, de l'ordre de quelques microns à quelques dizaines
de microns, et présentent une ouverture apparente de l'ordre de deux dixièmes de millimètres.
[0029] Dans le mode de réalisation représenté, ces micro reliefs sont pourvus d'une paroi
de fond 4 trouée. Ces trous traversant 19 sont issus, d'un aiguilletage par des aiguilles
dont les pointes ont un diamètre de l'ordre de quelques centièmes de millimètres,
par exemple 4 centièmes de millimètres.
[0030] Cet aiguilletage est réalisé alors que la feuille de matériau 1 est placée sous tension.
Cette tension est, de l'ordre de celle subie par la feuille sur son lieu d'utilisation,
par exemple dans un faux plafond tendu.
[0031] Les trous traversant 19, de diamètre de l'ordre de quelques centièmes de millimètres,
sont obtenus sans enlèvement de matière.
[0032] La paroi de fond 4 des reliefs micro perforés 2 est reliée au bord des cuvettes par
une paroi annulaire 5 de révolution autour de l'axe 3. Le cas échéant, cette paroi
5 pourra présenter une épaisseur e5 inférieure à celle e1 mesurée entre les reliefs
pour la feuille de matériau 1. Cette différence d'épaisseur sera d'autant plus marquée
que la hauteur h des micro-reliefs 2 est importante, à épaisseur e1 donnée.
[0033] A titre d'exemple, les valeurs suivantes peuvent être mises en oeuvre :
- pas p entre les micro-reliefs : 1 mm ;
- densité de micro-reliefs, par centimètre carré : 25 ;
- hauteur des reliefs : de quelques microns à 100 microns.
[0034] D'autres modes de réalisation peuvent être envisagés.
[0035] Selon un premier type de variante de réalisation, les reliefs ne sont pas tous identiques,
deux ou plus de deux populations de reliefs pouvant être distinguées, ces reliefs
étant de formes différentes.
[0036] Selon un deuxième type de variante de réalisation, éventuellement combiné au premier
type ci dessus, les reliefs ne sont pas tous sensiblement ponctuels, mais s'étendent
suivant au moins une direction pour former des micro cannelures et micro gorges.
[0037] Selon un troisième type de variante, éventuellement combiné à l'une ou aux deux types
ci dessus, tous les reliefs ne sont pas de symétrie de révolution par rapport à un
axe sensiblement perpendiculaire au plan moyen de la feuille de matériau 1.
[0038] Ainsi, par exemple, les fonds de cuvette, lorsque vus en plan, peuvent être carrés,
rectangulaires, ovales, en forme de polygone régulier ou non. La maille du réseau
des micro-reliefs est carrée, dans le mode de réalisation de la figure 1. Dans d'autres
modes de réalisation, cette maille n'est pas carrée mais rectangulaire.
[0039] Dans certains modes de réalisation, au moins deux réseaux de micro-reliefs, de maille
et/ou de pas p1, p2, p'2 différents sont disposés sur la feuille de matériau 1, ainsi
qu'il est représenté en figure 1c.
[0040] En fonction de la densité de micro-reliefs, du motif de leur répartition, de leur
hauteur, les inventeurs on constaté que l'impact visuel de la mise en place de ces
reliefs est plus ou moins marqué, de même que l'impact sur les propriétés acoustiques
de la feuille de matériau 1, une amélioration spectaculaire des propriétés acoustiques
pouvant être toutefois obtenue sans impact visuel notable, la réalisation de micro-reliefs
micro perforés s'avérant notamment tout à la fois efficace en termes d'acoustique
et quasi indécelable au regard. Tout en gardant un aspect conventionnel de toile tendue,
se démarquant ainsi nettement des plafonds suspendus perforés ou en résille, l'invention
permet en particulier d'atteindre des propriétés acoustiques analogues à celles des
plafonds suspendus antibruit.
[0041] Lorsqu'une feuille de matériau pourvue de micro perforations est vue selon la flèche
F de la figure 1b, les micro perforations 19 n'altèrent pas sensiblement son aspect
visuel. Les inventeurs ont notamment constaté que la réalisation de micro perforations
19 telles que représentées en figure 1b est quasi indécelable lorsque combinée à une
finition mate pour la face visible 20 de la feuille de matériau 1. Les propriétés
acoustiques améliorées pour le matériau permettent d'éviter la mise en place d'isolant
fibreux, pouvant générer des poussières et microfibres dont l'impact sur la santé
a pu être discuté.
[0042] L'amélioration des propriétés acoustiques des feuilles de matériau, par mise en place
de micro reliefs micro-perforés va maintenant être illustrée à l'aide de quelques
résultats expérimentaux. Avant de présenter ces résultats, les éléments suivants d'acoustique
doivent être rappelés, dans la mesure où ces éléments ne sont pas du domaine de connaissance
de l'homme du métier des plafonds et murs en toiles tendues.
