ES2426392T3 - Conjunto de insonorización con película fina para vehículo automóvil, y vehículo automóvil asociado - Google Patents
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Abstract
Conjunto (10A, 10B) de insonorización para vehículo automóvil, del tipo que comprende: - una capa resorte de base (14) elástica y porosa, destinada a ser colocada enfrente de una superficie (12) delvehículo automóvil; - una película intermedia fina (16) ensamblada sobre la capa resorte de base (14); - una capa porosa de rigidización (18) que presenta una resistencia al paso del aire superior a 500 N·m-3 ·s,estando la capa porosa de rigidización (18) dispuesta sobre la película intermedia fina (16); - una capa superior (20) dispuesta sobre la capa porosa de rigidización (18);siendo porosa la capa superior (20) y presentando una resistencia al paso del aire comprendida entre 200 N·m-3 ·s y2000 N·m-3·s. caracterizado porque la película intermedia fina es estanca al paso del aire, presentando la película intermedia finauna densidad superficial inferior a 200 g/m2.
Description
Conjunto de insonorización con película fina para vehículo automóvil, y vehículo automóvil asociado.
La presente invención se refiere a un conjunto de insonorización para vehículo automóvil según el preámbulo de la reivindicación 1.
Un conjunto de este tipo está destinado a resolver los problemas acústicos que se plantean en un espacio sustancialmente cerrado, tal como el habitáculo de un vehículo automóvil (alfombrilla, techo, panel de puerta, etc.) en la proximidad de las fuentes de ruido tales como un motor (salpicadero, etc.), el contacto de neumáticos con una carretera (paso de rueda, etc.), etc.
En general, en el dominio de las bajas frecuencias, las ondas acústicas generadas por las fuentes de ruido citadas anteriormente experimentan una “amortiguación” por unos materiales en forma de hojas simples o dobles (emparedado) o por un efecto de porosidad y de elasticidad de un sistema masa-resorte, en particular de espuma viscoelástica.
En el sentido de la presente invención, un conjunto de insonorización asegura un “aislamiento” cuando impide la entrada de ondas acústicas a medias y altas frecuencias en el espacio insonorizado, esencialmente por reflexión de las ondas hacia las fuentes de ruido o el exterior del espacio insonorizado.
Un conjunto de insonorización funciona por “absorción acústica” (en el dominio de las medias y altas frecuencias) cuando la energía de las ondas acústicas se disipa en un material absorbente.
A partir del documento EP-A-1 428 656 se conoce un conjunto de insonorización de pequeña masa, que presenta una capa resorte de espuma, una película fina intermedia de polímero termoplástico y una capa porosa de fieltro, sobre la cual está dispuesta una capa decorativa.
Un sistema de este tipo presenta la ventaja de ser ligero por naturaleza y ofrece una absorción acústica correcta, cuyas propiedades se pueden regular modificando el espesor de la capa porosa.
La película fina se coloca entre la capa porosa y la capa de espuma con el fin de evitar la saturación de la capa porosa por la espuma durante el espumado. Así, la capa de espuma se forma sin penetrar en la capa porosa. No obstante, esta película fina no tiene ninguna función acústica y es casi transparente acústicamente.
Un conjunto de este tipo no proporciona entera satisfacción. En efecto, aunque presenta una ligereza adecuada y una absorción correcta, el aislamiento acústico de dicho conjunto es bastante pequeño, lo cual perjudica a las propiedades globales de insonorización del conjunto. Para mejorar el aislamiento del conjunto citado anteriormente, sería necesario comprimir la capa porosa de fieltro, lo cual degradaría en gran medida la absorción.
El documento US 2008/0073146 describe un conjunto absorbente multicapa según el preámbulo de la reivindicación
1. Los documentos US 2004/131836, WO 2006/007275 y WO 03/0069596 describen otros conjuntos de insonorización.
Por tanto, un objetivo de la invención es obtener un conjunto de insonorización de pequeña masa en el que se mejore el aislamiento acústico sin degradar la absorción.
Con este fin, la invención tiene por objeto un conjunto según la reivindicación 1.
El conjunto de insonorización según la invención puede comprender una o varias de las características de las reivindicaciones 2 a 11.
La invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción siguiente, dada únicamente a título de ejemplo, y haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- -
- la figura 1 es una vista en sección transversal de un primer conjunto de insonorización según la invención dispuesto sobre una superficie de un vehículo automóvil;
- -
- la figura 2 es una vista análoga a la figura 1 de un segundo conjunto de insonorización según la invención;
- -
- la figura 3 es un gráfico que representa el índice de debilitamiento en dB en función de la frecuencia para un conjunto de insonorización según la invención y para un conjunto de insonorización del estado de la técnica;
- -
- la figura 4 es un gráfico que representa las curvas del coeficiente de absorción en campo difuso en función de la frecuencia para un conjunto de insonorización según la invención y para un conjunto de insonorización del estado de la técnica; y
- -
- la figura 5 es un gráfico que representa las curvas de la reducción de ruido global en dB para un conjunto según la invención y para un conjunto del estado de la técnica.
En la continuación de la descripción, las orientaciones son generalmente las orientaciones habituales de un vehículo automóvil. No obstante, los términos “por encima”, “sobre”, “por debajo”, “debajo”, “superior” e “inferior” se entienden de manera relativa con respecto a la superficie de referencia del vehículo automóvil enfrente de la cual está dispuesto el conjunto de insonorización. El término “inferior” se entiende así como situado lo más cerca posible de la superficie y el término “superior” como situado lo más alejado posible de esta superficie.
En las figuras 1 y 2 se ilustran unos conjuntos de insonorización 10A, 10B según la invención. Estos conjuntos están destinados a estar dispuestos enfrente de una superficie interior 12 de un vehículo automóvil.
La superficie 12 es, por ejemplo, una superficie metálica de chapa del vehículo que define en particular un suelo, un techo, una puerta, un salpicadero que separa el habitáculo del compartimiento motor, un capó o un paso de rueda de vehículo automóvil. Ventajosamente, la superficie 12 es un salpicadero.
Los conjuntos 10A, 10B están destinados a ser aplicados directamente sobre la superficie 12. Se pueden fijar a la superficie 12, ventajosamente por medio de unos tetones (por ejemplo, en el caso de un salpicadero), o colocar sobre ésta (por ejemplo, en el caso de una alfombrilla). En una variante, están pegados.
Se describirá en primer lugar la estructura general y las propiedades de las diferentes capas que forman un conjunto de insonorización según la invención y a continuación unos ejemplos de disposición de estas capas, tales como los representados en las figuras.
Los conjuntos de insonorización 10A, 10B comprenden, de abajo arriba en las figuras 1 y 2, una capa resorte de base 14 elástica y porosa, una película intermedia fina 16 aplicada sobre la capa resorte de base 14, una capa porosa de rigidización 18 colocada sobre la película intermedia 16 y una capa superior fina resistiva 20 dispuesta sobre la capa porosa 18.
Como variante (no representada), el conjunto de insonorización comprende además una capa decorativa como, por ejemplo, una decoración o una moqueta dispuesta por encima de la capa superior resistiva 20.
La capa resorte de base 14 está realizada, por ejemplo, a base de un fieltro poroso y elástico de fibras, o a base de una espuma porosa y elástica o incluso viscoelástica que presenta unas propiedades de aislamiento acústico.
Por “fieltro” se entiende, en el sentido de la presente invención, una mezcla de fibras de base y de aglutinante. Las fibras pueden ser unas fibras nobles y/o recicladas, naturales o sintéticas, de una sola naturaleza o de varias naturalezas. Ejemplos de fibras naturales que se pueden utilizar son lino, algodón, cáñamo, bambú, etc. Ejemplos de fibras sintéticas que se pueden utilizar son fibras de vidrio, kevlar, poliamida, acrílico, poliéster, polipropileno.
El aglutinante es, por ejemplo, una resina o unas fibras aglutinantes que presentan un punto de fusión inferior al de las fibras de base a aglutinar. Ejemplos de resinas son las resinas epoxi o las resinas fenólicas. Ejemplos de fibras aglutinantes son polipropileno, polietileno, poliamida, poliéster o poliésteres bicomponentes.
En una variante, el fieltro de la capa resorte de base 14 contiene material reciclado procedente de residuos de origen interno o externo, por ejemplo restos de piezas de equipos automóviles, rechazos de fabricación o piezas de fin de vida de un vehículo. Estos residuos, por ejemplo, son triturados e incorporados en el fieltro en forma de trozos de material dividido constituidos por aglomerados, copos o partículas. Los componentes de los residuos pueden separarse antes o durante la trituración.
En la variante de capa resorte de base 14 de espuma, la espuma es de células abiertas. Está realizada, por ejemplo, a base de poliuretano. La espuma se inyecta o se hiende.
