ES2266656T3 - Procedimiento para la fabricacion de sustratos con forma tridimensional para la atenuacuion del sonido. - Google Patents
Procedimiento para la fabricacion de sustratos con forma tridimensional para la atenuacuion del sonido. Download PDFInfo
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Abstract
Procedimiento para producir un material compuesto acústico tridimensional que comprende las etapas de mezclar una resina de poliuretano de dos componentes que comprende una mezcla de polioles y un isocianato o un prepolímero, aplicar la resina a un primer lado o a un primer y segundo lados de un sustrato seleccionado del grupo que consiste en esteras de fibras naturales, esteras de fibra sintética, almohadillas de lana regenerada y mezclas de las mismas, transferir el sustrato recubierto de resina a una herramienta de conformado en caliente, opcionalmente colocar una lámina de papel con estructura de panal sobre un segundo lado del sustrato o debajo del sustrato recubierto de resina antes de moldear el sustrato recubierto de resina, moldear el sustrato recubierto de resina dando un material compuesto tridimensional, retirar el material compuesto tridimensional de la herramienta y recortar el material compuesto tridimensional, en el que el material compuesto tridimensional tiene un coeficiente de absorción del sonido a 1000 Hz de 0, 25 y a 3000 Hz de 0, 8.
Description
Procedimiento para la fabricación de sustratos
con forma tridimensional para la atenuación del sonido.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la fabricación de materiales compuestos con
propiedades estructurales y acústicas. El procedimiento de la
presente invención incluye preparar una resina de poliuretano y
aplicar la resina a un primer lado de un sustrato y posteriormente
moldear el sustrato a una forma tridimensional deseada. Además, la
presente invención se refiere a la fabricación de piezas
acústicamente sólidas para automóviles, tales como salpicaderos
tridimensionales, aislamiento interior y del cortafuegos del lado
del motor, aislamiento del capó para el lado del motor, aislamiento
interior del alojamiento de rueda y aislamiento de la tapicería del
compartimiento del maletero.
El interior de un automóvil está normalmente
aislado de los sonidos que se transmiten a través del bastidor del
automóvil, siendo estos ruidos originados por los neumáticos, los
ruidos de la carretera, los ruidos del viento, los ruidos del motor
y ruidos de las otras piezas mecánicas del automóvil. Se conocen
numerosos sustratos en la técnica para atenuar el ruido desde el
exterior de un automóvil hacia el interior de un automóvil. Por
ejemplo, se conoce en la técnica el proporcionar un material fibroso
entre el ruido exterior y el interior del automóvil. El material
atenúa las transmisiones y vibraciones del ruido. Existe una amplia
variedad de materiales atenuadores conocidos en la técnica, por
ejemplo, telas textiles no tejidas, tales como almohadillas de lana
regenerada, y materiales de poliuretano espumado. También se conoce
en la técnica el aplicar una barrera aislante acústica al material
atenuador mediante pegamento. Tal aplicación se hace normalmente en
la alfombra de un automóvil. Véanse, por ejemplo, las patentes
estadounidenses números 4.056.161; 4.966.799; 5.266.143; y
5.068.001. Sin embargo, tales materiales de atenuación acústica son
pesados.
Adicionalmente, se conoce en la técnica la
producción de una barrera acústica de un material compuesto
perforado con aguja, que limita la necesidad de pegamento. Véase,
por ejemplo, la patente estadounidense número 6.109.389.
Adicionalmente, se conoce en la técnica el proporcionar un panel o
un elemento similar con propiedades estructurales y acústicas
formado por un núcleo celular revestido en ambos lados con
superficies realizadas con pliegues de telas de fibras minerales o
sintéticas impregnadas con una resina termoplástica que es capaz de
resistir cargas significativas y de realizar atenuaciones acústicas.
Véase, por ejemplo, la patente estadounidense número 5.888.610.
