BR112013019385B1 - peça de guarnição atenuante de som compreendendo pelo menos uma área isolante com características de massa-mola acústicas compreendendo pelo menos uma camada de massa e uma camada de desacoplagem adjacente à camada de massa e uso da referida peça de guarnição atenuante de som - Google Patents

Abstract

PEÇA DE GUARNIÇÃO ATENUANTE DE SOM COMPREENDENDO PELO MENOS UMA ÁREA ISOLANTE COM CARACTERÍSTICAS DE MASSA- MOLA ACÚSTICAS COMPREENDENDO PELO MENOS UMA CAMADA DE MASSA E UMA CAMADA DE DESACOPLAGEM ADJACENTE À CAMADA DE MASSA E USO DA PEÇA DE GUARNIÇÃO ATENUANTE DE SOM COMO UM ISOLANTE OU UM ISOLANTE COMBINADO E ABSORVENTE Uma peça de guarnição atenuante de som, compreendendo pelo menos uma área isolante com uma característica massa-mola acústica compreendendo pelo menos uma camada de massa e uma camada de desacoplagem adjacente à camada de massa, por meio de qual a camada de massa consiste de uma camada fibrosa porosa e uma camada de barreira, com a camada de barreira sendo posicionada entre a camada fibrosa porosa e a camada de desacoplagem e todas as camadas são laminadas juntamente, e por meio de qual a camada fibrosa porosa pelo menos na área isolante seja possuindo um módulo de Young dinâmico ajustado (Pa) tal que a radiação de frequência seja pelo menos 3000 (Hz).

Description

Campo técnico

[001] A presente invenção se refere a uma peça de guarnição automotiva para atenuar ruído em um veículo.

Fundamentos da técnica

[002] As fontes de ruído em um veículo são muitas e incluem, entre outras, trem de força, transmissão, área adesiva de contato dos pneus (estimulado pela superfície da estrada), freios, e vento. O ruído gerado por todas essas fontes dentro da cabine do veículo cobre uma faixa de frequência ligeiramente maior que, para veículos a diesel e petróleo normais, podem aumentar em até 6.3kHz (acima de desta frequência, o poder acústico irradiado pelas fontes de ruído em um veículo é geralmente negligenciado). Ruído de veículo é geralmente dividido em frequências baixa, média e alta. Tipicamente, ruído de frequência baixa pode ser considerado para cobrir a faixa de frequência entre 50Hz e 500Hz e é dominado por ruído “estrutura-suporte”: vibração é transmitida aos painéis circundando a cabine de passageiros por meio de uma variedade de vias estruturais e tais painéis então irradiam ruído para dentro da própria cabine. Por outro lado, tipicamente ruído de alta frequência pode ser considerado para cobrir a faixa de frequência acima de 2kHz. Ruído de alta frequência é tipicamente dominado por ruído “transportado por ar”: neste caso a transmissão de vibração para os painéis circundando a cabine de passageiros ocorre através de vias de transporte de ar. É reconhecido que existe uma área cinza, onde os dois efeitos são combinados e nenhum dos dois domina. Contudo, para conforto do passageiro, é importante que o ruído seja atenuado na faixa de frequência média bem como nas faixas de frequência baixa e alta.

[003] Para atenuar ruído em veículos como carros e caminhões o uso de isolantes, absorventes e absorventes para refletir e dissipar som e assim reduzir o nível de som interior final é bem conhecido.

[004] Isolamento é tradicionalmente obtido por meio de um sistema de barreira “massa-mola”, por meio de qual o elemento de massa é formado por uma camada de material impenetrável de alta densidade normalmente projetado como camada pesada e o elemento de mola é formado por uma camada de material de baixa densidade como um feltro ou espuma não comprimidos.

[005] O nome “massa-mola” é comumente utilizado para definir um sistema de barreira que provê isolamento de som através da combinação de dois elementos, chamados “massa” e “mola”. Uma peça ou um dispositivo é dito para trabalhar como uma “massa-mola” se seu comportamento físico puder ser representado pela combinação de um elemento de massa e um elemento de mola. Um sistema massa-mola ideal atua como um isolante de som principalmente graças às características de seus elementos, os quais são unidos.

[006] Um sistema massa-mola é normalmente colocado dentro de um carro sobre uma camada de aço, com o elemento de mola em contato com o aço. Se considerado como um todo, o sistema completo (massa- mola mais camada de aço) possui as características de uma partição dupla. A inserção na perda é uma quantidade que descreve quão efetiva é a ação do sistema massa-mola quando colocado sobre a camada de aço, independentemente do isolamento provido pela própria camada de aço. A perda de inserção da mesma mostra o desempenho de isolamento do sistema massa-mola.

[007] A curva de perda de inserção teorética (IL, medida em dB) que caracteriza um sistema massa-mola possui em particular os seguintes aspectos. Na maior parte da faixa de frequência, a curva aumenta com a frequência em um modo aproximadamente linear, e a taxa de crescimento é em torno de 12dB/oitava; tal tendência linear é considerada muito efetiva para garantir um bom isolamento contas as ondas de som que chegam e, por essa razão, sistemas massa-mola têm sido amplamente utilizados na indústria automotiva. Esta tendência é alcançada somente acima de certo valor de frequência, chamada “frequência de ressonância do sistema de massa-mola”, ao qual o sistema não é efetivo como um isolante de som. A frequência de ressonância depende principalmente do peso do elemento de massa (quanto mais elevado o peso, menor a frequência de ressonância) e sobre a rigidez da mola (quanto maior a rigidez, maior frequência de ressonância). A frequência de ressonância do sistema de massa-mola, o elemento de mola transmite a vibração da estrutura subjacente ao elemento de massa em um modo muito eficiente. Nesta frequência, a vibração do elemento de massa é ainda mais elevada do que aquela da estrutura subjacente, e assim o ruído irradiado pelo elemento de massa é ainda mais elevado do que aquele que seria irradiado pela estrutura subjacente sem sistema massa-mola. Como uma consequência, em torno da frequência de ressonância do sistema de massa-mola a curva IL possui um mínimo negativo.

[008] O desempenho de isolamento de uma barreira acústica é avaliado pela perda de transmissão de som (TL). A capacidade de uma barreira acústica para reduzir a intensidade do ruído sendo transmitida depende da natureza dos materiais que formam a barreira. Uma propriedade física importante de controle de controle de som TL de uma barreira acústica é a massa por unidade de área das camadas que a compõem. Para melhor desempenho de isolamento, a camada pesada de um sistema massa-mola irá com frequência possuir uma superfície de alta densidade lisa para maximizar reflexão de ondas de ruído, uma estrutura não porosa e certa rigidez de material para minimizar vibração.

[009] Camadas de massa clássica típicas são feitos de materiais densos altamente preenchidos, tais como EPDM, EVA, PU, PP etc. Estes materiais possuem uma alta densidade, normalmente acima de 1000 (kg/m3), uma superfície lisa para maximizar reflexão de ondas de ruído, uma estrutura não porosa e certa rigidez para minimizar vibração. A partir deste ponto de vista, é conhecido que muitas fibras têxteis, tanto finas e/ou porosas em estrutura, não são ideais para isolamento de ruído.

[010] Absorção é usualmente obtida pelo uso de camadas porosas. O desempenho de absorção de um sistema acústico é avaliado pelo coeficiente de absorção (uma quantidade adimensional). Absorventes são comumente feitos de materiais de poros abertos, por exemplo, feltro ou espumas.

[011] Ambos os sistemas de absorção e isolante por si possuem somente uma pequena largura de banda de frequências onde eles trabalham de forma otimizada. O absorvente geralmente trabalha melhor em frequências altas, enquanto o isolante geralmente trabalha melhor nas frequências baixas. Além disso, ambos os sistemas estão abaixo do ideal para uso em um veículo moderno. A efetividade de um isolante é fortemente dependente de seu peso, quanto mais elevado o peso mais efetivo o isolante. A efetividade de um absorvente por outro lado é fortemente dependente da espessura do material, quanto mais espesso melhor. Ambas as espessura e peso estão, contudo, se tornando altamente restritos. Por exemplo, o peso impacta na economia de combustível do veículo e a espessura do material impacta na espacialidade do veículo.

[012] Para isolantes comuns de tipo massa-mola a absorção é muito pobre e próxima de zero, principalmente porque a superfície da camada de massa geralmente não é porosa. O sistema massa mola somente mostra um pico de absorção notável em uma banda estreita em torno da frequência de ressonância. Contudo, isto é na frequência baixa e não na área de interesse para absorção, o que é a região de frequência média e alta.

[013] No passado, muitas tentativas foram feitas para otimizar o isolamento de som em um veículo de modo a reduzir sua massa (peso) enquanto manter o mesmo nível de conforto acústico. Em veículos tratados com sistema massa-mola tradicional, o potencial pata tal otimização de peso é principalmente representado pela camada pesada, e por esta razão as tentativas de otimização feitas até agora em tais casos concentraram-se na redução da massa de uma camada pesada. Contudo, estas tentativas mostraram que se o peso da camada pesada é reduzido além de certo limite físico, o sistema de isolamento não se comporta mais como um sistema massa-mola e uma perda de conforto acústico inevitavelmente ocorre. Em tais casos, nos últimos anos o uso de material absorvente adicional foi tentado para compensar por esta perda de conforto acústico.

