ES2272400T3 - Elemento insonorizante perfilado y metodo de produccion. - Google Patents
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Abstract
Elemento insonorizante perfilado (1), en particular un componente acústico, que comprende una estructura básica (1a) constituida por material termoplástico reforzado con fi- bras, una lámina termoplástica (1d) dispuesta sobre dicha es- tructura básica (1a), diversas piezas de material insonori- zante (1b) unidas a dicha lámina termoplástica (1d), y una lámina separadora termoplástica (1c) que cubre dichas piezas de material insonorizante (1b), mediante lo cual la lámina termoplástica (1d) se une firmemente a la estructura básica (1a) y la lámina separadora (1c) queda suelta encima de las piezas de material insonorizante (1b), y entre las piezas de material insonorizante (1b) se une firmemente a la lámina termoplástica (1d), que se une firmemente a la estructura bá- sica (1a).
Description
Elemento insonorizante perfilado y método de
producción.
El presente invento hace referencia a un
elemento insonorizante perfilado y a su método de producción.
Dichos elementos se insertan preferiblemente en
automóviles, es decir, turismos, autobuses o camiones, pero también
pueden utilizarse en cualquier construcción de obras. En particular,
estos elementos se diseñan para las chapas de los bajos de
automóviles, cubiertas de culatas del cilindro, salpicaderos, etc.
La patente suiza CH-681.144 describe un elemento
perfilado diseñado como componente acústico, constituido por una
estructura estratificada que tiene un estrato amortiguador de
vibraciones, un estrato insonorizante situado por encima de dicho
estrato y un estrato protector adherido al estrato insonorizante,
habiéndose diseñado dicho estrato protector como una lámina
impermeable al agua. Dicho elemento descrito comprende una
superficie relativamente dura, que refleja gran parte de la energía
acústica incidente. Las reflexiones sonoras reducen la eficacia de
la insonorización real de dichos elementos. Además, el método de
producción de dicho elemento perfilado es relativamente complejo y
largo. En la patente DE 299.08.484 U se describe otro elemento
insonorizante provisto de cámaras huecas individuales.
Por consiguiente, el presente invento tiene por
objeto aportar un elemento perfilado de manera acústicamente más
ventajosa. En particular, el presente invento tiene por finalidad
utilizar la eficacia insonorizante del material insonorizante de una
manera más eficaz. El presente invento también tiene por objeto
aportar un método económico para la producción de dicho elemento
perfilado.
Dicho objeto se alcanza mediante un elemento
perfilado que tiene las características de la reivindicación
independiente 1. Las reivindicaciones dependientes 2 a 6 presentan
otras formas de realización ventajosas del invento. El objeto del
invento también se alcanza mediante un método para la producción de
un elemento perfilado que tiene las características de la
reivindicación independiente 7. Las reivindicaciones dependientes 8
a 10 presentan otros pasos ventajosos del método.
En particular, el objeto del presente invento se
alcanza con un elemento insonorizante perfilado compuesto por una
estructura básica de material termoplástico reforzado con fibras,
una lámina termoplástica dispuesta sobre dicha estructura básica,
varias piezas de material insonorizante unidas a dicha lámina
termoplástica, y una lámina separadora termoplástica que cubre
dichas piezas de material insonorizante, mediante lo cual la lámina
termoplástica queda firmemente unida a la estructura básica y
mediante lo cual la lámina separadora queda suelta encima de las
piezas de material insonorizante y, entre las piezas de material
insonorizante, queda firmemente unida a la lámina termoplástica que
se ha unido firmemente a la estructura básica.
El elemento perfilado según el presente invento
tiene la ventaja de que la lámina separadora termoplástica queda
suelta, es decir, flota, encima de las piezas de material
insonorizante, para que la energía acústica, es decir, las ondas de
presión, al incidir en la lámina separadora, llegue relativamente
sin obstáculos a las piezas de material insonorizante, que la
absorben. En cambio, los productos perfilados de diseños anteriores
comprenden una lámina externa adherida al material insonorizante,
dando como resultado una superficie rígida del producto perfilado y
la reflexión, en lugar de la absorción, de gran parte de la energía
acústica incidente.