Además, hay dos procedimientos conocidos en la
técnica para preparar el aislamiento del salpicadero que se monta
sobre la pantalla cortafuegos del automóvil para blindar y/o
absorber ruido que proviene del motor. Normalmente, estas barreras
del salpicadero incluyen una capa pesada de PVC o EVA rellena de
sulfato de bario formada por vacío o una superficie de TPO moldeada
por inyección y un desacoplador tal como una espuma de poliuretano
colada, una espuma de poliuretano pulida, esteras de fibras
realizadas a partir de poliéster o fibras naturales y almohadillas
de lana regenerada. En el caso de esteras de fibra se aplica un
aglutinante fenólico.
El procedimiento para la fabricación del
aislamiento del salpicadero conocido implica calentar una plancha de
vinilo y entonces transferir el vinilo a una herramienta de moldeado
y posteriormente moldear el vinilo por vacío. Si la barrera es una
espuma colada, entonces se aplica espuma líquida al vinilo
mecanizado en una operación de herramienta abierta o cerrada y
entonces se desmolda y se recorta la espuma aplicada. Si la barrera
es una estera de fibra o de lana regenerada, el vinilo moldeado se
transfiere a otra herramienta de moldeado y se añade la estera de
fibra o de lana regenerada y se moldea y se deja endurecer.
Las barreras formadas por este procedimiento
tienen normalmente un efecto de doble pared al desacoplar el sonido
y la vibración que penetra a través del acero de la pantalla
cortafuegos desde la capa pesada (segunda pared) mediante un
material absorbente, flexible y blando tal como la espuma o estera
descrita anteriormente. Las barreras que contienen una almohadilla
de lana regenerada fenólica resinada actúan principalmente como
absorbentes, absorbiendo el sonido que penetra a través de la
pantalla cortafuegos o el sonido que se refleja desde el
compartimiento de pasajeros.
Sin embargo, queda una necesidad en la técnica
de un procedimiento para fabricar un material compuesto moldeado
tridimensional que contiene un sustrato revestido con una resina de
poliuretano en un lado. Específicamente, queda una necesidad en la
técnica de proporcionar piezas tridimensionales ligeras de
aislamiento acústico y estructuralmente sólidas para
automóviles.
El documento
EP-A-0251267 describe un
procedimiento para producir un material compuesto tridimensional que
comprende las etapas de mezclar una resina de poliuretano de dos
componentes que comprende un poliol y un isocianato, aplicar la
resina a un primer lado de una estera de fibra de vidrio, transferir
la estera recubierta de resina a una herramienta de conformación en
caliente, moldear la estera recubierta de resina en un material
compuesto tridimensional, retirar el material compuesto
tridimensional de la herramienta y recortar el material compuesto
tridimensional.
El documento US 5.486.256 se dirige a una
plancha laminada flexible de resina espumada y fibra de vidrio. La
plancha laminada flexible de la patente está realizada mediante un
procedimiento de once etapas. La plancha laminada flexible de la
patente tiene múltiples capas de fibra de vidrio. La plancha
laminada flexible de la patente se usa como tapicería del techo para
el compartimiento de pasajeros de un vehículo.
El documento US 4.374.885 se dirige a cojines de
asientos realizados a partir de bloques de espuma de
poliuretano.
El documento EP 0.304.005 A1 se dirige a
material termoestable reforzado con fibra.
La presente invención proporciona un
procedimiento según la reivindicación 1.
Se ha encontrado que se pueden fabricar piezas
para automóviles tridimensionales y acústicamente sólidas aplicando
una resina de poliuretano a un primer lado de un sustrato y
posteriormente moldeando el sustrato con la resina aplicada.
Las piezas para automóviles realizadas según la
presente invención pesan menos que la espuma convencional y los
materiales compuestos de capas pesadas y proporcionan una mejor
absorción del sonido que la espuma moldeada o la espuma de material
espumado en bloque flexible de igual grosor.
La presente invención se dirige también a un
procedimiento para fabricar esteras de salpicadero tridimensionales
acústicamente sólidas.
Las esteras de salpicadero fabricadas según la
presente invención se soportan a sí mismas para su fácil
instalación.
La figura 1 ilustra esquemáticamente el equipo
de la prueba de tubo de impedancia.
La figura 2 ilustra el coeficiente de absorción
de sonido de una espuma de material esponjado en bloques que tiene
un espesor de 7,62 mm, de un aislante de salpicadero comercial en un
intervalo de frecuencias desde 100 hasta 6.400 Hz.
