ES2328647T3

ES2328647T3 - Elemento compuesto de material espumado convarias capas, que presenta escotaduras.

Info

Publication number: ES2328647T3
Application number: ES07726568T
Authority: ES
Inventors: Christof Mock; Bernhard Vath
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2009-11-16
Anticipated expiration: 2027-03-01
Also published as: EP2010729A1; DE502007001310D1; KR20080106571A; JP5220622B2; CA2643073C; WO2007104651A1; CN101400864A; CA2643073A1; EP2010729B1; US7910200B2; KR101328804B1; US20090011203A1; ATE439483T1; JP2009529440A

Abstract

Elemento compuesto de material espumado, con varias capas, con un espesor total d, que presenta al menos tres capas constituidas por un material espumado de alvéolos abiertos, presentando escotaduras al menos una de las capas internas y no presentando escotaduras las dos capas más externas, caracterizado porque i) en la capa interna, que presenta escotaduras, el volumen de las escotaduras está comprendido entre un 20 y un 70% en volumen, y ii) el espesor de la capa, que presenta escotaduras, está comprendido entre un 20 y un 80% del espesor total d.

Description

Elemento compuesto de material espumado con varias capas, que presenta escotaduras.

La invención se refiere a un elemento compuesto de material espumado con varias capas con un espesor total d, que presenta, al menos, tres capas constituidas por un material espumado de alvéolos abiertos, presentando al menos una de las capas internas escotaduras y no presentando escotaduras las dos capas más externas, caracterizado porque

i): en la capa interna, que presenta escotaduras, el volumen de las escotaduras supone entre un 20 y un 70% en volumen, y

ii): el espesor de la capa, que presenta escotaduras, supone entre un 20 y un 80% del espesor total d.

Por otra parte, la invención se refiere al empleo de los elementos compuestos de conformidad con las reivindicaciones 1 a 9 como elementos absorbedores del ruido.

Los materiales espumados de alvéolos abiertos, por ejemplo aquellos a base de resinas de melamina o de poliuretanos, son empleados en forma de elementos aislantes (por ejemplo capas, placas o bandas aislantes) para el aislamiento térmico y, de manera especial, también para el aislamiento acústico, puesto que su estructura de alvéolos abiertos absorbe el ruido de manera activa.

Se sabe que los elementos aislantes pueden estar dotados con escotaduras (cavidades huecas) para reducir el peso - lo cual es importante por ejemplo para minimizar el consumo de combustible de los vehículos automóviles y de las aeronaves - o para la optimización de la absorción acústica. En la presente solicitud se emplearán de forma sinónima los conceptos de escotadura y de cavidad hueca.

De este modo, la publicación EP 1 336 695 A1 describe un elemento de construcción en forma de placa para la protección contra el ruido, cuya superficie, que está dirigida hacia el lado del recinto interno del edificio, está ondulada y está dotada con acanaladuras.

La publicación DE 35 13 662 A1 divulga una instalación para la amortiguación del ruido, que está constituida por una banda de material espumado, que está dotada con un perfil abotonado, estando dispuesto el lado abotonado de la banda en el sentido contrario al de la incidencia del ruido. El lado abotonado de la banda puede estar cubierto con una lámina. De igual modo, han sido descritas instalaciones para la amortiguación del ruido, que están constituidas por, al menos, dos bandas de material espumado, que están apiladas, cada una de las cuales está dotada con perfil abotonado.

La publicación WO 2005/095206 A1 describe sistemas aislantes para el aislamiento de la temperatura y del ruido de cuerpos de aeronaves, que están aplicados sobre el lado interno del cuerpo entre las cuadernas longitudinales y transversales (bastidores, largueros -frames, stringers-). Estos sistemas presentan, al menos, una capa constituida por una espuma de alvéolos abiertos, repelente del agua, por ejemplo a base de melamina y una capa de cobertura decorativa (de adorno -trim-). La figura 5 y los párrafos [0037] hasta [0041] de la descripción divulgan un sistema con varias capas constituido por una primera capa de espuma y por una segunda capa de espuma, que está dotada con una capa de fibras. Ambas capas están unidas entre sí por medio de piezas distanciadoras (espaciadores -spacer-) que están constituidas así mismo de espuma, de tal manera, que entre las piezas distanciadoras se producen escotaduras rellenas de aire (espacio intermedio -gaps-). Las figuras 8 y 9 o bien los párrafos [0046] hasta [0053] describen otras formas de realización con varias capas, estando prevista en este caso también respectivamente una capa con piezas distanciadoras y escotaduras situadas entremedias.

Los citados elementos para el aislamiento acústico del estado de la técnica no son satisfactorios en todos los casos para aplicaciones exigentes en lo que se refiere a la absorción acústica o a la reducción del peso.

Existía la tarea de paliar los inconvenientes que han sido citados. Por otra parte, la tarea consistía en proporcionar elementos compuestos mejorados constituidos por material espumado de alvéolos abiertos.

Los elementos compuestos deberían caracterizarse por un bajo peso y, al mismo tiempo, por una buena absorción acústica. De manera especial, deberían encontrarse elementos compuestos en los que la reducción del peso provocase únicamente una disminución subproporcional de la absorción acústica debido a la introducción de escotaduras, en comparación con un elemento "macizo" sin escotaduras.

Por lo tanto, se encontraron los elementos compuestos, que han sido definidos al principio, y su empleo como elementos absorbedores de los ruidos. Puede deducirse de la reivindicaciones dependientes formas preferentes de realización de la invención.

El material espumado del elemento compuesto es de alvéolos abiertos. De manera usual, la proporción de los alvéolos cerrados supone, como máximo, un 10, de manera preferente supone, como máximo, un 5%. De manera preferente, el material espumado de alvéolos abiertos se elige entre un material espumado de resina de melamina, un material espumado de poliuretano y un material espumado de poliimida.

