Basotect ou laine de roche : coefficient d’absorption, graves et réaction au feu en comparaison directe

Les deux matériaux sont des absorbeurs poreux. Le son met en mouvement l’air contenu dans les pores ouverts, un frottement visqueux apparaît sur les parois des pores et une partie de l’énergie sonore est convertie en chaleur. L’efficacité dépend pour l’essentiel de trois grandeurs : la résistivité au passage de l’air du matériau (la résistance à l’écoulement rapportée à l’épaisseur), l’épaisseur de la couche et la distance à la paroi rigide.

La résistivité au passage de l’air (unité Pa s/m2, autrefois Ns/m4 ou Rayl/m) est la grandeur individuelle la plus importante. Dans « Acoustic Absorbers and Diffusers », Cox et D’Antonio indiquent une plage cible favorable d’environ 5 000 à 50 000 Pa s/m2 pour un absorbeur poreux placé librement devant la paroi. La règle empirique selon laquelle le produit de la résistivité par l’épaisseur (sigma fois d) atteint l’optimum autour de 1 000 Pa s/m revient pratiquement au même. Ce sont deux approximations, pas une limite nette. En dessous, le son pénètre facilement mais n’est pas assez freiné. Nettement au-dessus, il se produit un saut d’impédance en surface et une partie du son est réfléchie avant d’entrer dans le matériau.

Avec environ 10 000 Pa s/m2, le Basotect se situe au bord inférieur de cette fenêtre ; la laine de roche des densités acoustiques usuelles (40 à 60 kg/m3) se situe nettement au-dessus, le plus souvent au-delà de 15 000 Pa s/m2. Les valeurs exactes dépendent du produit et de la densité et se dispersent davantage que des chiffres fixes ne le laissent penser : on mesure grosso modo 8 000 à 15 000 Pa s/m2 pour le Basotect et environ 10 000 à 40 000 Pa s/m2 pour la laine minérale de ces densités. Le comportement dans les graves découle de cet écart.

Le modèle empirique de Delany-Bazley donne une première orientation. Il calcule l’impédance caractéristique et la constante de propagation à partir du seul rapport f/sigma, mais il a été établi sur des isolants fibreux de porosité proche de 1 et n’est valable qu’environ pour 0,01 < f/sigma < 1,0. Pour des mousses comme le Basotect, ce n’est qu’une approximation. Les modèles à plusieurs paramètres comme Johnson-Champoux-Allard, qui prennent en compte en plus la porosité, la tortuosité et les longueurs caractéristiques, sont physiquement plus précis. Pour la pratique, l’essentiel suffit : la résistivité au passage de l’air et l’épaisseur fixent ensemble la courbe d’absorption.

Le Basotect G+ est une mousse de résine mélamine à cellules ouvertes d’une masse volumique de 9 ±1,5 kg/m3 (EN ISO 845) et d’une conductivité thermique d’environ 0,035 W/mK à 10 °C. Côté température, le chiffre souvent cité de 240 °C est un pic de courte durée. En service continu, la plage d’utilisation se situe plutôt autour de 150 à 200 °C. La masse volumique très faible explique le poids réduit et, en même temps, la faible résistivité au passage de l’air.

Acoustiquement, le Basotect présente le profil typique des mousses : faible dans les basses fréquences, très fort dans les moyennes et hautes fréquences. Pour 50 mm posés directement sur la paroi, les valeurs mesurées publiées selon NF EN ISO 354 se situent grosso modo à αs 0,15 à 0,20 (125 Hz), 0,5 à 0,6 (250 Hz), environ 0,95 (500 Hz) et 0,9 à 1,0 à partir de 1000 Hz. Ce sont des valeurs indicatives ; les chiffres concrets dépendent du produit, du lot et du montage d’essai. À 25 mm, ce sont surtout les bandes inférieures qui chutent nettement, et l’absorbeur ne devient vraiment efficace qu’au-dessus d’environ 1000 Hz. Le NRC selon ASTM C423 des plaques de 50 mm d’ancienne génération est d’environ 0,95.

La règle empirique sous-jacente est la condition du quart de longueur d’onde : un absorbeur poreux devient efficace (αs supérieur à 0,5) là où son épaisseur correspond à environ un quart de la longueur d’onde. Pour 50 mm, cette limite se situe par le calcul autour de 1715 Hz (c = 343 m/s) ; du fait de la résistivité finie, une absorption utilisable commence un peu plus bas. Cela ne change rien au fait que 125 et 250 Hz sont à peine atteignables avec des plaques de mousse minces. Qui veut atteindre 125 Hz par absorption poreuse pure a besoin d’une profondeur de matériau de l’ordre de 60 à 70 cm (lambda/4 pour 125 Hz vaut environ 0,69 m), ce que l’on résout en pratique par une lame d’air plutôt que par une épaisseur massive.