[014] No passado uma forma de lidar com este problema consistiu em utilizar sistemas porosos integralmente. Contudo, absorventes porosos possuem um isolamento acústico muito baixo. Para um sistema poroso a curva IL aumenta com a frequência em um modo aproximadamente linear, mas somente com uma taxa de crescimento de em torno de 6dB/Oitava ao invés dos 12dB/Oitava que pode ser observado quando utilizando um material de barreira impenetrável como uma camada pesada.

[015] Outra prática comum para lidar com o problema acima de mencionado consistiu em colocar um material absorvente sobre um sistema massa mola. Com tal configuração, é esperado que a presença do material adicional principalmente iria adicionar propriedades absorventes ao sistema de atenuação de som. Ao mesmo tempo é também esperado que, desde que isto determine um aumento no peso total do sistema, o mesmo material adicional impactaria positivamente também no isolamento acústico do sistema massa-mola subjacente.

[016] Produtos deste tipo são frequentemente referidos como sistemas ABA (Absorvente- Barreira- Absorvente). A maior parte dos sistemas ABA é feitos com espuma ou feltro como primeira camada absorvente, uma barreira, por exemplo, na forma de um material de camada pesado como discutido, e uma camada absorvente que também funciona como camada mola para o sistema massa mola. Esta camada absorvente também é normalmente constituída por um feltro ou espuma. A camada de barreira juntamente com a camada absorvente diretamente em contato com a estrutura em que o sistema é aplicado deveria funcionar como um sistema massa mola, enquanto a camada de topo absorvente deveria funcionar como um absorvente de som adicional.

[017] Com base na experiência, é esperado que quando peso adicional é colocado sobre um sistema massa-mola, tal peso adicional deveria afetar o desempenho de isolamento do sistema positivamente; por exemplo, uma adição de 250 (g/m2) de material sobre um sistema massa mola com uma camada pesada 2 (kg/m2) deveria resultar em um aumento de IL total de aproximadamente 1 (dB), enquanto uma adição de 500 (g/m2) de material sobre o mesmo sistema deveria já resultar em um aumento de IL de 2 dB. Um aumento de IL de mais de 1 dB é normalmente considerado relevante para a atenuação de ruído total no compartimento de passageiro de um veículo. Para uma camada pesada 1 (kg/m2), já uma adição de 150 (g/m2) de material deveria resultar em um efeito de 1 (dB).

[018] Descobriu-se que quando uma camada absorvente é adicionada sobre um sistema massa-mola para obter um sistema ABA com uma camada pesada como barreira, o aumento no IL do sistema que é observado é muito menor do que o que seria esperado do peso adicionado. Em muitos casos, a adição da camada absorvente leva até a redução de IL do sistema.

[019] Em muitas aplicações dos Sistemas ABA um feltro muito macio (comumente projetado como “lã”) com um peso por área entre 400 e 600 g/m2é utilizado como uma camada de topo absorvente. Sendo tal absorção mecanicamente muito suave (sua compressão de Módulo de Young é muito baixa, tipicamente muito menor do que aquela de ar padrão), não participa ativamente da função de isolamento do sistema, devido à ligação entre as fibras e a camada pesada subjacente não é forte o suficiente para prover um efeito de massa. Como um resultado, a adição do absorvente não leva a qualquer aumento na IL do sistema e a função de isolamento do sistema é determinada somente pela massa da camada pesada que é colocada sobre a camada de desacoplagem. Materiais de feltro muito suave (ou “lãs”) são mais caros do que common materiais fibrosos moldáveis térmicos e são normalmente aplicados na forma de adesivos sobre o sistema massa- mola. Tal aplicação deve ser realizada manualmente e esta é uma operação cara.

[020] Como uma alternativa, o Sistema ABA pode ser obtido por moldagem ou colagem um feltro termo moldável mais tradicional com, por exemplo, um peso por área entre 500 e 2000 (g/m2) sobre a camada pesada, para atuar como absorvente. Descobriu-se que neste caso a aplicação do topo da camada absorvente possui um efeito negativo sobre um desempenho de isolamento do sistema massa-mola subjacente, determinando uma deterioração de sua curva IL. Tal deterioração é causada pela irradiação de ruído do sistema formado pela camada pesada e a camada de topo absorvente. De fato, uma frequência específica existe, chamada frequência de radiação, para qual vibrações são transmitidas pela camada pesada para a camada absorvente de topo em um modo muito eficiente, assim fazendo com que a camada absorvente de topo propague ruído. Na frequência de radiação, a superfície de topo da camada absorvente de topo vibra até mais que a camada pesada subjacente. Devido a este efeito, a perda de inserção do sistema ABA é fortemente comprometida na faixa de frequência em torno da frequência de radiação. Nesta faixa de frequência, a IL do sistema ABA é menor do que do sistema massa-mola a partir de qual é obtido. Neste sentido, a adição de uma função acústica (absorção, por meio do absorvente adicionado ao topo) deteriora significativamente a função original do sistema, isto é, isolamento; a irradiação acústica do sistema formado pela camada pesada e a camada porosa de topo juntamente deteriora o isolamento do sistema, um caso que não foi considerado anteriormente no estado da técnica.

Resumo da invenção

[021] É objetivo da presente invenção obter uma peça de guarnição atenuante de som, que trabalha acima de da faixa de frequências importantes para redução de ruído em um veículo, sem as desvantagens do estado da técnica. Em particular par otimizar o uso de peso para atenuar ruído.

[022] O objetivo da invenção é alcançado pela peça de guarnição atenuante de som de acordo com a reivindicação 1, por compreender pelo menos uma área isolante com características de massa-mola acústicas compreendendo pelo menos uma camada de massa e uma camada de desacoplagem adjacente à camada de massa e por meio de qual a camada de massa consiste de uma camada fibrosa porosa e uma camada de barreira, com a camada de barreira sendo posicionada entre a camada fibrosa porosa e a camada de desacoplagem e todas as camadas são laminadas juntamente, e por meio de qual a camada fibrosa porosa pelo menos na área isolante é ajustada para possuir um módulo de Young dinâmico (Pa) de pelo menos

[023] com AWb sendo peso por área (g/m2) da camada de barreira, AWp sendo peso por área (g/m2) da camada fibrosa porosa, tp sendo espessura (mm) da camada fibrosa porosa e v (Hz) sendo a frequência de radiação; por meio de qual esta frequência de radiação v seja pelo menos 3000 (Hz), e por meio de qual a camada de barreira possui um peso por área de pelo menos 400 (g/m2).

[024] Para o compartimento de passageiro de um veículo a faixa de frequência entre 800 (Hz) e 3000 (Hz) é aquela onde peças de guarnição isolante de som são as mais efetivas. Um sistema massa-mola ideal irá mostrar uma curva IL com uma taxa de crescimento de 12dB/Oitava. Somente o peso atual usado em uma camada de massa é decisivo do total de isolamento obtido. Para obter esta mesma taxa de crescimento com um Sistema ABA, a frequência de radiação v deve ser acima de do limite de frequência superior da faixa de frequência de interesse, neste caso pelo menos acima de 3000 (Hz), preferencialmente acima de 4000 (Hz) ou mais preferencialmente acima de 5000 (Hz) embora este limite dependa da aplicação.

[025] Descobriu-se que há uma relação entre o módulo de Young dinâmico do material constituindo a camada fibrosa porosa e a frequência de radiação. Esta relação depende parametricamente do peso por área e espessura da camada fibrosa porosa, e do peso por área da camada de barreira. Para utilizar um material para uma camada fibrosa porosa tal que a frequência de radiação é suficientemente alta para não deteriorar a desempenho de isolamento total do sistema massa-mola subjacente, preferencialmente pelo menos acima de 3000 (Hz), o módulo de Young dinâmico E deve ser pelo menos aproximadamente

[026] Isto pode ser alcançado, por exemplo, pela escolha do material adequado, de seu peso por área, de sua espessura e do nível de compressão necessário. Nem todo material irá alcançar o módulo de Young necessário.

[027] Ajustando o módulo de Young dinâmico do material constituindo a camada fibrosa porosa de modo que esteja acima do módulo de Young mínimo necessário para uma frequência de radiação encontrar-se fora da faixa de frequência de interesse, como reivindicado, a taxa de crescimento de 12dB/oitava pode ser obtida em uma curva IL do sistema. Neste sentido, a curva IL do sistema ABA de acordo com a invenção comporta-se qualitativamente de modo similar à curva IL do sistema massa- mola subjacente. Ao mesmo tempo, também é observado que a curva IL do sistema ABA de acordo com a invenção é mais elevada do que a curva IL do sistema massa-mola subjacente, sendo a diferença devida à adição de peso da camada fibrosa porosa. Neste sentido, a camada fibrosa porosa contribui para a função de isolamento do sistema e o potencial de massa integral da camada de massa consistindo na camada de barreira E a camada fibrosa porosa pode ser usada para as propriedades isolantes da peça de guarnição. Ao mesmo tempo a camada fibrosa porosa com o módulo de Young ajustado mantém propriedades absorventes.