La figura 3 ilustra el coeficiente de absorción
de sonido del aislador de salpicadero Ultralite del Ford Taurus® en
un intervalo de frecuencias desde 100 hasta 6.400 Hz.
La figura 4 ilustra de manera comparativa el
coeficiente de absorción de sonido de una estera de fibras de lino y
sisal recubierta de poliuretano según la presente invención con
espumas de poliuretano convencionales en un intervalo de frecuencias
desde 100 hasta 6.400 Hz.
La presente invención se dirige a un
procedimiento para la fabricación de materiales compuestos
tridimensionales para la atenuación del sonido. Especialmente, la
presente invención se dirige a un procedimiento para producir un
material compuesto tridimensional que absorbe sonido que consiste en
las etapas de mezclar una resina de poliuretano de dos componentes
que comprende una mezcla de polioles y un isocianato, entonces
aplicar la resina a un primer lado de un sustrato, y posteriormente
transferir el sustrato recubierto de resina a una herramienta de
conformación en caliente, moldear el sustrato recubierto de resina
en un material compuesto tridimensional, y finalmente retirar el
material compuesto tridimensional de la herramienta después de su
endurecimiento y recortar el material compuesto tridimensional, en
el que el material compuesto tridimensional tiene un coeficiente de
absorción del sonido a 1000 Hz de 0,25 y a 3000 Hz de 0,8. Además,
según la presente invención, al material compuesto tridimensional se
le puede aplicar la resina opcionalmente sobre ambos lados del
sustrato.
La resina de poliuretano usada en la presente
invención puede procesarse en un amplio intervalo de proporciones de
poliol/isocianato. Preferiblemente, la resina de poliuretano usada
según la presente invención tiene un índice de NCO en el intervalo
de 90 a 130, más preferiblemente en el intervalo de 100 a 120.
La resina de poliuretano usada en la presente
invención contiene una mezcla de polioles. Normalmente, la mezcla de
polioles de la presente invención contiene al menos un componente
reactivo de poliol o isocianato. El primer poliol está presente
normalmente en el intervalo de aproximadamente 30 hasta
aproximadamente 80 por ciento en peso de la mezcla total,
preferiblemente 45 hasta aproximadamente 65 por ciento en peso. El
segundo poliol está presente normalmente en el intervalo de
aproximadamente 10 hasta aproximadamente 64 por ciento en peso,
preferiblemente desde aproximadamente 27 hasta aproximadamente 47
por ciento en peso. Opcionalmente, la mezcla de polioles comprende
además aproximadamente 0 hasta aproximadamente 20 por ciento en peso
de un ácido graso, preferiblemente desde aproximadamente 3 hasta
aproximadamente 10 por ciento en peso de un ácido graso. La mezcla
de polioles puede también comprender un catalizador en el intervalo
de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5 por ciento en peso,
preferiblemente aproximadamente 0,2 hasta aproximadamente 1 por
ciento en peso. Además, la mezcla de polioles puede comprender
adicionalmente una carga presente en una cantidad de aproximadamente
0 hasta aproximadamente 20 por ciento en peso, preferiblemente
aproximadamente 1 hasta aproximadamente 5 por ciento en peso.
Adicionalmente, pueden añadirse pigmentos negros a la mezcla de
polioles de ser necesario en una cantidad de 0 a 5 por ciento en
peso, preferiblemente aproximadamente 0,5 hasta 2 por ciento. En la
industria se ha usado extensamente negro de carbón como pigmento,
sin embargo, pueden usarse también tintes orgánicos. Pueden usarse
también agentes humectantes opcionales en una cantidad de 0 a 5 por
ciento en peso, preferiblemente 0,1 a 2 por ciento en peso basados
en el peso total de la mezcla de polioles, para potenciar
adicionalmente la impregnación de uretano a varias esteras.