[0043] Les ondes sonores sont issues de propagation de variations de pression dans les milieux
élastiques, par fronts d'ondes, à une vitesse dépendant, dans les solides, du module
d'élasticité et de la masse volumique du solide (de l'ordre de 500m/s dans un liège
et 3100 m/s dans un béton courant par exemple). Le spectre audible par l'oreille humaine
est formé par les fréquences des vibrations des sons comprises entre 16 Hertz et 20
000 Hertz, lorsque ces sons sont émis au delà d'une certaine pression acoustique (seuil
d'audibilité égal à quatre phones). Le domaine de fréquence de la parole est compris
entre 10 et 10kHz environ, la parole compréhensible étant concentrée sur les fréquences
comprises entre 300 Hz et 3kHz. Le domaine des fréquences musicales est compris entre
environ 16Hz et 16 kHz, une octave correspondant à un doublement de fréquence.
| Instrument ou voix |
Fréquence basse (Hz) |
Fréquence haute (Hz) |
| Violon |
200 |
3000 |
| Piano |
30 |
4000 |
| Flûte |
250 |
2500 |
| Violoncelle |
70 |
800 |
| Contrebasse |
40 |
300 |
| Tuba |
50 |
400 |
| Trompette |
200 |
1000 |
| Orgue |
16 |
1600 |
| Basse |
100 |
350 |
| Baryton |
150 |
400 |
| Ténor |
150 |
500 |
| Alto |
200 |
800 |
| Soprano |
250 |
1200 |
[0044] L'absorption des sons peut être obtenue par conversion de l'énergie acoustique en
travail de déformation ou de frottement interne dans un matériau absorbant poreux
de faible impédance acoustique, ou à l'aide de résonateur dissipant, sous forme de
chaleur par frottements internes, l'énergie acoustique des sons de fréquences voisines
aux fréquences propres du résonateur. D'une manière conventionnelle, on distingue
quatre type d'isolants phonique :
- les matériaux poreux rigides, tels que bétons poreux et mousses rigides, dans lesquels
les réseaux de capillaires forment résistance acoustiques ;
- les matériaux poreux élastiques tels que laines minérales, feutres, polystyrènes,
dans lesquels l'énergie acoustique est dissipée par friction solide ;
- les matériaux à résonance acoustique, agissant selon le principe des résonateurs d'Helmholtz,
tels que panneaux perforés ;
- les matériaux à résonance mécanique, fonctionnant sur la base de l'oscillateur amorti.
[0045] On définit un indice d'absorption des sons α (sans unités), cet indice α étant la
différence normalisée de l'énergie acoustique incidente et réfléchie. Cet indice est
fonction de la fréquence des sons incidents. L'atténuation du son dans l'air étant
fonction de la température, de la pression et du taux d'humidité relative, les mesures
de l'indice d'absorption doivent être effectuées à température, pression et humidité
connues (voir norme française NF S 30 009 ). Pour ce qui est des normes de mesures
de cet indice, on peut se reporter par exemple aux documents suivants : norme internationale
ISO 354, normes françaises NF EN 20354, NF S 31 065, norme des Etats-Unis d'Amérique
ASTM C423. Le tableau ci dessous donne quelques valeurs de cet indice d'absorption
des sons α.
| |
α
pour 125 Hz |
α
pour 500 Hz |
α
pour 2000 Hz |
| Crépi sur maçonnerie |
0.02 |
0.02 |
0.03 |
| Crépi à la chaux |
0.03 |
0.03 |
0.04 |
| Béton léger |
0.07 |
0.22 |
0.10 |
| Mortier |
0.03 |
0.03 |
0.07 |
| Plaque acoustique d'épaisseur 2.5 cm |
|
|
|
| avec 3 cm d'air |
0.25 |
0.23 |
0.74 |
| appriqué sur un mur |
0.15 |
0.23 |
0.73 |
| Panneaux isolants d'épaisseur 2 cm |
|
|
|
| appliqué sur un mur |
0.13 |
0.19 |
0.24 |
| avec 3 cm d'air |
0.15 |
0.23 |
0.23 |
| avec 3 cm de laine de verre |
0.33 |
0.44 |
0.37 |
| porte en bois |
0.14 |
0.06 |
0.10 |
| Parquet |
0.05 |
0.06 |
0.10 |
| contreplaqué 3mm air 2cm |
0.07 |
0.22 |
0.10 |
| contreplaqué 3 mm sur un mur |
0.07 |
0.05 |
0.10 |
[0046] On définit de même un indice de réflexion des sons p, un indice de dissipation des
sons δ et un indice de transmission des sons.
