ES2263729T3 - Revestimiento de amortiguacion e insonorizacion para chapas de metal. - Google Patents
Revestimiento de amortiguacion e insonorizacion para chapas de metal.Info
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Abstract
Revestimiento de amortiguación para la insonorización de chapas, en especial de chapas para carrocerías de automóviles, con una capa amortiguadora (2) de betún que se puede unir de forma fija, al menos por puntos, a la chapa a insonorizar (5), y con una capa fija (3) rígida a la dilatación, especialmente de metal como aluminio, en la cara de la capa amortiguadora (2) opuesta a la chapa a insonorizar (5), conteniendo la capa amortiguadora (2) un agente expansor que se libera bajo los efectos de la temperatura en una gama de temperaturas situada claramente fuera de la temperatura ambiente o de servicio, caracterizado porque el agente expansor está formado por nitrógeno y la capa amortiguadora presenta en porcentajes en peso: betún 50 a 60%, material de relleno inorgánico 5 a 15%, material de relleno específicamente ligero 20 a 30%, fibras acrílicas cortas 0 a 5%, caucho de estireno butadieno 0 a 5% y agente expansor 2 a 5%.
Description
Revestimiento de amortiguación e insonorización
para chapas de metal.
La invención se refiere a un revestimiento de
amortiguación para la insonorización de chapas, especialmente
chapas para carrocería de automóviles, con una capa amortiguadora de
un material viscoelástico, como betún, que se puede unir de forma
fija, al menos por puntos, a la chapa a insonorizar, y con una capa
fija rígida a la dilatación, especialmente de metal como aluminio,
en la cara de la capa amortiguadora opuesta a la chapa a
insonorizar.
Para la amortiguación del sonido propagado por
estructuras sólidas, abreviado insonorización, de una chapa se
conoce la posibilidad de recubrir la chapa a insonorizar con
revestimientos de insonorización de capa única de materiales
viscoelásticos como materiales plásticos y betún con una elevada
amortiguación interna y un alto módulo de elasticidad dinámico. De
igual modo también se conoce la posibilidad de utilizar sistemas
combinados que se componen de una capa amortiguadora viscoelástica
y una capa, en la mayoría de los casos, relativamente fina. La capa
amortiguadora o la capa intermedia y la capa fija se encargan de
unas buenas propiedades amortiguadoras del sonido propagado por
estructuras sólidas. Este tipo de estructuras y sus modos de acción
se describen fundamentalmente en la directiva VDI VDI 3727, hoja 1
del mes de febrero de 1984, "Insonorización mediante amortiguación
del sonido propagado por estructuras sólidas, bases físicas y
procedimientos de evaluación".
Por el modelo de utilidad alemán DE 92 08 184 U
se conoce un elemento de amortiguación del ruido que está
determinado especialmente para el montaje en el interior de
carrocerías de vehículos. El elemento de amortiguación se compone
de un material acústicamente activo, es decir, de una lámina de
insonorización, por ejemplo, a base de betún, en cuya cara superior
está prevista una capa de recubrimiento en una chapa metálica. La
lámina de insonorización puede incluir un agente expansor.
Gracias a la capa relativamente fina, aunque no
obstante fija y rígida a la dilatación, en la mayoría de los casos
de metal como aluminio, resulta complicado conseguir un acoplamiento
por toda la superficie del revestimiento de amortiguación en la
chapa a insonorizar, en especial cuando ésta presenta cavidades,
hendiduras, estrías o similares debidas a la producción. Además
también es fundamental una unión no positiva del revestimiento de
amortiguación a la chapa a insonorizar. Para el acoplamiento no
positivo son habituales los adhesivos que pueden aplicarse por toda
la superficie o por puntos, piezas magnéticas introducidas en el
revestimiento de amortiguación, así como elementos de sujeción o
elementos de atornillado completamente mecáni-
cos.
cos.
Sin embargo, de este modo no es posible
garantizar un acoplamiento positivo por toda la superficie del
revestimiento de amortiguación a la chapa a insonorizar. Además se
producen otros inconvenientes. El acoplamiento magnético no es
fiable. El acoplamiento mecánico requiere gastos suplementarios
considerables y elementos adicionales. La aplicación del
revestimiento de amortiguación en la chapa a insonorizar por medio
de adhesivo es costosa, aunque es el tipo de acoplamiento más
fiable y utilizado con mayor frecuencia.
Partiendo de este estado de la técnica, la tarea
de la presente invención consiste en perfeccionar un revestimiento
de amortiguación del tipo descrito, de manera que con una aplicación
sencilla sea posible una unión positiva y no positiva por toda la
superficie a la chapa a insonorizar.
La tarea se resuelve de acuerdo con la invención
con un revestimiento de amortiguación según la reivindicación 1.