Normalmente, los compuestos reactivos de
isocianato incluyen, por ejemplo, compuestos que contienen grupos
hidroxilo. Estos materiales pueden dividirse típicamente en dos
grupos, compuestos de elevado peso molecular que tienen un peso
molecular de 500 hasta 10.000 y compuestos de bajo peso molecular
que tienen un peso molecular de 62 hasta 499. Los polioles
preferidos de la presente invención son poliéteres de bajo peso
molecular obtenidos a partir de cebadores usados comúnmente tales
como 4,4'-dihidroxidifenilpropano, sacarosa,
anilina, amoniaco, diamina de tolueno, monoetanolamina,
propilenglicol, etilenglicol, trimetilolpropano y etilendiamina.
Los poliéteres modificados por polímeros de
vinilo, del tipo formado, por ejemplo, por polimerización del
estireno o del acrilonitrilo en la presencia de poliéter (patentes
estadounidenses 3.383.351; 3.304.273; 3.523.093; y 3.110.695; y
patente alemana 1.152.536) son también adecuados, así como los
polibutadienos que contienen grupos OH. Adicionalmente, polioles
adecuados que contienen grupos hidroxilo incluyen etilenglicol, 1,2-
y 1,3-propilendiol, 1,3- y 1,4- y
2,3-butanodiol, 1,6-hexanodiol,
1,10-decanodiol, dietilenglicol, trietilenglicol,
tetraetilenglicol, dipropilenglicol, tripropilenglicol, glicerol y
trimetilolpropano.
Polioles útiles para la presente invención
incluyen polioles de poliéster obtenidos de la condensación de, por
ejemplo, ácido adípico, ácido ftálico u otros ácidos dicarboxílicos
aromáticos o alifáticos o sus anhídridos con dioles de bajo peso
molecular, tales como, propilenglicol, dipropilenglicol,
tripropilenglicol, o tetrapropilenglicol o etilenglicol y sus
oligómeros, butanodiol, hexanodiol u otros dioles alifáticos,
bisfenol-A u otros dioles aromáticos usados en la
técnica de crear polioles de poliéster. Además, puede haber
policaprolactam o poliláctidos en las composiciones de polioles de
la presente invención. Polioles de poliéster presentes de manera
natural tales como aceite de ricino o de soja modificada, aceite de
colza o aceite de linaza o productos de condensación de ácido
ricinoleico y butanodiol o ácido poliricinoleico pueden usarse
también para la formulación de la mezcla de polioles usada según la
presente invención.
La mezcla de polioles usada en la presente
invención puede también incluir un ácido graso. Ácidos grasos
adecuados incluyen, por ejemplo, ácidos grasos tales como aquellos
ácidos presentados por la fórmula: R(CO_{2}H)_{n},
en la que n es 1, 2 ó 3 y en la que R contiene al menos 10 átomos de
carbono. R puede ser alquilo (es decir, cíclico, lineal o
ramificado), alcarilo, aralquilo, o arilo, saturado o insaturado.
Ejemplos de ácidos útiles incluyen, por ejemplo, ácido
n-decanoico, ácido neodecanoico, ácido láurico,
ácido palmítico, ácido esteárico, ácido isoesteárico, ácido oleico,
ácido linoleico, y similares. El ácido oleico es el ácido graso
preferido.
Otros aditivos que pueden usarse en la presente
invención incluyen catalizadores tales como, por ejemplo, varios
compuestos de metales orgánicos, incluyendo, por ejemplo, sales de
estaño (II) de ácidos carboxílicos, sales de dialquilo de estaño de
ácidos carboxílicos, mercáptidos de dialquilo de estaño,
ditioésteres de dialquilo de estaño y aminas terciarias, tales como,
por ejemplo, dimetilciclohexamina (es decir, Polycat 8),
pentametildietilentriamina (es decir, Polycat 5), acetato de potasio
(es decir, Polycat 45), bis[2-(dimetilamino)etil]éter
(Niax A-1), dimetiletanolamina (DMEA), Dabco WT,
etcétera. Por supuesto, también es posible usar cualquiera de los
catalizadores, que son bien conocidos para los expertos en la
técnica de la química del poliuretano.