[0047] A l'interface entre deux milieux, le principe de conservation de l'énergie acoustique
implique que : ρ+τ+δ=1, ρ+α=1.
[0048] Plus l'énergie acoustique dissipée par un isolant acoustique est grande, moins l'énergie
acoustique réfléchie sera élevée, diminuant l'effet d'écho.
[0049] L'écho ou réverbération due à la réflexion des sons sur un obstacle génère des interférences
pouvant augmenter grandement le niveau sonore dans un local et rendre les conversations
difficiles à suivre.
[0050] Pour cette réverbération, on définit un temps de réverbération T, selon la formule
de Sabine

où V est le volume de !'espace libre ; A est la surface absorbante ; α est l'indice
d'absorption défini ci dessus.
[0051] Cette formule de Sabine est établie à partir de l'hypothèse d'une répartition parfaitement
homogène du champ réverbéré. Le temps de réverbération est le temps au bout duquel
l'énergie acoustique a diminué de 60dB, c'est à dire 1 ppm par rapport à sa valeur
initiale.
[0052] Ces notions d'acoustique ayant été rappelées, vont être présentés ci dessous quelques
résultats expérimentaux obtenus dans des conditions normalisées.
[0053] Dans une première série d'essais, douze bandes de matériau ont fait l'objet de tests
d'absorption acoustique.
[0054] Les nappes de matériau, de dimensions 9'x8' ont étés fixées sur la surface d'une
boîte parallélépipédique de laine de verre, d'épaisseur de paroi 3 / 4', de dimensions
9'x8'x4', la boîte étant posée sur une plaque en acier ondulée.
[0055] La boîte en laine de verre a été enlevée de la chambre de réverbération pour les
mesures dites en chambre vide. Les résultats des essais sont donnés dans le tableau
I suivant.
[0056] Les fréquences mentionnées dans le tableau I sont les fréquences centrales des bandes
tiers d'octave normalisées.
Tableau I-
| Première série d'essais |
| Fréquences (Hz) |
Test 1b |
Test 2b |
Test 3 |
Test 4 |
Test 5 |
Test 6 |
Test 7 |
Test 8 |
Test 9 |
Test 10 |
Test 11 |
Test 8b |
| 125 |
0.43 |
0.71 |
0.77 |
0.77 |
0.37 |
0.43 |
0.47 |
0.80 |
0.46 |
0.33 |
0.42 |
0.90 |
| 160 |
0.31 |
0.70 |
0.68 |
0.60 |
0.43 |
0.45 |
0.49 |
0.97 |
0.59 |
0.61 |
0.59 |
1.01 |
| 200 |
0.18 |
0.69 |
0.69 |
0.66 |
0.41 |
0.41 |
0.40 |
0.89 |
0.42 |
0.49 |
0.55 |
0.93 |
| 250 |
0.21 |
0.63 |
0.73 |
0.72 |
0.49 |
0.51 |
0.43 |
0.88 |
0.51 |
0.63 |
0.61 |
0.97 |
| 315 |
0.29 |
0.79 |
0.87 |
0.88 |
0.68 |
0.73 |
0.65 |
0.90 |
0.70 |
0.79 |
0.75 |
0.94 |
| 400 |
0.39 |
0.87 |
1.00 |
1.03 |
0.81 |
0.83 |
0.70 |
0.82 |
0.76 |
0.83 |
0.83 |
0.76 |
| 500 |
0.41 |
0.82 |
1.02 |
1.03 |
0.82 |
0.85 |
0.70 |
0.75 |
0.74 |
0.92 |
0.93 |
0.69 |
| 630 |
0.39 |
0.73 |
0.98 |
0.99 |
0.87 |
0.87 |
0.68 |
0.69 |
0.69 |
0.91 |
0.90 |
0.65 |
| 800 |
0.37 |
0.69 |
1.00 |
1.00 |
0.93 |
0.93 |
0.67 |
0.68 |
0.68 |
0.94 |
0.93 |
0.67 |
| 1000 |
0.34 |
0.61 |
1.01 |
1.00 |
0.97 |
0.99 |
0.61 |
0.63 |
0.60 |
0.95 |
0.93 |
0.67 |
| 1250 |
0.35 |
0.58 |
1.06 |
1.06 |
1.02 |
1.04 |
0.59 |
0.61 |
0.57 |
1.01 |
1.00 |
0.62 |
| 1600 |
0.37 |
0.56 |
1.09 |
1.09 |
1.05 |
1.07 |
0.54 |
0.57 |
0.53 |
1.02 |
1.00 |
0.59 |
| 2000 |
0.35 |
0.48 |
1.08 |
1.04 |
1.07 |
1.07 |
0.50 |
0.50 |
0.44 |
0.97 |
0.97 |
0.52 |
| 2500 |
0.34 |
0.43 |
1.07 |
1.01 |
1.07 |
1.07 |
0.44 |
0.43 |
0.34 |
0.91 |
0.88 |
0.49 |
| 3150 |
0.30 |
0.36 |
1.01 |
0.91 |
1.01 |
1.01 |
0.38 |
0.36 |
0.24 |
0.76 |
0.70 |
0.45 |
| 4000 |
0.27 |
0.32 |
0.93 |
0.78 |
0.97 |
0.98 |
0.37 |
0.33 |
0.10 |
0.57 |
0.46 |
0.43 |
| CAA |
0.35 |
0.65 |
0.95 |
0.95 |
0.85 |
0.85 |
0.55 |
0.70 |
0.55 |
0.85 |
0.85 |
0.70 |
[0057] Les conditions de ces essais sont présentées dans le tableau II.
