MX2012010029A

MX2012010029A - Accesorio para automotores para aislacion y absorcion sonora.

Info

Publication number: MX2012010029A
Application number: MX2012010029A
Authority: MX
Inventors: Claudio Bertolini; Claudio Castagnetti
Original assignee: Autoneum Man Ag
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2012-09-21
Also published as: ZA201205740B; MY166308A; AR080393A1; EP2364881B1; BR112012018864A2; RU2549581C2; RU2012142925A; JP2013521190A; CN102892631A; CA2788430A1; ES2542886T3; CN102892631B; EP2364881A1; JP5769737B2; CA2788430C; BR112012018864B1; WO2011110587A1; PL2364881T3; KR101550234B1; KR20130038196A

Abstract

Un accesorio aislante de sonido con al menos un área con características predominantes de absorción sonora (área de absorción), al menos otra área con características acústicas de masa-resorte (área de aislación), caracterizado en que la capa de masa del área de aislación consiste en la misma capa fibrosa porosa que el área de absorción, en el área de aislación ajustada a un módulo de Young dinámico (Pa) de por lo menos (96¿AW¿t) con un peso por área AW (g/m2) y un grosor t (mm) de la capa fibrosa porosa y al menos una capa de barrera delgada impermeable al aire entre la capa fibrosa porosa y la capa de desacoplamiento.

Description

ACCESORIO PARA AUTOMOTORES PARA AISLACIÓN Y ABSORCIÓN SONORA CAMPO TÉCNICO La invención se relaciona con un accesorio para automotores para la atenuación de ruido en un vehículo.

ESTADO DE LA TÉCNICA Las fuentes de ruido en un vehículo son numerosas e incluyen, entre otras, el tren de transmisión de potencia, la línea de transmisión, el área de contacto del neumático (excitado 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 rango de frecuencia bastante grande que, para los vehículos que funcionan a nafta y diesel normal, puede llegar hasta los 6.3 kHz (por encima de esta frecuencia, la potencia acústica irradiada por estas fuentes de ruido en un vehículo son en general insignificantes). El ruido vehicular se divide sustancialmente en ruido de baja, media y alta frecuencia. Típicamente, el ruido de baja frecuencia se puede considerar que cubre el rango de frecuencia de entre 50 Hz y 500 Hz y está dominado por el ruido "transmitido por la estructura": la vibración es transmitida a los paneles que rodean la cabina de los pasajeros por medio de una variedad de recorridos estructurales y luego tales paneles irradian el ruido a la cabina en si misma. Por otra parte, puede considerarse que típicamente el ruido de alta frecuencia cubre el rango de frecuencia por arriba de 2 kHz. El ruido de alta frecuencia está típicamente dominado por el ruido aéreo: en este caso, la transmisión de la vibración a los paneles que rodean la cabina de los pasajeros toma lugar a través de recorridos aéreos. Se reconoce que existe un área gris donde los dos efectos se combinan y no domina ninguno de los dos. Sin embargo, es importante para el bienestar de los pasajeros que se atenúe el ruido en el rango de frecuencia intermedia como asi también en los rangos de alta y baja frecuencia.

Para la atenuación del ruido en vehículos como automóviles y camiones es bien conocido el uso de aislantes, amortiguadores y absorbentes a fin de reflejar y disipar el sonido y así reducir el nivel de sonido interior global .

La aislación normalmente se obtiene por medio de un sistema de barrera de masa-resorte clásico a través del cual el elemento de la masa se conforma mediante un material impenetrable de alta densidad que también se conoce como capa pesada y el elemento de resorte se conforma por medio de un material de baja densidad, tal como un fieltro o una espuma no comprimida.

El nombre "masa-resorte" comúnmente se usa para definir un sistema de barrera que proporciona aislación sonora al través de la combinación de los dos elementos "masa" y "resorte". Se dice que una pieza o un dispositivo trabajan como una "masa-resorte si su comportamiento físico puede ser representado por la combinación de un elemento de masa y un elemento de resorte. Un sistema ideal de masa-resorte actúa como un aislante del sonido principalmente gracias a las características mecánicas de sus elementos, que están unidos entre sí.

