ES2542886T3

ES2542886T3 - Pieza de moldura de interior de automóvil para el aislamiento y la absorción del sonido

Info

Publication number: ES2542886T3
Application number: ES10155905.2T
Authority: ES
Inventors: Claudio Bertolini; Claudio Castagnetti
Original assignee: Autoneum Management AG
Current assignee: Autoneum Management AG
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2030-03-09
Also published as: JP2013521190A; KR101550234B1; KR20130038196A; MX2012010029A; AR080393A1; CN102892631A; CA2788430A1; CA2788430C; MY166308A; RU2549581C2; ZA201205740B; WO2011110587A1; JP5769737B2; CN102892631B; BR112012018864A2; BR112012018864B1; EP2544922A1; EP2364881B1; EP2364881A1; RU2012142925A

Abstract

Una pieza de moldura de interior aislante del sonido que comprende al menos un área absorbente, que tiene características predominantemente absorbentes del sonido, en la que el área absorbente comprende al menos una capa porosa fibrosa, y al menos un área aislante, que tiene características acústicas de muelle-masa, en la que el área aislante consiste en al menos una capa de masa y una capa de desacoplamiento, en donde la capa de masa consiste en la misma capa fibrosa porosa como la del área absorbente, en donde dicha capa fibrosa porosa en el área aislante está comprimida para tener un módulo de Young dinámico expresado en (Pa) de al menos 96·AW·t siendo AW el peso por unidad de área expresado en g/m2, y t el espesor expresado en mm de la capa fibrosa porosa, y al menos una capa barrera delgada impermeable al aire entre la capa fibrosa porosa y la capa de desacoplamiento, y en la que el espesor de la capa fibrosa porosa en el área absorbente es mayor que el espesor de la misma capa en el área aislante.

Description

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DESCRIPCIÓN

Pieza de moldura de interior de automóvil para el aislamiento y la absorción del sonido

Campo de la técnica

La invención se refiere a una pieza de moldura de interior de automóvil para la atenuación del ruido en un vehículo.

Antecedentes de la técnica

Las fuentes de ruido en un vehículo son muchas e incluyen, entre otras, el motor, la transmisión, la zona de contacto de los neumáticos (excitados por la superficie de la carretera), los frenos, y el viento. El ruido generado por todas estas fuentes dentro de la cabina del vehículo cubre un amplio intervalo de frecuencias que, para vehículos diesel y de gasolina normales, puede ir hasta 6,3 kHz (por encima de esta frecuencia, la potencia acústica radiada por las fuentes de ruido en un vehículo es generalmente despreciable). El ruido del vehículo se divide generalmente en ruido de frecuencias bajas, medias y altas. Por lo general, el ruido de frecuencias bajas se puede considerar que cubre el intervalo de frecuencias entre 50 Hz y 500 Hz y está dominado por el ruido propagado a través de "estructuras sólidas": la vibración se transmite a los paneles que rodean la cabina de pasajeros a través de una variedad de caminos estructurales y tales paneles luego radian el ruido en la cabina. Por otro lado, el ruido de altas frecuencias se puede considerar que típicamente cubre el intervalo de frecuencias por encima de 2 kHz. El ruido de altas frecuencias se denomina típicamente como ruido propagado a través del “aire": en este caso la transmisión de las vibraciones a los paneles que rodean la cabina de pasajeros tiene lugar a través de caminos de propagación a través del aire. Se reconoce que existe un área gris, donde se combinan ambos efectos y ninguno de los dos domina. Sin embargo, para la comodidad de los pasajeros, es importante que el ruido se atenúe en el intervalo de frecuencias medias, así como en los intervalos de frecuencias altas y bajas.

Para la atenuación del ruido en vehículos tales como coches y camiones es bien conocido el uso de aisladores, amortiguadores y absorbedores para reflejar y disipar sonido, y así reducir el nivel global sonoro en el interior.

El aislamiento se obtiene normalmente por medio de un sistema barrera clásico de muelle-masa, en el que la masa está formada por un material impermeable de alta densidad, también conocido como capa pesada y el muelle está formado por un material de baja densidad tal como espuma o fieltro no comprimido. La rigidez del muelle es comparable a la suma de la compresibilidad del aire en la capa de desacoplamiento y la rigidez de su estructura. El espesor de las barreras de aislamiento de ruido usadas está normalmente predeterminado de una forma estricta por el fabricante del vehículo. Si este es el caso, y en particular cuando la capa aislante tiene un espesor sustancialmente uniforme, los cambios en la frecuencia de resonancia se pueden llevar a cabo mediante el aumento de la masa. Se sabe que la frecuencia de resonancia de los sistemas de aislamiento de ruido no debe estar en el mismo intervalo de las frecuencias perturbadoras del motor.

Los sistemas absorbentes y aislantes por sí mismos tienen sólo un pequeño ancho de banda de frecuencias en el que trabajan de forma óptima. El absorbedor funciona mejor en las frecuencias altas, y el aislante mejor en las frecuencias bajas. Además, ambos sistemas son sub óptimos para su uso en un vehículo moderno. La función del aislante es fuertemente dependiente del peso por unidad de área y de la densidad, a mayor peso mejor es el aislante. Por otro lado el absorbedor es fuertemente dependiente del espesor del material, a mayor espesor mejor. El espesor y el peso cada vez están más restringidos. El espacio en un coche donde se colocan las molduras de interior está restringido. Cuanto más delgado sea el material más espacioso será el vehículo, siendo esto un argumento de venta para un coche. El peso tiene un impacto directo en la cantidad de combustible usado durante la conducción. Por lo tanto, un menor peso es una opción más económica y ecológicamente mejor.

Recientemente, una tendencia hacia menores pesos de la capa de masa o de la capa pesada para los sistemas clásicos de muelle-masa ha reducido el peso promedio de aproximadamente 3 (kg/m2) a aproximadamente 2 (kg/m2). Esta caída en el peso por unidad de área también significa menos material usado con la tecnología común y por lo tanto menos coste. Incluso son posibles pesos más bajos de hasta 1 (kg/m2) y están presentes en el mercado, pero la tecnología para lograr esto es cara y tiene inconvenientes, en particular para la producción de masas de bajo volumen. Las capas de masa clásicas típicas están hechas de materiales densos altamente rellenos, tales como EPDM, EVA, PU, PP etc. Puesto que estos materiales tienen una alta densidad, normalmente por encima de 1.000 (kg/m3), es necesario hacer una capa muy delgada para obtener un bajo peso por unidad de área. Esto aumenta los costos de producción y causa problemas en los procesos involucrados, por ejemplo, la formación de lágrimas de material durante el moldeo.

El rendimiento del aislamiento de una barrera acústica se evalúa mediante la pérdida de transmisión del sonido (TL, del inglés transmission loss). La capacidad de una barrera acústica para reducir la intensidad del ruido que se transmite depende del tipo y de la estructura de los materiales que componen la barrera. La propiedad física más importante que controla la TL del sonido de una barrera acústica es la masa por unidad de área de sus capas componentes. Para un mejor rendimiento aislante, la capa pesada de un sistema muelle-masa debe tener una superficie lisa y de alta densidad para maximizar la reflexión de las ondas de ruido, una estructura no porosa y una cierta rigidez de material para minimizar la vibración. Desde este punto de vista, se sabe que muchos tejidos textiles, ya sean delgados y/o porosos en su estructura, no son ideales para el aislamiento del ruido.

