Les matériaux absorbants

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1 L absorption acoustique est le pouvoir qu ont certains matériaux de laisser pénétrer une partie de l énergie sonore qui vient frapper leur surface. Un matériau absorbant posé sur une cloison va diminuer la partie du bruit qui est réfléchie dans la même pièce. Il va donc améliorer la qualité acoustique de cette pièce mais ne va pas réduire la part de bruit qui traverse la cloison vers le local voisin. Autrement dit, un matériau absorbant n améliore pas l isolation acoustique, il sert uniquement à faire diminuer le niveau sonore à l intérieur d un local. 1. Principe de fonctionnement Ces types de matériaux absorbants sont caractérisés par un facteur d absorption α (aussi appelé facteur de Sabine) qui représente le rapport de l énergie sonore absorbée à l énergie sonore incidente. Si α = 0, rien n est absorbé et tout le bruit est réverbéré (exemple : le béton lisse) ; si α = 1, tout est absorbé (exemple : porte ouverte) L absorption est, en général, meilleure dans les hautes fréquences, il est donc plus facile de réduire les bruits aigues que les bruits graves. Le comportement acoustique d un local est quant à lui caractérisé par le temps de réverbération, noté T 60. C est le temps nécessaire pour que le niveau sonore du champ réverbéré décroisse de 60 db dans le local lorsque le bruit est brusquement arrêté. Dans les bureaux et les petits ateliers, le temps de réverbération doit être idéalement compris entre 0,5 et 0,7 s ; alors que dans les usines, un T 60 de 1 s est toléré. Paroi non traitée Paroi recouverte d un absorbant source : INRS A partir du temps de réverbération, il est possible de déterminer le coefficient d absorption moyen des matériaux absorbants à mettre en place dans une pièce (voir étude «bruit artisanat» du CNIDEP). 1

2 2. Techniques utilisées Les mousses Les matériaux absorbants Les matériaux poreux Il en existe différents types mais les mousses à matelas que l on trouve communément dans le commerce ne conviennent pas pour le traitement acoustique car leurs cellules sont fermées et elles n ont aucun pouvoir absorbant. Pour être efficace, une mousse doit posséder des cellules ouvertes, c'est-à-dire communiquant entre elles de manière à offrir une surface absorbante aussi grande que possible. Si les panneaux présentent un relief géométrique, celui-ci doit être découpé et non extrudé ni moulé. Seule la découpe permet de conserver des cellules ouvertes sur toute la surface de la mousse. Ces reliefs ont pour but d augmenter la surface d absorption. Les mousses sont caractérisées par une très haute absorption à hautes fréquences et une absorption nettement plus faible à basses fréquences. Il existe deux types de mousses acoustiques répondant à ces exigences : la mousse en polyuréthane et la mousse de mélanine. Pour chacun de ces types de mousse, plus l épaisseur est importante, plus l efficacité d absorption l est également. Les mousses en polyuréthane C est la plus répandue. Elle peut être présentée sous différentes formes avec des reliefs variés. Elle est utilisée par de nombreux distributeurs. Ses avantages sont qu elle peut être colorée, et devient alors un élément décoratif, et qu elle est moins chère que la mousse de mélamine. Ses inconvénients sont les cellules qui sont plus grosses que celles de la mousse en mélamine et offrent donc moins de surface d absorption. De plus, la coloration, même réalisée dans la masse, est sensible à la lumière et donc toutes les mousses en polyuréthane finissent par brunir. Les mousses peintes résistent mieux mais la peinture bouche une partie des pores d où une perte d efficacité. source : Les mousses en mélamine source : Ses avantages sont tout d abord ses cellules qui sont plus petites que celles de la mousse en polyuréthane : elles sont donc plus nombreuses et le coefficient d absorption s en trouve considérablement augmenté (un panneau de mousse en mélanine est 50% plus absorbant qu un panneau en polyuréthane mais aussi parfois 50% plus cher). Ensuite, elle est insensible aux ultraviolets et donc ne jaunit pas et résiste au vieillissement. De plus, la mousse en mélamine résiste au feu. 2

3 Les laines minérales Les matériaux absorbants Il existe différents types de laines minérales comme par exemple la laine minérale de verre ou la laine minérale de roche. Elles ont des caractéristiques d absorption acoustique identiques et sont de qualité égale pour améliorer les performances d isolation acoustique des constructions. Les avantages des laines minérales sont les suivants : elles sont non combustibles et ne dégagent pas de fumées toxiques, la structure de la laine contient de l air sec et stable faisant obstacle au transfert de chaleur, les laines minérales favorisent une isolation et une absorption acoustique optimale, ne retenant pas l eau, elles conservent dans le temps ses caractéristiques mécaniques et thermiques. Malgré cela, les laines minérales contiennent des fibres respirables très irritante et potentiellement cancérigène. En ce qui concerne l acoustique, c est grâce à sa structure ouverte et enchevêtrée que la laine minérale freine les mouvements de particules d air et dissipe l énergie sonore. Elle empêche ainsi la transmission des bruits aériens, des bruits d impacts et leur réverbération. La laine minérale peut être utilisée sous différentes formes : tuiles pour plafonds, dalles acoustiques, remplissage de cavité de séparation, revêtements muraux, baffles Il est possible de la retrouver donc aussi bien pour l absorption sonore des murs que des planchers ou des plafonds. Les matériaux en laine minérale sont caractérisés par une très haute absorption à hautes fréquences et une absorption nettement plus faible à basses fréquences. Les matériaux absorbants écologiques Ils existent d autres matériaux absorbant le bruit et ayant également l avantage d être écologique. Parmi ces matériaux, on trouve : source : la fibre de bois (sous forme de panneaux), la laine de bois (fibre de bois flexible et élastique), le chanvre (sous forme de panneaux, de rouleaux, en vrac ou en enduit), le liège (sous forme de panneaux ou de granulés) la fibre de coco (sous forme de panneaux ou de rouleau), la laine de mouton, la ouate de cellulose. 3

