ES2215375T3

ES2215375T3 - Laminado de capa delgada de absorcion acustica.

Info

Publication number: ES2215375T3
Application number: ES99904680T
Authority: ES
Inventors: William Ray Vanbemmel; Anthony C. Vulpitta; Thorsten Alts
Original assignee: Rieter Automotive International AG
Current assignee: Autoneum International AG
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1999-03-01
Publication date: 2004-10-01
Anticipated expiration: 2019-03-01
Also published as: WO1999044817A1; EP1058618A1; JP2002505209A; DE59908470D1; JP4128743B2; US6720068B1; PT1058618E; EP1058618B1

Abstract

Laminado de capa delgada de absorción acústica que presenta al menos una capa portadora de poro abierto y una segunda capa de fibras de poro abierto cuya capa portadora consta o bien de una primera capa de fibra, realizada en una tela no tejida con un peso por unidad de superficie inferior a 2000 g/m2 y un grosor inferior a 50 mm, o de una capa de espuma de poro abierto, realizada en una espuma de material sintético con una densidad de 16 a 32 kg/m3 y un grosor de al menos 6 mm, caracterizado porque la segunda capa de fibra de poro abierto comprende microfibras fundidas sopladas, cuyo diámetro de fibra vale 1 a 10 ìm, en especial 2 a 5 ìm y la capa de microfibra presenta un grosor de 0, 2 a 1, 5 mm, en especial de 0, 3 a 0, 5, y un peso por unidad de superficie de 20 a 200 g/m2, en especial de 35 a 45 g/m2, preferentemente de 40 g/m2, y porque el laminado de capa delgada presenta una resistencia a la circulación de aire en el intervalo de 500 < Rt < 4.000 Ns/m3.

Description

Laminado de capa delgada de absorción acústica.

La presente invención se refiere a un laminado de capa delgada de absorción acústica según el preámbulo de la reivindicación 1, que comprende al menos una capa portadora de poro abierto, realizada en espuma o tela no tejida, y una capa de fibra de poro abierto, así como un procedimiento para la fabricación del mismo.

Los laminados de capa delgada de absorción acústica encuentran su utilización esencialmente en la industria del automóvil la cual, en medida creciente, aspira a la fabricación de automóviles más ligeros, con costes favorables y silenciosos. Esto hace necesario el empleo de piezas constructivas económicas, delgadas y ligeras, las cuales al mismo tiempo presenten buenas propiedades de absorción acústica.

Así, en la actualidad se conocen, por la publicación WO-A-98/18656, revestimientos de automóviles insonorizantes ultraligeros los cuales, en comparación con paquetes de insonorización clásicos y con la misma efectividad acústica, presentan un peso más de un 50% menor. Estos paquetes insonorizantes comprenden esencialmente una capa de espuma de poro abierto, sobre la cual se aplica una capa de refuerzo microporosa. En estas piezas constructivas la capa de espuma, realizada en espuma termoconformable o espuma de PU, presenta un grosor de 10 a 25 mm y la capa de refuerzo, realizada en un vellón de mezcla de fibras termoplástico, un grosor de 1,3 a 2,5 mm.

En el documento US-5.298.694 se describen laminados de tela no tejida delgados para el revestimiento de puertas de automóviles. Estos laminados comprenden una tela no tejida de al menos 5 mm de grosor hecha de fibras termoplásticas, la cual está laminada con un tejido delgado, un vellón, una película o una lámina. La tela no tejida de al menos 5 mm de grosor consta de una mezcla de microfibras fundidas sopladas (melt-blown microfibers) y fibras rizadas onduladas (crimped bulking fibers). A causa del diámetro relativamente grande de las microfibras (de hasta 15 \mum) y del hecho de que la resistencia a la circulación del aire no está regulada o predeterminada en las capas individuales, las propiedades de absorción acústica de estos materiales no están optimizadas y estos materiales no tienen en cuenta la absorción acústica en especial para las frecuencias más bajas.

Debido al diámetro relativamente grande de las fibras utilizadas (5-15 \mum), estos laminados de tela no tejida tienen esencialmente una función portadora y se caracterizan por sus propiedades mecánicas, siendo su efectividad de absorción acústica más bien mediana.

La presente invención se plantea el problema de crear, de manera sencilla y económica, un laminado de capa delgada ultraligero y altamente efectivo acústicamente. En especial, hay que crear un laminado que presente unas propiedades de absorción acústica extraordinarias para las frecuencias más bajas (para un grosor comparable) así como, al mismo tiempo, una cierta resistencia estructural.