[028] Com a presente invenção, a camada de topo absorvente na forma de camada fibrosa porosa com o módulo de Young de acordo com a invenção aumenta a quantidade de material que ativamente participa do efeito massa-mola.

[029] Pela utilização do ABA de acordo com a invenção é possível agora regular ou ajustar a peça de guarnição para qualquer aplicação de veículo particular, em particular sistemas de tampo interno ou cobertura de assoalho. O ajuste pode ser obtido em termos de desempenho, por exemplo, melhor isolamento no mesmo peso total, ou peso, por exemplo, peso menor, no mesmo desempenho de isolamento global.

[030] A frequência de ressonância do sistema de massa-mola como descrito na introdução e a frequência de radiação da camada de massa formada pela camada fibrosa porosa de topo e a camada de barreira como descrito na invenção resulta em efeitos diferentes e independentes sobre a curva IL. Ambos aparecem em uma curva IL de uma multicamada de acordo com a invenção e produzem efeito negativo sobre o desempenho de isolamento, ambos causando a presença de uma queda na curva IL. Mas, duas depressões são normalmente observadas em duas seções separadas de uma curva IL. Para os tipos considerados de multicamadas, a frequência de ressonância massa mola, também conhecida como a frequência de ressonância é normalmente observada em uma faixa de 200 a 500 (Hz), enquanto a de frequência de radiação camada da massa, aqui divulgada como uma frequência de radiação, está em uma faixa acima de aproximadamente 800 (Hz). Para clareza escolhe-se usar dois termos diferentes (frequência de “ressonância” e “irradiação”) para distinguir entre as duas frequências diferentes.

[031] Embora seja possível fazer peças de guarnição que possuam uma Configuração tipo-ABA sobre toda sua superfície, é também possível ter peças de guarnição com diferentes áreas dedicadas para diferentes funções acústicas (por exemplo, exclusivamente absorção, exclusivamente isolamento) ou até áreas combinadas.

[032] Uma peça de guarnição preferencial de acordo com a invenção é com base na ideia que ambas as áreas de absorção e isolamento são necessárias para fina regulagem da atenuação de som em um carro. Pela utilização da mesma camada fibrosa porosa ao longo de toda área da peça de guarnição para ambas as área isolante e a área de absorção, é possível para integrar ambas as funções em uma peça de guarnição, preferencialmente em áreas separadas. As pessoas versadas na técnica sabem a partir da experiência quais áreas necessitam qual tipo de função acústica, é possível agora fornecer peças utilizando este conhecimento e ao mesmo tempo utilizando menor número de materiais dentro de uma peça e é capaz de projetar a peça de acordo com as necessidades. A peça de guarnição de acordo com a invenção possui pelo menos uma área de absorção e uma área isolante, contudo o número atura de áreas por função acústica (isolamento ou absorção) e/ou o tamanho das áreas podem diferir dependendo da peça e da localização onde a peça é usada e por último e não menos importante dependendo das exigências atuais.

[033] Uma área de absorção é definida como uma área da peça de guarnição que se comporta predominantemente como absorvente.

[034] Uma área isolante é definida como uma área sobre a peça de guarnição que se comporta pelo menos como um bom isolante.

Camada fibrosa porosa

[035] O uso de materiais fibrosos porosos, como feltros ou não tecidos, para a construção de peças absorventes acústicas é conhecido, em particular no caso do absorvente de topo de um Sistema ABA. Quanto mais espessa a camada fibrosa é, melhor a absorção acústica. Contudo, o efeito negativo da camada de topo absorvente no desempenho de isolamento total não é conhecido na técnica, em particular não é conhecido como regular as características da camada fibrosa porosa para evitar este efeito negativo no isolamento e explorar integralmente a massa da camada fibrosa porosa para propósitos isolamento de som.

[036] Descobriu-se que o módulo de Young dinâmico da camada fibrosa porosa é relacionado à frequência de radiação da camada de massa formado pela camada fibrosa porosa juntamente com a camada de barreira como a seguir:

[037] (Equação 1)

[038] com E sendo o módulo de Young dinâmico (Pa) do material constituindo a camada fibrosa porosa, v sendo a frequência de radiação (Hz), AWb sendo peso por área (kg/m2) da camada de barreira impenetrável, AWp sendo peso por área (kg/m2) da camada fibrosa porosa e tp espessura (m) da camada porosa fibrosa. De acordo com esta relação um valor adequado do módulo de Young dinâmico do material fibroso poroso permite o projeto da peça de guarnição com a frequência de radiação fora da faixa de frequência de interesse e, portanto, uma perda de inserção não perturbada em uma faixa de frequência de interesse. Em particular, se o módulo de Young dinâmico da camada fibrosa porosa é mais elevado do que o valor mínimo definido como

[039] com v0=3000Hz, então a frequência de radiação do sistema massa mola irá aparecer acima de a faixa de frequência de interesse para aplicação das peças de guarnição em veículos, em particular no compartimento de passageiro.

[040] A faixa de frequência de interesse for isolamento em um veículo, especialmente quando certo peso a partir de um sistema massa- mola é requisitado, é na maioria dos casos até 3000 (Hz), contudo, podem também ser de até 4000 (Hz) ou mesmo até 5000 (Hz) dependendo da aplicação atual e de nível de ruído requeridos. Por exemplo, quando a necessidade de isolamento está na faixa de frequência de até 3000 (Hz), v0 deve ser igual a 3000 (Hz) e, como uma consequência, o módulo de Young dinâmico deveria ser pelo menos

a. com AWb peso por área (g/m2) da camada de massa impenetrável, AWp peso por área (g/m2) da camada fibrosa porosa e tp espessura (mm) da camada fibrosa porosa. Isto resulta em um alto módulo de Young dinâmico no qual o material fibroso não pode ser mais comprimido facilmente.

[041] A peça de guarnição de acordo com a invenção contém uma camada de desacoplagem, e uma camada de massa composta de

[042] uma camada fibrosa porosa com pelo menos um módulo de

[043] uma camada de barreira impenetrável com um peso por área AWb (g/m2) de pelo menos 400 (g/m2).

[044] Quando todas as camadas são laminadas juntamente para formar uma peça, então esta peça de guarnição irá possuir um IL equivalente a aquele de um sistema massa mola acústico com uma taxa de crescimento de aproximadamente 12dB/Oitava e de acordo coma massa de peso por área combinado da camada de barreira e a camada fibrosa porosa.

[045] Ademais, a camada fibrosa porosa adiciona a função de absorção, que foi a razão original para introduzir Sistemas ABA e que não está disponível no sistema massa-mola clássico com uma camada de massa composto de materiais impermeáveis somente. Graças ao ajuste do módulo de Young da camada fibrosa porosa, a frequência de radiação da camada fibrosa porosa juntamente com a camada de barreira irá cair acima da faixa de frequência de interesse e não mais perturbar o desempenho de isolamento total do sistema.

[046] Comparado aos Sistemas ABA que são encontrados no estado da técnica, a presente invenção difere no fato de que a camada de topo, ou camada fibrosa porosa, somada a função de absorção, participa ativamente da função de isolamento do sistema. Isto é possível somente com base em uma escolha apropriada de características materiais e projeto do material da camada fibrosa porosa, como mostrado pela equação (1) e como descrito nos exemplos.

[047] A camada fibrosa porosa pode ser qualquer tipo de feltro. Pode ser feita de quaisquer materiais fibrosos termo moldáveis, incluindo aqueles derivados de fibras naturais ou sintéticas Preferencialmente o feltro é feito de material fibroso reciclado como algodão de qualidade inferior ou outras fibras recicladas, como poliéster.

[048] Normalmente um material fibroso é produzido em aglomerado bruto, isto é, um produto semiacabado em que as fibras são agregadas juntamente. Um aglomerado está a uma homogênea aproximação razoável. Um aglomerado bruto é composto pela folha de material possuindo uma espessura inicial e é caracterizado por seu peso por área, devido às fibras serem distribuídas uniformemente sobre a área. Quando um aglomerado bruto é formado, por exemplo, por compressão, assumindo uma forma final. Finalmente, uma camada com certa espessura é obtida. O peso por área, isto é, o peso do material na unidade de área, é mantido após o processo de formação. A partir do mesmo branco, variadas espessuras finais podem ser obtidas, dependendo do nível de compressão.

[049] O módulo de Young dinâmico de um material fibroso depende de variado parâmetros. Primeiramente, as características do próprio material, isto é, a composição do material, tipo e quantia de fibras, tipo e quantia de ligantes, etc. Além disso, para a mesma receita de fibra para a mesma receita de fibra, depende da densidade do material, que é ligada à espessura da camada. Portanto, para certa composição de feltro, o módulo de Young dinâmico pode ser medido nas diferentes espessuras e irá consequentemente assumir diferentes valores, normalmente aumentando quando a espessura é diminuída (para o mesmo aglomerado bruto inicial).