Como variante, la espuma inyectada o hendida contiene asimismo material reciclado, tal como se ha definido anteriormente, y/o carga mineral y/o “biopoliol”.
La capa resorte de base 14 es porosa y presenta una porosidad adaptada para presentar una resistividad al paso del aire comprendida ventajosamente entre 10000 N·m-4·s y 90000 N·m-4·s, en particular igual a aproximadamente 30000 N·m-4·s.
La resistencia al paso del aire o su resistividad se mide por el método descrito en la tesis “Mesures des paramètres caractérisant un milieu poreux. Etude expérimentale du comportement acoustique des mousses aux basses fréquences”, Michel HENRY, defendida el 3 de octubre de 1997 en l'Université du Mans.
En el caso del fieltro, la capa 14 presenta una densidad superficial comprendida entre 200 g/m2 y 2000 g/m2,
ventajosamente de 800 g/m2. En el caso de la espuma, la densidad superficial de la capa 14 está comprendida entre 30 kg/m3 y 70 kg/m3 y, en particular, de aproximadamente 50 kg/m3.
El espesor de la capa resorte de base 14, considerado perpendicularmente a la superficie 12, está comprendido ventajosamente entre 5 mm y 30 mm y, por ejemplo, es próximo a 15 mm.
Para presentar propiedades de resorte, la capa resorte de base 14 presenta ventajosamente un módulo elástico comprendido entre 100 Pa y 100000 Pa, en particular de aproximadamente 40000 Pa.
La película intermedia fina 16 presenta un espesor comprendido, por ejemplo, entre 10 µm y 500 µm, ventajosamente de 50 µm. Presenta una densidad superficial comprendida entre 10 g/m2 y 200 g/m2, ventajosamente de 50 g/m2.
Esta película 16 es estanca al paso del aire. Se realiza, por ejemplo, a base de un polímero termoplástico monocapa como polietileno, polipropileno o poliéster. Como variante, la película 16 se realiza a base de polímeros termoplásticos multicapas, por ejemplo a base de polietileno/poliamida, polietileno/poliamida/polietileno. Ventajosamente, la película 16 es una película bicapa a base de poliamida/polietileno.
Cuando la capa resorte de base 14 se realiza en espuma, se inyecta sobre la película 16.
La capa porosa de rigidización 18 está formada, por ejemplo, por un fieltro, tal como se ha definido anteriormente.Éste puede estar comprimido.
En una variante, el fieltro comprende un porcentaje elevado de microfibras, por ejemplo más del 50% y, ventajosamente, 80% de microfibras.
Por “microfibras” se entienden unas fibras de tamaños inferiores a 0,9 dtex, ventajosamente 0,7 dtex.
En una variante, el fieltro contiene también material reciclado, tal como se ha definido anteriormente.
Como variante, la capa porosa de rigidización 18 se realiza a base de una espuma hendida de células abiertas. Está realizada, por ejemplo, en poliuretano.
En una variante, la espuma hendida contiene también material reciclado, tal como se ha definido anteriormente, y/o carga mineral y/o “biopoliol”.
El espesor de la capa porosa de rigidización 18 está comprendido, por ejemplo, entre 1 mm y 15 mm, por ejemplo es igual a 10 mm.
Este espesor es inferior al 70% del espesor total de las capas 14, 16, 18, 20 del conjunto de insonorización. Ventajosamente, este espesor está comprendido entre 20% y 70% del espesor total.
En el caso de una capa 18 de fieltro, la densidad superficial de la capa 18 está comprendida entre 200 g/m2 y 3000 g/m2, ventajosamente es de 1600 g/m2. En el caso de una capa 18 de espuma, la densidad de la espuma 18 está comprendida ventajosamente entre 10 kg/m3 y 180 kg/m3.
La porosidad de esta capa 18 se elige para que la resistencia al paso del aire de esta capa esté comprendida ventajosamente entre 500 N·m-3·s y 3500 N·m-3·s, en particular sea aproximadamente igual a 1600 N·m-3·s.
La capa superior resistiva 20 se realiza, por ejemplo, a base de un no tejido resistivo o de un material que tenga una resistencia controlada al paso del aire (por ejemplo: un fieltro de pequeño gramaje, un textil, etc.) fijado sobre la capa porosa 18.
Presenta una densidad superficial comprendida entre 20 g/m2 y 200 g/m2, ventajosamente es de 100 g/m2.
Según la invención, la capa superior resistiva 20 es porosa para presentar una pequeña resistencia al paso del aire comprendida entre 200 N·m-3·s y 2000 N·m-3·s, ventajosamente es de 1000 N·m-3·s.