Tableau II-
| Conditions expérimentales pour la première série d'essais |
| Numéro du test |
Type de feuille |
support |
Revêtement Sona Spray Acoustical Finish de la société K13 Spray-On Systems |
Fibre de verre de la société Owens Coming sur plaque acier |
| 1b |
Lisse |
Plaque acier |
Non |
Non |
| 2b |
Lisse |
Plaque acier |
Non |
6" R19 |
| 3 |
Perforée NLM41 |
Plaque acier |
Non |
6" R19 |
| 4 |
Perforée NL601 |
Plaque acier |
Non |
6" R19 |
| 5 |
Perforée NL601 |
Plaque acier |
1" |
Non |
| 6 |
Perforée NLM41 |
Plaque acier |
1" |
Non |
| 7 |
Lisse |
Plaque acier |
1" |
Non |
| 8 |
Lisse |
- |
Non |
6" R19, à 3" de la feuille |
| 8b |
Lisse |
- |
Non |
3-7/8" RA24 (1.5 #) à 5.75"de la feuille |
| 9 |
Lisse |
Plaque acier |
2,25" |
Non |
| 10 |
Perforée NLM41 |
Plaque acier |
2,25" |
Non |
| 11 |
Perforée NL601 |
Plaque acier |
2,25" |
Non |
[0058] Les feuilles dites « perforées NLM41 » sont du type de celles commercialisées par
la demanderesse sous la référence NewLine NLM41. Ces feuilles sont pourvues de perforations
de grandes dimensions (trous circulaires de diamètre quatre millimètres), obtenus
par enlèvement de matière, la densité de trous étant inférieure à un par centimètre
carré. Ces trous circulaires sont destinés à permettre une ventilation du plenum et
un désenfumage éventuel: cette gamme de produits NLM41 est classée M1/B1/Fire 1.
[0059] Les feuilles dites « perforées NL601 » sont du type de celles commercialisées par
la demanderesse sous la référence NewLine NL601. Ces feuilles sont, elles aussi, pourvues
de perforations de grande taille (trous circulaires de diamètre un millimètre), perforations
obtenues par enlèvement de matière. Ces trous circulaires sont destinés, tout comme
ceux des feuilles NLM41, à permettre une ventilation du plénum et un désenfumage éventuel,
cette gamme de produits NL601 étant classée M1/B1/Fire 1.
[0060] Les courbes correspondant à ces résultats sont données en figures 2 à 7:
- la figure 2 donne les résultats pour les essais 1b, 2b, 3, 4, par rapport à cinq valeurs
obtenues pour un étalon de référence ;
- la figure 3 donne les résultats pour les essais 5, 6, 7, par rapport audit étalon
de référence ;
- la figure 4 est un graphe rassemblant les résultats des essais 8, 8b et 9, comparés
à ceux obtenus pour les essais 1b, 2b, et 7 ;
- la figure 5 est un graphe représentant les résultats obtenus pour l'essai 10, comparés
à ceux des essais 3 et 6 ;
- la figure 6 est un graphe représentant les résultats obtenus pour l'essai 11, comparés
à ceux obtenus pour les essais 4 et 5.
[0061] La comparaison des courbes 1b et 2b montre l'impact de la mise en place d'un isolant
phonique fibreux classique, tel que cela peut être fait dans le plénum.
[0062] La comparaison des courbes 3 et 4 d'une part avec les courbes 1b 2b d'autre part
montre que la mise en place de perforations sur la feuille tendue permet d'augmenter
les propriétés d'absorption acoustique, en particulier aux hautes fréquences, domaine
dans lequel la mise en place de l'isolant fibreux s'avère peu efficace. Les inventeurs
ont recherché une explication à cette observation. II s'avère que, dans le domaine
de l'acoustique, il est connu qu'un panneau perforé rigide d'épaisseur h situé à une
distance e d'une paroi et comprenant un nombre n de perforations cylindriques de rayon
a, ce panneau étant supporté par quatre tasseaux orthogonaux, présente une pulsation
d'efficacité maximale valant

ce panneau se comportant comme un ensemble de résonateurs d'Helmholtz, sa valeur
maximale d'absorption acoustique restant tributaire de la valeur du coefficient d'amortissement
et du taux de perforation. Ce type de mécanisme est mis en oeuvre dans les plafonds
suspendus perforés.