Como materiales espumados de resina de melamina son especialmente adecuados aquellos que están constituidos por un producto de condensación de melamina y de formaldehído, que se denominan también como resinas de melamina/formaldehído, resinas MF o reinas de melamina. Tales materiales espumados de resina de melamina, de alvéolos abiertos, elásticos, son conocidos y están descritos, por ejemplo, en las publicaciones EP-A 17 671, 17 672, 37 470 y WO 01/94436.

Para la obtención de la espuma de resina de melamina se parte de un condensado previo de melamina/formaldehído. Los productos de condensación de melamina/formaldehído pueden contener incorporado por condensación, además de la melamina, hasta un 50 inclusive, de manera preferente hasta un 20% en peso de otros formadores de duroplastos y, además del formaldehído, pueden contener hasta un 50 inclusive, de manera preferente hasta un 20% en peso de otros aldehídos. Es especialmente preferente un producto de condensación de melamina/formaldehído no modificado. Como formadores de duroplastos entran en consideración, por ejemplo: la melamina substituida por alquilo y por arilo, la urea, los uretanos, las amidas de los ácidos carboxílicos, la diciandiamida, la guanidina, la sulfurilamida, las amidas de los ácidos sulfónicos, las aminas alifáticas, los glicoles, el fenol y sus derivados. Como aldehídos pueden ser empleados, por ejemplo, el acetaldehído, el trimetilolacetaldehído, la acroleína, el benzaldehído, el furfurol, el glioxal, el glutaraldehído, el ftalaldehído y el tereftalaldehído. Otros detalles y productos de condensación de melamina/formaldehído se encuentran en la publicación Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, tomo 14/2, 1963, páginas 319 hasta 402.

La relación molar entre melamina y formaldehído está situada, por regla general, entre 1:1,3 hasta 1:3,5, de manera especial entre 1:1,6 hasta 1:3,1. Las resinas de melamina pueden contener además grupos sulfito incorporados por condensación, lo cual puede llevarse a cabo, por ejemplo, por medio de la adición de un 1 hasta un 20% en peso de hidrógenosulfito de sodio en el momento de la condensación de la resina (véase la publicación EP-A 37470).

El condensado previo de melamina-formaldehído se presenta, de manera usual, en forma de solución o de dispersión, y se mezcla con los aditivos usuales, necesarios para la obtención de una espuma. Tales aditivos son, de manera especial, los emulsionantes (los tensioactivos aniónicos, catiónicos o no iónicos, por ejemplo los sulfatos de alquilo) para la emulsificación del agente propulsor y para la estabilización de la espuma, y los agentes propulsores (químicos o físicos, por ejemplo el pentano), con objeto de generar una espuma a partir de la solución de la resina de melamina, así como endurecedores (en la mayoría de los casos ácidos, por ejemplo un ácido fórmico), que catalizan una condensación ulterior de la resina de melamina.

Los aditivos se mezclan homogéneamente, por ejemplo en una extrusora, con la solución o con la dispersión acuosa de la resina de melamina, pudiendo ser introducido el agente propulsor en caso dado incluso bajo presión. Sin embargo, puede partirse también de una resina de melamina sólida, por ejemplo secada por pulverización y ésta se mezcla a continuación con una solución acuosa del emulsionante, con el endurecedor así como con el agente propulsor. Tras la formación de la mezcla, se descarga la solución o la dispersión a través de una tobera y se calienta inmediatamente a continuación, por ejemplo por medio de una irradiación de alta frecuencia a 2,45 GHz o por medio de una irradiación con microondas, y se espuma en este caso. La mezcla, que forma la espuma como consecuencia del aumento de la temperatura y de la evaporación del agente propulsor, se moldea, por ejemplo, para dar una barra de material espumado, que se trocea en bloques.

Otros datos relativos a las materias primas, por ejemplo a los emulsionantes, a los agentes propulsores y a los endurecedores, y otros detalles del procedimiento para la obtención de espumas de resina de melamina están contenidos, por ejemplo, en las publicaciones WO 01/94436, EP-A 17 671, 17 672 y 37 470 que ya han sido citadas.

Para la obtención de los elementos compuestos de material espumado, de conformidad con la invención, se utilizan de manera preferente aquellos materiales espumados de resina de melamina, cuya densidad en bruto (según la norma EN ISO 845) esté comprendida entre 3 y 50, de manera especial entre 7 y 15 kg/m^{3}. Los materiales espumados de resina de melamina adecuados pueden ser adquiridos en el comercio, por ejemplo como Basotect® de la firma BASF.

Los materiales espumados de poliuretano son productos de poliadición de poliisocianato. En este caso se entenderá por poliuretanos también aquellos otros productos de poliadición de poliisocianato, especialmente los poliisocianuratos o las poliureas. Para los elementos compuestos de conformidad con la invención son adecuados tipos de poliuretano blandos, semiduros o duros así como termoplásticos o reticulados.

La obtención de los poliuretanos ha sido descrita en múltiples ocasiones y se lleva a cabo, de manera usual, por medio de la reacción de isocianatos a) con compuestos b) reactivos frente a los isocianatos bajo condiciones conocidas en general. De manera preferente, se lleva a cabo la reacción en presencia de catalizadores c) y/o de productos auxiliares d). Cuando se trate de productos de poliadición de poliisocianato espumados, éstos se prepararán en presencia de agentes propulsores usuales e).