Dos ejemplos de estructuras de conjuntos de insonorización según la invención realizados a base de las capas 14 a 20, tales como los descritos más arriba, se describirán ahora con referencia a las figuras 1 y 2.
Como se ilustra en la figura 1, el primer conjunto de insonorización 10A según la invención comprende una capa resorte de base 14 tal como se describe más arriba, ventajosamente de fieltro, fijada sobre la superficie 12 del vehículo automóvil, y una película intermedia fina 16 tal como se ha descrito más arriba, ventajosamente de polímero termoplástico, ensamblada en la capa 14.
Este conjunto 10A comprende una capa porosa de rigidización 18 tal como se ha descrito más arriba, realizada ventajosamente a base de fieltro comprimido, y aplicada sobre la película 16. Comprende además una capa superior resistiva 20, tal como se ha descrito más arriba, ventajosamente realizada a base de no tejido, colocada en contacto con la capa 18 por encima de esta capa 18.
El primer conjunto 10A según la invención comprende, por ejemplo, una capa resorte de base 14 de fieltro de fibras de algodón y de resina epoxi, de 15 mm de espesor, que presenta una densidad superficial igual a 800 g/m2, y una película intermedia fina 16 estanca de polietileno/poliamida que presenta una masa igual a 50 g/m2. El conjunto 10A comprende además una capa porosa 18 de rigidización de fieltro de fibras de algodón y de resina epoxi, de espesor igual a 10 mm, de densidad superficial igual a 1600 g/m2 y de resistencia al paso del aire igual a 1525 N·m-3·s, y una capa superior resistiva 20 de no tejido que presenta una resistencia al paso del aire igual a 1000 N·m-3·s y una densidad superficial igual a 100 g/m2.
Un segundo conjunto de insonorización 10B según la invención está representado en la figura 2. Difiere del primer conjunto 10A en que la capa resorte de base 14 se realiza a base de una espuma porosa y elástica o también viscoelástica.
Esta capa resorte de base presenta ventajosamente una densidad igual a 55 kg/m3.
En los conjuntos según la invención, la disposición de una capa porosa de rigidización 18 descomprimida aumenta la absorción acústica a través del conjunto 10A, 10B, en combinación con la capa superior resistiva 20 dispuesta por encima de la capa porosa 18.
La película fina 16 en combinación con la capa superior resistiva 20 compensa la pérdida de aislamiento resultante del espesor y de la descompresión de la capa 18 y mejora de manera sorprendente el aislamiento proporcionado por el conjunto.
Por tanto, los conjuntos de insonorización 10A, 10B según la invención presentan una ligereza muy grande, con masas específicas globales inferiores a 3000 g/m2, y una excelente absorción con un coeficiente de absorción de campo difuso sustancialmente superior o igual a 0,8 sobre una gama muy grande de frecuencias, y regulable ajustando la resistencia al paso del aire de la capa superior 20 y el espesor de la capa de rigidización 18.
Gracias a la película 16 y a la capa superior 20, los conjuntos 10A, 10B presentan unas propiedades de aislamiento mejoradas con respecto a un conjunto bipermeable clásico del estado de la técnica a la vez que conservan una buena absorción.
A título de ilustración, el índice de debilitamiento en dB y el coeficiente de absorción en campo difuso en función de la frecuencia se han simulado para el primer conjunto 10A según la invención y para un conjunto bipermeable clásico del estado de la técnica.
El conjunto de insonorización del estado de la técnica comprende en este ejemplo una capa de fieltro porosa y elástica de espesor igual a 20 mm, de densidad superficial igual a 1150 g/m2 y una capa de fieltro comprimido de espesor igual a 5 mm, de densidad superficial igual a 1400 g/m2.
La figura 3 ilustra las curvas respectivas 50, 52 del índice de debilitamiento TL en dB en función de la frecuencia para el primer conjunto según la invención 10A (curva 50) y para el conjunto del estado de la técnica (curva 52). Se observa una ganancia de aislamiento muy clara para las frecuencias superiores a 3000 Hz aproximadamente para el conjunto 10A según la invención.
Las curvas 54, 56 respectivas del coeficiente de absorción a en campo difuso en función de la frecuencia para el primer conjunto 10A según la invención (curva 54) y para el conjunto del estado de la técnica (curva 56) están representadas en la figura 4. Como se representa en esta figura, se observa una mejora neta de la absorción para el conjunto 10A según la invención a frecuencias superiores a 1600 Hz.