Important pour l’interprétation : les mesures en salle réverbérante selon ISO 354 donnent régulièrement des valeurs supérieures à 1,0 en raison de la diffraction sur les bords de l’éprouvette. Pour le classement dans une classe d’absorption acoustique (A à E), l’indice unique αw selon NF EN ISO 11654 est obtenu en ajustant la courbe de référence par pas de 0,05 aux valeurs pratiques αp (octaves de 250 à 4000 Hz) jusqu’à ce que la somme des écarts défavorables ne dépasse pas 0,10. Les plaques de Basotect de 50 mm atteignent ainsi la classe A ou une classe B élevée, selon le montage et la lame d’air.

La laine de roche de qualité acoustique se situe typiquement entre 40 et 60 kg/m3. Un jeu de données ISO 354 publié pour 50 mm de laine de roche (60 kg/m3) posée directement sur un support massif donne αs 0,11 (125 Hz), 0,60 (250 Hz), 0,96 (500 Hz), 0,94 (1000 Hz), 0,92 (2000 Hz), 0,82 (4000 Hz). Une variante plus légère à 33 kg/m3 atteint en 50 mm 0,15 (125 Hz), 0,60 (250 Hz), 0,90 (500 Hz) et reste au-dessus entre 0,85 et 0,90. Ce sont des exemples de données de produits précis ; d’autres produits de même densité se dispersent, surtout à 125 Hz et dans les hautes fréquences.

Deux points ne sont pas évidents ici. Premièrement : une densité plus élevée ne signifie pas automatiquement plus d’absorption. Dès que la résistivité dépasse l’optimum, l’absorption dans les basses fréquences peut légèrement reculer, parce que le saut d’impédance en surface réfléchit plus tôt. C’est pourquoi les densités moyennes (environ 40 à 60 kg/m3) font souvent mieux dans les graves que des plaques très denses de 90 kg/m3. L’effet est réel, mais modéré. Deuxièmement, l’épaisseur décide plus que la densité : 100 mm de laine de roche (33 kg/m3) font passer la valeur à 250 Hz d’environ 0,60 à environ 0,90 à 0,95 et apportent ainsi le saut décisif dans le bas-médium qu’aucune plaque de 50 mm ne réalise. Doubler l’épaisseur décale l’absorption efficace d’environ une octave vers le bas.

En comparaison directe à 50 mm, la laine de roche et le Basotect sont très proches à partir de 500 Hz, tous deux près de 0,9 à 1,0. L’écart apparaît dans les deux bandes les plus basses.

Le point central de cette comparaison : à épaisseur égale, le Basotect et la laine de roche se comportent de façon pratiquement identique dans les hautes fréquences, mais pas dans les basses. Il existe une fréquence de transition en dessous de laquelle la laine de roche dépasse la mousse de mélamine. D’après les données publiées à 50 mm, cette fréquence de croisement se situe dans une plage d’environ 250 à 500 Hz. C’est une fourchette défendable, pas un point fixe ; sa position dépend des produits concrets et de la résistivité au passage de l’air.

La raison est la résistivité au passage de l’air. Dans les basses fréquences, la longueur d’onde est grande par rapport à l’épaisseur de la couche : le matériau ne voit qu’une petite fraction de l’onde. Dans ce domaine, seul le frottement détermine la part d’énergie retenue. Avec environ 10 000 Pa s/m2, le Basotect freine trop peu l’air qui oscille lentement ; la laine de roche, avec sa valeur plus élevée, approche mieux l’optimum et tire davantage de la même épaisseur. Au-dessus de la fréquence de croisement, cela ne joue plus, parce que les deux matériaux y absorbent de toute façon presque tout le son.