Las cargas y agentes de refuerzo adecuados que
pueden incluirse en la mezcla de polioles tal como se describe
anteriormente incluyen tanto compuestos orgánicos como inorgánicos,
por ejemplo, compuestos tales como vidrio en forma de fibras, copos,
fibras cortadas, o microesferas; mica, wolastonita; fibras de
carbono; negro de carbón; pasta de negro de carbón; talco; y
carbonato cálcico. También pueden usarse como cargas poliuretano
remolido con un tamaño de partícula menor de 100 micras a partir de
por ejemplo los recortes de producción de los cojines de los
asientos y de piezas SRIM o RIM.
Componentes de partida de poliisocianato para su
uso en la presente invención incluyen poliisocianatos alifáticos,
cicloalifáticos, aralifáticos, aromáticos y heterocíclicos del tipo
descrito anteriormente, por ejemplo, por W. Siefken en Justus
Liebigs Annalen der Chimie, 562, págs. 72 a 136. Ejemplos
específicos de estos compuestos son diisocianato de etileno,
1,4-diisocianato de tetrametileno,
1,6-diisocianato de hexametileno,
1,12-diisocianato de dodecano,
ciclobutan-1,3-diisocianato;
ciclohexan-1,3- y -1,4-diisocianato
y mezclas de estos isómeros. Ejemplos adicionales son
1-isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianato-metil
ciclohexano (patente alemana publicada núm. 1.202.785, patente
estadounidense núm. 3.401.190), 2,4- y 2,6-hexahidro
diisocianato de toluileno y mezclas de estos isómeros.
Hexahidro-1,3- y/o -1,4-diisocianato
de fenileno; perhidro-2,4'- y/o
-4,4'-diisocianato de difenilmetano; 1,3- y
1,4-diisocianato de fenileno; 1,4- y
2,5-diisocianato de toluileno y mezclas de estos
isómeros son también adecuados en la presente invención.
Difenil-metan-2,4- y/o
-4,4'-diisocianato;
naftalen-1,5-diisocianato;
trifenilmetan-4,4'-4''-triisocianato;
polifenil polimetilen poliisocianatos del tipo que se obtiene al
condensar anilina con formaldehído, seguido de fosgenación y que se
describe, por ejemplo, en las patentes británicas números 874.430 y
848.671 pueden usarse también en la presente invención; isocianatos
de m- y p-isocianato-fenilsulfonilo
según la patente estadounidense 3.454.606; poliisocianatos de arilo
perclorado del tipo descrito, por ejemplo, en la patente alemana
publicada número 1.157.601 (patente estadounidense 3.277.138);
poliisocianatos que contienen grupos de carbodiimida del tipo
descrito en la patente alemana número 1.902.007 (patente
estadounidense número 3.152.162); diisocianatos del tipo descrito en
la patente estadounidense número 3.492.330; y poliisocianatos que
contienen grupos alofanato del tipo descrito, por ejemplo, en la
patente británica número 993.890, en la patente belga número 761.626
y en la solicitud de patente holandesa publicada número 7.102.524
son aún más ejemplos de isocianatos adecuados. Adicionalmente, son
también adecuados los poliisocianatos que contienen grupos
isocianurato del tipo descrito, por ejemplo, en la patente
estadounidense número 3.001.973; en los documentos alemanes abiertos
a inspección pública números 1.929.034 y 2.004.408; los
poliisocianatos que contienen grupos uretano del tipo descrito, por
ejemplo, en la patente belga número 752.261 o en la patente
estadounidense número 3.394.164; los poliisocianatos que contienen
grupos de urea acilada según la patente alemana número 1.230.778 y
poliisocianatos que contienen grupos biuret del tipo descrito, por
ejemplo, en la patente alemana número 1.101.394 (patentes
estadounidenses números 3.124.605 y 3.201.372) y en la patente
británica número 889.050.
Se usan preferiblemente los poliisocianatos
aromáticos, que son líquidos a la temperatura de procesado. Los
poliisocianatos de partida preferidos incluyen derivados del
4,4'-diisocianatodifenilmetano que son líquidos a
temperatura ambiente, por ejemplo, poliisocianatos líquidos que
contienen grupos uretano del tipo que se obtiene según la patente
alemana número 1.618.380 (patente estadounidense número 3.644.457).