Con referencia a la figura 5, la reducción de ruido global es entonces significativa, como ilustran la curva 60 correspondiente al primer conjunto 10A según la invención y la curva 62 correspondiente al conjunto del estado de la técnica.
Un conjunto según la invención puede comprender la combinación ventajosa de las características siguientes:
- -
- la capa resorte de base 14 es un fieltro cuya densidad superficial es sustancialmente igual a 800 g/m2 y el espesor es sustancialmente igual a 15 mm;
- -
- la película intermedia fina 16 es una película bicapa de polietileno/poliamida cuya densidad superficial es igual a 50 g/m2;
- -
- la capa porosa de rigidización 18 es un fieltro cuya densidad superficial es igual a 1600 g/m2 y el espesor es igual a 10 mm; y
- -
- la capa superior 20 es un no tejido resistivo cuya resistencia al paso del aire es igual a 1000 N·m-3·s.
5 La estanqueidad al paso del aire de la película 16 descrita más arriba es tal que la película 16 presenta una resistencia al paso del aire demasiado elevada para ser medida por el método descrito en la tesis “Mesures des paramètres caractérisant un milieu poreux. Etude expérimentale du comportement acoustique des mousses aux basses fréquences”, Michel HENRY, defendida el 3 de octubre de 1997 en l'Université du Mans.
10 Además, la capa de rigidización 18 es más rígida que la capa resorte de base 16. Presenta así un módulo de Young superior a 6·103 Pa, por ejemplo comprendido entre 6·103 Pa y 6·106 Pa y, de forma ventajosa, aproximadamente igual a 15·103 Pa.
15 La rigidez a la flexión de la capa de rigidización 18 es más grande que la de la capa resorte 14. Esta rigidez a la flexión es, por ejemplo, 1,5 veces a 10 veces superior a la de la capa resorte 14 y, ventajosamente, por lo menos dos veces superior.
Claims (9)
- REIVINDICACIONES1. Conjunto (10A, 10B) de insonorización para vehículo automóvil, del tipo que comprende:5 - una capa resorte de base (14) elástica y porosa, destinada a ser colocada enfrente de una superficie (12) del vehículo automóvil;
- -
- una película intermedia fina (16) ensamblada sobre la capa resorte de base (14);
10 - una capa porosa de rigidización (18) que presenta una resistencia al paso del aire superior a 500 N·m-3·s, estando la capa porosa de rigidización (18) dispuesta sobre la película intermedia fina (16);- -
- una capa superior (20) dispuesta sobre la capa porosa de rigidización (18);
15 siendo porosa la capa superior (20) y presentando una resistencia al paso del aire comprendida entre 200 N·m-3·s y 2000 N·m-3·s.caracterizado porque la película intermedia fina es estanca al paso del aire, presentando la película intermedia fina una densidad superficial inferior a 200 g/m2. 20 - 2. Conjunto (10A, 10B) según la reivindicación 1, caracterizado porque el espesor de la capa porosa de rigidización(18) está comprendido entre 20% y 70% del espesor total del conjunto de insonorización.
- 3. Conjunto (10A, 10B) según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la capa porosa de 25 rigidización (18) presenta una resistencia al paso del aire comprendida entre 500 N·m-3·s y 3500 N·m-3·s.
- 4. Conjunto (10A, 10B) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa porosa de rigidización (18) está realizada a base de un fieltro, un fieltro comprimido o una espuma hendida.
- 30 5. Conjunto (10A, 10B) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa porosa de rigidización (18) presenta una densidad superficial inferior a 3000 g/m2.
- 6. Conjunto (10A, 10B) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa superior
- (20)
- presenta una densidad superficial inferior a 200 g/m2. 35
- 7. Conjunto (10A, 10B) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa superior(20) está realizada a base de un no tejido resistivo o de un material que tenga una resistencia controlada al paso del aire.
- 40 8. Conjunto (10A, 10B) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la película intermedia fina (16) es monocapa o multicapa y está realizada a base de por lo menos un polímero termoplástico.
- 9. Conjunto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una capadecorativa dispuesta sobre la capa superior (20). 45
-
- 10.
- Conjunto (10A) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa resorte de base (14) y la capa porosa de rigidización (18) están realizadas a base de fieltro.
-
- 11.
- Conjunto (10A, 10B) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la rigidez a la
50 flexión de la capa de rigidización (18) es por lo menos 1,5 veces superior a la rigidez a la flexión de la capa resorte de base (14).
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