[050] O material de feltro fibroso compreende preferencialmente um material de ligação, tanto como fibras de ligação ou em material de resina, por exemplo, polímeros termoplásticos ou termofixos. Pelo menos 30% Resina Epóxi ou pelo menos 25% fibras de ligação bi-componentes é preferido. Outras fibras de ligação ou materiais alcançando a camada fibrosa porosa de acordo com a invenção são possíveis e não excluídos. O material de camada fibrosa porosa pode ser obtido através de um processo de agulhamento, ou qualquer outro processo que aumente a rigidez de compressão dinâmica do material.

[051] Preferencialmente o peso por área da camada fibrosa porosa seja entre 500 e 2000 (g/m2), mais preferencialmente entre 800 e 1600 (g/m2).

[052] Uma restrição adicional é normalmente também o espaço disponível no carro onde a peça de guarnição acústica pode ser colocada. Esta restrição é normalmente dada pela montadora e é em uma faixa de no máximo 20 a 25 (mm). Todas as camadas da peça de guarnição devem dividir este espaço. Portanto, a espessura da camada fibrosa porosa seja preferencialmente entre 1 e 10 (mm) e mais preferencialmente entre 1 e 6 (mm). Isto deixa espaço suficiente para a camada de desacoplagem. Em particular a camada de desacoplagem pode variar em espessura para seguir a forma tridimensional da peça que tem que corresponder com o espaço disponível no carro.

[053] No estado da técnica, áreas altamente comprimidas existem em torno das cavidades na peça de guarnição, que são necessárias para transferência de cabos ou utensílios de montagem, estas últimas áreas não são normalmente dedicadas ao isolamento acústico como a fragilidade acústica das cavidades compromete qualquer característica de isolamento em suas proximidades.

Camada de barreira

[054] A camada de massa entre a camada fibrosa porosa e a camada de desacoplagem deve ser impenetrável (impermeável ao ar) para funcionar como uma barreira de som ideal. Somente se a camada de barreira é ar impenetrável, a camada fibrosa porosa com o módulo de Young ajustado irá funcionar juntamente com a camada de barreira, como uma camada de massa para um sistema massa-mola. Embora uma camada pesada seja dada nos exemplos alternativos materiais de barreira de massa não permeáveis podem ser usados.

[055] Se a camada pesada é utilizada como camada de barreira impenetrável, preferencialmente possui uma espessura entre 0.2 e 5 (mm), mais preferencialmente entre 0.8 e 3 (mm). O peso por área da camada de massa impenetrável é pelo menos 0.4 (kg/m2), preferencialmente entre 0.5 e 2 (kg/m2). Contudo, a escolha do peso da camada de barreira impenetrável é ligada ao projeto da camada de massa formado pela camada fibrosa porosa e a camada de barreira juntamente.

[056] A camada de barreira impenetrável pode ser feita de materiais densos altamente preenchidos que podem incluir um plástico termofixo incluindo copolímero etileno vinil acetato (EVA), polietileno de alta densidade, polietileno de baixa densidade, polietileno de baixa densidade linear, polipropileno, elastômero termoplástico/ borracha, cloreto de polivinil (PVC) ou qualquer combinação dos anteriores.

[057] A escolha da barreira material é dependente da camada fibrosa porosa e da camada de desacoplagem e deveria ser capas de formar um laminado ligando todas as camadas juntamente. Também materiais que são pulverizados ou colados podem ser utilizados. Contudo, após a ligação e/ou formação da peça de guarnição, a barreira de massa deveria ser impenetrável ao ar no produto final.

[058] Se necessário, uma camada aderente na forma de um filme, pó ou spray líquido, como conhecido na técnica pode, ser utilizados para laminar a camada de barreira com a camada fibrosa porosa ou com a camada de desacoplagem.

Áreas combinadas na peça de guarnição

[059] Normalmente, para reduzir o nível de pressão de som no compartimento de passageiros, um veículo requer um bom balanço de isolamento e absorção providos pelas peças de guarnição acústicas. As peças diferentes podem ter funções diferentes (por exemplo, isolamento pode ser provido no interior do tampo, absorção pode ser provida no carpete). Há uma tendência atual, contudo, de alcançar a mais refinada subdivisão das funções acústicas sobre áreas únicas, para otimizar o desempenho acústico global. Como um exemplo, um interior de tampo pode ser dividido em duas peças, uma provendo alta absorção e outra provendo alto isolamento. Geralmente, a parte inferior do interior do tampo é mais adequada para isolamento, devido ao ruído proveniente do motor e das rodas frontais através desta área inferior é mais relevante, enquanto a peça superior do tampo é mais adequada para absorção, devido a algum isolamento é já provido por outros elementos do carro, por exemplo, um painel de instrumentação. Além disso, a traseira do painel de instrumentação irá refletir ondas de som vindo através da peça do tampo superior escondida atrás do próprio painel de instrumentação. Estas ondas refletidas de som poderiam ser efetivamente eliminadas usando material absorvente. Considerações similares podem ser aplicadas a outras peças acústicas do carro. Por exemplo, o assoalhamento: isolamento é predominantemente de uso nas áreas de produtos para pés e na área de túnel, enquanto absorção é predominantemente de uso debaixo do banco frontal e nos painéis de assoalho traseiro.

[060] Os diferentes requisitos locais podem ser cobertos pela peça de guarnição isolante de som divididos em áreas com pelo menos uma área com predominantemente características de absorção de som (área de absorção), por meio de qual a área de absorção compreende pelo menos uma camada fibrosa porosa, e pelo menos outra área com características de massa-mola acústicas (área isolante), por meio de qual a área isolante consiste de pelo menos uma camada de massa e uma camada de desacoplagem. De acordo com a invenção a camada de massa consiste de uma camada fibrosa porosa com o módulo de Young dinâmico ajustado para possuir a frequência de radiação fora da frequência de interesse pelo menos acima de 3000 (Hz) e uma camada de barreira com pelo menos 400 (g/m2). Para uma área de absorção a mesma camada fibrosa porosa pode ser usada. Portanto, a camada fibrosa porosa é dividida entre a área de absorção e a área isolante com uma primeira porção na área isolante sendo com um Módulo de Young ajustado de modo a possuir a frequência de radiação pelo menos acima de 3000 (Hz) e uma porção na área de absorção otimizada para máxima absorção. Em geral a espessura da camada fibrosa porosa é mais elevada na área de absorção do que na área isolante.

[061] A resistência ao fluxo aéreo (AFR) da camada fibrosa porosa na área de absorção é preferencialmente entre 300 e 3000 (Nsm-3), preferencialmente entre 400 e 1500 (Nsm-3). A mais elevada AFR é melhor para absorção. Contudo diminui com o aumento da espessura, portanto, a AFR é preferencialmente entre 400 e 1500 (Nsm-3) para uma espessura de entre 8 e 12 (mm).

[062] Adicionar camadas de absorção adicionais e/ou treliças de tecidos pode adicionalmente elevar a absorção; tanto localmente sobre as áreas de absorção ou como uma camada adicional sobre basicamente toda a peça de guarnição. As camadas adicionais podem ser na forma de materiais similares a feltro ou o mesmo que usado para uma camada fibrosa porosa e/ou treliça de tecido adicionais.

[063] Próximo das áreas de absorção e das áreas isolante também áreas intermediárias irá existir, que forma as áreas entre uma área isolante e uma área de absorção ou em torno de a borda da peça. Estas áreas são menos fáceis de identificar como área de absorção ou área isolante principalmente às condições do processo criando um tipo de zonas intermediárias com mudança de espessura, aumentando na direção da xona de absorção e, portanto, comportando-se entre um bom absorvente e um isolante não tão ruim.

[064] Outros tipos de áreas intermediárias podem existir localmente área seguir a forma tridimensional peça que tem que condizer com o espaço disponível no carro. No estado da técnica, áreas altamente comprimidas existem em torno de das cavidades na peça de guarnição que são necessárias para transferência de cabos ou utensílios de montagem. Estas últimas áreas não são normalmente dedicadas ao isolamento acústico como a fragilidade acústica das cavidades compromete quaisquer características de isolamento em suas proximidades.

Camada de desacoplagem

[065] Como a camada de desacoplagem, o material padrão usado para a camada mola em um sistema acústico massa-mola clássico pode ser usado na peça de guarnição de acordo com a invenção seguindo os mesmos princípios. A camada pode ser formada a partir de qualquer tipo de termoplástico e espuma termofixadora, fechada ou aberta, por exemplo, espuma de poliuretano. Pode também ser feita a partir de materiais fibrosos, por exemplo, materiais fibrosos moldáveis térmicos, incluindo aqueles derivados de fibras naturais e/ou sintéticas. A camada de desacoplagem possui preferencialmente uma rigidez de compressão baixa de menos que 100 (kPa). Preferencialmente a camada de desacoplagem é também porosa ou de poros abertos para elevar o efeito mola. A princípio. a camada de desacoplagem deveria ser fixada à camada de barreira sobre a superfície total da peça para possuir efeito mais otimizado, contudo, devido à técnica de produção muito localmente este pode não ser o caso. Como a peça deveria funcionar totalmente como um sistema acústico massa-mola, áreas locais pequenas onde as camadas que não são acopladas não irão prejudicar no efeito de atenuação total.