Éstos pueden producirse, por ejemplo, haciendo reaccionar 1 mol de
4,4'-diisocianatodifenilmetano con desde 0,05 hasta
0,3 moles de dioles o trioles de bajo peso molecular,
preferiblemente glicoles de polipropileno con un peso molecular
inferior a 700.
Preferiblemente, los poliisocianatos aromáticos
usados con la presente invención tienen un contenido en
2,4-difenilmetandiisocianato en un intervalo de
aproximadamente 1 hasta aproximadamente 16 por ciento en peso, más
preferiblemente en un intervalo de aproximadamente 2 hasta
aproximadamente 12 por ciento en peso.
Opcionalmente, según la presente invención,
pueden usarse prepolímeros como un componente de la resina de
poliuretano. Según la presente invención, el componente de poliol
puede hacerse reaccionar con el poliisocianato en ausencia de
catalizadores para preparar un prepolímero. Para preparar la resina
de poliuretano puede añadirse la parte restante del poliol y dejar
que los componentes hagan reacción juntos en la presencia de
catalizadores y otros aditivos adecuados. Pueden añadirse otros
aditivos al prepolímero o al poliol restante o a ambos antes de
mezclar los componentes, por lo que al final de la reacción se
obtiene la resina de poliuretano.
Los sustratos adecuados para su uso en la
presente invención pueden incluir esteras de fibra compuestas de
lino, lino-sisal, cáñamo, yute, gránulos de espuma
de poliuretano o mezclas de los mismos, esteras de fibra natural y
fibra sintética compuesta de cáñamo con polipropileno o fibras de
poliéter, esteras sintéticas hechas de fibras de poliéter,
almohadillas de lana regenerada, espuma de poliuretano flexible o
rígida-conformable. Preferiblemente, el sustrato
pesa entre 400 y 1200 g/m^{2}. Las esteras de fibra pueden
comprender aproximadamente 0,01 hasta aproximadamente 0,5% en peso
de polipropileno o poliéster.
La resina de poliuretano de dos componentes
descrita anteriormente puede aplicarse al sustrato mediante
cualquier medio conocido en la técnica; preferiblemente mediante
brocha, rastrillado, o mediante una máquina de revestimiento por
rodillos. Más preferiblemente, la resina de poliuretano de dos
componentes se pulveriza sobre un primer lado del sustrato mediante
una cabeza de pulverización de alta presión (presión >3,45 MPa
(500 psi)) usando mezcla forzada o mediante el uso de una unidad de
baja presión con un mezclador estático en la cabeza de pulverización
(presión <1,03 MPa (150 psi)).
Normalmente, la resina de poliuretano puede
aplicarse al sustrato en una cantidad de 150 hasta aproximadamente
1500 g/m^{2}. Las composiciones según la presente invención pueden
moldearse usando técnicas de procesado convencionales. Normalmente,
el sustrato se moldea en prensas convencionales a una temperatura de
moldeado o mecanizado de entre 90 hasta 130ºC durante
aproximadamente 60 hasta aproximadamente 120 segundos.
Opcionalmente, puede colocarse una lámina de papel con estructura de
panal debajo del sustrato recubierto de resina antes de moldear el
material compuesto para proporcionar una resistencia mejorada.
Las piezas de automóviles acústicamente sólidas
fabricadas según la presente invención incluyen esteras para
salpicaderos tridimensionales, aislamiento interior y del
cortafuegos del lado del motor, aislamiento del capó para el lado
del motor, aislamiento interior del alojamiento de rueda y
aislamiento de la tapicería del compartimiento del maletero.
La invención está ilustrada adicionalmente pero
no se pretende que esté limitada por los siguientes ejemplos en los
que todas las almohadillas y porcentajes son por peso a menos que se
indique lo contrario.
Los siguientes isocianatos y polioles son
ejemplos de componentes de la resina de poliuretano útiles en la
presente invención:
- Isocianato 1:
- un diisocianato de difenilmetano polimérico aromático disponible comercialmente que tiene un contenido en un isómero 2,4 MDI en un intervalo de 1 a 7 por ciento en peso.