Este problema se resuelve según la invención mediante un laminado de capa delgada de absorción acústica que presenta las características previstas en la reivindicación 1 y, en especial, mediante un laminado de capa delgada realizado en dos materiales diferentes. El laminado según la invención comprende una capa delgada de microfibras, la cual está ligada a una capa portadora realizada en una tela no tejida de poro abierto con poca densidad. En una forma de realización preferida, las microfibras constan de polipropileno fundido soplado y presentan un diámetro de fibra de aprox. 2-5 \mum. Se entiende que estas microfibras también pueden estar realizadas en otra poliolefina, poliéster, poliuretano o nylon. La capa de microfibra alcanza un grosor de únicamente 0,2 a 1,0 mm, y en especial de 0,3 a 0,7 mm, y tiene un peso por unidad de superficie de 20 a 200 g/m^{2}, y en especial de 30 a 100 g/m^{2}. La capa portadora utilizada según la invención presenta un peso por unidad de superficie inferior a 2000 g/m^{2}, un grosor de hasta 50 mm y puede estar realizada en fibras de algodón, fibras sintéticas u otra mezcla de fibras. Si la capa portadora consta de una espuma de poro abierto, ésta presenta según la invención una densidad menor de 1 a 2 Ib/ft^{3} (16 a 32 kg/m^{3}) y puede estar realizada en poliuretano u otro material sintético espumado. Al mismo tiempo, la capa de microfibra está adherida simplemente sobre la capa de tela no tejida o de espuma.

Se demuestra que mediante el revestimiento según la invención de una espuma de baja densidad ("low density") de poro abierto, respectivamente una capa de tela no tejida ligeramente compactada de poro abierto, con una capa extremadamente delgada de microfibras, se obtiene una pieza constructiva que presenta unos coeficientes de absorción sorprendentemente altos. Esto conduce a piezas constructivas de capa delgada altamente efectivas para la absorción acústica con un bajo peso por unidad de superficie. Además, la capa de microfibra se comporta como hidrófuga y hace posible con ello también la utilización de los laminados de capa delgada según la invención en entornos húmedos o mojados.

Por laminado de capa delgada deben entenderse a continuación los laminados que presentan una capa de microfibra de 0,2 a 1,0 mm de grosor, en especial una capa de 0,3 a 0,7 mm.

La capa portadora de tela no tejida ligeramente compactada comprende ventajosamente fibras que están ligadas con fibras termoplásticas o resinas duroplásticas para que, durante la fabricación de piezas de automóvil de absorción acústica, en especial alfombras o revestimientos de tablero, puedan ser formadas, mediante tratamiento con presión y calor, con contornos predeterminados.

En unos perfeccionamientos del laminado de capa delgada según la invención se puede aplicar, sobre la capa realizada en microfibras, una tercera capa de tela no tejida. Esta tercera capa de tela no tejida puede mejorar aún más la capacidad de absorción acústica del laminado de capa delgada y protege la capa de microfibra, extremadamente delgada, de una eventual abrasión.

Otras formas de realización preferidas del laminado de capa delgada según la invención se desprenden de las reivindicaciones subordinadas.

El laminado de capa delgada según la invención encuentra su utilización, preferentemente, en la construcción de automóviles y, en especial, allí donde son necesarias piezas constructivas altamente efectivas para la absorción acústica delgadas, de poco peso.

A continuación se explicará la presente invención con mayor detalle sobre la base de un ejemplo de realización y con la ayuda de las figuras. Las figuras muestran en

la Fig. 1, un diagrama con mediciones comparativas de los coeficientes de absorción acústica de diferentes laminados de capa delgada,

la Fig. 2, una representación esquemática del procedimiento para la fabricación de laminados de capa delgada según la invención.