Como isocianatos a) entran en consideración los isocianatos orgánicos aromáticos, arilalifáticos, alifáticos y/o cicloalifáticos, en sí conocidos, de manera preferente los diisocianatos. Como compuestos b), reactivos frente a los isocianatos, pueden ser empleados, por ejemplo, compuestos conocidos en general con un peso molecular comprendido entre 60 y 10.000 y con una funcionalidad frente a los isocianatos comprendida entre 1 y 8, de manera preferente comprendida entre 2 y 6 (en el caso de los poliuretanos termoplásticos TPU funcionalidad de 2 aproximadamente), por ejemplo los polioles con un peso molecular comprendido entre 500 y 10.000, por ejemplo los poliéterpolioles, los poliésterpolioles, los polieterpoliésterpolioles, y/o los dioles, los trioles y/o los polioles con pesos moleculares por debajo de 500.

Como catalizadores c), para la obtención de los productos, pueden emplearse, en caso dado, compuestos conocidos en general, que aceleren en gran medida la reacción de los isocianatos con los compuestos reactivos frente a los isocianatos, empleándose, de manera preferente, un contenido total en catalizador comprendido entre un 0,001 y un 15% en peso, de manera especial comprendido entre un 0,05 y un 6% en peso, referido al peso de los compuestos b), reactivos frente a los isocianatos, empleados en total, por ejemplo aminas terciarias y/o sales metálica, por ejemplo compuestos inorgánicos y/o compuestos orgánicos del hierro, del plomo, del cinc, y/o del estaño en niveles usuales de oxidación del metal.

Como productos auxiliares d) pueden emplearse, en caso dado, los aditivos que han sido citados dos párrafos más adelante.

El técnico en la materia encontrará detalles relativos a los poliuretanos, a los poliisocianuratos y a las poliureas en el manual Kunststoff-Handbuch, 3ª edición, tomo 7 "Polyurethane", Hanser Verlag, München 1993.

Las poliimidas son polímeros cuyas unidades recurrentes están unidas a través de grupos imida lineales o cíclicos. Estas poliimidas se preparan, por ejemplo, por medio de la policondensación de diaminas alifáticas o aromáticos con dianhídridos de ácidos tetracarboxílicos aromáticos (por ejemplo a partir de la 4,4'-oxiianilina y del dianhídrido del ácido piromelítico) pasando por los ácidos poliamidocarboxílicos como productos intermedios. En este caso se forman los grupos imido durante la síntesis de los polímeros. Desde luego, la reacción de condensación no discurre exclusivamente de manera intramolecular con ciclación, sino que también discurre de manera intermolecular. Como consecuencia de la reticulación, que resulta por este motivo, que dificulta una ulterior transformación moldeante, se lleva a cabo el moldeo (en este caso: la transformación en espuma) preferentemente de manera simultánea con la reacción de cierre del anillo. El agua, que se disocia durante la ciclación, puede iniciar una degradación perjudicial de las cadenas, con lo cual se embeben las espumas de ácido poliamidocarboxílico en la mayoría de los casos con aceptores enlazantes del agua como paso previo a la imidación subsiguiente. La reticulación y la hidrólisis pueden evitarse así mismo por medio de la substitución de las diaminas por ejemplo por diisocianatos.

Las dos funcionalidades, que se requieren para la formación in situ de imida, pueden estar unidas también en una sola molécula monómera de tal manera, que pueden obtenerse, además de poliimidas AA-BB, también poliimidas AB, que no están reticuladas. De igual modo, puede evitarse una reticulación durante la síntesis de la poliimida por medio de monómeros, que contengan ya formados de antemano los grupos imida. Tales monómeros son, por ejemplo, las bismaleinimidas, que se obtienen a partir de anhídrido del ácido maleico y de diaminas, y que se transforman a continuación en poliimidas por medio de una poliadición por ejemplo con diaminas, con aldoximas, con disulfuros.

Las poliimidas en el sentido de la invención son también aquellos polímeros que contienen además de grupos imida, grupos amido (poliamidoimidas), grupos éster (poliésterimida) o grupos éter (poliéterimidas).

La transformación en espuma para dar espuma de poliimida se lleva a cabo por medio de agentes propulsores usuales de manera en sí conocida. Otros detalles relativos a las poliimidas pueden verse por ejemplo en la versión electrónica de la publicación Lexikon Römpp Online, Version 2.8, Thieme-Verlag Stuttgart, 2006, entrada "poliimidas".

Para algunas finalidades puede ser conveniente aportar al material espumado de resina de melamina, de poliuretano o de poliimida hasta un 20% en peso inclusive, de manera preferente hasta un 10% en peso inclusive de aditivos (productos adicionales) referido al polímero no espumado. Tales aditivos son, por ejemplo, los colorantes, los pigmentos, los agentes protectores contra la llama, los antioxidantes, los estabilizantes frente a los UV o los estabilizantes frente al calor, los agentes protectores contra la hidrólisis, las substancias tensioactivas, las substancias de acción fungistática o bacteriostática, los agentes para la reducción de la toxicidad de los gases durante la combustión o para favorecer la coquificación. Por otra parte pueden ser empleados concomitantemente agentes hidrofugantes o agentes oleofugantes, véase más adelante. Tales aditivos son conocidos por el técnico en la materia y pueden ser adquiridos en el
comercio.

El elemento compuesto de material espumado, de conformidad con la invención, tiene varias capas y presenta, al menos, tres capas. Todas las capas están constituidas por un material espumado de alvéolos abiertos. De manera preferente, todas las capas están constituidas bien por el material espumado de resina de melamina, que ha sido descrito, o bien por el material espumado de poliuretano, que ha sido descrito, o bien por el material espumado de poliimida, que ha sido descrito. En este caso las diferentes capas pueden contener un material espumado idéntico, o pueden contener materiales espumados diferentes, siendo todos ellos ciertamente materiales espumados de resina de melamina o materiales espumados de poliuretano o materiales espumados de poliimida, sin embargo son diferentes en lo que se refiere a su composición (entre otras cosas los monómeros y las relaciones entre los monómeros, los aditivos, etc.), en lo que se refiere a su estructura (por ejemplo tamaño de los alvéolos, longitudes de las nervaduras, proporción de alvéolos cerrados) y/o en lo que se refiere a sus propiedades (por ejemplo densidad, permeabilidad a los gases, dureza, elasticidad, comportamiento al recalcado y comportamiento al rebote, aislamiento térmico, absorción acústica, etc.). De manera preferente todas las capas presentan un material espumado idéntico.