[0063] Dans le cas des toiles tendues considérées ici, les feuilles de matériaux tendues
sont susceptibles de vibrer et ne sont donc pas rigides et indéformables, de plus
les épaisseurs h sont très faibles par rapport aux panneaux isolants phoniques, de
sorte que le modèle présenté ci dessus ne peut être utilisé. D'autres modèles, connus
dans le domaine de l'acoustique, visent à prévoir le comportement de panneaux diaphragmes
perforés, tenant compte de la raideur propre du panneau et de la compression de l'air
dans la partie arrière du panneau, ainsi que de son écoulement au travers des perforations,
pouvant jouer un rôle dissipatif.
[0064] Ces modèles très complexes pourraient être éventuellement invoqués vis à vis des
résultats obtenus lors des essais 3,4,5,6,10,11.
[0065] Les courbes 5, 6 et 7 illustrent l'impact de la mise en place d'un revêtement acoustique
en spray sur les feuilles tendues. L'effet de ce revêtement est surtout marqué en
fréquences élevées. A l'inverse, comme le montre la figure 4, pour une feuille tendue
lisse, la mise en place d'isolant fibreux (essais 2b, 8, 8b) ou la mise en place d'un
revêtement acoustique en spray (essais 7 et 9) donne, pour les fréquences supérieures
à 400 Hz, des résultats inférieurs à ceux obtenus avec des feuilles perforées avec
ou sans revêtement acoustique en spray. Dans tous les cas de figures présentés par
les essais 1b,2b,3,4,5,6,7,8,8b,9,10 et 11, les propriétés d'atténuation acoustique
présentaient une grande dissymétrie entre fréquences basses et hautes.
[0066] Les inventeurs ont constaté que, de manière inattendue, et sans qu'une explication
simple puisse être invoquée, la réalisation de micro-reliefs et de micro perforations
conduisait à des résultats aussi favorable que la réalisation de perforations de grande
taille. Les résultats obtenus avec des micro-perforations sont mêmes meilleurs dans
le domaine des hautes fréquences, par rapport à ceux obtenus par les perforations
de grande taille.
[0067] Les essais 12, 13 et 14 illustrent ces étonnants résultats. Les conditions de ces
essais étaient les suivantes : température= 70F (21,2°C environ), humidité= 64%, pression
atmosphérique. Une feuille de matériau micro perforée de 9'x8' a été testée dans un
montage type E 1219. Par « micro perforée » on désigne ici, en référence aux essais
12,13 et 14, une feuille de matériau PVC de 17 centièmes de millimètres d'épaisseur,
pourvue de micro perforations formées par aiguilletage, sans enlèvement de matière,
les aiguilles utilisées ayant un diamètre d'extrémité de l'ordre de 4 centièmes de
millimètres, la densité de micro perforations obtenue étant de l'ordre de vint trois
par centimètre carré, les perforations étant réparties sur une maille telle que représentée
en figure 1 a. La feuille a été tendue sur la face supérieure d'une boîte parallélépipédique
non peinte en paroi de fibres de verres d'épaisseur 3 / 4 ", de volume égale à 10154.72
cu.ft. Les résultats dits à « chambre vide » ont étés obtenus sans mise en place de
la boîte, la feuille de matériau étant posée sur une plaque d'acier. Pour ces essais
à chambre vide, les valeurs T60 correspondent aux temps de réverbération moyens. Le
Coefficient d'Absorption Acoustique (CAA) et les précisions ont étés obtenus suivant
la norme des Etats-Unis d'Amérique ASTM C423-90a. Les valeurs de NRC et AAC ont été
obtenues suivant la norme ASTM C423. Pour l'essai 12, une couche de 6" d'épaisseur
de laine de verre R19 de la société Owens Coming a été suspendue dans la boîte, à
3,75" de la feuille de matériau tendue. Pour l'essai 13, une couche de 1" d'épaisseur
de fibre de verre RA24 de la société Owens Corning a été suspendue dans la boîte à
8,75" de la feuille de matériau tendue. Pour l'essai 14, aucun matériau n'était placé
dans la boîte.
Tableau III-
Essais N° 12 13 et 14.
