Contrôle et optimisation d'un procédé de fabrication de mousses acoustiques thermodurcissables à porosité ouverte

Dans de nombreux domaines industriels tels que l'aéronautique, la construction ou encore les transports, la réduction du bruit revêt un enjeu majeur. Dans le cas des aéroports par exemple, les normes de régulation du bruit sont de plus en plus strictes. Les efforts se multi- plient pour élaborer de nouveaux matériaux et de nouvelles techniques de réduction du bruit. Les industries se tournent ainsi vers des matériaux acoustiques tels que les matériaux poreux à cellules ouvertes, à la fois légers et aux bonnes propriétés d'absorption du son. Toutefois, les procédés de fabrication de ces matériaux sont en général coûteux et les matériaux obtenus présentent un compromis non optimal entre propriétés acoustiques et mécaniques. Le projet de maîtrise a pour but de développer un nouveau procédé de fabrication reposant sur la lixiviation de particules, et dont les matériaux obtenus sont des mousses thermodurcissables alliant de bonnes propriétés acoustiques et mécaniques. Dans un premier temps, les paramètres du procédé ont été identifiés puis étudiés afin d'éva- luer leur influence sur les propriétés des mousses fabriquées. Les contraintes de fabrication des mousses thermodurcissables aux pores interconnectés ont été étudiées pour assurer la faisabilité du procédé. Par la suite, des tendances entre les paramètres du procédé et les propriétés des mousses ont été mises en évidence en variant les paramètres de fabrication. Les valeurs et natures des paramètres procédés ont été élargies à de nouveaux types de ré- sine et de nouvelles tailles de particules afin de définir les limites du procédé. Une méthode de caractérisation inverse, basée sur des mesures acoustiques, a permis de déterminer cinq paramètres physiques, définis par des modèles acoustiques, tels que le modèle de Johnson- Champoux-Allard-Pride-Lafarge utilisé dans cette étude, et qui permettent de caractériser les mousses acoustiques. La caractérisation des mousses a été complétée par des essais mé- caniques en compression. Enfin, la simplicité et la versatilité du procédé ont été confirmées par la fabrication de mousses multicouches. Cette analyse avait pour but de combiner les propriétés acoustiques observées sur les mousses monocouches dans un seul matériau. Des analyses au microscope et au microtomographe à rayons X ont montré que les pores sont interconnectés au sein des matériaux fabriqués, ce qui prouve l'efficacité du procédé à fabriquer de tels matériaux. Les pores sont les empreintes des particules utilisées, assurant ainsi le contrôle de la microstructure. La porosité et l'épaisseur des mousses reposent sur la taille des particules, sur le ratio entre la quantité de résine et la quantité de particules, ainsi que sur la pression de compaction. La pression de compaction est apparue comme le paramètre procédé déterminant dans la fabrication des mousses par sa capacité à faire entrer les particules en contact et permettant ainsi un lessivage complet des particules et donc une microstructure à pores interconnectés. Les mousses fabriquées présentent une absorption acoustique sur une large bande de fréquences, ainsi que des modules en compression valant jusqu'à 80MPa. Les résultats montrent qu'un compromis optimal entre absorption et module en compression peut être atteint en utilisant des tailles de particules variant entre 500µm et 700µm. La méthode de caractérisation inverse a permis de compléter la caractérisation des mousses monocouches. Une analyse des matériaux multicouches a montré que selon la couche de matériau faisant face à l'onde sonore, le multicouche se comporte soit comme un absorbant sur une large bande de fréquences, encore plus efficace que les matériaux monocouches dont il est constitué, soit comme un résonateur basses fréquences.