Con arreglo al presente invento, las piezas de
material insonorizante quedan estancas al agua por la lámina
termoplástica y la lámina separadora, disponiéndose dichas piezas de
material insonorizante dentro del elemento perfilado y
completamente a salvo del agua y el polvo. Las piezas de material
insonorizante se fabrican preferiblemente con espuma, fieltro o
tejido sin tejer de propiedades insonorizantes específicas. En
particular, dicho material es sumamente liviano, blando,
comprimible y autorreexpansible, preferiblemente con un factor
aproximado de 10.
El objeto del presente invento también se
alcanza mediante un método de producción, en particular mediante un
método para producir elementos perfilados compuestos por un
termoplástico reforzado con fibras, un material insonorizante y una
lámina separadora, comprendiendo dicho método las fases de:
preformado de una estructura básica consistente en termoplástico
reforzado con fibras, mediante aplicación de calor y presión; unión
de varias piezas de material insonorizante preformado a una lámina
termoplástica; inserción de una lámina separadora en un molde de
una herramienta de perfilar, teniendo dicho molde cavidades en las
que se crea un vacío para que la lámina separadora se adapte a la
forma de las cavidades; inserción de las diversas piezas
insonorizante preformadas en las cavidades, recubiertas
interiormente por la lámina separadora, de tal manera que la lámina
termoplástica permanezca fuera de las cavidades;- colocación de la
estructura básica, todavía caliente, sobre la lámina termoplástico;
cierre de la herramienta de perfilar e introducción de aire a
presión en las cavidades para comprimir la lámina separadora, las
piezas de material insonorizante y la lámina termoplástica contra
la estructura básica, obteniéndose en una sola operación el formado
de la estructura básica, la unión de la lámina termoplástica con la
estructura básica y la unión de la lámina termoplástica con la
lámina separadora en sus zonas de contacto.
El método del presente invento ofrece la ventaja
de que bastan unas cuantas operaciones sencillas para producir el
elemento insonorizante perfilado, en particular el método del
invento permite conseguir en una sola operación el perfilado de la
estructura básica, la unión de la lámina termoplástica con la
estructura básica y la unión de la lámina termoplástica con la
lámina separadora en sus zonas de contacto. Además, este método
permite automatizar la fabricación con calidad constante regulable.
Se consigue una producción económica mediante el uso de una
estructura básica preformada plana y sin perfilar, que se perfila y
se une con las otras piezas en un solo molde y en una sola
operación.
La estructura básica utilizada se fabrica
preferiblemente con una matriz termoplástica unidireccional o
multidireccional que se refuerza con fibras adecuadas. Pueden
utilizarse como refuerzo todos los tipos de fibras que se conocen,
en especial vidrio E, vidrio estructural, aramida, fibras metálicas
de monocristal y fibras C. Sirven como material portador todas las
matrices termoplásticas, por ejemplo polietersulfona, polieterimida,
polietercetona, poliamida, politetrafluoroetileno,
perfluoralcoxicopolímeros o poliamidas termoplásticas.
Varias formas de realización del invento se
describen más detalladamente con ayuda de las figuras, que
presentan:
Las figuras 1a y 1b, operaciones metódicas para
preformar la estructura básica;
La figura 2, una operación metódica para
insertar una diversidad de material insonorizante preformado en las
cavidades de una herramienta de perfilar;
Las figuras 3a-3d, operaciones
metódicas de un primer método para producir el elemento
insonorizante perfilado;
Las figuras 4a-4d,
seccionamientos de productos perfilados de diseños diferentes;
Las figuras 5a-5e, operaciones
metódicas de un segundo método para producir los elementos
insonorizantes perfilados; y
La figura 6, una operación metódica para
producir una estructura básica perfilada.
El método de producción de la estructura básica
1a se aprecia en las figuras 1a y 1b, en una vista seccional a
través de una herramienta de perfilar 2 provista de una placa de
moldeo caldeable superior y una inferior. En la figura 1a, un
producto semiacabado se inserta entre las placas de moldeo. Las
placas de moldeo superior e inferior se calientan a una temperatura
adecuada a la composición del producto semiacabado y, como se
aprecia en la figura 1b, posteriormente se unen por medio de una
fuerza F que las comprime, para dar lugar a una estructura básica
preformada 1a en un tiempo predeterminado por efecto de la presión y
del calor.