Un sistema de masa-resorte en un vehículo, normalmente es puesto en la parte superior de una capa de acero con el elemento de resorte en contacto con el acero. Si se considera como un todo, el sistema completo (masa resorte más la capa de acero) tiene las características de una doble partición. La pérdida por inserción es una cantidad que describe qué tan efectiva es la acción del sistema masa-resorte cuando se coloca en la parte superior de la capa de acero, independientemente de la aislación proporcionada por la propia capa de acero. Por lo tanto, la pérdida por inserción muestra el desempeño de aislamiento del sistema masa-resorte.

La curva de pérdida por inserción teórica (IL, medida en dB) que caracteriza un sistema de masa-resorte tiene en particular las siguientes características. En la mayor parte del rango de frecuencia, la curva aumenta con la frecuencia de manera aproximadamente lineal, y la tasa de crecimiento es de aproximadamente 12 dB/octava; esta tendencia lineal se considera muy efectiva para garantizar un buen aislamiento contra las ondas sonoras entrantes y, por esta razón, los sistemas masa-resorte han sido usados ampliamente en la industria automotriz. Esta tendencia se logra sólo por arriba de un cierto valor de la frecuencia, llamado "frecuencia de resonancia del sistema masa-resorte", valor al cual el sistema no es efectivo como aislante interior. La frecuencia de resonancia depende principalmente del peso del elemento de masa (a mayor peso, menor la frecuencia de resonancia) y de la rigidez del resorte (a mayor rigidez, mayor frecuencia de resonancia) . A esta frecuencia, la vibración del elemento masa es incluso más alta que la de la estructura subyacente, y por lo tanto el ruido irradiado por el elemento masa es aún mayor que el que sería irradiado por la estructura subyacente sin el sistema masa-resorte. Como consecuencia, alrededor de la frecuencia de resonancia del sistema masa-resorte la curva IL tiene un mínimo.

Ambos sistemas de aislación y de absorción tienen en sí mismos sólo un pequeño ancho de banda de frecuencias en el cual trabajan de forma óptima. El de absorción trabaja mejor sobre todo en las altas frecuencias, mientras que el de aislación por lo general trabaja mejor en las bajas frecuencias. Además, ambos sistemas son menos que óptimos para el uso en un vehículo moderno. La efectividad de un aislante es fuertemente dependiente de su peso, el aislante es más efectivo cuanto mayor es el peso. Por otra parte, la efectividad del absorbente es fuertemente dependiente del grosor del material, es mejor si es más grueso. Tanto el grosor como el peso están cada vez más limitados, sin embargo. Por ejemplo, el peso impacta la economía del vehículo en cuanto al combustible, y el grosor del material impacta el espacio disponible en el vehículo.

Recientemente una tendencia hacia pesos menores para la capa de masa o la capa pesada para los sistemas de masa-resorte clásicos ha disminuido el peso promedio desde alrededor de 3 (kg/m2) a alrededor de 2 (kg/m2). Esta caída en el peso por área también significa que se usa menos material con tecnología común y por lo tanto tiene un costo menor. Aún pesos menores de hasta 1 (kg/m2) son posibles y están presentes en el mercado pero la tecnología para lograr esto es costosa y tiene desventajas, en particular para una producción en masa de bajo volumen. Las capas de masa clásicas típicas se fabrican de materiales densos sumamente rellenos, como EPDM, EVA, PU, PP, etcétera. Como estos materiales tienen una densidad elevada, normalmente por encima de 1000 (kg/m3) es necesario fabricar una capa muy delgada para obtener un bajo peso por área. Esto puede aumentar los costos de producción y provoca problemas tales como que el material se desgarra fácilmente durante el moldeado.

El comportamiento de aislación de una barrera acústica se evalúa por la pérdida de transmisión de sonido (TL) . La capacidad de una barrera acústica para reducir la intensidad del sonido que se transmite depende de la naturaleza de los materiales que componen la barrera. Una propiedad física importante que controla la TL de sonido de una barrera acústica es la masa por unidad de área de sus capas de componentes. Para un mejor comportamiento de aislación, la capa pesada de una masa-resorte con frecuencia tendrá una superficie suave y de alta densidad para maximizar la reflexión de las ondas de ruido, una estructura no porosa y una cierta rigidez material para minimizar la vibración. Desde este punto de vista se sabe que numerosos materiales textiles, ya sea delgados y/o porosos en su estructura no son ideales para la aislación del ruido.