Sin embargo, también son posibles elementos compuestos que presenten dos o varias espumas elegidas entre la resina de melamina, el poliuretano y la poliimida.

El número de las capas (a continuación denominado también como n) está comprendido entre 3 y 10, de manera especialmente preferente está comprendido entre 3 y 6, de manera especial está comprendido entre 3 y 5 y, de manera muy especialmente preferente, está comprendido es de 3 o de 5. Las tres capas, presentes como mínimo, están dispuestas de manera adyacente, por ejemplo yacen apiladas. El elemento compuesto presenta por lo tanto dos capas más externas - en el caso de configuraciones planas del elemento por lo tanto un lado superior y un lado inferior - y (n-2) capas internas.

De conformidad con la invención al menos una de las capas internas presenta escotaduras (cavidades huecas), y las dos capas más externas no presentan escotaduras.

De aquí se deduce, como una forma preferente de realización, un elemento compuesto, caracterizado porque presenta tres capas A, B y C, presentando escotaduras la capa interna B y no presentando escotaduras las capas externas A y C.

En otra forma de realización, el elemento compuesto presenta cuatro capas A, B, C y D, presentando escotaduras al menos una de las capas internas B y C y no presentando escotaduras las otras capas (al menos las capas externas A y D). De manera preferente sólo una de las capas B y C presenta escotaduras, y las otras no presentan escotaduras.

En otra forma de realización, el elemento compuesto presenta cinco capas A, B, C, D y E, presentando escotaduras al menos una de las capas internas B, C y D y no presentando escotaduras las otras capas (al menos las capas externas A y E). De manera preferente dos de las tres capas B, C y D presentan escotaduras, y las capas diferentes de estas tres no presentan escotaduras.

De manera especialmente preferente, un elemento compuesto está caracterizado porque presenta cinco capas A, B, C, D y E, presentando escotaduras al menos una de las capas internas B y D y no presentando escotaduras las otras capas. De manera especialmente preferente, las dos capas internas B y D presentan escotaduras, y las otras capas no presentan escotaduras, de tal manera que se produce una serie de capas sin-con-sin-con-sin escotaduras.

En tanto en cuanto presenten escotaduras dos o varias capas en el elemento compuesto, podrán estar dispuestas entre estas capas con escotaduras, una o varias capas sin escotaduras - siendo esto preferente - o no. En el último caso, es decir en el caso de dos o varias capas con escotaduras apiladas directamente entre sí, no coinciden preferentemente las escotaduras de las capas individuales o únicamente lo hacen en una magnitud subordinada.

De conformidad con la característica i), el volumen de las escotaduras en las capas internas, que presentan escotaduras, está comprendido entre un 20 y un 70% en volumen, de manera preferente entre un 25 y un 60 y, de manera especialmente preferente, entre un 27 y un 55% en volumen. La proporción restante hasta el 100% en volumen de la capa está constituida, por lo tanto, por material espumado.

En tanto en cuanto el elemento compuesto presente dos o varias capas con escotaduras, cada una de estas capas con escotaduras cumple con la característica i). En este caso la proporción de las escotaduras en las diversas capas con escotaduras puede ser igual o diferente dentro de los intervalos de % en volumen que han sido citados.

El espesor total d del elemento compuesto es el espesor a través de todas las capas de material espumado y se encuentra comprendido, de manera usual, entre un 1 mm y 100 cm, de manera preferente entre 2 mm y 50 cm y, de manera especial, entre 5 mm y 20 cm.

De conformidad con la característica ii), el espesor de la capa, que presenta escotaduras, está comprendido entre un 20 y un 80%, de manera preferente está comprendido entre un 30 y un 75 y, de manera especialmente preferente, está comprendido entre un 35 y un 70% del espesor total d del elemento compuesto. Cuando el elemento compuesto presente dos o varias capas con escotaduras, esta característica ii) se refiere conjuntamente a todas las capas con escotaduras, es decir que se suman los espesores de todas las capas con escotaduras obteniéndose un espesor d*, y se forman los cocientes d*/d, que tienen que encontrarse en el intervalo del % de la característica ii).

La relación entre los espesores de las capas individuales puede variar dentro de amplios límites y toma valores para la relación entre la capa con escotaduras : capa sin escotaduras usualmente entre 100:1 y 0,1:1, de manera preferente entre 5:1 y 1:1 y, de manera especialmente preferente, entre 2:1 y 1:1. En este caso las dos capas sin escotaduras, que están presentes como mínimo, pueden tener un espesor igual o diferente. De manera ejemplificativa, la relación entre los espesores de las dos capas más externas puede estar comprendida entre 5:1 y 1:1, de manera preferente entre 2:1 y 1:1. En una forma preferente de realización, los espesores de las dos capas más externas son idénticos. Así mismo, de manera preferente las tres capas A, C y E sin escotaduras tienen el mismo espesor en el caso del elemento compuesto con cinco capas, que ha sido citado, con la orden de capas sin-con-sin-con-sin escotaduras.

De igual modo, en el caso de dos o varias capas con escotaduras, estas capas pueden tener un espesor igual o diferente. De manera preferente las dos capas con escotaduras B y D tienen un espesor idéntico en el caso del elemento con cinco capas, que ha sido citado, con el orden de capas sin-con-sin-con-sin escotaduras.