[066] A espessura da camada de desacoplagem pode ser otimizada, contudo é na maior parte dependente das restrições espaciais no carro. Preferencialmente a espessura pode ser variada ao longo da área da peça para seguir o espaço disponível no carro. Normalmente a espessura seja entre 1 e 100, na maioria das áreas entre 5 e 20 (mm).

Camadas adicionais

[067] Uma treliça de tecido adicional pode ser colocada sobre da camada fibrosa porosa para elevar a absorção acústica e/ou para proteger as camadas subjacentes, por exemplo, contra água etc. Um material absorvente adicional pode ser colocado sobre a camada porosa fibrosa pelo menos parcialmente para adicionalmente elevar as propriedades absorventes. O peso por área da camada adicional seja preferencialmente entre 500 e 2000 (g/m2).

[068] A camada absorvente pode ser formada a partir de qualquer tipo de termoplástico e espuma termofixadora, por exemplo, espuma de poliuretano. Contudo para o propósito de absorção de ruído a espuma deve ser de poros abertos e/ou porosa para habilitar a entrada de ondas de som de acordo com os princípios de absorção de som, como conhecido na técnica. A camada absorvente pode também ser feita a partir de materiais fibrosos, por exemplo, materiais fibrosos moldáveis térmicos, incluindo aqueles derivados de fibras naturais e / ou sintéticas. Pode ser feita do mesmo tipo de material como a camada porosa fibrosa, mas preferencialmente deve ser nobre para prevenir interferência nas propriedades de isolamento. A resistência ao fluxo aéreo (AFR) da camada absorvente é preferencialmente pelo menos 200 (Nsm-3), preferencialmente entre 500 e 2500 (Nsm-3). Sistemas de absorção com mais do que um camada absorvente podem ser também colocados sobre a camada fibrosa porosa.

[069] Uma treliça de tecido adicional pode ser também colocada tanto sobre o material absorvente ou a camada fibrosa porosa para elevar até adicionalmente a absorção acústica e/ou para proteger as camadas subjacentes, por exemplo, contra água etc. A treliça de tecido é um não tecido fino com uma espessura entre 0.1 e em torno de 1 (mm), preferencialmente entre 0.25 e 0.5 (mm). Possui preferencialmente uma resistência ao fluxo aéreo (AFR) de entre 500 e 3000 (Nsm-3), mais preferencialmente de entre 1000 e 1500 (Nsm-3). Por meio de qual a treliça de tecido e a camada absorvente subjacente preferencialmente difere em AFR, para obter uma absorção aumentada. Preferencialmente a AFR da treliça de tecido difere da AFR da camada fibrosa porosa.

[070] O peso por área da treliça de tecido pode ser entre 50 e 250 (g/m2), preferencialmente entre 80 e 150 (g/m2).

[071] A treliça de tecido pode ser feita a partir de fibras contínuas ou descontínuas ou mistura de fibras. As fibras podem ser feitas por tecnologias meltblown ou spunbond. Elas podem também ser misturadas com fibras naturais. As treliças de tecidos são, por exemplo, feitas de fibras de poliéster, ou poliolefinas ou a combinação de fibras, por exemplo, de poliéster e celulose, ou poliamida e polietileno, ou polipropileno e polietileno.

[072] Estas e outras características da invenção serão esclarecidas a parti da descrição seguinte de formas preferenciais, dadas como exemplos não restritivos com referência às figuras em anexo.

Método de Produção

[073] A peça de guarnição de acordo com a invenção pode ser produzida com métodos de moldagem fria e/ou quente comumente conhecidos na técnica. Por exemplo, a camada fibrosa porosa com ou sem a camada de barreira pode ser formada para obter um material com as propriedades ajustadas do módulo de Young dinâmico de acordo com a invenção e ao mesmo tempo para formar a peça na forma dimensional necessária e em uma etapa a camada de desacoplagem pode ser tanto moldada por injeção, ou uma camada de espuma ou fibra pode ser adicionada à traseira da camada de barreira.

Definição de medição de rigidez mecânica e compressão

[074] Rigidez mecânica é ligada à reação que um material oferece a uma excitação de tensão externa. Rigidez à compressão é relacionada à excitação de compressão e rigidez à flexão é relacionada à excitação de flexão. A rigidez à flexão tem relação com o momento de flexão aplicado a deflexão resultante. Por outro lado, a rigidez à compressão ou normal tem relação com a força normal aplicada à deformação resultante. Para uma placa homogênea feita com um material isotrópico, é o e produto do módulo elástico E do material e da superfície A da placa.

[075] Para uma placa feita com um material isotrópico ambas as compressão e rigidez à flexão relacionam-se diretamente ao módulo de Young do material e é possível calcular um a partir do outro. Contudo, se o material não é isotrópico, como é o caso para maioria dos feltros, o relacionamento explicado não se aplica, devido à rigidez à flexão é ligada principalmente ao módulo de Young do material no plano, enquanto rigidez de compressão é ligada principalmente ao Módulo de Young fora do plano. Portanto, não é mais possível calcular um a partir do outro. Além disso, ambas as rigidez de compressão e rigidez à flexão podem ser medidas em condições estáticas ou dinâmicas e são diferentes em princípio em condições estáticas e dinâmicas.

[076] A irradiação de uma camada de material é originada a partir de vibrações da camada ortogonal ao seu plano e é principalmente ligado à rigidez de compressão do material dinâmica. O módulo de Young dinâmico de um material poroso foi medido com o “dispositivo Elwis-S” (Rieter Automotive AG), disponível comercialmente em que a amostra é excitada pela tensão de compressão. A medição utilizando Elwis-S é descrito, por exemplo, em BERTOLINI, et al. Transfer function based method to identify frequency dependent Young's modulus, Poisson's ratio and damping loss factor of poroelastic materials.(Simpósioymposium on acoustics of poro- elastic materiais) (SAPEM), Bradford, Dec. 2008.

[077] Como estes tipos de medições ainda não são geralmente usados materiais porosos, não há normas NEN ou ISO oficiais. Contudo, outros sistemas de medição similares são conhecidos e usados, com base em princípios físicos similares, como descrito em detalhe em: LANGLOIS, et al. Polynomial relations for quasi-static mechanical characterization of isotropico poroelastic materials. J. Acoustical Soc. Am. 2001, vol.10, no.6, p.3032-3040.

[078] Uma correlação direta do módulo de Young medido com um método estático e um módulo de Young medido com um método dinâmico, não é direta e na maioria dos casos inexpressivo, devido ao módulo de Young dinâmico ser medido em um domínio de frequência acima de uma faixa predefinida de frequência (por exemplo, 300-600 Hz) e o valor estático do módulo de Young corresponde ao caso-limite de 0 (Hz), que não é diretamente obtenível a partir de medições dinâmicas.

[079] Para a presente invenção a rigidez de compressão é importante e não a rigidez mecânica estática normalmente usada no estado da técnica.

Outras medições

[080] Resistência ao fluxo aéreo foi medida de acordo com ISO9053.

[081] O peso por área e espessura foram medidos utilizando métodos padrões conhecidos na técnica.

[082] A perda de transmissão (TL) de uma estrutura é e uma medida de seu isolamento de som. É definido como a taxa, expressa em decibéis, do incidente de potência acústica sobre a estrutura e o poder acústico transmitido pela estrutura para o lado receptivo. No caso de uma estrutura automotiva equipado com uma peça acústica, perda de transmissão não é somente devido à presença de a peça, mas também à estrutura de aço sobre a qual a peça é montada. Já que é importante avaliar a capacidade de isolamento de som de uma peça automotiva acústica independentemente a partir da estrutura de aço sobre a qual é montada, a perda de inserção é introduzida. A perda de inserção (IL) de uma peça acústica montada sobre uma estrutura é definida como a diferença entre a perda de transmissão da estrutura equipada com a peça acústica e a perda de transmissão da estrutura sozinha:

[083] A perda de inserção e o coeficiente de absorção foram simulados utilizando SISAB, um software de simulação numérica para cálculo do desempenho acústico de peças acústicas, com base no método de matriz de transferência. Um método de matriz de transferência é um método para simular som propagação em meios em camada e é descrito, por exemplo, em BROUARD B., et al. A general method for modelling sound propagation in layered media. Journal of Sound e Vibração.1995, vol.193, no.1, p.129-142.

Breve descrição das figuras

[084] Figura 1 Exemplo de uma peça de guarnição em tampo interno com regiões de isolamento de som e regiões absorção de som.

[085] Figura 2, 3, 4 e 5 Esboços esquemáticos do material de uma peça de guarnição de acordo com a invenção.

[086] Figura 6 Gráfico com curvas de perda de inserção das amostras A-D.

[087] Figura 7 Gráfico com curvas de absorção de das amostras A-D.