Las mediciones de la absorción acústica de diferentes laminados de capa delgada representadas en la Figura 1 ponen de manifiesto la mejora sorprendentemente significativa de la absorción acústica en caso de utilización de laminados de capa delgada según la invención. El desarrollo de la curva b muestra la dependencia respecto de la frecuencia del coeficiente de absorción para un laminado de 9 mm de grueso realizado en espuma convencional y tela no tejida convencional (polipropileno, 17 g/m^{2} (0,5 "osy" = ounce per square yard)). Este coeficiente de absorción \alpha_{b} vale menos de 0,1 en el intervalo de frecuencias bajas, es decir por debajo de 1000 Hz, y aumenta en el intervalo de frecuencias mayores esencialmente de forma lineal, es decir, presenta para frecuencias de 2000 Hz un valor de 0,15 y en el intervalo de 4000 Hz un valor de 0,3. Como medición de referencia se midió, bajo las mismas condiciones, el coeficiente de absorción \alpha_{a} de una espuma no revestida de igual grosor (9 mm). El desarrollo de este coeficiente de absorción \alpha_{a} se puede deducir de la curva a en la Figura 1. Los valores del coeficiente de absorción \alpha_{a} se encuentran aproximadamente un 30% por debajo de los valores del coeficiente de absorción \alpha_{b}. El desarrollo del coeficiente de absorción \alpha_{c} de un laminado de capa delgada según la invención se desprende de la curva c en la Figura 1. Este laminado de capa delgada presenta ya, para una frecuencia de 500 Hz, un coeficiente de absorción \alpha_{c} mayor con un valor de 0,1. El valor de este coeficiente de absorción aumenta frente a frecuencias mayores, más o menos linealmente, hasta 0,9 para 4.000 Hz. Si se dota al laminado de capa delgada según la invención con una tela no tejida convencional, de manera que el grosor total de la pieza constructiva valga 9,5 mm, mejora el coeficiente de absorción acústica \alpha_{d} de este laminado de capa delgada extendido respecto del coeficiente de absorción \alpha_{c} en el intervalo de 1.500 a 3.500 Hz en aproximadamente un 5% a un 10%.

La sorprendente mejora del coeficiente de absorción \alpha_{c} se produce por la estructura según la invención del laminado de capa delgada. Éste comprende, en una forma de realización preferida, una espuma convencional, de 9 mm de grosor, de poro abierto con una densidad de 16 kg/m^{3} y un peso de 15 g/ft^{2} (166 g/m^{2}), respectivamente una tela no tejida convencional, de 9 mm de grosor, de poro abierto con un peso por unidad de superficie inferior a 300 g/m^{2}. Sobre esta espuma, respectivamente tela no tejida, descansa una capa de microfibra de 0,5 mm de grosor hecha de microfibras fundidas sopladas. Estas fibras presentan un diámetro en el intervalo de 2 - 5 \mum, en especial de 2 - 3 \mum, y se fabrican, por regla general, con polipropileno. El laminado de capa delgada utilizado para la medición del coeficiente de absorción \alpha_{c} presenta 40 g/m^{2} de este tipo de microfibras fundidas sopladas. En el coeficiente de absorción \alpha_{d} medido del trilaminado la capa de microfibra está revestida con una capa de tela no tejida protectora, la cual consta de una mezcla de fibras de celulosa (17 g/m^{2} (1/2 osy)) y fibras de poliéster (17 g/m^{2}).

La Figura 2 muestra un posible desarrollo del procedimiento para la fabricación continua del laminado de capa delgada según la invención. En él se retira de un primer rodillo 3 una pista 4 adecuada de un material portador, por ej. de espuma o de tela no tejida, y se conduce, a través de unos rodillos de inversión 5, 6, 7, hasta un par de rodillos de compresión 8. En una estación de trabajo I la pista 4 retirada es rociada con un agente adhesivo 9, en especial un adhesivo de contacto, resp. un adhesivo de PSA recticulador que es secado con la ayuda de un emisor IR 10. Sobre la pista 4 tratada previamente de esta manera se coloca una pista 11 realizada en fibras fundidas sopladas. Las dos pistas 4, 11 son conducidas conjuntamente a través de los rodillos de compresión 8 y conectadas entre sí. Con los rodillos de compresión 8, el material de la pista 4 puede ser compactado al mismo tiempo de la manera deseada. El material laminado de este modo es cortado, a continuación, en piezas en bruto y es suministrado a una prensa moldeadora. Se entiende que los laminados de capa delgada según la invención pueden estar fabricados también a partir de piezas de material cortadas con anterioridad. En cualquier caso, el agente adhesivo 9 es aplicado por pulverización de forma muy fina y se presta atención para evitar que las gotitas que se depositan sobre el material de poro abierto de la pista 4 no se corran, es decir no formen una película cerrada y/o penetren en los poros del material portador de poro abierto, para que en la laminación que viene a continuación no se obturen los poros individuales del material portador.