La presente invención se refiere a un
revestimiento de amortiguación para la insonorización de chapas,
especialmente de chapas para carrocerías de vehículos, con una capa
amortiguadora de betún que se puede unir de forma fija, al menos
por puntos, a la chapa a insonorizar, y con una capa fija rígida a
la dilatación, especialmente de metal como aluminio, en la cara de
la capa amortiguadora opuesta a la chapa de insonorizar, conteniendo
la capa amortiguadora un agente expansor que se libera bajo los
efectos de la temperatura en una gama temperaturas que se sitúa
claramente fuera de la temperatura ambiente o de servicio,
caracterizado porque el agente expansor está formado por nitrógeno
y la capa amortiguadora presenta en porcentajes en peso: betún 50 a
60%, material de relleno inorgánico 5 a 15%, material de relleno
específicamente ligero 20 a 30%, fibras acrílicas cortas 0 a 5%,
caucho de estireno butadieno 0 a 5% y agente expansor 2 a 5%.
En las reivindicaciones dependientes se
representan perfeccionamientos ventajosos de la invención.
La configuración de acuerdo con la invención del
revestimiento de amortiguación permite llevar a cabo un acoplamiento
de unión no positiva sólo por puntos a la chapa a insonorizar. Con
el efecto citado de la temperatura se libera el agente expansor,
expandiéndose el material viscoelástico, especialmente betún, y
consiguiéndose un acoplamiento de unión positiva y no positiva por
toda la superficie a la chapa a insonorizar. Mediante la
dosificación apropiada del agente expansor es posible limitar con
mucha precisión la expansión del revestimiento de amortiguación, de
modo que al producirse la expansión, la capa se levanta en el
espacio de la chapa de insonorizar, aunque no está sujeta a ningún
alabeo ni deforma-
ción.
ción.
Dado que, en general, las chapas a insonorizar
dotadas de un revestimiento de amortiguación son sometidas a un
procedimiento de pintura que tiene lugar a altas temperaturas,
resulta conveniente utilizar un agente expansor que inicie la
expansión al producirse el aumento de la temperatura. Durante el
proceso de pintura que se desarrolla en varias fases, se introducen
los revestimientos de amortiguación y éstos se expanden durante las
fases de secado.
Por consiguiente, el revestimiento de
amortiguación de acuerdo con la invención se puede fabricar como
semiproducto, estando recubierta la cara dotada de adhesivo por
medio de una lámina recubridora que sólo debe ser retirada in
situ. Si, de acuerdo con la invención, se utiliza como material
viscoelástico un betún o una mezcla de betún, y como agente
expansor nitrógeno, puede emplearse como lámina recubridora una
lámina plástica de polietileno que se puede reciclar
fácilmente.
La invención se explica a continuación con mayor
detalle por medio de los ejemplos de realización representados en
el dibujo. Las distintas figuras muestran:
Fig. 1 en sección, un revestimiento de
amortiguación de acuerdo con la invención con una lámina
recubridora,
Fig. 2 en sección, el revestimiento de
amortiguación aplicado en una chapa a insonorizar antes de la
expansión,
Fig. 3 en sección, el revestimiento de
amortiguación aplicado en una chapa a insonorizar después de la
expansión,
Fig. 4 esquemáticamente por medio de datos de
medición, la influencia de la expansión en la amortiguación de
vibraciones de flexión,
Fig. 5 esquemáticamente en una vista, un
revestimiento de amortiguación aplicado en una chapa moldeada
tridimensionalmente.
La figura 1 muestra, en primer lugar, un
semiproducto, concretamente un revestimiento de amortiguación 1
según la presente invención en estado no expandido, compuesto de
una capa amortiguadora 2 de un material viscoelástico,
especialmente betún, que contiene un agente expansor, y de una capa
fija 3 rígida a la dilatación, especialmente un metal. Por motivos
de peso, este metal de la capa 3 es, en la mayoría de los casos,
aluminio. La cara de la capa amortiguadora 2 opuesta a la capa 3,
presenta puntos de pegado 8 que están revestidos con láminas
recubridoras 4. Resulta conveniente la unión de una lámina
recubridora de polietileno que se puede reciclar bien después de la
retirada del revestimiento de amortiguación 1.
La figura 2 muestra, en principio, una chapa a
insonorizar 5, especialmente una chapa para la carrocería de un
automóvil. Esta chapa 5 puede presentar, por ejemplo, deformaciones
convexas o cóncavas 6, aristas de refuerzo, canales o acanaladuras
7. Una vez retirada la lámina recubridora 4, el revestimiento de
amortiguación 1 está colocado, de manera que en la zona de las
cavidades 6 y las acanaladuras 7 quedan huecos. A través de los
puntos de pegado 8 se lleva a cabo una unión no positiva del
revestimiento de amortiguación 1 a la chapa a insonorizar 5.