[088] Figura 8 Gráfico do módulo de Young dinâmico em relação ao peso por área e a espessura da camada fibrosa porosa.

Exemplos

[089] Figura 1 mostra um exemplo de uma peça de tampo interno com duas áreas separadas possuindo funções acústicas diferentes, com o objetivo de obter um compromisso otimizado de isolamento e absorção. Geralmente, a parte inferior de uma peça de tampo interno é mais adequada para isolamento (I), porque as vias de ruído provenientes do motor e rodas frontais através dessa área inferior são mais relevantes, enquanto a peça superior do tampo (II) é mais adequada para absorção, devido a algum isolamento é já provido por outros elementos do carro, por exemplo, o painel de instrumentação. Entre estas áreas, em áreas onde o espaço de acondicionamento é mínimo ou em áreas em formas tridimensionais pesadamente, não é normalmente possível identificar as características acústicas atuais, por exemplo, devido tanto ao prejuízo da camada de desacoplagem ou compressão de uma camada nobre camada que deveria funcionar como uma camada absorvente.

[090] Para alcançar uma melhor atenuação de som total para uma peça de guarnição em tampo interno a peça toda pode ser construída com áreas distintivas diferentes:

[091] a área isolante (I) pode ser formada por combinação da camada de barreira impenetrável e uma primeira porção da camada fibrosa porosa com módulo de Young ajustado dinâmico e a camada de desacoplagem para formar o Sistema ABA alternativo de acordo com a invenção com a exploração de massa total das suas camadas superiores funcionando juntamente como uma única camada de massa para o sistema massa mola, e a camada fibrosa porosa adicionando propriedades absorventes bem como prevenindo reflexão de som direta, e

[092] a área de absorção (II) pode ser formada pela porção da camada fibrosa porosa não ajustada para isolamento.

[093] Assim área I da peça de guarnição no tampo interno mostrado contém o Sistema ABA alternativo de acordo com a invenção. Área II conteria a camada fibrosa porosa funcionando como um absorvente padrão conhecido na técnica.

[094] Figura 2 mostra uma seção transversal esquemática da peça de guarnição de acordo com a invenção. Com uma camada de massa A consistindo na combinação da camada de barreira 2 e da camada fibrosa porosa 1 de acordo com a invenção e com a camada mola B consistindo na camada de desacoplagem 3. Juntamente formando um Sistema ABA acústico. Características isolantes de som podem ser esperadas provenientes da camada de barreira de massa combinada e da camada fibrosa porosa. Além disso, a camada fibrosa porosa 1 irá manter propriedades absorventes. Preferencialmente uma treliça de tecido adicional 5 pode ser colocada sobre da camada fibrosa porosa 1 para elevar o efeito de absorção de som até adicionalmente.

[095] Figura 3 mostra a seção transversal esquemática de uma multicamada de acordo com a invenção. A multicamada de acordo com a invenção contém pelo menos uma área com som características de isolamento (I), posteriormente chamada área isolante, e uma área com características de absorção de som (II), posteriormente chamada área de absorção. A localização das áreas sobre a peça é dependente d área do veículo onde a peça é usada e dos níveis de ruído esperados e frequência características nesta área específica. (Veja como um exemplo de tampo interno previamente descrito.)

[096] A área isolante (I) e a área de absorção (II) possuem pelo menos a mesma camada fibrosa porosa (1), por meio de qual a porção da camada fibrosa porosa na área isolante é comprimido para formar uma camada rígida (1), tal que o módulo de Young dinâmico do material constituindo esta camada fibrosa porosa é ajustado para possuir a frequência de radiação acima de pelo menos 3000 (Hz). O valor mínimo do módulo de Young do material constituindo a camada fibrosa porosa necessária para tal comportamento é dado pela formula

a. Quando esta condição é realizada, a camada combinada formada pela camada fibrosa porosa e a camada de barreira irá atuar como uma massa rígida e irá garantir o desempenho de isolamento ideal, de acordo com a presente invenção.

[097] A característica de isolamento é formada com uma camada de massa A consistindo na camada de barreira 2 e a camada fibrosa porosa 1, de acordo com a invenção, e com a camada mola B consistindo na camada de desacoplagem (3), juntamente formando um sistema acústico massa- mola. Em Área I característica de isolamento de som pode ser esperada como consequência.

[098] Em área II a camada fibrosa porosa 1 não possui o módulo de Young de acordo com Equação 1, mas permite características de absorção de som nesta área. Preferencialmente uma treliça de tecido adicional (4) pode ser colocada sobre da camada absorvente para elevar o efeito de absorção de som até adicionalmente.

[099] Figura 4 mostra uma multicamada alternativa de acordo com a invenção, com base em nos mesmos princípios como na Figura 3 (verifique para referência). A diferença é que a área debaixo da compactação é usada para uma adição da camada de barreira e a camada de desacoplagem, produzindo ainda mais uma peça. Na prática a peça será mais um cruzamento entre figura 3 e 4, em particular a formas de peças de guarnição automotiva é normalmente uma forma 3D e isto irá influenciar o layout final da sobreposição de camadas também. Também entre a área isolante e a área de absorção não haverá limites claros, de preferência áreas intermediárias.

[0100] Figura 5 mostra uma sobreposição de camadas alternativa de acordo com a invenção onde a barreira e o desacoplador estão disponíveis sobre toda a superfície da peça, incluindo a área de absorção. Isto pode ter vantagens do ponto de vista de processo, reduzindo a quantia de etapas de produção e/ou trabalho manual envolvido usando adesivos ao invés de camadas de cobertura integral ao longo da peça.

[0101] A perda de inserção e a absorção de som de diferentes construções multicamadas de atenuação de ruído do estado da técnica foram medidas ou simuladas usando parâmetros de materiais medidos e comparados com a perda de inserção e absorção de som de uma multicamada de atenuação de ruído de acordo com a invenção. Para ter uma comparação direta, para todas as amostras o mesmo desacoplador de espuma com uma densidade de 56 (kg/m3) e uma espessura de 14 (mm) foi utilizado.

[0102] Amostra comparativa A é um sistema massa-mola clássico com a camada de massa formada por um material EPDM de camada pesada de 3 (kg/m2) e espuma injetada como a camada de desacoplagem. A área de peso total da amostra A foi 3840 (g/m2).

[0103] Amostra comparativa B é um Sistema ABA de acordo com o estado da técnica com a camada de massa formada por um material EPDM de camada pesado de 3 (kg/m2) e espuma injetada como a camada de desacoplagem. Sobre, uma camada de feltro de algodão adicional com 30% fibras ligantes bicomponentes foram utilizadas. O peso por área da camada de é 1000 (g/m2) e a espessura 9.8 (mm). Portanto, o peso por área total da combinação da camada de feltro de topo e camada de barreira seria 4 (kg/m2). O peso por área total da amostra A foi 4960 (g/m2).

[0104] Amostra comparativa C é também um Sistema ABA de acordo com o estado da técnica, com 400 (g/m2) de uma lã nobre com uma espessura de 11 (mm) colada sobre o mesmo sistema massa mola como utilizado nas amostras comparativas anteriores. O peso por área total da combinação da camada de feltro de topo e camada de barreira juntamente é 3.4 (kg/m2).

[0105] Figura 6 mostra as curvas de perda de inserção (IL) das amostras comparativas A, B e C e amostra D. A perda de inserção simulada mostrada é a perda de transmissão do sistema constituído pela multicamada e a placa de aço sobre qual é aplicado menos a perda de transmissão da própria placa de aço.

[0106] Figura 6 mostra as curvas de IL de todo os sistemas do estado da técnica. Amostra A é o sistema massa mola clássico com uma taxa de crescimento de 12dB/Oitava como esperado e é usado aqui como referência. Amostra B possui um peso total para ambas as camadas de topo de 4 (kg/m2) e seria esperado para mostrada um perda de inserção acima da amostra de referência A. Contudo isto é somente verdadeiro para a faixa de frequência baixa inferior a 630 (Hz). Acima de 630 (Hz) a perda de inserção total se deteriora a desempenho até abaixo da perda de inserção esperada para uma camada de massa de 3 (kg/m2). O peso adicional usado para a camada absorvente de topo não contribui com o desempenho de isolamento total de fato, até afeta negativamente a perda de inserção do sistema massa mola subjacente.

[0107] O módulo de Young dinâmico do feltro da amostra B a 10 (mm) foi medido e é 108000 (Pa). De acordo com equação (1), a camada pesada e a camada porosa de feltro juntamente irá possuir uma frequência de radiação em torno de 980 (Hz). De fato, uma queda D1 é observada na Figura 6 for curva B. A queda D1 está na curva entre 800 e 1000 (Hz) para um cálculo em bandas de um terço de oitava. A frequência de radiação é neste caso claramente dentro da faixa de frequência de interesse primário para atenuar ruído em veículos.

[0108] Também na amostra comparativa C seria esperado que a adição da camada de lã sobre da camada pesada levaria a algum aumento da curva IL. No entanto, a curva IL da amostra C é praticamente igual aquela do sistema massa-mola subjacente (isto é, Amostra A). Também para esta amostra o aumento in peso não leva a qualquer aumento no isolamento acústico observado. Neste caso a camada de lã de topo não contribui para um desempenho de isolamento de fato.