En la operación metódica reproducida en la
figura 2, las piezas 1b de material insonorizante perfiladas
individualmente se unen a una lámina termoplástica 1d. La vista
transversal de la herramienta de perfilar 2 que aparece en la
figura 2 presenta un primer molde de perfilar 2a y un segundo molde
de perfilar 2b, ambos dispuestos en un molde 3. La temperatura de
los moldes de perfilar 2a y 2b se escoge con arreglo a la
composición del material insonorizante, a fin de unir cada pieza 1b
de material insonorizante con la lámina termoplástica 1d. Por
ejemplo, puede utilizarse una espuma de poliuretano como material
insonorizante. En lugar de espumas, también pueden utilizarse otros
materiales acústicamente eficaces, como por ejemplo tejidos sin
tejer poco compactados y producidos con fibras apelmazadas.
En las figuras 3a-3e, las
secciones transversales a través de una herramienta de perfilar
situada dentro del molde 31 presentan diversas fases de un primer
método para producir el elemento insonorizante perfilado 1 con
arreglo al presente invento.
El molde de perfilar 2b tiene cavidades 2c
adecuadamente diseñadas y dispuestas con arreglo a la forma de las
piezas de material insonorizante 1b. Se ha dispuesto una abertura de
un sistema de canal conductor de líquidos 5 en la base de cada
cavidad 2c. Las piezas termoaislantes 4 están situadas en las
regiones superiores de la superficie del molde de perfilar 2b, y
particularmente entre las cavidades 2c. Estas piezas aislantes 4
pueden fabricarse, por ejemplo, con espuma firme o compacta, madera,
caucho, fibra de vidrio o vidrio hueco/tubos de fibra de vidrio.
Para producir el elemento perfilado 1, y como se
aprecia en la operación metódica de la figura 3a, en el molde de
perfilar 2b se coloca una lámina separadora termoplástica 1c,
también denominada membrana separadora; seguidamente se aplica un
vacío 5a al sistema de canal conductor de líquidos 5, para que la
lámina separadora 1c se introduzca por succión en las cavidades 2c
y adquiera así un perfil acorde con el de las cavidades 2c. Si su
composición lo permite, la lámina separadora 1c puede calentarse
antes de insertarla en la herramienta de moldear 2. Es preferible
que el primer molde de perfilar 2a y el segundo molde de perfilar 2b
se mantengan aproximadamente a 20ºC. La lámina separadora se
fabrica, por ejemplo, con una fina lámina de PVC.
Mientras se mantiene el vacío 5a, la siguiente
operación metódica -como se aprecia en la figura 3b- comprende la
inserción de las diversas piezas de material insonorizante junto con
la lámina unida 1d en la herramienta de perfilar, para que la
disposición de las piezas de material insonorizante 1b y la
disposición de las cavidades 2c se igualen de tal manera que las
piezas de material insonorizante 1b puedan insertarse en las
cavidades 2c. Seguidamente, y como se aprecia en la figura 3c, la
estructura básica preformada 1a, todavía caliente del proceso de
formación ilustrado en las figuras 1a y 1b, se inserta en la
herramienta de perfilar 2.
A continuación tiene lugar el proceso ilustrado
en la figura 3d. Mientras se sigue manteniendo el vacío 5a, la
herramienta de perfilar 2 se cierra mediante el ejercicio de una
presión F. En cuanto la herramienta de perfilar se ha cerrado, el
aire comprimido que llega a las cavidades 2c a través del sistema de
canal 5 desaloja la lámina separadora 1c de las cavidades 2c y al
mismo tiempo comprime las piezas insonorizantes 1b, como se aprecia
en la figura 3d, presionando uniformemente la lámina termoplástica
1d contra la estructura básica. Así, el elemento producido de esta
manera se perfila en un lado con arreglo al perfil del primer molde
de perfilar 2a, determinándose el grosor D de la estructura básica
perfilada 1a por la presión interna de la herramienta de perfilar 2
ocasionada por el aire comprimido aplicado. La presión del aire
comprimido 5b se selecciona con arreglo a la composición y al peso
del elemento perfilado 1 que vaya a producirse.
En la operación metódica de la figura 3d, la
temperatura de los moldes de perfilar 2a y 2b se fija en 20ºC. Esto
significa que la estructura básica está lo bastante caliente para
dar lugar a una unión firme entre la lámina termoplástica 1d y la
lámina separadora 1c y la estructura básica 1a. Los termoaislantes 4
aportados en el segundo molde de perfilar 2b sirven para reducir la
pérdida térmica, dejando calor suficiente para permitir una unión
firme de la estructura básica 1a con las láminas 1c y 1d.