En la Patente JP 2001310672 se describe una estructura multicapa que consiste en dos capas de absorción con una capa de película reflectora de sonido en el medio. La capa de película refleja el sonido que penetra la capa de absorción superior nuevamente hacia la misma capa, aumentando así el efecto absorbente de la estructura de capas múltiples. El sistema se puede ajustar para optimizar el grosor de la película y la densidad de la película.

En la Patente JP 2001347899 se describe un sistema de masa-resorte con una capa de absorción adicional en la parte superior de la capa de masa. Gracias a esta atenuación adicional del ruido garantizada por la capa absorbente adicional, se puede reducir el grosor y/o la densidad de la capa de masa.

En la Patente EP 1428656 se describe una estructura multicapa que consiste en una capa de espuma y una capa fibrosa con una película entre ambas capas. La capa fibrosa, hecha con fieltro comprimido, funciona como una capa de absorción con una resistencia al flujo del aire (AFR) de entre 500 y 2500 (Nsm~3) y una masa por área de entre 200 y 1600 g/m2. La capa de espuma descrita tiene una desviación de la fuerza de compresión muy baja con una rigidez de entre 100 y 100000 (Pa) comparable con la rigidez de una capa de fieltro que normalmente se usa como un desacoplador. La película que se usa preferentemente está perforada o es muy delgada de modo que no tiene un impacto en la absorción de ambas capas de absorción en conjunto. La película se denomina acústicamente transparente para indicar que las ondas de sonido pueden atravesar la película. El grosor descrito se encuentra en el rango de 0.01 (mm) o menor para este propósito.

Normalmente en un automóvil se requiere un buen balance entre la aislación y la absorción, el que es proporcionado por las piezas de acabado acústico, a fin de reducir el nivel de la presión de sonido en el compartimiento de los pasajeros. Las diferentes piezas pueden tener diferentes funciones (por ejemplo, la aislación puede proporcionarse en el tablero interno, la absorción en las alfombras) . Pero hay una tendencia actual a lograr una subdivisión más refinada de las funciones acústicas en las áreas individuales para optimizar el comportamiento acústico global. Como un ejemplo, un tablero interno se puede dividir en dos partes, una provee una alta absorción y la otra provee una alta aislación. En general, la parte inferior del tablero es más apropiada para la aislación porque el ruido que proviene del motor y de las ruedas delanteras a través de esta área inferior es más relevante, mientras que la parte superior del tablero es más apropiada para la absorción porque que otros elementos del automóvil ya proveen alguna aislación, por ejemplo, el panel de instrumentos. Además, la parte posterior del panel de instrumentos va a reflejar las ondas de sonido que atraviesan la parte del tablero superior que está oculto detrás del mismo panel de instrumentos. Estas ondas de sonido reflejadas se pueden eliminar efectivamente usando un material absorbente. Se pueden aplicar consideraciones similares a otras piezas acústicas del automóvil. Por ejemplo el piso: la aislación se usa predominantemente en las áreas del hueco para los pies y en el área de túnel, mientras que las áreas de absorción están predominantemente por debajo de las áreas de los asientos y en los paneles de piso de atrás.

Por las razones anteriores, los fabricantes de vehículos típicamente hacen uso de parches, es decir, de material adicional que se aplica localmente (US 20040150128) . Por ejemplo, en la Patente US 5922265 se describe un método para aplicar un material de capa pesada adicional en áreas específicas de un accesorio, mientras que las áreas sin el material de capa pesada actúan como absorbente. Todos estos productos de tipo híbrido tienen la desventaja de que los mismos todavía incrementan el peso por área para obtener una solución combinada de absorción y aislación del ruido. También pueden tener una mano de obra, y un costo intensivos. Además, el material usado como un desacoplador para un sistema de masa-resorte acústico no es óptimo en general para usar como un absorbente. Es más, el uso de diferentes tipos de materiales hace más difícil el reciclado de las piezas y del material descartado.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Por lo tanto, un objetivo de la invención es obtener un accesorio aislante de sonido que funciona sobre el rango de frecuencias que es importante para la reducción del ruido en un vehículo sin las desventajas del estado de la técnica, en particular, obteniendo una solución alternativa a las capas de masa clásicas que están fabricadas de materiales densos sumamente rellenos, como EPDM, EVA, PU, PP que actualmente se usan en los sistemas de masa-resorte acústicos.