Mesures d'absorption acoustique à l'aide d'une chambre à réverbération |
| Fréq. (Hz) |
Chambre vide T60 (s) |
Incert. % |
Essai 14 T60 (s) |
Incert. % |
CAA |
Préc. Sabins / sq.ft |
Essai 13 T60 (s) |
Incert % |
CAA |
Préc Sabins / Sq.ft |
Essai 12 T60 (s) |
Incert. % |
CAA |
Préc. Sabins / Sq.ft |
| 50 |
1.63 |
5 |
1.31 |
3.23 |
0.76 |
0.26 |
1.37 |
2.59 |
0.52 |
0.26 |
1.88 |
15.29 |
0.84 |
0.61 |
| 63 |
1.37 |
7.56 |
0.96 |
4.48 |
2.15 |
0.50 |
0.90 |
3.25 |
2.59 |
0.46 |
1.01 |
4.61 |
1.80 |
0.50 |
| 80 |
1.60 |
5.44 |
1.17 |
14.97 |
1.61 |
0.92 |
1.12 |
6.42 |
1.88 |
0.48 |
1.15 |
4.52 |
1.71 |
0.36 |
| 100 |
2.40 |
5.74 |
2.21 |
6.64 |
0.24 |
0.32 |
1.96 |
9.18 |
0.64 |
0.36 |
1.70 |
2.44 |
1.17 |
0.19 |
| 125 |
3.16 |
2.37 |
2.81 |
3.90 |
0.27 |
0.11 |
2.57 |
3.86 |
0.51 |
0.12 |
2.37 |
2.67 |
0.73 |
0.09 |
| 160 |
3.56 |
3.22 |
3.06 |
1.99 |
0.32 |
0.08 |
2.63 |
1.95 |
0.69 |
0.08 |
2.56 |
4.01 |
0.76 |
0.13 |
| 200 |
4.01 |
2.53 |
3.55 |
2.31 |
0.22 |
0.06 |
2.94 |
2.38 |
0.63 |
0.07 |
2.58 |
2.07 |
0.96 |
0.07 |
| 250 |
5.62 |
1.34 |
4.37 |
2.16 |
0.35 |
0.04 |
3.45 |
2.53 |
0.77 |
0.05 |
3.18 |
2.06 |
0.94 |
0.05 |
| 315 |
6.67 |
1.77 |
5.02 |
1.43 |
0.34 |
0.03 |
3.81 |
1.58 |
0.78 |
0.03 |
3.54 |
1.19 |
0.91 |
0.03 |
| 400 |
6.25 |
0.90 |
4.53 |
1.65 |
0.42 |
0.03 |
3.64 |
1.62 |
0.80 |
0.03 |
3.39 |
1.77 |
0.93 |
0.04 |
| 500 |
7.05 |
0.62 |
4.82 |
1.08 |
0.45 |
0.03 |
3.93 |
1.28 |
0.78 |
0.02 |
3.85 |
1.43 |
0.81 |
0.03 |
| 630 |
7.23 |
0.73 |
4.85 |
1.29 |
0.47 |
0.02 |
3.99 |
1.44 |
0.78 |
0.03 |
3.95 |
1.43 |
0.79 |
0.03 |
| 800 |
7.23 |
0.41 |
4.65 |
1.01 |
0.53 |
0.02 |
3.89 |
0.71 |
0.82 |
0.01 |
3.87 |
0.84 |
0.83 |
0.02 |
| 1000 |
7.17 |
0.45 |
4.47 |
1.06 |
0.58 |
0.02 |
3.85 |
0.59 |
0.83 |
0.01 |
3.88 |
0.93 |
0.82 |
0.02 |
| 1250 |
6.92 |
0.45 |
4.17 |
0.55 |
0.66 |
0.01 |
3.72 |
0.51 |
0.86 |
0.01 |
3.70 |
0.52 |
0.87 |
0.01 |
| 1600 |
6.25 |
0.34 |
3.83 |
0.61 |
0.70 |
0.01 |
3.50 |
0.49 |
0.87 |
0.01 |
3.49 |
0.61 |
0.88 |
0.01 |
| 2000 |
5.29 |
0.43 |
3.45 |
0.73 |
0.70 |
0.02 |
3.21 |
0.47 |
0.85 |
0.01 |
3.21 |
0.52 |
0.85 |
0.01 |
| 2500 |
4.06 |
0.49 |
2.90 |
0.41 |
0.68 |
0.01 |
2.76 |
0.42 |
0.80 |
0.01 |
2.76 |
0.59 |
0.81 |
0.02 |
| 3150 |
3.37 |
0.57 |
2.54 |
0.59 |
0.57 |
0.02 |
2.45 |
0.40 |
0.78 |
0.02 |
2.44 |
0.48 |
0.78 |
0.02 |
| 4000 |
2.80 |
0.48 |
2.23 |
0.46 |
0.63 |
0.02 |
2.17 |
0.36 |
0.72 |
0.02 |
2.17 |
0.48 |
0.72 |
0.02 |
| 5000 |
2.20 |
0.55 |
1.85 |
0.50 |
0.59 |
0.03 |
1.82 |
0.40 |
0.66 |
0.02 |
1.80 |
0.48 |
0.69 |
0.03 |
| 6300 |
1.67 |
0.38 |
1.48 |
0.44 |
0.54 |
0.03 |
1.45 |
0.39 |
0.62 |
0.02 |
1.43 |
0.44 |
0.68 |
0.03 |
| 8000 |
1.21 |
0.53 |
1.11 |
0.50 |
0.50 |
0.04 |
1.09 |
0.68 |
0.58 |
0.05 |
1.08 |
0.60 |
0.65 |
0.05 |
| 10000 |
0.89 |
0.78 |
0.83 |
0.85 |
0.51 |
0.09 |
0.83 |
0.61 |
0.58 |
0.08 |
0.82 |
0.64 |
0.70 |
0.08 |
[0068] Les valeurs de AAC et NRC obtenues sont données dans le tableau IV ci dessous:
Tableau IV-
| Essais N° 12 13 et 14, valeurs NRC et AAC obtenues |
| |
NRC |
AAC |
| Essai 12 |
0.85 |
0.87 |
| Essai 13 |
0.8 |
0.8 |
| Essai 14 |
0.5 |
0.51 |
[0069] Les valeurs d'absorption acoustique obtenues lors des essais 12,13 et 14 sont reportées
sur le graphe de la figure 7, seules les fréquences comprises entre 125 et 4000 Hz
étant prises en compte, afin d'homogénéité de présentation avec les graphes des figures
2 à 6.
[0070] La combinaison d'une membrane micro perforée avec un isolant fibreux placé à distance
de la paroi rigide permet l'obtention d'une atténuation acoustique homogène sur toute
la gamme de fréquences considérée.
[0071] Les essais réalisés pour la première et la deuxième série mentionnées ci dessus mettaient
en oeuvre une chambre acoustique à parois en fibres de verre, ce qui ne correspond
pas à la disposition réelle des plafonds tendus.
[0072] Afin de mieux évaluer l'impact de la présence du support de feuille tendue sur les
propriétés d'atténuation acoustique d'ensemble, une troisième série d'essais a été
effectuée dans les conditions suivantes.
Essai A :
[0073] Des panneaux de 8' x9' de fibres de verre d'un poids total de 0.25psf, d'épaisseur
1" ( densité 3 Ib/cu.ft) entourés d'un cadre tubulaire métallique de 4" de hauteur
et de 1-1/2 " d'épaisseur nominale ont étés fixés directement sur la paroi de base
de la chambre de réverbération (montage A de la norme ASTM E 795).
[0074] Ces cadres formaient support pour des bandes de matériau lisses tendues en PVC
Essai B :
[0075] Des panneaux de 8' x9' de PVC lisse (5mil) ont étés placé à l'aide d'un montage harpon
/rail à 4" de la paroi de fond de la chambre de réverbération (montage E90 de la norme
ASTM E 795).
[0076] Le cadre support des panneaux en PVC lisse est en tubes métalliques de hauteur 4"
et d'épaisseur nominale 1-1/2".
[0077] Ce cadre est fixé par l'extérieur sur la paroi de base de la chambre de réverbération.
[0078] Un panneau de fibre de verre de 2" d'épaisseur (densité 3 Ib/cu.ft) étant placé directement
sur la paroi de fond de cette chambre.
[0079] Le poids total de ce panneau de fibre de verre est de 0.49 psf, la bande de PVC pesant
0.05 psf.
Essai C :
[0080] Des panneaux de 8' x9' de PVC lisse (5mil) ont étés placé à l'aide d'un montage harpon
/rail à 4" de la paroi de fond de la chambre de réverbération (montage E90 de la norme
ASTM E 795).
[0081] Le cadre support des panneaux en PVC lisse est en tubes métalliques de hauteur 4"
et d'épaisseur nominale 1-1/2".
[0082] Ce cadre est fixé par l'extérieur sur la paroi de base de la chambre de réverbération.
[0083] Un panneau de fibre de verre de 1" d'épaisseur (densité 3 lb/cu.ft) étant placé directement
sur la paroi de fond de cette chambre.
[0084] Le poids total de ce panneau de fibre de verre est de 0.25 psf, la bande de PVC pesant
0.05 psf.
[0085] Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau V ci dessous.