Después de la operación metódica de la figura
3d, y como se aprecia en la figura 3e, se aplica presión atmosférica
al sistema de canal conductor de líquidos 5, se abre el molde 3 y
se retira el elemento perfilado acabado 1. Las piezas de material
insonorizante 1b revierten automáticamente a su grosor original.
La figura 4a presenta una sección longitudinal a
través del elemento perfilado producido según el método ilustrado
en las figuras 1a-3e. Las piezas de material
insonorizante 1b han recuperado su grosor original. La lámina
separadora 1c queda suelta encima de las piezas de material
insonorizante 1b. Las piezas de material insonorizante 1b están
separadas entre sí. Entre estas piezas, la lámina separadora 1c
queda firmemente unida a la estructura básica 1a, con lo cual
existe una unión firme en las zonas 1f situadas entre la lámina
termoplástica 1d (no aparece en las figuras 4a-4d),
la lámina separadora termoplástica 1c y la estructura básica 1a.
Esto significa que las piezas de material insonorizante 1b quedan
estancas al aire y al agua por la lámina separadora 1c y por la
lámina termoplástica 1d. Si la presión del aire en este espacio
sellado supera la presión atmosférica, puede formarse un espacio
intermedio lleno de aire 1e entre las piezas de material
insonorizante 1b y la lámina separadora termoplástica 1c, como se
aprecia en la parte izquierda de la figura 4a. Alternativamente, y
como se aprecia en la parte derecha de la figura 4a, la lámina
separadora termoplástica puede quedar directamente encima del
material insonorizante 1b. Además, el método del invento aporta una
estructura básica 1a de grosor constante. Asimismo, el método del
invento permite la unión de la estructura básica -un material de
soporte o portador termoplástico- con el material insonorizante y
con la lámina separadora termoplástica, en una sola operación
metódica.
Puede interesar la aportación de un contorno
adicional a la estructura básica 1a o al elemento perfilado 1. La
figura 6 presenta esquemáticamente una sección transversal a través
de una herramienta de perfilar 2 que tiene una cavidad 2c en el
primer molde de perfilar 2a. El segundo molde de perfilar 2b tiene
una superficie uniforme y comprende un canal conductor de líquidos
y un aislante 4. Al cerrarse la herramienta de perfilar, entra aire
comprimido en el sistema de canal conductor de líquidos 5, haciendo
que la estructura básica 1a y la lámina separadora termoplástica 1c
entren a presión en la cavidad 2c y asuman su perfil, para que el
elemento perfilado tenga una parte perfilada como se aprecia en la
figura 4d. Por tanto, el uso de un diseño adecuado del molde de
perfilar permite obtener numerosas combinaciones de dichos contornos
y disposiciones de las piezas de material insonorizante 1b,
posibilitando, por ejemplo, la producción de un elemento perfilado
1 como se aprecia en la sección transversal de la figura 4c.
Las figuras 5a-5e presentan un
segundo método de producción. La estructura básica 1a y las piezas
de material insonorizante 1b con la lámina 1d se producen como se
ha explicado y descrito en las figuras 1a, 1b y 2. El molde de
perfilar 32 no comprende termoaislantes 4. En el método descrito en
las figuras 5a-5e, el aislamiento de la estructura
básica 1a se genera mediante un estrato de aire formado entre el
segundo molde 2b y la estructura básica 1a.
Como se aprecia en la figura 5e, el segundo
molde 2b tiene un reborde lateral 2d definitorio de un primer nivel
y cavidades 2c para recibir las piezas de material insonorizante 1b,
así como zonas definitorias de un segundo nivel 2e. Las cavidades
2c y las zonas 2e están conectadas entre sí por el sistema de canal
conductor de líquidos 5. En la operación metódica con arreglo a la
figura 5a, la lámina separadora 1c se introduce en la herramienta
de perfilar 2 y se aplica un vacío 5a al sistema de canal 5, de
manera que la lámina separadora 1c siga el contorno de la
superficie del segundo molde 2b. Seguidamente, en una operación
metódica ilustrada en la figura 5b, se insertan las piezas de
material insonorizante 1b con la lámina 1d y en la operación
metódica ilustrada en la figura 5c se añade la estructura básica
1a. Seguidamente se cierra la herramienta de perfilar, como muestra
la figura 5c, se aplica aire comprimido al sistema de canal 5, y se
comprime la lámina separadora 1c contra las piezas de material
insonorizante 1b y la estructura básica 1a. De esta manera se crea
un espacio hueco entre las cavidades 2e y la estructura básica 1a,
que aísla térmicamente del segundo molde 2b la estructura básica 1a
y la lámina separadora 1c, impidiendo así una migración sustancial
del calor desde la estructura básica 1a al segundo molde 2b.