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El Documento de Patente de Número JP 2001310672 describe una estructura de múltiples capas que consiste en dos capas absorbentes con una capa de película entre ambas capas que refleja el sonido. La capa de película reflejará el sonido que penetra por la capa absorbente de nuevo hacia la misma capa absorbente de sonido, lo que aumenta el efecto absorbente de las capas absorbentes. El sistema se puede ajustar mediante la optimización del espesor de la película y de la densidad de la película.

El Documento de Patente de Número JP 2001347899 describe un sistema clásico de muelle-masa con una capa absorbente adicional en la parte superior de la capa de masa. Principalmente para absorber el ruido que se filtra a través de agujeros en la pieza y que se refleja nuevamente hacia el interior del coche. Debido a esta atenuación adicional de ruido se puede reducir el espesor y/o la densidad de la capa de masa.

El Documento de Patente de Número EP 1428656 describe una estructura de múltiples capas que consiste en una capa de espuma y una capa fibrosa con una película entre ambas capas. (Ver Figura 3, la Muestra C es un ejemplo de un material de múltiples capas comparable a uno descrito en esta patente). La capa fibrosa funciona como una capa absorbente con una AFR de entre 500 y 2.500 (Nsm-3) y una masa por unidad de área de entre 200 y 1.600 g/m2. Esta capa consiste en fieltro comprimido. La capa de espuma descrita tiene una muy baja deflexión a la fuerza de compresión con una rigidez entre 100 y 100.000 (Pa), comparable con la rigidez de una capa de fieltro normalmente usada como un desacoplador. La película usada está preferentemente perforada o es tan delgada que no tiene un impacto en la absorción de ambas capas absorbentes. La película se llama transparente acústicamente para indicar que las ondas sonoras pueden pasar a través de la película. Para este propósito, el espesor descrito está en el intervalo de 0,01 (mm) o menos.

El Documento de Patente de Número EP 0 079 253 describe una pieza de moldura de interior aislante del sonido que comprende al menos un área con características predominantemente absorbentes del sonido (4), en la que el área absorbente comprende al menos una capa de fibrosa porosa, y al menos otra área (R) que tiene predominantemente las características de un resonador, y que consiste en la misma capa fibrosa porosa como la del área absorbente (4).

Normalmente, en un coche se requiere un buen equilibrio entre el aislamiento y la absorción proporcionada por las piezas de moldura de interior acústicas para reducir el nivel de presión sonora en el compartimiento de los pasajeros. Las diferentes piezas pueden tener diferentes funciones (por ejemplo, aislamiento en el salpicadero de interior, y absorción en las alfombras), pero existe una tendencia para alcanzar una subdivisión más refinada de las funciones acústicas en áreas individuales, para optimizar el rendimiento acústico global. A modo de ejemplo, un salpicadero de interior se puede dividir en dos partes, una proporciona una alta absorción y la otra proporciona un elevado aislamiento. Generalmente, la parte inferior del salpicadero es más adecuada para el aislamiento porque el ruido procedente del motor y de las ruedas delanteras que atraviesa este área inferior es más relevante, mientras que la parte superior del salpicadero es más adecuada para la absorción, ya que se proporciona algo de aislamiento por otros elementos del coche, por ejemplo, el panel de instrumentación. Además, la parte trasera del panel de instrumentación reflejará las ondas sonoras que llegan a través de la parte superior del salpicadero de interior escondido detrás del panel de instrumentación. Estas ondas sonoras reflejadas se podrían eliminar de manera efectiva mediante el uso de un material absorbente. Consideraciones similares se pueden aplicar a otras partes acústicas del coche. Por ejemplo, al suelo: el aislamiento es de uso predominante en las áreas del foso de los pies y alrededor del área del túnel, mientras que las áreas absorbentes son predominantes por debajo de las áreas de los asientos y en las áreas que rodean al foso de los pies y en las áreas del túnel, así como en las áreas laterales.

De momento esta tendencia se satisface mediante el uso de parches o de materiales adicionales aplicados localmente (Documento de Patente de los EE.UU. de Número US 20040150128). Por ejemplo, el Documento de Patente de los EE.UU. de Número US 5922265 describe un método de aplicación de un material adicional de capa pesada en áreas específicas de una pieza de moldura de interior donde se necesita tal aislamiento, mientras que las áreas sin material de capa pesada actuarán como un absorbedor. Todos estos productos de tipo híbrido tienen la desventaja de que aumentan aun más el peso por unidad de área para obtener una solución combinada de aislamiento y absorción del ruido. Estos productos son laboriosos e intensivos en costes y proceso. Además, el material usado como un desacoplador para un sistema acústico de muelle-masa no es óptimo para su uso como un absorbedor. Además, el uso de diferentes tipos de materiales hace más difícil el reciclado de las piezas y del material desechado.

Resumen de invención

Por tanto, es un objeto de la invención obtener una pieza de moldura de interior aislante del sonido que funcione en el intervalo de frecuencias importantes para la reducción del ruido en un vehículo, sin los inconvenientes del estado de la técnica, particularmente obtener una solución alternativa a las capas de masa clásicas hechas a partir de materiales densos altamente rellenos, tales como EPDM, EVA, PU, PP usados hoy en día en los sistemas acústicos de muelle-masa.

Este objeto se consigue mediante la pieza de moldura de interior según la reivindicación 1. Mediante una pieza de moldura de interior aislante del sonido que comprende al menos un área con características predominantemente absorbentes del sonido (área absorbente), en la que el área absorbente comprende al menos una capa porosa

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fibrosa, y al menos una otra área con características acústicas de muelle-masa (área aislante), en la que el área aislante consiste en al menos una capa de masa y una capa de desacoplamiento, caracterizada porque la capa de masa consiste en la misma capa fibrosa porosa que la del área absorbente, en la que el área aislante comprimida tiene un módulo de Young dinámico (Pa) de al menos (96·AW·t) siendo AW (del inglés área weight (g/m2)) el peso por unidad de área, y t (mm) el espesor de la capa fibrosa, y al menos una capa barrera delgada impermeable al aire entre la capa fibrosa y la capa de desacoplamiento, y en la que el espesor de la capa fibrosa en el área absorbente es mayor que el espesor de la misma capa en el área aislante.

Se espera una pérdida de transmisión mayor para un sistema tradicional de muelle-masa con una capa de masa o capa barrera que es impermeable al aire. Inesperadamente, se encontró que es posible crear una capa de masa acústica para un sistema de muelle-masa consistente en un material fibroso poroso y una capa barrera impermeable al aire usando la misma capa fibrosa que la normalmente usada para la absorción del sonido. Esto permite el uso de una capa fibrosa porosa para el aislamiento y la absorción ajustando de forma local la capa en aquellas áreas donde predominantemente son ventajosas las características de aislamiento. Sin embargo, para obtener un aislamiento satisfactorio es necesario que el módulo de Young dinámico del material fibroso poroso usado como capa de masa sea al menos 96·AW·t (Pa) para obtener una frecuencia de radiación de dicho material fibroso poroso de al menos

4.900 (Hz), obteniendo así un buen rendimiento de aislamiento sobre todo el intervalo de frecuencias de interés, sin una caída en la frecuencia perturbadora en el espectro de TL del sonido.