Si el revestimiento de amortiguación 1 se
calienta junto con la chapa 5 por encima de una temperatura
determinada, el agente expansor se activa, lo que provoca una
expansión de la capa amortiguadora 2 formando una capa amortiguadora
2' (Figura 3). De este modo la capa 3 se levanta de la chapa a
insonorizar 5, rellenándose completamente, por otra parte, como
consecuencia de la expansión, los huecos debidos a las cavidades 6 y
las acanaladuras 7, resultando no sólo una unión no positiva, sino,
sobre todo, una unión positiva del revestimiento de amortiguación
1' expandido a la chapa a insonorizar 5.
Gracias a la rigidez propia de la capa 3, se
garantiza una distancia uniforme entre la capa 3 y la chapa a
insonorizar 5, estando determinada la distancia después de la
expansión fundamentalmente por el porcentaje del agente expansor en
la capa amortiguadora 2 antes de la expansión, así como por el
control exacto de la temperatura durante el proceso de pintura (en
una línea de pintura).
El revestimiento de amortiguación 1 se fabrica
normalmente como semiproducto liso o plano. Siempre que el contorno
teórico de la chapa a insonorizar 5 posea un desarrollo
tridimensional, es posible conseguir una deformación tridimensional
considerable mediante la acción de la fuerza durante la aplicación
del revestimiento de amortiguación 1 en esta chapa. Si la chapa a
insonorizar 5 presenta cantos o curvaturas que se desarrollan
linealmente con un radio reducido, resulta apropiado configurar o
poder configurar también el revestimiento de amortiguación
tridimensionalmente. Esto último se logra convenientemente gracias a
que están previstas líneas teóricas de doblado, por ejemplo,
mediante debilitamientos en la capa 3 ó, como se representa en la
figura 5, mediante perforaciones 9. Por consiguiente, el
revestimiento de amortiguación 1 fabricado como semiproducto plano
puede transportarse fácilmente y ajustarse in situ de forma
sencilla al desarrollo real de la chapa a insonorizar 5. Además, de
este modo resultan desarrollos claros y definidos.
Los procedimientos de pintura habituales, como
los que se utilizan en la industria del automóvil, tienen lugar a
temperaturas elevadas. Por lo tanto es conveniente elegir el
material de la capa amortiguadora 2 y el agente expansor, de manera
que el agente expansor se libere dentro de un campo de temperaturas
de 150ºC a 170ºC aproximadamente, y provoque la expansión. La
cantidad de agente expansor se ha elegido convenientemente, de
manera que se logra una expansión del 100% aproximadamente. De esta
forma se garantiza además que el material viscoelástico,
especialmente el betún, de la capa amortiguadora 2 no rebose por los
bordes laterales por los que queda descubierto.
Por otra parte, se evitan de forma segura los
inconvenientes inherentes en otras posibilidades de montaje.
Especialmente ya no son necesarios elementos mecánicos para la
sujeción o atornillado ni tampoco es preciso introducir imanes. Con
respecto a los puntos de pegado 8 es suficiente prever los mismos en
una periferia que garantice la adherencia del revestimiento de
amortiguación 1 en la chapa a insonorizar, hasta que tenga lugar el
proceso de expansión. Mediante dicho proceso, por una parte se
activa la autoadherencia del revestimiento de amortiguación y, por
otra parte, se logra el acoplamiento en unión de contorno por toda
la superficie a la chapa a insonorizar 5 como ya se ha mencionado
antes.
El agente expansor de acuerdo con la invención
es nitrógeno que se puede activar a partir de una temperatura
aproximada de 140ºC, por ejemplo, liberado de una sustancia añadida
a una mezcla.
La adherencia arriba citada, que se puede
denominar provisional, del revestimiento de amortiguación 1 aún no
expandido a la chapa a insonorizar 5 también se puede garantizar
mediante elementos de seguridad externos, por ejemplo, si la
superficie a insonorizar se desarrolla verticalmente o en todo caso
presente una fuerte inclinación frente a las horizontales,
concretamente al observarla durante el proceso de pintura y de
calentamiento.
El revestimiento de amortiguación 1 de acuerdo
con la invención es una mezcla especialmente eficaz desde un punto
de vista técnico acústico con los siguientes componentes:
- betún con 50-60% en peso,
- material de relleno inorgánico con 5-15% en peso,
- material de relleno específicamente ligero con 20-30% en peso,
- fibras acrílicas cortas con 0-5% en peso,
- caucho de estireno butadieno con 0-5% en peso,
- agente expansor con 2-5% en peso.