- Isocianato 2:
- una mezcla que se ha hecho reaccionar (o un prepolímero) de aproximadamente un 80 hasta aproximadamente un 100 por ciento en peso del isocianato 1 y aproximadamente 0,01 hasta aproximadamente 20 por ciento en peso de una mezcla comercialmente disponible de ácido oleico/ácido adípico/pentaeritritol.
- Isocianato 3:
- un diisocianato de 2,4-difenilmetano polimérico aromático comercialmente disponible.
- Poliol A:
- un poliéter formado a partir de un material de partida de sacarosa/poliglicol/agua con un peso molecular de aproximadamente 440.
- Poliol B:
- un poliéter formado a partir de una monoetanolamina de partida con un peso molecular de aproximadamente 240.
| Mezcla de polioles | |
| Componente | % en peso |
| Poliol A | 55 |
| Poliol B | 37 |
| Ácido oleico | 5 |
| Acetato de potasio (Polycat 45, Air Products) | 0,5 |
| Pasta negra | 2,5 |
Se colocó una lámina de una estera de
lino-sisal (50% lino, 50% sisal) con un peso por
superficie de aproximadamente 1000 g/m^{2} sobre una pieza fija de
soporte horizontal. El tamaño de la estera se basaba en las
dimensiones de la herramienta de conformación. La estera debe cubrir
todas las partes de la herramienta durante la etapa de conformación.
La formulación del poliol según la tabla 1 en conjunción con el
isocianato 2, con una razón de mezcla de POLIOL/ISO de 100:139,4 se
aplicó a la superficie superior de la estera mediante una cabeza de
mezcla de baja presión con un mezclador estático interno. Equipos
útiles para este tipo de aplicación están disponibles de Langemann,
por ejemplo. La presión típica fue de 2,07 MPa (300 psi), se ajustó
el caudal a aproximadamente 20 g/s y la cantidad total de resina de
poliuretano pulverizada sobre la estera fue de aproximadamente 500
g/m^{2}.
Entonces se transfirió el sustrato al interior
de una herramienta de conformación de aluminio que se calentó hasta
90ºC. Se colocó el sustrato sobre la parte macho del molde de tal
manera que la superficie resinada apuntaba hacia la parte macho del
molde. Consiguientemente, la capa de poliuretano de la pieza
terminada apuntaba hacia la fuente del sonido. Dado que el molde
utilizado para la fabricación de la parte descrita se diseñó para
moldear aislantes de salpicaderos convencionales que comprenden una
capa pesada de vinilo y una espuma flexible de poliuretano moldeada,
se colocó una capa de soporte de almohadilla de lana regenerada
(grosor no comprimido de aproximadamente 5 cm., densidad de
aproximadamente 70 kg/m^{3}) sobre el sustrato para proporcionar
la fuerza de compresión necesaria durante la operación de formación.
Se cerró el molde y se dejó endurecer la resina durante 120
segundos. Después se retiró la pieza del molde, se limpió de la
almohadilla de lana regenerada de soporte y se recortó.
El sustrato que se preparó en el ejemplo 1 y
aislantes convencionales fueron sometidos a pruebas de tubo de
impedancia. El procedimiento usado para producir los datos en las
figuras 2-4 fue el ASTM E1050 (procedimiento de
prueba estándar de impedancia y absorción de materiales acústicos
usando un tubo, dos micrófonos y un sistema de análisis de
frecuencias digitales).
En la figura 1 se muestra esquemáticamente la
configuración para la prueba por el procedimiento del tubo de
impedancia con dos micrófonos. Se usó un sistema de Bruel &
Kjaer que contenía un tubo de impedancia, dos micrófonos de
condensadores de 0,635 cm., un amplificador de potencia, un
analizador multicanal de transformada rápida de Fourier, y un
ordenador con software Bruel & Kjaer. Se usaron dos tubos de
tamaños diferentes para medidas en intervalos de frecuencia
diferentes. El tubo grande (100 mm de diámetro) se usa para
frecuencias desde 100 Hz hasta 1600 Hz, y el tubo pequeño (29 mm de
diámetro) para frecuencias desde 500 Hz hasta 6400 Hz.