El laminado de capa delgada fabricado de esta manera presenta por lo tanto esencialmente una capa portadora delgada, por ej. una capa de espuma de poro abierto realizada en una espuma de material sintético ultraligera con una densidad inferior a 32 kg/m^{3}, o una capa de tela no tejida delgada con un peso por unidad de superficie inferior a 2.000 g/m^{2} y un grosor de menos de 50 mm, así como una capa de microfibras conectada con ella realizada en microfibras fundidas sopladas, cuyo diámetro de fibra vale de 1 a 10 \mum. Esta capa de microfibra genera una resistencia a la circulación de aire en el intervalo de 500 < R_{t} < 4.000 Ns/m^{3}, en especial una resistencia a la circulación de aire en el intervalo de 1.000 < R_{t} < 3.000 Ns/m^{3} y, preferentemente, una resistencia a la circulación de aire de aproximadamente 1.500 Ns/m^{3}. En una primera forma de realización la capa de espuma ultraligera presenta un grosor de al menos 6 mm y un peso por unidad de superficie de aproximadamente 100 a 250 g/m^{2}. Según la invención, la capa de espuma ultraligera presenta un grosor de aproximadamente 6 a 15 mm, preferentemente 9 mm. Esta capa de espuma está realizada, preferentemente, en una espuma de poliuretano de poro abierto y presenta un peso por unidad de superficie de aproximadamente 166 g/m^{2}. En una segunda forma de realización, la capa portadora consta de una capa portadora de tela no tejida ligera con un grosor de aproximadamente 6 a 15 mm, preferentemente 9 mm. Esta capa de tela no tejida está realizada, preferentemente, en fibras de algodón, fibras sintéticas o mezcla de fibras. En estas formas de realización, la capa de microfibras presenta un grosor de 0,2 a 1,00 mm, en especial 0,3 a 0,7 mm, y un peso por unidad de superficie de 20 a 200 g/m^{2}, en especial de 30 a 100 g/m^{2}. Al mismo tiempo las microfibras de esta capa de microfibra constan de polipropileno fundido soplado, poliolefina, poliéster, poliuretano o nylon y estas fibras presentan un diámetro de 2 a 5 \mum, en especial de 2 a 3 \mum. El grosor de la capa de microfibra utilizada vale, preferentemente, 0,3 a 0,7 mm, en especial 0,3 a 0,5 mm, y presenta un peso por unidad de superficie de 35 a 45 g/m^{2}, en especial de 40 g/m^{2}. El laminado de capa delgada estructurado de esta forma presenta un coeficiente de absorción acústica \alpha que tiene para 2000 Hz un valor superior a 0,4, en especial superior a 0,5. Preferentemente, las capas laminadas unas sobre otras son conectadas entre sí con la ayuda de un agente adhesivo aplicado por pulverización. Como agentes adhesivos adecuados se pueden considerar los adhesivos de PSA reticuladores de base acuosa.

En un perfeccionamiento del laminado de capa delgada según la invención está aplicada una capa de recubrimiento de tela no tejida sobre la capa de microfibra. Esta capa de recubrimiento puede estar formada por una mezcla de fibras de celulosa y fibras de poliéster o de fibras de polipropileno. Ventajosamente esta capa de recubrimiento de tela no tejida consta de un hilado fundido soplado que está ligado provisionalmente con ultrasonido. Esta capa de recubrimiento protectora presenta preferentemente un peso de 10 a 25 g/m^{2}, en especial de 17 g/m^{2}. Esta tela no tejida puede presentar un grosor inferior a 1 mm.

Se entiende que el laminado de capa delgada según la invención puede ser utilizado como material de revestimiento igualmente bien en la construcción de automóviles como en la industria de máquinas y en la construcción. En especial, resulta adecuado para la utilización como absorbedor de puerta de automóvil, revestimiento de techos interiores o revestimiento de portaequipajes.

Claims

1. Laminado de capa delgada de absorción acústica que presenta al menos una capa portadora de poro abierto y una segunda capa de fibras de poro abierto cuya capa portadora consta o bien de una primera capa de fibra, realizada en una tela no tejida con un peso por unidad de superficie inferior a 2000 g/m^{2} y un grosor inferior a 50 mm, o de una capa de espuma de poro abierto, realizada en una espuma de material sintético con una densidad de 16 a 32 kg/m^{3} y un grosor de al menos 6 mm, caracterizado porque la segunda capa de fibra de poro abierto comprende microfibras fundidas sopladas, cuyo diámetro de fibra vale 1 a 10 \mum, en especial 2 a 5 \mum y la capa de microfibra presenta un grosor de 0,2 a 1,5 mm, en especial de 0,3 a 0,5, y un peso por unidad de superficie de 20 a 200 g/m^{2}, en especial de 35 a 45 g/m^{2}, preferentemente de 40 g/m^{2}, y porque el laminado de capa delgada presenta una resistencia a la circulación de aire en el intervalo de 500 < R_{t} < 4.000 Ns/m^{3}.