Conséquence pratique : qui dispose de 50 mm et combat des problèmes d’intelligibilité de la parole ou de réverbération dans les moyennes et hautes fréquences (bureau, premières réflexions en studio, plafond) obtient d’aussi bons résultats avec les deux matériaux et peut décider selon le poids, la réaction au feu et l’esthétique. Qui doit traiter le bas-médium ou les graves (modes propres de la salle, local de batterie, bruit de machines à basse fréquence) gagne avec la laine de roche à épaisseur égale, ou doit compenser avec la mousse par plus d’épaisseur totale et une lame d’air. Une lame d’air derrière l’absorbeur décale l’absorption efficace des deux matériaux vers les fréquences plus basses, parce que l’absorbeur se trouve alors plus près du maximum de vitesse particulaire, là où le frottement rapporte le plus. Cela améliore sensiblement le Basotect, mais comble rarement tout l’écart avec la laine de roche à profondeur totale égale.

Pour la réaction au feu, la différence est sans ambiguïté. La laine de roche est incombustible et atteint la plus haute Euroclasse, A1, selon EN 13501-1 : elle ne fond qu’au-dessus d’environ 1000 °C, ne contribue pas à l’incendie et ne produit pas de fumée notable. Le classement A1 vaut pour le produit en laine minérale pure. Avec un liant organique ou un parement, la classe peut changer, par exemple vers A2. Le Basotect, thermodurcissable, est difficilement inflammable avec C-s2,d0 selon EN 13501-1 (attesté par un rapport de classement Müller-BBM), soit B1 selon DIN 4102 (classification allemande). Il ne fond pas et ne goutte pas, il carbonise, mais dégage un peu de fumée (s2) et n’est utilisable en service continu que jusqu’à environ 150 à 200 °C. Pour les applications soumises à des exigences incendie strictes (voies d’évacuation, salles de rassemblement de grande hauteur, industrie avec projection d’étincelles), A1 est souvent obligatoire, et la laine de roche s’impose.

Pour le poids, la situation s’inverse. Avec 9 kg/m3, le Basotect ne pèse qu’un cinquième à un sixième d’une laine de roche de 50 à 60 kg/m3. Une plaque de 50 mm pèse environ 0,45 kg par mètre carré au lieu de 2,5 à 3 kg (9 kg/m3 fois 0,05 m contre 50 à 60 kg/m3 fois 0,05 m). Pour les baffles suspendus, les îlots acoustiques de grande surface et la pose sur des supports fragiles, c’est un vrai avantage, souvent sans ossature.

Sur le plan de l’hygiène, le Basotect est sans fibres. La découpe à la lame affûtée ne produit presque pas de poussière, il ne démange pas et ne libère pas de fibres minérales en service, ce qui le rend pratique pour les applications apparentes et les zones sensibles. La laine de roche libère à la mise en œuvre des fibres et des poussières qui peuvent irriter mécaniquement la peau et les voies respiratoires ; c’est pourquoi elle est le plus souvent posée encoffrée ou revêtue d’un voile, et mise en œuvre avec des mesures de protection. Pour situer la crainte de cancer souvent évoquée : la laine minérale qui satisfait aux critères de la note Q et est certifiée par l’EUCEB (en Allemagne de fait depuis 2000) est exemptée du classement cancérogène. Le CIRC (IARC) classe les fibres biosolubles modernes dans le groupe 3 (inclassable quant à sa cancérogénicité), tandis que les fibres anciennes, biopersistantes, relèvent du groupe 2B (peut-être cancérogène). L’ancienne critique des fibres concerne le matériau antérieur à ce changement.

La laine de roche est le meilleur choix quand la sécurité incendie exige A1, quand le bas-médium ou les graves comptent avec une épaisseur totale limitée, ou quand l’absorbeur disparaît de toute façon derrière un habillage, un tissu acoustique ou un panneau perforé. Elle est moins chère au mètre carré et disponible en de nombreuses épaisseurs.

Le Basotect est le meilleur choix en cas de contrainte de poids (îlots acoustiques, baffles, fixation légère), d’exigence d’absence de fibres, d’éléments fraisés en forme visibles et quand le matériau doit rester apparent. Acoustiquement, il joue sa force dans les moyennes et hautes fréquences, c’est-à-dire là où se décident l’intelligibilité de la parole et la durée de réverbération dans les bureaux et les salles de réunion.

La version courte, en toute honnêteté : dans les hautes fréquences, les deux sont interchangeables. Dans les graves, la laine de roche gagne à épaisseur égale. Pour le poids et l’absence de fibres, le Basotect gagne. Pour la réaction au feu, la laine de roche gagne. Qui veut comparer les valeurs αs réelles de produits précis doit regarder les rapports d’essai ISO 354 par bande de fréquence plutôt que la prose des fabricants, car le montage, la densité et la lame d’air déplacent la courbe davantage que le type de matériau lui-même.