El altavoz situado en un extremo del tubo genera
una onda plana acústica estacionaria de banda ancha en el tubo. La
muestra de prueba está situada en el extremo opuesto con un soporte
de pistón rígido. La onda de banda ancha se separa en componentes
incidentes y reflejados usando una relación de función de
transferencia entre las presiones acústicas en las dos posiciones en
la pared del tubo. El analizador calcula la magnitud del coeficiente
de reflexión, R, a partir de la razón de amplitud de la presión
reflejada respecto al incidente en cada frecuencia de interés.
Entonces, el coeficiente AS dependiente de frecuencia viene dado
por:
\alpha (f) = 1
-
R(f)
El procedimiento ASTM recomienda realizar la
prueba sobre al menos dos especimenes de 29 mm y dos de 100 mm
cortados del mismo bloque de material. El promedio de estos
resultados proporcionará una mejor estimación del rendimiento del
material, dado que se tomará en cuenta una parte de la variabilidad
inherente de las piezas.
Tal como se ilustra comparativamente en las
figuras 2, 3 y 4 los componentes de la resina de poliuretano
preparados según la presente invención son menos densos y tienen una
mayor absorción del sonido que otros aislantes de sonido conocidos
en la técnica.
Claims (15)
1. Procedimiento para producir un material
compuesto acústico tridimensional que comprende las etapas de
mezclar una resina de poliuretano de dos componentes que comprende
una mezcla de polioles y un isocianato o un prepolímero, aplicar la
resina a un primer lado o a un primer y segundo lados de un sustrato
seleccionado del grupo que consiste en esteras de fibras naturales,
esteras de fibra sintética, almohadillas de lana regenerada y
mezclas de las mismas, transferir el sustrato recubierto de resina a
una herramienta de conformado en caliente, opcionalmente colocar una
lámina de papel con estructura de panal sobre un segundo lado del
sustrato o debajo del sustrato recubierto de resina antes de
moldear el sustrato recubierto de resina, moldear el sustrato
recubierto de resina dando un material compuesto tridimensional,
retirar el material compuesto tridimensional de la herramienta y
recortar el material compuesto tridimensional, en el que el material
compuesto tridimensional tiene un coeficiente de absorción del
sonido a 1000 Hz de 0,25 y a 3000 Hz de 0,8.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la resina se aplica mediante pulverización, brocha o
rodillo.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que la resina se pulveriza mediante una cabeza de alta presión
con mezclado forzado.
4. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que la resina se pulveriza mediante una cabeza de baja presión
con un mezclador estático.
5. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que la resina se pulveriza en una cantidad desde 150 hasta 1500
g/m^{2}.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el sustrato pesa desde 400 hasta 1200 g/m^{2}.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que las esteras de fibra comprenden desde 0,01 hasta 50% de
polipropileno o poliéster, en el que la estera de fibra tiene un
peso por superficie de desde 400 hasta 1200 g/m^{2}.
8. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la mezcla de poliuretano comprende de 30 a 60% en peso de la
mezcla de polioles y de 25 a 55% en peso del isocianato.
9. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la mezcla de polioles comprende adicionalmente un ácido
graso, un catalizador y una carga.
10. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la mezcla de polioles comprende un primer poliol en el
intervalo de 30 a 80% en peso y un segundo poliol en un intervalo de
10 a 64% en peso, en el que el porcentaje en peso se basa en el peso
total de la mezcla de polioles.
11. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que el ácido graso está presente en un intervalo de 1 a 20% en
peso, en el que el catalizador está presente en un intervalo de 1 a
2% en peso y en el que la carga está presente en un intervalo de 1 a
10% en peso, en el que el porcentaje en peso se basa en el peso
total de la mezcla de polioles.
12. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la resina de poliuretano tiene un índice NCO en el intervalo
de 90 a 130.
13. Procedimiento según la reivindicación 12, en
el que la resina de poliuretano tiene un índice NCO en el intervalo
de 100 a 120.
14. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el material compuesto acústico tridimensional es un aislante
de salpicadero.
15. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el material compuesto acústico tridimensional es un aislante
de capó.
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