2. Laminado de capa delgada según la reivindicación 1, caracterizado porque la primera capa de fibra es una capa de tela no tejida hecha de fibras naturales, en especial fibras de algodón, fibras sintéticas, fibras de reciclaje o una mezcla de fibras naturales, fibras sintéticas o fibras de reciclaje.

3. Laminado de capa delgada según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la capa de tela no tejida presenta medios aglutinantes, en especial de fibras de dos componentes, fibras termoplásticas, resinas termoplásticas o termoendurecibles, o de una combinación de las mismas.

4. Laminado de capa delgada según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de espuma presenta un grosor de 6 a 15 mm, preferentemente de 9 mm y un peso por unidad de superficie de 100 a 250 g/m^{2}, preferentemente de 166 g/m^{2}.

5. Laminado de capa delgada según la reivindicación 4, caracterizado porque la capa de espuma consiste en una espuma de poliuretano de poro abierto.

6. Laminado de capa delgada según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la capa de microfibra presenta un grosor de 0,3 a 0,7 mm y un peso por unidad de superficie de 30 a 100 g/m^{2} y una densidad superior a 50 kg/m^{3}.

7. Laminado de capa delgada según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la capa de microfibra genera una resistencia a la circulación de aire en el ámbito de 500 < R_{t} < 3.000 Ns/m^{3}, en especial de aproximadamente 1.500 Ns/m^{3}.

8. Laminado de capa delgada según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las microfibras de la capa de fibra están realizadas en poliolefina fundida soplada, polipropileno, poliéster, poliuretano o nylon.

9. Laminado de capa delgada según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el diámetro de fibra de las microfibras vale aproximadamente 3 \mum.

10. Laminado de capa delgada según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la capa portadora y la capa de microfibra están conectadas entre sí con la ayuda de un agente adhesivo aplicado por pulverización.

11. Laminado de capa delgada según la reivindicación 10, caracterizado porque el agente adhesivo aplicado por pulverización consiste en un adhesivo de PSA de base acuosa.

12. Laminado de capa delgada según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque sobre la capa de microfibras está fijada una capa de recubrimiento de tela no tejida.

13. Laminado de capa delgada según la reivindicación 12, caracterizado porque la tela no tejida de capa de recubrimiento consiste en una mezcla de fibras de celulosa y fibras de poliéster.

14. Laminado de capa delgada según la reivindicación 12, caracterizado porque la tela no tejida de capa de recubrimiento comprende fibras de polipropileno.

15. Laminado de capa delgada según la reivindicación 12, caracterizado porque la tela no tejida de capa de recubrimiento es un hilado fundido soplado ligado mediante ultrasonido.

16. Laminado de capa delgada según una de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque la tela no tejida de capa de recubrimiento presenta un peso de 10 a 25 g/m^{2}, en especial de 17 g/m^{2}.

17. Laminado de capa delgada según una de las reivindicaciones 12 a 16, caracterizado porque la tela no tejida de capa de recubrimiento presenta un grosor de 0,5 a 2,0 mm, preferentemente de 1 mm.

18. Procedimiento para la fabricación de un laminado de capa delgada según la reivindicación 1, caracterizado porque una capa de microfibra realizada en microfibras fundidas sopladas cuyo diámetro se encuentra en el intervalo de 1 a 10 \mum y preferentemente entre 2 y 5 \mum, es fijada, con la ayuda de un adhesivo aplicado por pulverización, sobre una capa portadora, consistiendo dicha capa portadora o bien en una tela no tejida con un peso por unidad de superficie inferior a 2.000 g/m^{2} y un grosor inferior a 50 mm, o bien en una espuma de material sintético de poro abierto con una densidad de 16 a 32 kg/m^{3}.

19. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque el laminado de capa delgada es llevado a una forma deseada mediante tratamiento con presión y con calor.

20. Utilización de un laminado de capa delgada según la reivindicación 1 para la reducción del ruido en vehículos a motor, en especial en relación con revestimientos de tableros, revestimientos de suelos, revestimientos de puertas, revestimientos de techos, revestimientos de maleteros y/o revestimientos de compartimentos de motor.