Cuando una capa con escotaduras no esté dispuesta en el centro del elemento compuesto como consecuencia de los espesores de las capas individuales o del orden de las capas, sino que esté dispuesta más próxima a una superficie del elemento compuesto que a la otra, la capa con escotaduras estará dirigida de manera preferente en sentido contrario al de las ondas acústicas incidentes.

Puesto que la espuma es de alvéolos abiertos, las escotaduras están rellenas usualmente con la atmósfera que rodea al elemento compuesto, por regla general aire.

Con relación a la forma geométrica (configuración) de las escotaduras se ha encontrado que determinadas configuraciones proporcionan al elemento compuesto propiedades especialmente buenas, especialmente proporcionan una buena absorción acústica. Esta configuración de las escotaduras puede describirse bidimensionalmente por ejemplo por medio de su sección transversal, es decir por lo tanto cuando se observa una sección que discurra perpendicularmente a las capas del elemento compuesto, y por medio de su vista en planta, es decir cuando se observa una sección que discurre paralelamente con respecto a las capas del elemento compuesto. En el caso de la sección transversal se observa
el elemento compuesto lateralmente y en el caso de la vista en planta se observa desde arriba o bien desde abajo.

De manera preferente, el elemento compuesto se caracteriza porque las escotaduras presentan en sección transversal una configuración rectangular, de cuadrilátero, en forma de U, de trapecio, de triángulo, de círculo o de elipse. Las escotaduras en forma de U corresponden a una superficie de la espuma en forma de botones.

En sección transversal es preferente la configuración en forma de rectángulo, de cuadrilátero, de U o de trapecio. En sección transversal las escotaduras tienen, de manera especialmente preferente, forma de rectángulo o de trapecio. En el caso de la forma de trapecio, los lados más largos del trapecio pueden estar dirigidos hacia el ruido incidente o pueden estar dirigidos en sentido contrario al del ruido incidente. De manera similar, en el caso de una forma de U, la base más ancha de la escotadura (y no los vértices más estrechos) puede estar dirigida hacia o en sentido contrario al del ruido incidente.

En el caso de una escotadura con forma de rectángulo o de trapecio en sección transversal, la relación entre los lados del rectángulo o bien del trapecio está preferentemente comprendida entre 4:1 y 0,5:1, de manera especial está comprendida entre 2:1 y 1:1. En el caso de un trapecio esto se refiere a la longitud media de los lados. De manera preferente, las escotaduras están dispuestas de tal manera que cuando se observa la sección transversal del elemento compuesto, el lado más largo del rectángulo o bien del trapecio es paralelo con respecto a las capas, es decir que son preferentes las escotaduras "tumbadas" en lugar de las escotaduras "puestas de pie".

Las escotaduras pueden extenderse a través de todo el espesor (altura) de la capa con escotaduras - siendo esto preferente - o únicamente pueden extenderse a través de una parte del espesor.

De una manera igualmente preferente, el elemento compuesto se caracteriza porque las escotaduras presentan en vista en planta una configuración en forma de círculo, de óvalo, de rectángulo, de cuadrilátero o en forma de estrella. La configuración en forma de estrella significa que las escotaduras son "infinitas" en el sentido longitudinal o transversal del elemento compuesto, es decir que la escotadura discurre a través de todo el elemento en esta dirección.

De manera preferente, la configuración en vista en planta tiene forma de círculo, de rectángulo, de cuadrilátero o tiene forma de estrella. En el caso de una escotadura de forma rectangular, la relación entre los lados del rectángulo está comprendida preferentemente entre 5:1 y 1:1.

Si se observa la escotadura de una manera tridimensional, son preferentes aquellas escotaduras que tengan la configuración de un paralelepípedo, de un cubo, de un cilindro, de un cono, de un tronco de cono, de una esfera, de una elipsoide, de un toro (anillo), de un tetraedro, de un tronco de tetraedro, de una pirámide, de un tronco de pirámide o de una depresión (forma abotonada de la espuma).

La obtención del elemento compuesto, de conformidad con la invención, puede llevarse a cabo, por ejemplo, preparándose independientemente entre sí las capas individuales y disponiéndose a continuación de manera adyacente. Especialmente las capas, que están constituidas por espuma de resina de melamina, presentan en su superficie, por regla general, pequeñas agujas debidas a su obtención; cuando se apilan las capas, estas agujas se anclan entre sí de modo similar a un cierre velcro. De manera preferente, se unen entre sí especialmente las capas constituidas por espuma de resina de melamina por medio de una superposición de este tipo. En caso necesario puede reforzarse el anclaje mutuo de las capas (y, por lo tanto, la adherencia mutua de las capas) por medio de una compresión.

Sin embargo las capas pueden unirse entre sí de otra manera, por ejemplo por medio de:

: Encolado: en el caso de un encolado pueden emplearse pegamentos adecuados para esta finalidad (promotores de la adherencia), por ejemplo pegamentos de un componente o de dos componentes o pegamentos en dispersión. Entran en consideración, entre otros, los pegamentos a base de policlorobutadieno, de poliacrilatos, de copolímeros de estireno-acrilato, de poliuretanos, de epóxidos o de productos de condensación de melamina-formaldehído. El pegamento puede ser aplicado superficialmente sobre la espuma por pulverización, aplicación a brocha, aplicación con rodillo, por inmersión, por humectación o por otros procedimientos adecuados para esta finalidad.

: Prensado: las capas pueden unirse entre sí también por medio de un prensado. Con esta finalidad son adecuadas, por ejemplo, las prensas de platos múltiples u otras prensas usuales y el prensado se lleva a cabo con presiones, con temperaturas y con duraciones para el prensado conocidas.