La pieza de moldura de interior según la invención se basa en la idea de que se necesitan ambas áreas aislantes y absorbentes para ajustar de forma fina la atenuación sonora en un coche. Mediante el uso de la misma capa fibrosa porosa en la totalidad del área de la pieza de moldura de interior para el área de aislamiento y el área absorbente, es posible integrar ambas funciones en una pieza de moldura de interior, preferiblemente en áreas separadas. El experto en la técnica sabe por experiencia qué áreas necesitan qué tipo de aislamiento, y ahora es capaz de suministrar piezas usando este conocimiento y al mismo tiempo usa menos tipos de materiales, y es capaz de diseñar la pieza de acuerdo a las necesidades. Una pieza de moldura de interior según la invención tiene al menos un área absorbente y un área aislante, pero la cantidad real de áreas por unidad de superficie y/o los tamaños de las áreas pueden variar dependiendo de la pieza y de la ubicación de la pieza usada y de la pérdida pero no es menos dependiente de las necesidades reales.

Un área absorbente se define como un área de la pieza de moldura de interior que se comporta predominantemente como un absorbedor y muestra un mal rendimiento de aislamiento.

Un área aislante se define como un área sobre la pieza de moldura de interior que se comporta al menos como un buen aislante.

Capa fibrosa porosa

Para la construcción de piezas acústicas absorbentes se conoce el uso de materiales fibrosos porosos, como fieltro

o material no tejido. A mayor espesor de la capa fibrosa mejor es la absorción acústica. En la técnica no se conoce ell uso de este tipo de material en un sistema de muelle-masa para obtener una capa de masa.

Se encontró que el módulo de Young dinámico está relacionado con la frecuencia de la radiación de la capa fibrosa porosa; E = AW 4·t·v2 siendo E el módulo de Young dinámico (Pa), v la frecuencia de radiación (Hz), AW el peso por unidad de área (kg/m2), y t el espesor (m). Según esta relación un valor adecuado del módulo de Young dinámico permite el diseño de una pieza de moldura de interior con la frecuencia de radiación fuera del intervalo de frecuencias de interés, y por lo tanto con una pérdida de inserción sin perturbaciones en el intervalo de frecuencias de interés. En particular, si el módulo de Young dinámico es más mayor que el valor mínimo definido como Emin = AW·4·t·v02, con v0= 4.900Hz, entonces la frecuencia de radiación de la capa fibrosa aparecerá por encima del intervalo de frecuencias de aplicación de las piezas de moldura de interior. Por lo tanto, el módulo de Young dinámico debe ser al menos 96·AW·t (Pa) con AW en (g/m2) y t en (mm). Esto da un módulo de Young dinámico elevado al que el material no se puede comprimir más de forma sencilla. La pieza de moldura de interior que contiene una capa fibrosa porosa con al menos un módulo de Young dinámico de 96·AW·t (Pa), una capa de desacoplamiento y una capa de película impermeable entre la capa fibrosa porosa y la capa de desacoplamiento, con las 3 capas laminadas para formar una pieza, funcionará como un sistema muelle-masa acústico, ergo como un área de aislamiento. La capa fibrosa porosa junto con la capa de película es una capa de masa alternativa y puede sustituir al material de la capa pesada usada normalmente. El material es más barato y la pieza en general es más fácil de reciclar en comparación con los sistemas de muelle-masa que usan los materiales clásicos de capa pesada rellenos.

La capa fibrosa porosa puede ser cualquier tipo de fieltro. Se puede hacer de cualesquiera materiales fibrosos termo-formables, incluyendo los derivados de fibras naturales y/o sintéticas. Preferiblemente, el fieltro está hecho de material reciclado como algodón de baja calidad, o de otras fibras recicladas, como el poliéster.

El material de fieltro fibroso comprende preferiblemente un material ligante, ya sea en forma de fibras ligantes o en forma de material resinoso, por ejemplo polímeros termoplásticos. Se prefiere al menos un 30 % de resina epoxi o al

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menos un 25 % de fibras ligantes de dos componentes. Son posibles y no se excluyen otros materiales o fibras ligantes que logren una capa fibrosa porosa según la invención.

Preferiblemente, el peso por unidad de área es entre 500 y 2.000 (g/m2), más preferiblemente entre 800 y 1.600 (g/m2).

Una restricción adicional es normalmente también el espacio disponible en el coche, donde se puede poner la pieza de moldura de interior acústica. Todas las capas de la pieza de moldura de interior deben compartir este espacio. El espacio disponible y normalmente restringido por el fabricante de automóviles es de alrededor 25-30 mm máximo. Por lo tanto, el espesor de la capa fibrosa porosa en el área aislante es preferiblemente entre 1 y 10 (mm), dejando suficiente espacio para la capa de desacoplamiento. El espesor de la capa fibrosa porosa en el área absorbente está básicamente sólo restringido al espacio disponible. El espesor puede variar a lo largo de las áreas y entre las áreas. Sin embargo, el espesor de la capa fibrosa porosa en el área absorbente es mayor que en el área aislante.

La resistencia al flujo de aire (AFR, del inglés airflow resistance) de la capa fibrosa porosa en el área absorbente es preferiblemente entre 300 y 3.000 (Nsm-3), preferiblemente entre 400 y 1.500 (Nsm-3). Para la absorción es mejor una AFR mayor. Sin embargo, la resistencia disminuye con el aumento del espesor, y por tanto la AFR es preferiblemente entre 400 y 1.500 (Nsm-3) para un espesor de entre 8 y 12 (mm). La adición de capas absorbentes adicionales puede mejorar aún más la absorción; ya sea localmente sobre las áreas absorbentes o como una capa adicional sobre básicamente la totalidad de la pieza de moldura de interior. En el área aislante esto formará eficazmente un área combinada de absorción y aislamiento. Las capas adicionales pueden ser en la forma de un material de fieltro similar o el mismo que el usado para la capa fibrosa porosa y/o capas de malla adicionales.

Junto a las áreas absorbentes y a las áreas aislantes también existirán las áreas intermedias, que forman las áreas entre un área aislante y un área absorbente o alrededor del borde de la pieza. Estas áreas son menos fáciles de identificar como área absorbente o área aislante principalmente debido a la condición de proceso que crea un tipo de zonas intermedias con espesor cambiante, que aumenta en la dirección de la zona absorbente y por lo tanto se comporta entre un buen absorbedor y un no tan mal aislante.

En áreas altamente conformadas en 3D o en áreas altamente comprimidas alrededor de los agujeros, necesarios para atravesar los cables o para el montaje de accesorios, en la pieza de moldura de interior pueden existir de forma local otro tipo de áreas intermedias, estas áreas no están normalmente dedicadas al aislamiento acústico ya que la naturaleza de los agujeros destruye cualquier característica aislante en su proximidad cercana.

Capa barrera delgada

Al menos el(las) área(s) aislante(s) debe(n) contener una capa barrera delgada. Esta capa barrera delgada, situada entre la capa fibrosa porosa y la capa de desacoplamiento, debe ser impermeable para funcionar como una barrera de sonido, pero no tiene ni necesita la masa para funcionar como una capa de masa, como las barreras de capas pesadas que normalmente se encuentran en los sistemas clásicos de muelle-masa. Sólo si la capa de barrera delgada es impermeable al aire, la capa fibrosa porosa según la invención junto con la capa barrera delgada funcionará como una capa pesada para un sistema clásico de muelle-masa. Aunque en los ejemplos se da una película, se pueden usar materiales delgados no permeables alternativos.

