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Matériaux absorbants acoustiques et isolants thermiques

Absorption acoustique et isolation thermique

Combiner isolation acoustique et isolation thermiqueOn utilise souvent le même terme « isolation » dans les 2 composantes du confort que sont l’isolation thermique et l’isolation acoustique. Il recouvre généralement deux réalités physiques différentes :

  • La notion d’isolation thermique est simple. Le but est de placer une barrière infranchissable entre côté « chaud » et côté « froid ». Il « suffit » de trouver la cloison idéale qui est dotée d’une conductivité thermique nulle. 
  • On cherche généralement un comportement beaucoup plus complexe lorsqu’on veut apporter une isolation acoustique. Il faut d’une part éviter le passage du son d’un côté à l’autre de la paroi, comme dans l’isolation thermique, mais en plus on souhaite éviter la réverbération du son du « côté bruyant ». On recherche donc aussi obtenir une absorption des ondes sonores. 

Matériaux isolants et absorbants phoniques

L’isolation phonique repose en grande partie sur les propriétés d’absorption acoustique de certains matériaux. Ceux-ci absorbent les bruits aériens incidents plutôt que de les réfléchir.
Avant les années 1970, les fibres d’amiante étaient utilisées à la fois pour l’isolation thermique et phonique. Depuis leur interdiction à cause de leur nocivité, elles sont remplacées par d’autres fibres ainsi que par des mousses synthétiques.

Mécanismes d'absorption phonique et de barrière thermique -Crédit DepositphotosPourquoi ces matériaux sont-ils des absorbants phoniques efficaces ?

Les vibrations sonores incidentes pénètrent dans la structure du matériau absorbant en déplaçant les fibres ou les parois des cellules de la mousse. L’énergie acoustique est consommée par les frottements entre fibres ou par la déformation viscoplastique du matériau alvéolaire. Dans les 2 cas, elle se transforme en énergie thermique.
On comprend que cette conversion d’énergie acoustique en énergie thermique sera d’autant plus ample que la quantité de matière mise en jeu sera plus grande. Les absorbants phoniques les plus efficaces doivent donc avoir une porosité ouverte, contrairement aux isolants thermiques.

 

Un support rigide, avec des ouvertures sur la face exposée au bruit incident, placé autour du matériau absorbant est indispensable pour optimiser la capacité d’absorption du panneau isolant.

Dans un bâtiment résidentiel, les deux types d’isolation (acoustique et thermique) sont généralement exigées simultanément. On préférera ainsi les isolants qui sont performants dans les deux cas. A contrario, dans le domaine industriel, l’encoffrement d’un compresseur demande des propriétés plutôt contradictoires : 

  • une barrière phonique parfaite,
  • pas d’exigence quant à l’absorption acoustique (les réflexions acoustiques dans la cabine importent peu), 
  • une isolation thermique nulle (!) permettrait d’assurer le refroidissement du compresseur par radiation dans tout le local.

Malgré ces difficultés, on peut aborder globalement les matériaux d’isolation en gardant à l’esprit que les propriétés d’isolation acoustique et thermique ne sont pas liées. 

 

Les matériaux utilisés en isolation acoustique et thermique

Les rouleaux et plaques de fibres de verre sont des isolants acoustiques et thermiques traditionnels Comme rappelé plus haut, la dangerosité de l’amiante a provoqué son remplacement par d’autres matériaux, dont des fibres et mousses synthétiques.
Globalement, le marché de l’isolation européen (thermique et acoustique confondus) est actuellement partagé entre 3 matériaux, les autres solutions totalisant ensemble seulement 3% du marché. Ces 3 matériaux sont :

  • les fibres de verre,
  • les fibres de roches,
  • les mousses synthétiques (polyuréthane, polyéthylène, polystyrène, mélamine).

C’est le cas dans l’isolation des bâtiments mais aussi des baffles et silencieux cylindriques, toutefois avec une moindre importance des mousses polymères.

La laine de mouton est un excellent isolant thermique et un absorbant acoustique moyenLes nouvelles exigences de développement durable vont changer ces ratios dans la décennie à venir, au profit des isolants naturels dont l’impact écologique est très faible et qui sont intéressants aussi pour leur faible toxicité:

  • matières minérales : laine de roche, argile expansé
  • matières végétales : paille de riz, laine de lin, fibres de chanvre, fibres de cellulose, balles de coton, liège, fibres de coco …
  • matières animales : laine de mouton

La plupart des isolants à base végétale et animale ont en fait été utilisés depuis des siècles. Ils ont été exclus justement parce qu’ils sont naturels, donc de propriétés variables. Les caractéristiques de la laine de mouton dépendent de l’espèce de mouton, du lieu où vit le mouton, des variations saisonnières et annuelles du climat, … autant de facteurs de variation que les normes applicables à la construction ne peuvent que très difficilement prendre en compte. Certaines fibres naturelles sont vendues sur le marché, mais uniquement aux particuliers. Les professionnels du bâtiment n’ont pas le droit de l’utiliser du fait des normes de construction qu’ils sont tenus de respecter.

Des plaques poreuses de cellulose, provenant du recyclage de journaux, constituent un bon isolant thermique et absorbant acoustiqueLa fibre de cellulose, quant à elle, présente d’excellentes propriétés à la fois pour l’isolation thermique et l’isolation phonique. Par contre, on comprend aisément que la résistance au feu est problématique, comme la résistance aux températures « élevées » (ne serait-ce que 100 °C en continu), aux microorganismes, aux moisissures et aux insectes !

Les filières de recyclage imposeront de leur côté des alternatives de fibres et mousses produites à partir de matières recyclées :

  • polyesters (provenant des bouteilles de sodas),
  • composites allégés de cellulose et plastiques (provenant des emballages alimentaires),
  • caoutchoucs allégés (dérivés de pneus usés), …

Etant produite à partir de déchets disponibles à proximité des lieux de consommation, les matières recyclées présentent un bilan favorable. Elles occuperont certainement une place très importante, toutefois surtout dans les matériaux d’amortissement des impacts. 

Les domaines d’utilisation de chacune de ces solutions d’isolation thermique et phonique sont limités par leurs propriétés :

  • isolation thermique
  • absorption acoustique
  • résistance à la température
  • résistance au gel
  • résistance à l’humidité
  • résistance aux microorganismes
  • résistance aux insectes et aux rongeurs
  • constance des propriétés
  • durée de vie en conditions normales

Les balles de coton sont un bon isolant thermique et acoustique    Les fibres de chanvre sont testées comme isolants   

Ci-dessus : à gauche un cotonnier et, à droite, un plant de chanvre

 

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