: Mecánicamente: de la misma manera, las capas pueden unirse mecánicamente entre sí, por ejemplo, por medio de un cosido, por pespunteado, por engrapado (zunchado), por agujeteado o por remachado. También es posible una unión mecánica sin hilos, sin grapas, sin agujas, sin remaches o sin medios auxiliares si se aprovecha la viscoplasticidad del material espumado y si se configura adecuadamente la geometría de las capas del material espumado. A título de ejemplo, las capas pueden presentar determinados elementos, por ejemplo destalonados, escotaduras, lengüetas y/o clavijas, con los cuales se pega una capa sobre la otra capa, o bien se interpenetran en el momento de la compresión en posición apilada de las capas y mantienen sujetas a las capas.

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El apilamiento o bien la unión mecánica de las capas tienen la ventaja de que las capas pueden separarse entre sí de manera sencilla cuando se lleve a cabo una reutilización ulterior del elemento compuesto. De manera preferente, se unen entre sí las capas por medio de un apilamiento o por vía mecánica.

En lugar de preparar independientemente entre sí las capas y, en caso dado, de unirlas entre sí, tal como se ha descrito precedentemente, pueden prepararse varias capas simultáneamente por medio de una coextrusión o por medio de otros procedimientos adecuados.

Dos capas pueden unirse con varios de los métodos de unión citados, y/o pueden ser empleadas para la obtención del elemento compuesto diferentes métodos de unión.

La capa, que presenta escotaduras, se obtiene por ejemplo (procedimiento I), si en primer lugar se prepara una capa normal sin escotaduras y, a continuación, se aplican las escotaduras. La aplicación de las escotaduras puede llevarse a cabo de conformidad con la composición, con la dureza y con la elasticidad de la espuma y la configuración de la escotadura puede llevarse a cabo por medio de un corte, un taladrado, una estampación, un bombardeo con proyectiles o con otros métodos usuales. En este caso puede llevarse a cabo el corte o bien el taladrado convencionalmente con cuchillas, con brocas, con fresas o con sierras, así como también por medio de una irradiación rica en energía, por ejemplo con luz láser (cortado al láser). Así mismo es posible un corte o bien un taladrado por medio de líquidos (por ejemplo agua) o de gases (por ejemplo aire), que salgan de una tobera bajo presión elevada y que atraviesen a la espuma.

De manera alternativa (procedimiento II) y, por ejemplo, cuando el volumen de las escotaduras se encuentre en el intervalo superior de la característica i), puede obtenerse la capa que presenta las escotaduras aplicándose piezas de material espumado sobre la capa situada por debajo (que puede presentar o no escotaduras), y a continuación se aplica por encima una capa (que a su vez puede presentar o no escotaduras). Las piezas de material espumado pueden ser, por ejemplo, tiras, paralelepípedos, cubos, cilindros o anillos. En este caso la distancia entre las piezas de material espumado entre sí corresponde a las escotaduras deseadas, y el espesor (altura) de las piezas de material espumado corresponde al espesor de la capa con escotaduras. Las piezas de material espumado pueden unirse, como se ha descrito precedentemente, en caso deseado con la capa situada por debajo y/o con la capa situada por encima.

Cuando el elemento compuesto contenga dos o varias capas con escotaduras, todas éstas podrán ser preparadas de conformidad con el mismo procedimiento I o II, o pueden ser empleados ambos procedimientos I y II.

En una forma preferente de realización, el elemento compuesto se caracteriza porque, al menos, una capa más externa ha sido hidrofugada o ha sido oleofugada, o (lo cual es especialmente preferente) ha sido tanto hidrofugada así como, también, oleofugada. De una manera muy especialmente preferente, toda la superficie del elemento compuesto está hidrofugada o está oleofugada, o (lo cual es también especialmente preferente) está tanto hidrofugada así como, también, oleofugada. El concepto de hidrofugado comprende la estabilidad frente al agua y la hermeticidad frente al agua, y el concepto de oleofugado comprende la estabilidad frente al aceite y la hermeticidad frente al aceite.

El hidrofugado o bien el oleofugado puede llevarse a cabo por ejemplo por medio del empleo concomitante en el momento de la obtención del material espumado de un agente hidrofugante o bien de un agente oleofugante. De la misma manera, puede tratarse el material espumado acabado con el medio, por ejemplo por medio de una humectación o por medio de una aplicación a brocha de la superficie de la espuma con el medio, o por medio de un embebido de la espuma con el agente.

De igual modo, se consigue un hidrofugado o bien un oleofugado por medio de un forrado de una o varias superficies del elemento compuesto con una capa hidrófuga o bien con una capa oleófuga. El forrado debe elegirse de tal manera, que la absorción acústica del elemento compuesto quede perjudicada del menor modo posible.

Como capas para el forrado, de este tipo, entran en consideración especialmente las láminas, por ejemplo las láminas de polímeros y, además, los tejidos o los velos de artículos textiles o de fibras de vidrio. Pueden ser aplicados tanto forros hidrófugos como, también forros oleófugos, o - lo cual es preferente - pueden ser aplicados de forma apilada forros hidrófugos y forros oleófugos. De manera usual, el forrado está unido con la capa de espuma más externa, tal como se ha descrito precedentemente en el caso de los métodos de unión, de manera preferente por medio de un pegado o por medio de un prensado.

Como láminas de polímeros son adecuadas las láminas constituidas por poliamida, por poliolefinas, por ejemplo por polietileno o por polipropileno, por poliésteres, por ejemplo por tereftalato de polietileno o por tereftalato de polibutileno. El espesor total de la lámina está comprendido, por regla general, entre 5 y 100, de manera preferente entre 5 y 60 y, de manera especial, entre 10 y 20 \mum.

Las fibras textiles adecuadas para los tejidos o los vellones son, por ejemplo, fibras de celulosa, de poliéster o de poliamida.