[0109] Amostra D é feita de acordo com a invenção com uma camada de massa consistindo na camada fibrosa porosa de 1500 g/m2 sobre da camada de barreira com um peso por área de 1500 (g/m2) e da camada de desacoplagem, o módulo de Young da camada fibrosa porosa sendo ajustado de modo que a frequência de radiação da camada de barreira e a camada fibrosa porosa juntamente sejam pelo menos acima de 3000 (Hz). A perda de inserção mostra a mesma taxa de crescimento de 12 dB/oitava bem como o mesmo nível da perda de inserção da amostra A sobre pelo menos uma ampla parte da faixa de frequência de interesse.

[0110] Como o peso total da camada de massa para amostra D é comparável com amostra de referência A - ambos sendo 3 (kg/m2) - é aqui claramente mostrado que o potencial integral da camada absorvente de topo pode ser usado para o desempenho de isolamento total da amostra de acordo com a invenção.

[0111] O módulo de Young dinâmico do feltro da amostra D a 3.5 (mm) foi medido e é 550000 (Pa). O módulo de Young mínimo da camada fibrosa porosa que é necessário para possuir a frequência de radiação acima de 3000 (Hz) para amostra D, de acordo com a fórmula

[0112] é 390000 (Pa). Desde que o módulo de Young medido seja maior do que o módulo de Young mínimo requerido, a camada fibrosa porosa juntamente com a camada de barreira irá atuar como uma massa em um sistema massa-mola em uma faixa de frequência de interesse. De acordo com equação (1), a camada pesada e a camada porosa de feltro juntamente irá possuir uma frequência de radiação em torno de 3600 (Hz). De fato, uma queda D2 é observada na Figura 6 para curva D. A queda D2 está na curva entre 3150 e 4000 (Hz) para um cálculo em bandas de um terço de oitava. A queda aparece a uma frequência acima de 3000 (Hz) e está fora da faixa de frequência de interesse primário para atenuar ruído em veículos.

[0113] Figura 7 mostra as curvas de absorção da mesma amostra comparativa A e C bem como para amostra D. Os resultados mostram que uma camada massa-mola clássica -amostra A - não mostra qualquer absorção de som notável. Enquanto a lã frouxa, possuindo uma espessura de 11 (mm) mostra uma boa absorção. A amostra D de acordo com a invenção, possuindo uma espessura da camada fibrosa porosa de 3.5 (mm), ainda mostra uma absorção de som média. Agora é conhecido que para aumentar em 1 (dB) a atenuação de som total necessita-se um menor aumento em peso para um sistema de isolamento e um aumento amplo considerável quando um sistema de absorção é escolhido. Portanto, o aumento total em atenuação que pode ser alcançado pela utilização do potencial de peso integral dos materiais usados, mais do que compensa para menor perda em propriedades de absorção.

[0114] O projeto de uma camada de massa de acordo com a presente invenção envolve, portanto, seguindo as etapas.

[0115] Uma composição de feltro e um peso por área são escolhidos.

[0116] Uma camada de barreira e seu peso por área são escolhidos.

[0117] A soma destes dois pesos área irá prover a massa total do sistema massa mola.

[0118] Os dois materiais são então formado, de um modo que cada material assume a forma de uma camada e assume certa espessura.

[0119] O peso por área (AWp, g/m2) e a espessura (tp, mm) da camada fibrosa porosa formada são mensurados. O peso por área (AWb, g/m2) da camada de barreira formada é medida.

[0120] O módulo de Young da camada fibrosa porosa é medido através de Elwis-S, para uma amostra formada na espessura tp (módulo de Young medido: Emeas).

[0121] O Módulo de Young mínimo (Emin) é necessário calculado pela fórmula

[0122] para for AWp, AWb e tp o dado medido de ponto 5 são tomados. Neste exemplo a frequência de radiação é tomada para ser de pelo menos acima de 3000 (Hz).

[0123] Deve ser verificado que A condição E meas > Emin seja realizada.

[0124] Se a condição for realizada, a escolha do material é satisfatória de acordo com a presente invenção e o material fibroso pode ser usado na espessura determinada juntamente com a camada de barreira escolhida, as tuas atuando juntamente como uma camada de massa em um sistema massa mola. Caso contrário, a escolha de parâmetros e em particular a escolha do módulo de Young do feltro deve ser modificado e reiterado, reiniciando a partir dos pontos 1 a 4, onde os parâmetros (composição de feltro e/ou peso por área do feltro e/ou espessura do feltro e/ou peso por área da barreira de massa) devem ser modificados. Geralmente, a escolha do peso por área da barreira somente não é suficiente para produzir uma camada de massa adequada. Se a condição não é realizada, na maioria dos casos os parâmetros do feltro devem ser adequadamente escolhidos, em particular o módulo de Young dinâmico.

[0125] Na sequência, os processos de projeto acima descritos são adicionalmente explicados com um exemplo.

[0126] Figura 8 mostra um gráfico do módulo de Young dinâmico vs. espessura para a camada de massa de isolamento de acordo com a invenção. Neste caso uma camada de feltro primariamente de algodão reciclado com 30% de resina fenólica foi tomada. Este material foi utilizado até não muito tempo atrás como desacoplador ou camada absorvente, principalmente em configurações multicamada. Não é aqui escolhido como uma amostra restritiva, mas mais como um exemplo para mostrar como projetar tecnicamente o material de acordo com a invenção.

[0127] Na Figura 8, linha L1000gsm mostra, como uma função da espessura da camada, o módulo de Young mínimo dinâmico que a camada fibrosa porosa com um peso por área de 1000 (g/m2) deve possuir para estar de acordo com a invenção. Isto foi calculado com a fórmula

[0128] para uma frequência de radiação de 3000(Hz) e um peso por área para uma camada pesada de 1500 (g/m2) e é mostrado então na Figura 8 como uma linha reta. Linhas L1200gsm, L1400gsm e L1600gsm na mesma figura mostram dados similares para os pesos áreas da camada fibrosa porosa de 1200, 1400 e 1600 (g/m2). O módulo de Young dinâmico da camada fibrosa porosa com uma dada espessura e um desses pesos área deveria estar acima da linha correspondente para seu peso por área, para assegurar que a frequência de radiação é deslocada a pelo menos 3000 (Hz) e assim fora da faixa de frequência de interesse primário para atenuar ruído em veículos.

[0129] Na Figura 8, linha A1000gsm mostra, como uma função da espessura da camada, o módulo de Young dinâmico medido de uma camada de feltro de algodão primária com 30% de resina fenólica possuindo um peso por área de 1000 (g/m2). Nas mesmas linhas da figura A1200gsm, A1600gsm mostra dados similares para os pesos área de 1200 (g/m2) e 1600 (g/m2) respectivamente. Para certos pontos o módulo de Young dinâmico foi medido e o comportamento como descrito foi extrapolado a partir destas medições. Este material mostra um rápido aumento no módulo de Young dinâmico já mostrando uma frequência de radiação acima de 3000 (Hz) a um peso por área de 1000 (g/m2) e uma espessura de em torno de 7.7 (mm). Contudo devido às restrições espaciais esta espessura não seria preferencial no interior de um carro, por exemplo, para um tampo interno.

[0130] Na Figura 8, linha B1200gsm mostra, como uma função da espessura da camada, o módulo de Young dinâmico de uma camada de material de feltro de algodão primário com 30% resina Epóxi e um peso por área de 1200 (g/m2). Linha B1600gsm mostra dados similares para o caso de peso por área de 1600 (g/m2). Para certos pontos o módulo de Young dinâmico foi medido e o comportamento como descrito abaixo foi extrapolado a partir destas medições. Se comparar-se estes dados com aqueles para feltro de resina fenólica discutidos anteriormente, é claramente visível que o material de ligação possui um efeito sobre a rigidez de compressão do material e consequentemente sobre o módulo de Young dinâmico a certo peso por área e espessura.

[0131] Linha C1400gsm mostra como uma função da espessura da camada o módulo de Young dinâmico de uma camada de material de feltro de algodão primário ligado com 15% fibras de ligação bicomponentes e possuindo um peso por área de 1400 (g/m2). Para certos pontos o módulo de Young dinâmico foi medido e o comportamento como descrito foi extrapolado a partir destas medições.

[0132] Em um conjunto de amostras, a influência do material ligante, em particular o tipo e quantia de ligante que é vista em mais detalhe. a. Figura 8 mostra a influência do material ligante, em particular o tipo e quantia de ligante. Além disso, Figura 8 explica como uma camada fibrosa porosa é selecionada e ajustada de acordo com a invenção.