Si se usa una película como una capa barrera, la película tiene preferiblemente un espesor de al menos 40 (µm), preferiblemente alrededor de 60 a 80 (µm). Aunque las películas más gruesas trabajarán, en realidad no se sumarán a la función y únicamente lo harán en el precio de la pieza. Además las películas más gruesas podrían interferir con el conformado del fieltro.

La capa barrera delgada, en particular una película, se puede hacer a partir de un material termoplástico tal como PVOH, PET, EVA, PE, o PP o a partir de materiales de doble capa tal como un laminado de hojas de PE/PA. La elección del material barrera depende de la capa fibrosa y de la capa de desacoplamiento y debe ser capaz de formar un laminado que una a la totalidad de las 3 capas. También se pueden usar materiales que se usen como un adhesivo ya sea como una película o como un polvo. Como una capa barrera delgada también se pueden usar materiales que se apliquen inicialmente como un polvo o en otra forma siempre y cuando formen una capa barrera impermeable después del procesamiento. El espesor se debe ajustar para garantizar una interacción con la onda sonora. Sin embargo, después de la unión y/o del conformado de la pieza de moldura de interior, la película deberá ser impermeable al aire en el producto final.

La capa barrera delgada no necesariamente debe cubrir también la capa fibrosa porosa en las áreas absorbentes y/o en las áreas intermedias, aunque por facilidad de producción se recomienda que así sea. La capa de barrera delgada como tal no interfiere con las características absorbentes del área absorbente, ya que las ondas sonoras vienen desde el lado sin la capa barrera delgada.

Capa de desacoplamiento

Como capa de desacoplamiento, el material estándar usado para la capa muelle en un sistema clásico acústico de muelle-masa se puede usar en al menos el área aislante de la pieza de moldura de interior según la invención

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siguiendo los mismos principios. La capa se puede conformar a partir de cualquier tipo de espuma termoplástica y termo-endurecible, cerrada o abierta, por ejemplo, espuma de poliuretano. También se puede hacer a partir de material fibroso, por ejemplo, materiales fibrosos termo conformables, incluyendo los derivados de fibras naturales y/o sintéticas. La capa de desacoplamiento tiene preferiblemente una muy baja rigidez a la compresión, de menos de 100 (kPa). Preferiblemente, la capa de desacoplamiento también es porosa o de poro abierto para mejorar el efecto muelle. En principio, la capa de desacoplamiento debe estar unida a la capa de película sobre la totalidad de la superficie de la pieza en las áreas aislantes para tener el efecto más optimizado, sin embargo debido a la técnica de producción esto podría no ser el caso de forma muy local. Debido a que la pieza debe funcionar globalmente como un sistema acústico de muelle-masa, las pequeñas áreas locales donde no están acopladas las capas, estas áreas locales no impartirán el efecto global de atenuación.

El espesor de la capa de desacoplamiento se puede optimizar, pero es función principalmente de las restricciones de espacio en el coche. Preferiblemente, el espesor se puede variar sobre el área de la pieza para seguir el espacio disponible en el coche. Normalmente, el espesor es entre 1 y 100, en la mayoría de las áreas entre 5 y 20 (mm).

Capas adicionales

La pieza de moldura de interior según la invención comprende al menos 3 capas en el área aislante y al menos una capa -la capa fibrosa porosa -en el área absorbente, en la que al menos una capa del área absorbente es una capa compartida. Para una función óptima como un sistema muelle-masa las al menos 3 capas del área aislante se laminan juntas. Sin embargo, es posible optimizar de forma adicional la pieza añadiendo sobre la capa fibrosa porosa una capa adicional con cualidades absorbentes, ya sea localmente, parcialmente o totalmente en cierto tipo de áreas sobre la pieza de moldura de interior. El peso por unidad de área de la capa adicional es preferiblemente entre 500 y 2.000 (g/m2).

La capa absorbente puede estar formada por cualquier tipo de espuma termoplástica y termo-endurecible, por ejemplo, espuma de poliuretano. Sin embargo para el propósito de absorber ruido, la espuma debe ser de poro abierto y/o porosa para permitir la entrada de las ondas sonoras según los principios de absorción del sonido, tal como se conoce en la técnica. La capa absorbente también se puede hacer de material fibroso, por ejemplo, de materiales fibrosos termo conformables, incluyendo a los derivados de fibras naturales y/o sintéticas. Se pueden hacer del mismo tipo de material que la capa de masa porosa fibrosa pero mejor. La resistencia al flujo de aire (AFR) de la capa absorbente es preferiblemente al menos 500 (Nsm-3), preferible entre 500 y 2.500 (Nsm-3). Preferiblemente, la AFR difiere de la AFR de la capa fibrosa porosa.

Para mejorar aún más la capacidad de absorción acústica y/o para proteger las capas subyacentes por ejemplo frente el agua, etc. también se puede poner una malla adicional en la parte superior del material absorbente. Una malla es un material no tejido delgado con un espesor entre 0,1 y aproximadamente 1 (mm), preferiblemente entre 0,25 y 0,5 (mm) y una resistencia al flujo de aire aumentada. Este material tiene preferiblemente una resistencia al flujo de aire (AFR, del inglés airflow resistance) de entre 500 y 3.000 (Nsm-3), más preferiblemente de entre 1.000 y

1.500 (Nsm-3). De este modo, para obtener un aumento de la absorción la malla y la capa absorbente subyacente difieren preferiblemente en el AFR.

El peso por unidad de área de la capa de malla puede ser entre 50 y 250 (g/m2), preferiblemente entre 80 y 150 (g/m2).

Las mallas se pueden hacer a partir de fibras continuas o discontinuas o de mezclas de fibras. Las fibras se pueden hacer mediante tecnologías de soplado en fundido o mediante unión por hilatura. También se pueden mezclar con fibras naturales. Las mallas ese hacen por ejemplo de poliéster o de fibras de poliolefina o de una combinación de fibras por ejemplo de poliéster y celulosa, o de poliamida y polietileno, o de polipropileno y polietileno.

Estas y otras características de la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción de las formas preferentes, dadas como ejemplos no restrictivos con referencia a los dibujos adjuntos.

Método de producción

La pieza de moldura de interior según la invención se puede producir con los métodos de moldeo en frío y/o en caliente comúnmente conocidos en la técnica. Por ejemplo, la capa fibrosa porosa con o sin la película se puede conformar para obtener el módulo de Young dinámico deseado en el(las) área(s) aislante(s) y al mismo tiempo conformar la pieza en la forma 3D necesaria, y en una segunda etapa se puede moldear por inyección la capa de desacoplamiento o se puede añadir una capa de espuma o de fibra a la parte trasera de la capa de película.

Definición y medida de la rigidez mecánica y a la compresión

La rigidez mecánica está vinculada a la reacción que un material (una capa de material) ofrece a una acción de una fuerza externa. La rigidez a la compresión está relacionada con una acción de compresión, y la rigidez a la flexión está relacionada con una acción de flexión. La rigidez a la flexión se relaciona con el momento de flexión aplicado a la deflexión resultante. Por otra parte, la rigidez a la compresión o normal relaciona la fuerza normal aplicada con la

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deformación resultante. Para una placa homogénea hecha con un material isotrópico, es el producto del módulo elástico E del material y la superficie A de la placa.