Tableau V-
| Résultats obtenus pour les essais A B et C. |
| |
Coefficient d'absorption acoustique |
Sabins Essai A |
Coefficient d'absorption acoustique Essai B |
Sabins Essai B |
Coefficient d'absorption acoustique Essai C |
Sabins Essai C |
| 100 |
0.05 |
3.6 |
0.17 |
12.5 |
0.09 |
6.6 |
| 125 |
0.07 |
5.3 |
0.28 |
20.0 |
0.14 |
9.8 |
| 160 |
0.12 |
8.3 |
0.47 |
33.8 |
0.24 |
17.2 |
| 200 |
0.21 |
15.3 |
0.75 |
54.3 |
0.34 |
24.7 |
| 250 |
0.30 |
21.6 |
1.02 |
73.5 |
0.52 |
37.1 |
| 315 |
0.45 |
32.6 |
1.11 |
80.0 |
0.70 |
50.3 |
| 400 |
0.66 |
47.5 |
1.08 |
77.9 |
0.87 |
62.5 |
| 500 |
0.69 |
49.6 |
0.84 |
60.7 |
0.69 |
50.0 |
| 630 |
0.71 |
50.9 |
0.66 |
47.3 |
0.52 |
37.1 |
| 800 |
0.72 |
52.0 |
0.52 |
37.3 |
0.39 |
27.9 |
| 1000 |
0.74 |
53.3 |
0.42 |
29.9 |
0.30 |
21.3 |
| 1250 |
0.78 |
56.4 |
0.34 |
24.8 |
0.25 |
18.2 |
| 1600 |
0.83 |
60.1 |
0.30 |
21.3 |
0.28 |
19.9 |
| 2000 |
0.87 |
62.6 |
0.25 |
18.2 |
0.31 |
22.4 |
| 2500 |
0.92 |
65.9 |
0.22 |
15.7 |
0.25 |
17.9 |
| 3150 |
0.94 |
67.7 |
0.18 |
13.2 |
0.21 |
14.8 |
| 4000 |
0.98 |
70.2 |
0.15 |
11.0 |
0.18 |
13.3 |
| 5000 |
1.01 |
72.5 |
0.13 |
9.3 |
0.18 |
13.0 |
[0086] Les valeurs NRC moyen et NRC obtenues pour ces essais A B et C sont précisées ci
dessous dans le tableau VI.
Tableau VI-
| Valeurs NRC obtenues pour les essais A B et C. |
| |
Essai A |
Essai B |
Essai C |
| NRC Moyen |
0.65 |
0.633 |
0.455 |
| NRC |
0.65 |
0.65 |
0.45 |
[0087] Les valeurs des coefficients d'absorption acoustique ont étés obtenues suivant les
termes de la norme ASTM C 423-90a, par un analyseur Bruel Kjaer type 2133.
[0088] Les histogrammes des figures 8, 9 et 10 représentent les évolutions des coefficients
d'absorption acoustique pour les fréquences comprises entre 100 et 5000 Hertz, pour
les essais A, B et C.
[0089] Le matériau polymère souple, en feuille, à propriétés acoustiques améliorées qui
vient d'être décrit est apte à être utilisé pour des structures tendues de décoration
ou masquage telles què notamment faux plafonds, faux murs.
[0090] Ce matériau peut également être employé pour les panneaux d'affichage, de type fixe
ou à défilement, l'atténuation de la réverbération permettant de réduire la nuisance
sonore générée par ces panneaux.
[0091] L'aspect visuel du matériau n'étant pas sensiblement modifié par la réalisation de
ces micro-reliefs, ce matériau reste parfaitement adapté à une utilisation tant en
milieu industriel qu'en milieu hospitalier que pour des équipements collectifs ou
des locaux d'habitations modernes ou historiques.
[0092] Les propriétés acoustiques obtenues à laide de ces matériaux sont tout à fait comparables
à celles de plafonds suspendus conventionnels, ainsi que le montre le tableau ci-dessous,
donné à titre indicatif.
Tableau VII-
| Comparaison des propriétés acoustiques d'une feuille micro perforée selon l'invention
et de plaques de plafonds conventionnelles. |
| Produit |
125Hz |
250Hz |
500Hz |
1000Hz |
2000Hz |
4000Hz |
CAA |
| Plaque de plafond suspendu a (Armstrong) |
0.23 |
0.32 |
0.40 |
0.87 |
0.74 |
0.83 |
0.55 |
| Plaque de plafond suspendu b (Armstrong) |
0.34 |
0.32 |
0.40 |
0.64 |
0.71 |
0.76 |
0.55 |
| Plaque de plafond suspendu c (Armstrong) |
0.33 |
0.31 |
0.53 |
0.68 |
0.62 |
0.52 |
0.55 |
| Toile tendue micro-perforée New Mat (assai 14) |
0.27 |
0.35 |
0.45 |
0.58 |
0.70 |
0.63 |
0.50 |