Como agentes hidrofugantes son adecuados, por ejemplo, las siliconas, las parafinas, los tensioactivos de silicona y los tensioactivos fluorados. Son especialmente adecuados los productos comerciales Dipolit®, una emulsión de flúoralcanos de la firma Rotta; Sitren®, una emulsión de silicona de la firma Degussa; y Persistol®, una emulsión de parafina de la firma BASF, y productos similares. Los agentes oleofugantes adecuados son, por ejemplo, emulsiones de flúoralcanos, por ejemplo los productos comerciales Nuva® de la firma Clariant, el Dipolit® que ya ha sido citado, y productos similares.

En este caso, puede tratarse el material espumado con los citados agentes hidrofugantes o bien con los citados agentes oleofugantes bien directamente o el agente puede ser empleado de manera concomitante durante la obtención del forrado, es decir de las láminas, de las capas de artículos textiles o bien de las capas de fibras de vidrio, o bien el agente puede ser aplicado superficialmente sobre el forro.

Un lado del elemento compuesto, de conformidad con la invención, de manera preferente el lado que está dirigido en sentido contrario al de las ondas acústicas incidentes, puede estar dotado, en caso deseado, con una capa de soporte estabilizante. Como capas de soportes son adecuadas, por ejemplo, aquellas constituidas por metal, por ejemplo de aluminio o de acero, de cartón, de cartón enyesado, de material sintético y de otros materiales mecánicamente estables. La capa de soporte puede ser una placa cerrada o puede presentar escotaduras, por ejemplo puede estar configurada como placa perforada o rejilla o red. Puede ser preferente una placa de soporte que presente escotaduras puesto que esta placa ahorra peso y tiene un efecto negativo menos marcado sobre la absorción acústica deseada.

La capa de soporte puede estar dispuesta también en el interior del elemento compuesto, es decir que se encuentran capas de material espumado a ambos lados de la capa de soporte. Esto es especialmente ventajoso cuando el ruido incida por ambos lados del elemento compuesto.

El elemento compuesto y/o su capa de soporte pueden estar dotados con medios auxiliares para el montaje o bien con medios para la fijación. Estos medios facilitan la ensambladura de varios elementos compuestos para formar una superficie unitaria y la fijación del elemento compuesto sobre el soporte. Los medios adecuados son, por ejemplo, superficies, tiras o puntos de pegado, tornillos o bien agujeros para tornillos, remaches, uniones a presión, grapas, uniones por enclavamiento o medios de otro tipo. Estos medios pueden realizarse, por ejemplo, por medio de un taladrado, por medio de un plegado, por medio de nervaduras, por medio de acanaladuras, por medio de una degolladura o por medio de lengüetas, de clavijas, de orejas de fijación sobremoldeadas o similares.

De igual modo, constituye un objeto de la invención el empleo de los elementos compuestos que han sido descritos como elementos absorbedores de los ruidos, por ejemplo sobre o en edificios, máquinas o vehículos automóviles.

Los elementos compuestos, de conformidad con la invención, están mejorados frente a los del estado de la técnica. Estos elementos compuestos se caracterizan por un menor peso y, al mismo tiempo, por una buena absorción acústica. En comparación con un elemento compuesto, de conformidad con la invención, con un elemento "macizo" sin escotaduras, la disminución de la absorción acústica es subproporcional con respecto a la reducción de peso por medio de la introducción de las escotaduras. Por ejemplo, si se reduce el peso del elemento por medio de las escotaduras en 1/3, se reducirá la absorción acústica, en comparación con el elemento sin escotaduras, en menos de 1/3.

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Ejemplos

Se prepararon elementos compuestos con varias capas a partir de un material espumado de resina de melamina (probeta). El material espumado era un producto de condensación de melamina y de formaldehído. La densidad en bruto (según la norma EN ISO 845) de este material espumado de melamina/formaldehído era de 9 kg/m^{3}. Se utilizó el producto comercial Basotect® de la firma BASF. A continuación el término de espesor significa la altura de la probeta cilíndrica.

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Probeta I: con fines comparativos

Cilindro macizo con un diámetro de 100 mm y con un espesor d de 50 mm, sin escotaduras.

Probeta II: elemento compuesto con tres capas con una capa con escotaduras

Cilindro con un diámetro de 100 mm y con un espesor total d de 50 mm y con el siguiente orden de las capas:

\bullet: primera capa (capa más externa), espesor 10 mm, sin escotaduras

\bullet: segunda capa (capa interna), espesor 30 mm, con 19 escotaduras cilíndricas dispuestas de manera simétrica con un diámetro de 15 mm, las escotaduras se obtuvieron por medio de una perforación

\bullet: tercera capa (capa más externa): espesor 10 mm, sin escotaduras

: Las capas se dispusieron de manera mutuamente apilada manualmente y se fijaron entre sí.

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Las escotaduras eran rectangulares en sección transversal y tenían forma circular en la vista en planta. El volumen de las escotaduras en la segunda capa era de un 43% en volumen de esta capa. El espesor de la segunda capa fue del 60% del espesor total d.

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Probeta III: elemento compuesto con cinco capas con dos capas con escotaduras

\bullet: primera capa (capa más externa), espesor 10 mm, sin escotaduras

\bullet: segunda capa (capa interna), espesor 10 mm, con 19 escotaduras cilíndricas dispuestas de manera simétrica con un diámetro de 15 mm, las escotaduras se obtuvieron por perforación

\bullet: tercera capa (capa interna), espesor 10 mm, sin escotaduras

\bullet: cuarta capa (capa interna), espesor 10 mm, con 19 escotaduras cilíndricas dispuestas de manera simétrica con un diámetro de 15 mm, las escotaduras se obtuvieron por perforación

\bullet: quinta capa (capa más externa): espesor 10 mm, sin escotaduras.

: Las capas se dispusieron manualmente apiladas y se fijaron entre sí.