[0133] Por exemplo, as curvas B1200gsm e L1200gsm são consideradas. A linha L1200gsm é delineada considerando um peso por área da camada de barreira (AWb) de 1500 (g/m2). Em uma espessura de 8 (mm), a camada fibrosa porosa possui um módulo de Young dinâmico com medida de 187000 (Pa), dado pela curva B1200gsm. O menor limite para o módulo de Young de acordo com a invenção, para possuir uma frequência de radiação acima de 3000 (Hz), é dado pela linha L1200gsm e é definido a 757000 (Pa) a 8 (mm). Portanto, a 8 (mm) a camada de material de feltro de algodão primário com 30% de resina Epóxi e um peso por área de 1200 (g/m2) irá possuir uma frequência de radiação inferior a 3000 (Hz) e não irá funcionar de acordo com a invenção. De fato, de acordo com equação (1) o0 material a 8 (mm) irá possuir uma frequência de radiação a 1500 (Hz). Em uma espessura de 5.5 (mm), a camada fibrosa porosa Possui um módulo de Young dinâmico medido de 730000 (Pa), dados pela curva B1200gsm. O menor limite para o módulo de Young de acordo com a invenção, para possuir uma frequência de radiação acima de 3000 (Hz), é dado pela linha L1200gsm e é definido a 520000 (Pa) a 5.5 (mm). Portanto, a 5.5 (mm) a camada de material de feltro de algodão primário com 30% resina Epóxi e um peso por área de 1200 (g/m2) irá possuir uma frequência de radiação acima de 3000 (Hz) e irá funcionar de acordo com a invenção. De fato, de acordo com equação (1) o material a 5.5 (mm) irá possuir uma frequência de radiação a 3600 (Hz).

[0134] Em resumo, figura 8 mostra também como, uma vez que o peso por área da camada de barreira é fixado, para escolher e ajustar as características da camada fibrosa porosa (tipo de material, peso por área, espessura) a fim de possuir um Módulo de Young de acordo com a invenção.

[0135] Quando a camada fibrosa porosa é escolhida e seu módulo de Young é ajustado de acordo com a invenção, um efeito de isolamento surpreendente é obtido, que não é fortemente relacionado à AFR da camada de topo. Por outro lado, descobriu-se que o fator determinante para obter um consistente isolamento sem qualquer queda efeito em uma faixa de frequência de interesse, por exemplo, para aplicações automotivas, é o módulo de Young da camada de topo de acordo com a invenção.

[0136] Quando a espessura da camada superior é modificada, ambos AFR e o módulo de Young modificam-se e, em geral, ambos a AFR e o módulo de Young são aumentados quando a espessura da camada é diminuída. Contudo, o calor de cada um daqueles parâmetros é relacionado às características do material. A AFR e o módulo de Young, bem como outros parâmetros mecânicos acústicos de um material poroso, não são somente uma função da espessura.

[0137] Como um exemplo, a AFR de dois materiais de feltro comparáveis com a mesma espessura é comparada. Um feltro “ar laid” normalmente usado para aplicação automotiva com um peso por área de 1000g/m2 mostra uma AFR de 3200 Nsm-3 a aproximadamente 2.5mm. O mesmo material em uma espessura de 6 mm mostra um AFR de 1050 Nsm- 3. Em comparação um feltro “agulhado” normalmente usado para aplicações automotivas, possuindo aproximadamente o mesmo peso por área de 1000g/m2 mostra um AFR 220 Nsm-3 a aproximadamente 6mm. Na mesma espessura, os dois materiais possuem diferentes AFR. Os dois feltros principalmente diferem no modo em que as fibras são processadas para formar uma camada de material e esta possui um impacto sobre a AFR.

[0138] A mesma consideração aplica-se ao módulo de Young: para todos os materiais, o módulo de Young é aumentando quando a espessura é diminuída, contudo, dois materiais diferentes na mesma espessura não necessariamente possuem o mesmo valor do módulo de Young e pode ser caracterizado por muitos diferentes módulos de Young, dependendo principalmente de sua composição e do modo que são produzidos.

[0139] Ademais, a AFR e o módulo de Young são parâmetros independentes, o primeiro sendo ligado às características acústicas do material e sendo ligado às características mecânicas do material. Como um exemplo, dois materiais com a mesma AFR (ligados, por exemplo, a uma distribuição de fibras similares em seus materiais) podem ter um módulo de Young diferente (ligado, por exemplo, às quantias diferentes de ligantes no material) e, portanto, um desempenho diferente.

[0140] Como pode também ser visto a partir dos materiais descritos certos materiais não são adequados para formar a camada de massa de acordo com a invenção, basicamente porque eles devem ser comprimidos até uma espessura não mais possível executável ou a um custo de forças de pressão extremamente alto, tornando o processo não mais rentável. Contudo, pelo ajuste da taxa de material de ligação vs. material fibroso, o material de ligação usado, e o peso por área e ou espessura é possível para projetar materiais adequados para serem usados como uma camada de massa porosa fibrosa de acordo com a invenção.

[0141] Pelo ajuste da rigidez dinâmica do material constituindo a camada fibrosa porosa de topo juntamente com o peso por área da camada de barreira, de acordo com equação como divulgado, a frequência de radiação da camada de massa formada pela combinação da camada fibrosa porosa e a camada de barreira é deslocada para fora faixa de interesse primária para aplicações automotivas e, ao mesmo tempo, um efeito de massa adicional graças à presença da camada fibrosa porosa é obtido. O aumento do total perda de inserção IL depende do peso por área da camada fibrosa porosa juntamente com o peso por área da camada de barreira e pode ser estimado com aproximação razoável.

[0142] A peça de guarnição isolante de som de acordo com a invenção por meio de qual a camada de barreira está entre a camada fibrosa porosa e a camada de desacoplagem e todas as camadas são laminadas juntamente, pode ser usada em um carro, por exemplo, como um tampo interno como descrito anteriormente. Contudo, pode também ser usada como uma cobertura de assoalho, eventualmente com uma camada decorativa ou uma camada de carpete sobre ela, por meio de qual a camada de carpete é preferencialmente um sistema poroso, por exemplo, um carpete tufado ou um carpete de não tecido. Pode também ser usada em forros de roda internos ou externos. Todas as aplicações podem ser em veículos como um carro ou um caminhão. Legenda para as figuras I. Área isolante II. Área combinada de isolamento e de absorção A - camada de massa compreendendo pelo menos 1. uma camada fibrosa porosa 2. uma camada de barreira B - Camada de mola compreendendo pelo menos: 3. uma camada de desacoplagem Camadas adicionais: 4. Camada de absorção 5. Camada de treliça de tecido

Claims (10)

1. Peça de guarnição atenuante de som, compreendendo pelo menos uma área isolante (I) com características de massa-mola acústicas compreendendo pelo menos uma camada de massa (A) e uma camada de desacoplagem (3) adjacente à camada de massa, a camada de massa consiste em uma camada fibrosa porosa (1) e uma camada de barreira (2), com a camada de barreira sendo posicionada entre a camada fibrosa porosa e a camada de desacoplagem e todas as camadas são laminadas juntamente, caracterizada pelo fato de que a camada fibrosa porosa, pelo menos na área isolante, é ajustada para possuir um módulo de Young dinâmico (Pa) de pelo menos

com AWb sendo peso por área (g/m2) da camada de barreira, AWp sendo peso por área (g/m2) da camada fibrosa porosa, tp sendo espessura (mm) da camada fibrosa porosa e v (Hz) sendo a frequência de radiação; por meio de qual a frequência de radiação v seja pelo menos 3000 (Hz), e por meio de qual a camada de barreira possua um peso por área de pelo menos 400 (g/m2).

2. Peça de guarnição atenuante de som, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que adicionalmente compreende pelo menos uma área de absorção (II) com características de absorção de som, em que a área de absorção compreende pelo menos uma porção da mesma camada fibrosa porosa (1) e por meio de qual a espessura da porção da camada fibrosa porosa na área de absorção é maior do que a espessura da porção da camada fibrosa porosa na área isolante (I).

3. Peça de guarnição atenuante de som, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o peso por área AWp da camada fibrosa porosa está entre 400 e 2000 (g/m2).

4. Peça de guarnição isolante de som, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a espessura tp da camada fibrosa está entre 1 e 10 (mm) na área isolante.

5. Peça de guarnição atenuante de som, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que, pelo menos parcialmente, uma camada de absorção adicional é colocada sobre a camada fibrosa porosa.

6. Peça de guarnição atenuante de som, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que, pelo menos parcialmente, pelo menos a camada absorvente é coberta com uma camada de treliça de tecido (4, 5).

7. Peça de guarnição atenuante de som, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o peso por área da camada de barreira está preferencialmente entre 500 e 2000 (g/m2).

8. Peça de guarnição atenuante de som, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a camada fibrosa porosa (1) é pelo menos parcialmente coberta com uma camada de treliça de tecido (4,5).

9. Peça de guarnição atenuante de som, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que uma camada decorativa ou uma camada de carpete, preferencialmente um carpete tufado ou um carpete de não tecido, é colocado sobre a camada fibrosa porosa (1) e/ou as camadas de absorção adicionais.

10. Uso da peça de guarnição atenuante de som como um isolante ou um isolante combinado e absorvente, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de ser como uma peça de guarnição automotiva, como um tampo interno, uma cobertura de assoalho ou um revestimento de roda em um veículo como um carro ou um caminhão.

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