Para una placa hecha con un material isotrópico la rigidez a la compresión y a la flexión se relacionan directamente con el módulo de Young del material y es posible calcular una a partir de la otra. Sin embargo, si el material no es isotrópico, como es el caso para la mayoría de los fieltros, no se aplican las relaciones que se acaban de explicar, porque la rigidez a la flexión está relacionada principalmente con el módulo de Young del material en el plano, mientras que la rigidez a la compresión está ligada principalmente con el módulo de Young fuera del plano. Por lo tanto, no es posible calcular una a partir de la otra. Además, la rigidez a la compresión y a la flexión se pueden medir en condiciones estáticas o dinámicas y son, en principio, diferentes en condiciones estáticas y dinámicas.

La radiación de ruido procedente de una capa de material se origina a partir de las vibraciones de la capa ortogonales a su plano, y está ligada principalmente a la rigidez a la compresión dinámica del material. El módulo de Young dinámico de un material poroso se midió con el dispositivo disponible comercialmente "ELWIS-S" (Rieter Automotive AG), en el que la muestra se excita por una fuerza de compresión. La medición usando el Elwis-S se describe en, por ejemplo, Bertolini et al. “Transfer function based method to identify frequency dependent Young´s modulus, Poisson´s ratio and damping loss factor of poroelastic materials”. Simposio sobre acústica de materiales poroelásticos (SAPEM, del inglés Symposium on acoustics of poro-elastic materials), Bradford, Diciembre 2008.

Como estos tipos de mediciones no se usan generalmente para materiales porosos, no existe ninguna norma oficial NEN o ISO. Sin embargo se conocen y usan otros sistemas de medición similares, basados en principios físicos similares, tal como se describe en detalle en: Langlois, et al. “Polynomial relations for quasi-static mechanical characterization of isotropic poroelastic materials”. J. Acoustical Soc. Am. 2001, vol.10, nº 6, p. 3032-3040.

Una correlación directa entre un módulo de Young medido con un método estático y un módulo de Young medido con un método dinámico no es sencilla, y en la mayoría de los casos carece de sentido debido a que el módulo de Young dinámico se mide en un intervalo de frecuencias (por ejemplo: 300-600 (Hz), que tiende a 0 (Hz) (es decir, en el caso estático).

Para la presente invención, es importante la rigidez a la compresión y no la rigidez mecánica que es la normalmente usada en el estado de la técnica.

Otras medidas

La resistencia al flujo de aire se midió según la norma ISO 9053.

El peso por unidad de área y el espesor se midieron usando los métodos estándar conocidos en la técnica.

La pérdida de transmisión (TL) de una estructura es una medida de su aislamiento sonoro. Se define como la relación, expresada en decibelios, de la potencia acústica incidente sobre la estructura y la potencia acústica transmitida por la estructura hacia el lado de la recepción. En el caso de una estructura de automóvil equipada con una pieza acústica, la pérdida de transmisión no sólo es la debida a la presencia de la pieza, sino también la debida a la estructura de acero sobre la que se monta la pieza. Puesto que es importante evaluar las capacidades de aislamiento sonoro de una pieza acústica de automóvil independientemente de la estructura de acero sobre la que está montada, se introduce la pérdida de inserción. La pérdida de inserción (IL, del inglés insertion loss) de una pieza acústica montada en una estructura se define como la diferencia entre la pérdida de transmisión de la estructura equipada con la pieza acústica y la pérdida de transmisión de la estructura sola:

ILPieza = TLPieza + Acero – TLAcero (dB)

La pérdida de inserción y el coeficiente de absorción se simularon usando SISAB, un programa informático de simulación numérica para el cálculo del rendimiento acústico de piezas acústicas, basado en el método de la matriz de transferencia. El método de la matriz de transferencia es un método para simular la propagación del sonido en medios en capas y se describe por ejemplo en Brouard B., et al. “A general method for modelling sound propagation in layered media”. Journal of Sound and Vibration 1995, vol 1.193, nº 1, p. 129-142.

Breve descripción de los dibujos

Figura 1. Pérdida de inserción de las muestras A-D.

Figura 2. Ejemplo de una pieza de moldura de salpicadero de interior con regiones de aislamiento sonoro y de absorción sonora.

Figura 3. Dibujo esquemático de una estructura de múltiples capas para el área aislante o el área absorbente según la invención.

Figura 4. Dibujo esquemático de una estructura alternativa de múltiples capas para el área aislante o el área absorbente según la invención.

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Figura 5. Pérdida de inserción de la estructura de múltiples capas según la Figura 3 ó 4.

Figura 6. Absorción de una estructura de múltiples capas según la Figura 3 ó 4.

Figura 7. Dibujo esquemático de una estructura alternativa de múltiples capas para el área aislante o el área absorbente según la invención.

Figura 8. Pérdida de inserción de la estructura de múltiples capas según la Figura 7.

Figura 9. Absorción de la estructura de múltiples capas según la Figura 7.

Figura 10. Gráfico del módulo dinámico E en relación al peso por unidad de área y al espesor de la capa fibrosa porosa.

Figura 11. Gráfica de comparación de la pérdida de inserción de diferentes muestras.

Figuras

La Figura 1 muestra las curvas de la pérdida de inserción de las muestras comparativas A-C y de la muestra D. La pérdida de inserción simulada mostrada es la pérdida de transmisión de la estructura de múltiples capas definida como menos la pérdida de transmisión de la placa de acero sobre la que se aplica.

La pérdida de transmisión y la absorción sonora para diferentes estructuras de múltiples capas atenuantes de ruido del estado de la técnica se simularon usando parámetros basados en mediciones y se compararon con una estructura de múltiples capas de atenuación de ruido según la invención. Todas las muestras tienen el mismo espesor total de 25 (mm).

Las muestras comparativas A y B son sistemas clásicos de muelle-masa con la capa de masa formadas a partir de un material de capa pesada de EPDM de 2 y 1 (kg/m2) respectivamente, y espuma inyectada como la capa de desacoplamiento. El peso total por unidad de área para la muestra A fue de 3.370 (g/m2) y para la muestra B fue de

2.370 (g/m2).

La muestra comparativa C se hizo según los principios del Documento de Patente Europea de Número EP 1428656 que describe una estructura de múltiples capas consistente en una capa de espuma y una capa fibrosa con una película entre ambas capas. La capa superior es una capa de fieltro suave tendido al aire con un peso por unidad de área de 1.000 (g/m2), un espesor de 6 (mm) y una AFR de 1.000 (Nsm-3). El peso total por unidad de área de esta estructura de múltiples capas es 2.150 (g/m2). Se midió el módulo de Young dinámico y es alrededor de 70.000 (Pa). Según la ecuación dada, este material tendrá una frecuencia de radiación en el área alrededor de 1.700 (Hz). La película usada es impermeable y de 0,06 (mm), y para la capa de desacoplamiento se inyecta espuma con un peso por unidad de área de 1.100 (g/m2).

La muestra D se hizo según la invención, y contiene la misma capa de desacoplamiento y capa de película como en la muestra comparativa C. La capa fibrosa porosa en la parte superior de la capa de película estaba hecha de una capa de fieltro rígido comprimido con un peso por unidad de área de 900 (g/m2), un espesor de 6 (mm) y un módulo de Young dinámico de 550.000 (Pa). Según la ecuación dada, este material tendrá una frecuencia de radiación en el área alrededor de 7.100 (Hz).