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Las escotaduras de la segunda capa y de la cuarta capa eran rectangulares en sección transversal, en vista en planta tenían forma circular y estaban dispuestas perpendicularmente entre sí. El volumen de las escotaduras en la segunda capa o bien en la cuarta capa fue, respectivamente, de un 43% en volumen de esta capa. El espesor de la segunda capa y de la cuarta capa fue, en su conjunto, del 40% del espesor total d.

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Probeta IV: elemento compuesto con tres capas con escotaduras en forma de trapecio

\bullet: primera capa (capa más externa), espesor 10 mm, sin escotaduras

\bullet: segunda capa (capa interna), espesor 30 mm, con 19 escotaduras en forma de pirámide, dispuestas de manera simétrica; las escotaduras se obtuvieron por medio de un fresado

\bullet: tercera capa (capa más externa): espesor 10 mm, sin escotaduras.

: Las capas se dispusieron manualmente apiladas y se fijaron entre sí.

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Las escotaduras tenían en sección transversal forma de trapecio y en vista en planta forma de cuadrilátero. El volumen de las escotaduras en la segunda capa fue el 30% en volumen de esta capa. El espesor de la segunda capa fue del 60% del espesor total d.

La figura 1 muestra esquemáticamente una sección transversal de las probetas I, II, III y IV. La flecha indica el lado dirigido hacia las ondas acústicas (el altavoz, véase la figura 2).

Se determinó la absorción acústica de las probetas como grado de absorción acústica en el tubo de impedancia según la norma DIN EN ISO 10534-1 (octubre 2001). Las frecuencias de medición fueron de 800, de 1.200 y de
1.600 Hz.

La figura 2 muestra esquemáticamente la instalación de medición con un tubo de impedancia 1. En un extremo del tubo se encuentra un altavoz 2 y en su otro extremo se encuentra una probeta 3, es decir la probeta I, II, III o IV. El altavoz 2 genera ondas acústicas, que inciden sobre la probeta 3. El micrófono no ha sido representado.

La probeta se insertó en el tubo de impedancia de tal manera, que las capas de la probeta estaban dispuestas perpendicularmente con respecto al eje del tubo de impedancia. La probeta IV se insertó de tal manera que el lado más largo de la escotadura con forma de trapecio, en sección transversal, es decir la abertura mayor de la escotadura, estaba dirigido hacia el altavoz.

La tabla reúne los resultados. El punto de referencia para las mediciones fue la probeta I maciza (con fines comparativos). La reducción de peso en porcentaje de las probetas II, III y IV, conseguida por medio de las escotaduras, está dada con referencia a la probeta I. En comparación con la probeta maciza I, se redujo la absorción acústica por medio de las escotaduras. La magnitud de esta disminución está dada en porcentaje, con relación a la probeta I.

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TABLA

1

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En el caso de la probeta, con tres capas II, una reducción del peso del 33% en el ejemplo 2 redujo la absorción acústica entre un 6 y un 21% de conformidad con la frecuencia acústica. La reducción de la absorción acústica fue, por lo tanto, subproporcional con respecto a la reducción del peso.

En el caso de la probeta III, con cinco capas, en el ejemplo 3 la absorción acústica permaneció prácticamente constante, a pesar de la reducción del peso en un 22%: la absorción se redujo únicamente entre un 1 y un 5%, es decir de una manera fuertemente subproporcional. En el caso de la probeta IV, con tres capas, con escotaduras en forma de trapecio (ejemplo 4) la absorción acústica permaneció también prácticamente invariable: ésta se redujo únicamente entre un 1 y un 5% con una reducción del peso del 20%.

Como consecuencia, los elementos compuestos III y IV se caracterizan, de manera especial, por un considerable ahorro de peso, que no se ha conseguido a costa de la buena absorción acústica.

Claims

1. Elemento compuesto de material espumado, con varias capas, con un espesor total d, que presenta al menos tres capas constituidas por un material espumado de alvéolos abiertos, presentando escotaduras al menos una de las capas internas y no presentando escotaduras las dos capas más externas, caracterizado porque

i): en la capa interna, que presenta escotaduras, el volumen de las escotaduras está comprendido entre un 20 y un 70% en volumen, y

ii): el espesor de la capa, que presenta escotaduras, está comprendido entre un 20 y un 80% del espesor total d.

2. Elemento compuesto según la reivindicación 1, caracterizado porque el material espumado de alvéolos abiertos se elige entre un material espumado de resina de melamina, un material espumado de poliuretano y un material espumado de poliimida.

3. Elemento compuesto según las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque presenta tres capas A, B y C, presentando escotaduras la capa interna B y no presentando escotaduras las capas más externas A y C.

4. Elemento compuesto según las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque presenta cinco capas A, B, C, D y E, presentando escotaduras, al menos, una de las capas internas B y D y no presentando escotaduras las otras capas.

5. Elemento compuesto según las reivindicaciones 1 a 2 y 4, caracterizado porque las dos capas internas B y D presentan escotaduras y las otras capas no presentan escotaduras.

6. Elemento compuesto según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las escotaduras presentan en sección transversal una configuración en forma de rectángulo, de cuadrilátero, en forma de U, de trapecio, de triángulo, de círculo o de elipse.

7. Elemento compuesto según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque las escotaduras presentan en vista en planta una configuración en forma de círculo, de óvalo, de rectángulo, de cuadrilátero o en forma de estrella.

8. Elemento compuesto según las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque al menos una capa más externa está hidrofugada o está oleofugada, o está tanto hidrofugada así como, también, oleofugada.

9. Elemento compuesto según las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque toda la superficie del elemento compuesto está hidrofugada o está oleofugada, o está tanto hidrofugada así como, también, oleofugada.

10. Empleo de los elementos compuestos según las reivindicaciones 1 a 9 como elementos absorbedores de los ruidos.