En la operación metódica siguiente, como se
aprecia en la figura 5e, el elemento perfilado acabado puede
retirarse de la herramienta de perfilar.
Claims (9)
1. Elemento insonorizante perfilado (1), en
particular un componente acústico, que comprende una estructura
básica (1a) constituida por material termoplástico reforzado con
fibras, una lámina termoplástica (1d) dispuesta sobre dicha
estructura básica (1a), diversas piezas de material insonorizante
(1b) unidas a dicha lámina termoplástica (1d), y una lámina
separadora termoplástica (1c) que cubre dichas piezas de material
insonorizante (1b), mediante lo cual la lámina termoplástica (1d)
se une firmemente a la estructura básica (1a) y la lámina separadora
(1c) queda suelta encima de las piezas de material insonorizante
(1b), y entre las piezas de material insonorizante (1b) se une
firmemente a la lámina termoplástica (1d), que se une firmemente a
la estructura básica (1a).
2. Elemento (1) con arreglo a la reivindicación
1, caracterizándose en que las piezas de material
insonorizante (1b) quedan estancas al agua por la lámina
termoplástica (1d) y la lámina separadora (1c).
3. Elemento (1) con arreglo a una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizándose en que la
temperatura de fusión de la lámina separadora (1c) es inferior o
aproximadamente igual a la de la estructura básica (1a).
4. Elemento (1) con arreglo a una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizándose en que las piezas de
material insonorizante (1b) comprenden una espuma, un fieltro o un
tejido sin tejer.
5. Elemento (1) con arreglo a una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizándose en que las piezas de
material insonorizante (1b) son autorreexpansiblemente comprimibles
por un factor de 100, y en particular por un factor de 10.
6. Elemento (1) con arreglo a una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizándose en que la estructura
básica (1a) comprende termoplástico reforzado con fibras
discontinuas.
7. Método para producir un elemento
insonorizante perfilado (1) constituido por termoplástico reforzado
con fibras, un material insonorizante (1b) y una lámina separadora
(1c), que comprende las operaciones de: preformado de una
estructura básica (1a) a partir de termoplástico reforzado con
fibras, mediante aplicación de calor y presión; unión de varias
piezas de material insonorizante preformadas (1b) a una lámina
termoplástica (1d); inserción de una lámina separadora (1c) en un
molde (2b) de una herramienta de perfilar (2), teniendo dicho molde
(2b) cavidades (2c), mediante lo cual se aplica un vacío a las
cavidades (2c) que hace que la lámina separadora (1c) siga la forma
de las cavidades (2c); inserción de las piezas de material
insonorizante (1b) en las cavidades (2c), que están recubiertas
interiormente por la lámina separadora (1c), de tal manera que la
lámina termoplástica (1d) permanezca fuera de las cavidades;
colocación de la estructura básica (1a) todavía caliente sobre la
lámina termoplástica (1d); cierre de la herramienta de perfilar (2)
y aplicación de aire comprimido en las cavidades (2c) para que la
lámina separadora (1c), las piezas de material insonorizante (1b) y
la lámina termoplástica (1d) se compriman contra la estructura
básica (1a), de tal manera que el perfilado de la estructura básica
(1a), la unión de la lámina termoplástica (1d) con la estructura
básica (1a) y la unión de la lámina termoplástica (1d) con la
lámina separadora (1c) en sus zonas de contacto se consiga en una
sola operación.
8. Método con arreglo a la reivindicación 7,
caracterizándose en que la operación del perfilado de la
estructura básica (1a), la unión de la lámina termoplástica (1d)
con la estructura básica (1a) y la unión de la lámina termoplástica
(1d) con la lámina separadora (1c) en sus puntos de contacto ocurren
aproximadamente a la temperatura ambiente, y en particular a unos
20ºC.
9. Método con arreglo a una de las
reivindicaciones 7 u 8, caracterizándose en que la lámina
separadora (1c) se calienta antes de insertarla en el molde de
perfilar (2b).
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