Las muestras A y B son sistemas clásicos de muelle-masa con un peso por unidad de área para la capa pesada de 2 (kg/m2) y 1 (kg/m2), respectivamente. El rendimiento de aislamiento es alto en un amplio intervalo de frecuencias, y por lo tanto es el sistema preferido a usar para la atenuación del ruido en un coche, pero el sistema es demasiado pesado. Además, el material normalmente usado para la capa pesada, en este caso EPDM, es difícil de reciclar. En términos de peso, el sistema absorbente sonoro -C-es más ligero, y por lo tanto es el preferido. En términos de atenuación global del ruido, son todavía superiores los sistemas clásicos de muelle-masa -A y B-. En la muestra comparativa C, el material de fieltro de la primera capa comienza radiando, produciendo así ondas sonoras y por lo tanto ruido de nuevo. Esto es visible en la curva IL por una caída alrededor de 1.600 (Hz), la frecuencia de radiación del material usado.

Ahora se ha encontrado que aumentando la rigidez dinámica de la capa superior, en particular aumentando la rigidez a la compresión en la dirección de fuera de plano de la capa, la frecuencia de radiación del material se podría desplazar a una frecuencia más alta.

Al elegir un material fibroso poroso para la parte superior con una masa por unidad de área según la ley de masas para el aislamiento, y con un módulo de Young dinámico, en el que la frecuencia de radiación del material está fuera del intervalo de frecuencias a atenuar, el material se comportará como un sistema muelle-masa en todo el intervalo de frecuencias deseado.

Por ejemplo, la muestra D tiene una capa fibrosa porosa sobre la parte superior de la capa de película hecha de una capa de fieltro rígido comprimido con un peso por unidad de área de 900 (g/m2), un espesor de 3 (mm) y un módulo de Young dinámico de 550.000 (Pa). Muestra una pérdida de aislamiento comparable e incluso mejor que la del

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sistema clásico de muelle-masa con una capa pesada de 1 kg. Y la frecuencia de radiación sólo aparece como una caída alrededor de 6.300 (Hz). Esto es muy por encima del intervalo de frecuencias que normalmente se espera como ruido en un vehículo.

La Figura 2 muestra un ejemplo de una pieza de salpicadero de interior con dos áreas de atenuación acústica. En general, la parte inferior de una pieza de salpicadero de interior es más adecuada para el aislamiento (I), debido a que la trayectoria del ruido proveniente del motor y de las ruedas delanteras a través de esta área inferior es más relevante, mientras que la parte superior del salpicadero (II) es más adecuada para la absorción, debido a que ya se proporciona algo de aislamiento por otros elementos del coche, por ejemplo, por el panel de instrumentación. Entre estas áreas, en áreas donde el espacio de empaquetado es mínimo o en áreas con formas 3D muy acusadas, normalmente no es posible identificar las características acústicas reales, por ejemplo, debido a una cualquiera de distorsión de la capa de desacoplamiento o de la compresión de una capa mejor que debería funcionar como un área absorbente. Los salpicaderos de interior con regiones/áreas definidas con características necesarias de atenuación sonora, tal como se muestra en la presente invención, se hacen normalmente en dos partes en lugar de en una. Otra opción es poner almohadillas adicionales de capa pesada en la parte superior de un material absorbente, en general, espuma, para obtener un sistema local de muelle-masa.

Para lograr una mejor atenuación global de sonido en una pieza de moldura de un salpicadero de interior, se puede construir la pieza entera con diferentes áreas distintivas: el área aislante (I) se puede conformar con la capa de masa alternativa según la invención, y el área absorbente (II) se puede conformar mediante la misma capa fibrosa porosa no ajustada que la del aislamiento, ergo no rigidizada. Así, el área l de la pieza de moldura de interior en el salpicadero de interior mostrada contendría el sistema alternativo de muelle-masa según la invención. El área II contendría la capa fibrosa porosa no rigidizada que funciona como un absorbedor estándar conocido en la técnica.

La Figura 3 muestra una sección transversal esquemática de una estructura de múltiples capas según la invención. La estructura de múltiples capas según la invención contiene al menos un área con características aislantes del sonido (I), en adelante llamada área aislante, y un área con características absorbentes del sonido (II), en adelante llamada área absorbente. La ubicación de las áreas sobre la pieza está en función del área del vehículo donde se usa la pieza y del nivel de ruido esperado y de las frecuencias en esa área específica. (Véase como ejemplo el salpicadero de interior descrito anteriormente).

El área aislante (I) y el área absorbente (II) tienen al menos la misma capa fibrosa porosa (1), con lo que esta capa en el área aislante se comprime para formar una capa rígida (1), de tal manera que el módulo de Young dinámico de esta capa fibrosa porosa es de al menos 96·AW·t (Pa), con un peso por unidad de área AW (g/m2), y un espesor t (mm) de la capa fibrosa.

Según la invención, la característica de aislamiento se forma con una capa de masa A consistente en la capa barrera delgada 2 y la capa fibrosa porosa 1, y con una capa de muelle B consistente en una capa de desacoplamiento (3), formando juntas un sistema acústico muelle-masa. En consecuencia, en el área I se puede esperar una característica predominantemente aislante del sonido.

En el área II, la capa fibrosa porosa 1 no está comprimida pero se mantiene firme posibilitando características absorbentes del sonido a esta zona. Preferiblemente, se puede poner una capa de malla adicional 4 en la parte superior de la capa absorbente 4 para mejorar aún más el efecto absorbente de sonido.

La Figura 4 muestra una estructura alternativa de múltiples capas según la invención, basada en los mismos principios que los de la Figura 3 (Ver por referencia). La diferencia es que en el área inferior se usa la compactación para la adición de la capa barrera delgada y de la capa de desacoplamiento, produciendo una pieza más uniforme. En la praxis la pieza será más un punto intermedio entre las Figuras 3 y 4, en particular la forma de las piezas de moldura de interior de automóviles es normalmente una forma en 3D y esto influirá también en el diseño final de la estratificación. Entre el área aislante y el área absorbente tampoco habrá límites bien definidos, sino áreas intermedias.

Se simularon las curvas de pérdida de inserción y de absorción para estructuras de múltiples capas según la Figura 3 o 4, sin la capa de malla, y se muestran en la Figura 5 y la Figura 6 con las siguientes características para las diferentes capas.

El área absorbente (II) consiste en una capa fibrosa porosa en la forma de un fieltro basado en algodón con un 30 % de ligante epoxi, un espesor de 20 mm y un peso por unidad de área de 1.100 (g/m2). Para el área absorbente se incidan la absorción y el aislamiento simulados con ABS.

El área de aislamiento contiene la misma capa fibrosa porosa compactada a 2,7 (mm) para estar dentro del módulo de Young dinámico según la invención, una capa de película y una capa de desacoplamiento de espuma. El espesor total de la capa de aislamiento es 20 mm. Para el área de aislamiento se indican la absorción y el aislamiento simulados con INS.

A partir de la pérdida de inserción (Figura 5), es evidente que la caída de la resonancia sólo aparece alrededor de

6.300 (Hz) y por lo tanto está dentro del alcance de la reivindicación. También se puede observar un aumento en la

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pérdida global de inserción mostrando la mejoría en las características del aislamiento para una pieza con tal área de aislamiento. Para el área absorbente no existe un material que actúe como muelle, y en este caso la curva de la pérdida de inserción muestra valores que están cercanos a cero en todo el intervalo de frecuencias.

A partir de la curva de absorción (Figura 6), es evidente que la absorción del área de aislamiento es pobre, y como se esperaba la absorción del área absorbente es mucho mejor. Desde un punto de vista de la absorción, para el área absorbente funcionará mejor un absorbedor puro como el simulado en la presente invención.