Como material de relleno inorgánico resultan
apropiados, sobre todo, la mica, la creta, el sulfato de bario y
similares. Como material de relleno específicamente ligero resultan
adecuadas, por ejemplo, esferas huecas de vidrio o plástico como,
por ejemplo, "metaesferas". Las fibras acrílicas cortas no
tienen una longitud superior a los 10 mm, preferentemente 6 mm.
En caso de empleo de betún o de una mezcla de
betún del tipo mencionado se ha demostrado que resulta conveniente
que la capa de betún expandida posea un peso específico del orden de
entre 1000 y 1100 kg/m^{3}, mientras que en caso del
revestimiento de amortiguación 1 expandido, el peso específico de la
capa de betún es del orden de entre 450 y 650, convenientemente 550
y 610 kg/m^{3}. Por consiguiente, es posible lograr especialmente
una adaptación a las líneas de pintura y los procesos de
calentamiento utilizados en cada caso en particular. Con un
revestimiento de amortiguación 1, cuya capa amortiguadora 2 posee la
composición citada, se ha medido el factor de pérdidas con una
frecuencia de, aproximadamente, 200 hercios a la temperaturas
normales que se producen durante el servicio según DIN EN ISO 6721
``Materiales plásticos. Disposiciones de las propiedades dinámicas
mecánicas. Las amortiguaciones de segundo orden se representan en la
figura 4. En este contexto, "segundo orden" significa una
frecuencia del orden de 200 hercios, dependiente de las dimensiones
de la pieza de ensayo. Si utilizaron bandas de acero con un grosor
de 1 mm, una longitud de 300 mm y una anchura de 8 mm de acuerdo
con la antigua DIN 53440 "Ensayo de flexión por cargas
vibratorias" que ha sido sustituida por la citada DIN EN ISO
6721.
En general, el revestimiento de amortiguación de
acuerdo con la invención permite una fabricación sin complicaciones
y a un precio económico, garantizándose un acoplamiento positivo por
toda la superficie a la chapa a insonorizar y resultando un
procesamiento sencillo y unas propiedades técnicas acústicas
favorables.
Claims (8)
1. Revestimiento de amortiguación para la
insonorización de chapas, en especial de chapas para carrocerías de
automóviles, con una capa amortiguadora (2) de betún que se puede
unir de forma fija, al menos por puntos, a la chapa a insonorizar
(5), y con una capa fija (3) rígida a la dilatación, especialmente
de metal como aluminio, en la cara de la capa amortiguadora (2)
opuesta a la chapa a insonorizar (5), conteniendo la capa
amortiguadora (2) un agente expansor que se libera bajo los efectos
de la temperatura en una gama de temperaturas situada claramente
fuera de la temperatura ambiente o de servicio, caracterizado
porque el agente expansor está formado por nitrógeno y la capa
amortiguadora presenta en porcentajes en peso: betún 50 a 60%,
material de relleno inorgánico 5 a 15%, material de relleno
específicamente ligero 20 a 30%, fibras acrílicas cortas 0 a 5%,
caucho de estireno butadieno 0 a 5% y agente expansor 2 a 5%.
2. Revestimiento de amortiguación según la
reivindicación 1, caracterizado porque el agente expansor se
libera a una temperatura del orden de, aproximadamente, 140 a 180ºC,
preferentemente de 150 a 170ºC.
3. Revestimiento de amortiguación según la
reivindicación 2, caracterizado porque el agente expansor
está dimensionado en cuanto a su tipo y cantidad de manera que, en
caso de expansión libre, no se produce una expansión superior al
100% aproximadamente.
4. Revestimiento de amortiguación según una de
las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por un acabado
autoadhesivo en la cara de la capa amortiguadora (2) opuesta a la
chapa a insonorizar (5).
5. Revestimiento de amortiguación según una de
las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por puntos de
pegado (8) previstos por puntos en la cara de la capa amortiguadora
(2) opuesta a la chapa a insonorizar (5).
6. Revestimiento de amortiguación según una de
las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la capa
amortiguadora (2) presenta en estado no expandido un peso específico
de aproximadamente 1000 a 1100 kg/m^{3} y en estado expandido un
peso específico de aproximadamente 450 a 650 kg/m^{3},
preferentemente de 550 a 610 kg/m^{3}.
7. Revestimiento de amortiguación según una de
las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el
revestimiento de amortiguación (1) presenta, como semiproducto, una
lámina recubridora (4) de polietileno que se puede retirar antes de
colocación en la chapa a insonorizar (5).
8. Revestimiento de amortiguación según una de
las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por un grosor de
la capa de metal (especialmente aluminio) de 0,1 a 0,4 mm y un
grosor de la capa amortiguadora (2) no expandida de 2,5 mm
aproximadamente.
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