4 Ces matériaux offrent de nombreux avantages. Le principal inconvénient vient du coût de production de ces matériaux qui est généralement supérieur aux autres matériaux. Par exemple, en plus d être un absorbant acoustique, le liège offre une bonne résistance à l humidité. Les matériaux membranes et résonateurs Les matériaux membranes et résonateurs peuvent se trouver sous forme de panneaux légers en bois, en verre ou en métal. Ils sont caractérisés par une faible absorption à hautes fréquences et une absorption plus élevée à basses fréquences. En pratique, on essaie d utiliser des matériaux membranes recouverts d un matériau poreux afin d avoir une absorption plus ou moins égale à toutes les fréquences. 3. Critères de choix Pour savoir quel matériau absorbant est le plus adapté, il faut prendre en compte les critères suivants : L absorption dans les fréquences élevées, elle est obtenue facilement avec les matériaux à porosité ouverte et fibreux. L absorption dans les fréquences basses, elle nécessite de l espace pour installer des membranes ou des résonateurs dont l encombrement est non négligeable. L absorption dans les fréquences moyennes, elle est réalisée par des matériaux poreux épais, des petits résonateurs ou des plaques. Il faut donc plusieurs modes d absorption et donc plusieurs matériaux dans un local pour absorber uniformément tout le spectre. Dans la plupart des cas, l absorption dépend du mode de fixation et de la dispersion des matériaux dans le cas d éléments indépendants comme des plaques ou des résonateurs. La fabrication industrielle de matériaux universels est complexe et coûteuse ; la solution pour réaliser une absorption uniforme est donc d utiliser un assemblage ou un panachage de matériaux différents dans un même local. Pour augmenter la surface totale d absorption d un local, il est possible de réaliser des surfaces convexes, les matériaux peuvent être placés ailleurs que contre les parois, par exemple suspendus au plafond ; les géométries complexes et la rugosité des matériaux sont favorables à l absorption acoustique. Enfin, un choix des matériaux doit également tenir compte des conditions de mise en œuvre, d esthétique, de résistance mécanique, d entretien et de sécurité incendie. Source : 4. Notions de coût Les mousses absorbantes : de 17 à 122 TTC/m². Le prix des plaques de mousses dépend des matériaux utilisés ainsi que de la forme de la plaque. Les laines minérales : de 2 à 25 TTC/m². Comme pour les mousses absorbantes, le coût des laines minérales dépend du degré de sophistication de celle-ci. Les isolants écologiques : de 6 à 45 TTC/m². 4

5 5. Coefficients d absorption «α» Le tableau ci-dessous regroupe les coefficients d absorption α des matériaux classiques en fonction de la fréquence du bruit : Basses Moyennes fréquences fréquences Hautes fréquences 125 HZ 500 Hz 2000 HZ 4000 Hz Pierre, béton lisse 0,01 0,02 0,02 0,02 Revêtement de sol dur 0,03 0,03 0,05 0,05 Bloc de bois, linoléum ou caoutchouc sur sol ou mur 0,05 0,05 0,1 0,1 dur Fenêtres verre 3 mm 0,2 0,1 0,05 0,02 Grandes fenêtres 7 mm 0,1 0,04 0,02 0,02 Plafonnage sur fond dur 0,03 0,03 0,04 0,04 Plafonnage sur vide 0,3 0,1 0,04 0,04 Plafonnage suspendu au plafond avec vide important 0,2 0,1 0,04 0,04 Contreplaqué sur fond dur 0,05 0,05 0,05 0,05 Contreplaqué sur vide ou chevron 0,3 0,15 0,1 0,05 Contreplaqué avec matériau absorbant dans vide 0,4 0,15 0,1 0,05 Panneaux bois comprimé 13 mm sur fond dur 0,05 0,15 0,3 0,3 Panneaux bois avec vide d'air ou monté sur chevrons 0,3 0,3 0,3 0,3 Carpette moyenne épaisseur sur sol en béton 0,1 0,3 0,5 0,5 Feutre sous membrane perforée sur fond dur 0,1 0,7 0,8 0,8 25 mm sur fond dur 0,1 0,4 0,6 0,6 80 mm sur fond dur 0,2 0,8 0,8 0,8 25 mm sur vide 0,15 0,6 0,6 0,6 Laine de verre 25 mm sur fond dur 0,2 0,7 0,9 0,8 Laine de verre 50 mm sur fond dur 0,3 0,8 0,9 0,9 Laine de verre 25 mm sur espace vide 0,4 0,8 0,9 0,8 Laine de mouton 60 mm 0,13 0,35 0,82 0,83 Cellulose 60 mm 0, Liège 50 mm 0,4 0,5 Fibre de coco 0,18 0,3 0,4 0,5 Mousse en mélamine 30 mm 0,05 0,3 0,78 0,9 Chanvre 300 mm 0,55 5