Al compartir una pieza de moldura de interior áreas aislantes y áreas absorbentes se mejorará el rendimiento global de la atenuación del sonido de la pieza, en particular debido a la dedicación de un área a un cierto tipo de atenuación sonora (aislamiento o absorción) sobre la pieza, pudiéndose así definir con antelación la misma pieza de moldura de interior, y conformarla de forma local sin necesidad de parches adicionales u otros materiales. Esto también significa que ahora se pueden hacer grandes piezas de moldura de interior tales como alfombras o aisladores de salpicaderos de interior en una sola pieza, incluso cuando se requieran diferentes características sonoras en áreas diferentes de la pieza.

La Figura 7 muestra una disposición alternativa de capas según la invención donde la película y el desacoplador están disponibles en la totalidad de la superficie de la pieza incluyendo el(las) área(s) absorbente(s). Sin embargo, esto cambia el comportamiento, en particular, las propiedades de aislamiento tal como se puede ver en la Figura 8 y en la Figura 9. En este ejemplo se evaluó una estructura de múltiples capas con un espesor total de 25 mm, consistente en un fieltro de algodón con un 30 % de resina epoxi como ligante para la capa fibrosa porosa de un espesor de 2,7 (mm) y un peso por unidad de área de 1.100 (g/m2) en el área de aislamiento, y 17,3 (mm) el área absorbente, una película impermeable y un desacoplador de espuma hasta obtener un total de 25 (mm) con ambas áreas. El área absorbente ahora comenzará a trabajar como un sistema muelle-masa, pero su curva de pérdida de inserción mostrará una caída de aislamiento alrededor de 1.000 y 1.600 (Hz), perturbando la atenuación del ruido en el intervalo deseado de frecuencias. Mientras que la caída para el área aislante está alrededor de 6.300, comparable con la muestra anterior. Para las mismas muestras, sin embargo, la curva de absorción encontrada para el área absorbente se altera ligeramente debido a la frecuencia de resonancia propia. Aunque esta solución podría tener algunas desventajas acústicas en comparación con la disposición anterior, dicha solución todavía tendría ventajas en comparación con el estado actual de la técnica. El uso de la capa de espuma sobre la totalidad de la superficie de la pieza de moldura de interior ayudaría a formar una pieza más suave en comparación con la espuma aplicada sólo de forma local, en particular si la espuma se inyecta en un molde.

Otras soluciones alternativas podrían ser tener la capa de barrera delgada sólo parcialmente en las áreas aislantes, mientras se tiene el desacoplador sobre la totalidad de la superficie de manera que en las áreas sin capa barrera delgada el desacoplador podría funcionar conjuntamente con la capa fibrosa como un absorbedor de doble capa.

Para mejorar la función global del área de aislamiento y/o del área absorbente se puede poner material absorbente adicional sobre la parte superior de la capa fibrosa en el sitio opuesto a la capa de desacoplamiento. También el uso de un material no tejido (4) mejorará las características absorbentes de la pieza de moldura de interior.

El efecto de que una capa barrera delgada junto con una capa de fibras porosas de la parte superior con un módulo de Young dinámico de al menos 96·AW·t (Pa) pueda formar una capa de masa con características comparables a un sistema acústico clásico de muelle-masa no sólo es dependiente de la compresión del fieltro. También puede ser dependiente del tipo del material usado y de la cantidad de ligante entre los componentes del material, por ejemplo entre las fibras o entre la resina y las fibras. Por lo tanto, la ecuación da sólo una orientación de cómo diseñar una pieza de moldura de interior según la invención. La frecuencia real donde se produce en realidad la frecuencia de radiación se puede desviar de la calculada, pero siempre que dicha frecuencia aparezca por encima de al menos

4.900 (Hz), dicha frecuencia no interferirá de forma adicional con la necesaria y sobre todo deseada atenuación del ruido en los vehículos. Para otras aplicaciones el módulo de Young dinámico mínimo puede diferir del necesario, pero una persona experta en la técnica será capaz de ajustar la ecuación siguiendo la orientación de la invención.

Todas las optimizaciones de atenuación sonora de las piezas de molduras de interior, como las dadas en el estado de la técnica, se dirigen hacia la definición de la resistencia al flujo del aire de al menos la capa superior o de las capas absorbentes. Se encontró que para la pieza de moldura de interior según la invención, la frecuencia de radiación o de resonancia para la capa de fieltro superior no depende en gran medida de su resistencia al flujo de aire. Se encontró que la resistencia al flujo de aire tenía principalmente una influencia de amortiguación en la pendiente de la pérdida de la transmisión a través de toda la frecuencia medida. El efecto de la amortiguación es mayor con una resistencia al flujo de aire aumentada.

A continuación se da un ejemplo de cómo una persona experta en la técnica puede usar la ecuación para diseñar una pieza de moldura de interior según la invención. La Figura 10 muestra un gráfico del módulo de Young dinámico vs. espesor para la capa de masa aislante según la invención. En este caso se tomó una capa de fieltro hecho principalmente de algodón reciclado con un 30 % de resina fenólica. Este material se usaba hasta no hace mucho tiempo como desacoplador o capa absorbente, principalmente en configuraciones de estructuras de múltiples capas. Hoy en día ya no es aplicable el ligante fenólico en las piezas de interior para vehículos debido a las regulaciones sobre vapores en el interior de los coches. Sin embargo, el material todavía se puede usar sobre las partes externas

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de los coches, en el área del hueco del motor o en camiones. En la presente invención no se elige como una muestra restrictiva sino más bien como un ejemplo para mostrar cómo diseñar el material según la invención.

Las muestras L1000gsm, L1200gsm, L1400gsm y L1600gsm muestran el módulo de Young dinámico a pesos por unidad de área constante de 1.000, 1.200, 1.400 ó 1.600 (g/m2) en el espesor de la capa fibrosa porosa según E = Aw·4·t·v2 con v = 5.000 Hz. La Figura 5 muestra los módulos como líneas rectas. El módulo de Young dinámico de la capa fibrosa porosa con estos pesos por unidad de área debe estar por encima de la correspondiente línea para obtener una frecuencia de radiación de al menos 5.000 Hz.

A1000, A1200 y A1600 muestran el comportamiento del material, ergo el módulo de Young dinámico de un material de fieltro principalmente de algodón con un 30 % de resina fenólica. Para ciertos puntos se midió el módulo de Young dinámico y el comportamiento tal como se representa se extrapoló a partir de estas mediciones. Este material muestra un aumento rápido en el módulo de Young dinámico ya que muestra una frecuencia de radiación por encima de 5.000 (Hz) a un peso por unidad de área de 1.000 (g/m2) y un espesor de alrededor 8 (mm). Sin embargo, debido a las restricciones de espacio no se preferiría este espesor en el interior de un coche, por ejemplo, para un salpicadero de interior. Aunque en teoría sería posible llegar al módulo dinámico de Young adecuado con densidades mucho menores, el peso de la capa fibrosa porosa de la pieza de moldura de interior ya no sería suficiente para garantizar que la pieza pueda funcionar como una buena pieza aislante.

Las muestras B1200gsm y B1600gsm muestran el módulo dinámico de Young para un material de fieltro principalmente de algodón con un 30 % de resina epoxi. Para ciertos puntos se midió el módulo de Young dinámico y el comportamiento tal como se representa se extrapoló a partir de estas mediciones. Si uno compara estos datos con los del fieltro con resina fenólica discutidos anteriormente es claramente visible que el material ligante tiene un efecto sobre la rigidez a la compresión del material, y por lo tanto sobre el módulo de Young dinámico a un cierto peso por unidad de área y espesor.

La Muestra C1400gsm muestra el módulo de Young dinámico para un material de fieltro principalmente de algodón ligado con un 15 % de fibras ligantes de dos componentes. Para ciertos puntos se midió el módulo de Young dinámico y el comportamiento tal como se representa se extrapoló a partir de estas mediciones.

En un segundo conjunto de muestras se observa con más detalle la influencia de la cantidad del material ligante y el tipo de ligante. La Figura 11 muestra la pérdida de inserción y la curva de absorción de las siguientes muestras:

Para la muestra EPOXY 30 % de fieltro de algodón con un 30 % de epoxi, un peso por unidad de área medido de

1.090 (g/m2), y un espesor 2,7 (mm) se encontró que tenía un módulo de Young dinámico medido de 5,55 E5 (Pa) que era más alto que el modulo de Young requerido calculado según la invención.

Para la muestra EPOXY 20 % de fieltro de algodón con un 20 % de epoxi, un peso por unidad de área medido de

1.450 (g/m2), y un espesor de 4 (mm) se encontró que tenía un módulo de Young dinámico medido de 2,2 E5 (Pa) que era mucho menor que el módulo de Young requerido calculado según la invención.

Para la muestra BICO 25 % de fieltro de algodón con un 25 % de fibras ligantes de dos componentes, un peso por unidad de área medido de 1.040 (g/m2), y un espesor de 2,1 (mm) se encontró que tenía un módulo de Young dinámico medido de 5,08 E5 (Pa) que era mucho más alto que el módulo de Young requerido calculado según la invención.

Pala la muestra BICO 15 % de fieltro de algodón con 15 % de fibras ligantes de dos componentes con un peso por unidad de área medido de 1.280 (g/m2) y un espesor de 4 (mm) se encontró que tenía un módulo de Young dinámico medido de 9,91 E4 (Pa) que era mucho menor que el módulo de Young requerido calculado según la invención.

Para estas muestras además se simuló la pérdida de inserción. La Figura 6 muestra la pérdida de inserción simulada de las muestras comparada con la procedente de muestras de 25 (mm) de espesor con la capa superior como la definida, una película de 70 (µm) y el espesor restante cubierto de espuma como el desacoplador.

Las frecuencias medidas y la calculadas para las muestras con radiación propia aparecen como un descenso en las curvas IL. Para las muestras EPOXY 25 % y BICO 15 %, la frecuencia de radiación encontrada fue de 3.150 y 1.600 (Hz), ambas en el área de interés para la atenuación sonora en un coche. Mientras que la frecuencia de radiación para las muestras EPOXY 30 % y BICO 25 % se encontraron ambas alrededor de 6.300 (Hz), fuera del área de interés para la industria del automóvil.

Como también se puede ver a partir de los materiales representados, ciertos materiales no son adecuados para formar la capa de masa según la invención, básicamente porque se deben comprimir a un espesor no alcanzable de una forma factible, o bien alcanzable a costa de fuerzas de presión extremadamente altas, haciendo que el proceso ya no sea rentable. Sin embargo, ajustando la relación de material ligante vs. material fibroso, el material ligante usado, y el peso por unidad de área o el espesor es posible diseñar materiales adecuados para su uso como capa de masa fibrosa porosa según la invención.

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La pieza de moldura de interior aislante del sonido ya sea como aislante o como aislante y absorbente combinados, con características acústicas de muelle-masa y con una capa de masa consistente en una capa fibrosa porosa con un módulo de Young dinámico E de al menos 96·AW·t (Pa), y una capa barrera delgada impermeable al aire, en la que la capa barrera delgada se encuentra entre la capa fibrosa y la capa de desacoplamiento y todas las capas se 5 laminan de forma conjunta, se puede usar en un coche, por ejemplo, como un salpicadero de interior tal como se describió anteriormente. Sin embargo, también se puede usar como un revestimiento de suelo, eventualmente con una capa decorativa o una capa de alfombra en la parte superior, con lo que la capa de alfombra es preferiblemente un sistema poroso, por ejemplo, una alfombra de nudos o una alfombra no tejida. También se puede usar en revestimientos exteriores o interiores de ruedas. Todas las aplicaciones pueden ser en vehículos tales como un

10 coche o un camión.

Leyenda de las figuras

I. Área aislante que comprende. A Capa de masa que comprende al menos capa porosa fibrosa y capa barrera delgada. B Capa de muelle.

15 II. Área absorbente.

1.: Capa porosa fibrosa.

2.: Capa barrera delgada.

3.: Capa de desacoplamiento.

4.: Capa de malla.

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Claims

REIVINDICACIONES

1.-Una pieza de moldura de interior aislante del sonido que comprende al menos un área absorbente, que tiene características predominantemente absorbentes del sonido, en la que el área absorbente comprende al menos una capa porosa fibrosa, y al menos un área aislante, que tiene características acústicas de muelle-masa, en la que el 5 área aislante consiste en al menos una capa de masa y una capa de desacoplamiento, en donde la capa de masa consiste en la misma capa fibrosa porosa como la del área absorbente, en donde dicha capa fibrosa porosa en el área aislante está comprimida para tener un módulo de Young dinámico expresado en (Pa) de al menos 96·AW·t siendo AW el peso por unidad de área expresado en g/m2, y t el espesor expresado en mm de la capa fibrosa porosa, y al menos una capa barrera delgada impermeable al aire entre la capa fibrosa porosa y la capa de

10 desacoplamiento, y en la que el espesor de la capa fibrosa porosa en el área absorbente es mayor que el espesor de la misma capa en el área aislante.
2.-Una pieza de moldura de interior aislante del sonido según la reivindicación 1, en donde las áreas absorbentes y

o aislantes son más de 1 área y el espesor del mismo tipo de áreas es diferente entre las áreas separadas.
3.-Una pieza de moldura de interior aislante del sonido según la reivindicación 1, en donde el AW de la capa fibrosa 15 porosa es entre 500 y 2.000 (g/m2).
4.-Una pieza de moldura de interior aislante del sonido según una de las reivindicaciones precedentes, en el donde el espesor t de la capa fibrosa porosa en el área aislante es entre 1 y 10 mm.
5.-Una pieza de moldura de interior aislante del sonido según una de las reivindicaciones precedentes, en donde el espesor t de la capa fibrosa porosa en el área absorbente es al menos 4, preferiblemente entre 4 y 25 (mm).

20 6.-Una pieza de moldura de interior aislante del sonido según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende además al menos parcialmente una capa absorbente adicional sobre la parte superior de la capa fibrosa porosa.
7.-Una pieza de moldura de interior aislante del sonido según una de las reivindicaciones precedentes, que además comprende al menos parcialmente una malla adicional sobre la parte superior de la capa fibrosa porosa.

25 8.-Una pieza de moldura de interior aislante del sonido según una de las reivindicaciones precedentes, que además comprende al menos parcialmente una capa decorativa o una capa de alfombra, preferiblemente una alfombra de nudos o una alfombra no tejida.
9.-El uso de una pieza de moldura de interior aislante del sonido según una de las reivindicaciones precedentes para una pieza de automóvil, como un salpicadero de interior, un revestimiento de suelo o un revestimiento de rueda

30 en un vehículo como un coche o un camión.

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