Este objetivo se logra mediante el accesorio de acuerdo con la reivindicación 1. Los diferentes requerimientos locales pueden cubrirse mediante un accesorio aislante de sonido dividido en áreas con al menos un área con características predominantes de absorción sonora (área de absorción) , por lo cual el área de absorción comprende al menos una capa fibrosa porosa y al menos otra área con características acústicas de masa-resorte (área de aislación) , por lo cual el área de aislación consiste en por lo menos una capa de masa y una capa de desacoplamiento. Sin embargo, usando en el área de aislación una capa de masa consistente de una capa de barrera impenetrable y de la misma capa fibrosa porosa que el área de. absorción, pero ajustada a un módulo de Young dinámico (Pa) de por lo menos (96«AW-t) con un peso por área AW (g/m2) y un grosor t (mm) de la capa fibrosa, y con lo cual la capa de barrera está entre la capa fibrosa porosa y la capa de desacoplamiento y todas las láminas están laminadas conjuntamente, las piezas se vuelven menos complejas. La misma capa fibrosa porosa se usa para ambas áreas, por lo cual el grosor de la capa fibrosa en el área de absorción es mayor que el grosor de la misma capa en el área de aislación.

Se espera una pérdida de transmisión elevada para un sistema de masa-resorte, en el cual la capa de masa consiste de una capa pesada tradicional, que es impenetrable. Con impenetrable, se significa que es impenetrable al aire. Inesperadamente, se encontró que es posible crear una capa de masa para un sistema de masa-resorte mediante un material fibroso poroso en la parte superior de una capa de barrera impenetrable para el aire usando la misma capa fibrosa como normalmente se usa para la absorción de sonido. Esto permite el uso de una capa fibrosa porosa tanto para aislación como para absorción ajustando localmente la capa en esas áreas donde son ventajosas las características predominantemente aislantes. Sin embargo, para obtener una aislación satisfactoria es necesario que el módulo de Young dinámico del material fibroso poroso tenga al menos: 96-AW't (Pa) para obtener una frecuencia de radiación de tal capa fibrosa porosa de por lo menos 4900 (Hz) obteniendo así un buen comportamiento de aislación sobre todo el rango de frecuencias de interés sin una depresión de la frecuencia perturbadora en el espectro TL de sonido.

La frecuencia de resonancia del sistema de masa-resorte como se describe en la introducción y la frecuencia de radiación de la capa superior fibrosa como se describe en la invención, tienen como resultado efectos diferentes e independientes en la curva IL. Ambas aparecen en la curva IL de una capa múltiple de acuerdo con la invención y producen un efecto negativo en el desempeño del aislamiento, causando ambas la presencia de una depresión en la curva IL. Pero normalmente se observan dos depresiones en dos secciones separadas de la curva IL. Para los tipos de capas múltiples considerados, la frecuencia de resonancia de la masa-resorte normalmente se observa en el rango de 200 a 500 Hz, mientras que la frecuencia de radiación de la capa fibrosa porosa está en el rango por arriba de 1000 Hz. Para claridad, se elige usar dos términos diferentes para distinguir entre las dos diferentes frecuencias.

El accesorio de acuerdo con la invención se basa en la idea de que tanto las áreas de aislación como las de absorción son necesarias para el ajuste fino de la atenuación sonora en un automóvil. Usando la misma capa fibrosa porosa a lo largo de toda el área del accesorio para ambas del área de aislación y del área de absorción, es posible integrar las dos funciones en una pieza de acabado, preferentemente en áreas separadas. La persona experta conoce por experiencia el tipo de aislación que necesita cada área, ahora tiene la capacidad de suministrar las piezas usando este conocimiento y al mismo tiempo usando menos tipos de materiales y tiene la capacidad de diseñar la pieza de acuerdo a las necesidades. Un accesorio de acuerdo con la invención tiene al menos un área de absorción y un área de aislación, sin embargo, la cantidad real de áreas por cada función acústica (aislación o absorción) y/o los tamaños de las áreas, pueden ser distintas dependiendo de la pieza y de la ubicación de la pieza donde se usa y permanece pero no menos dependiente de los requerimientos reales.

Un área de absorción se define como un área del accesorio que se comporta predominantemente como absorbente y muestra un mal comportamiento de aislación.

Un área de aislación se define como un área en el accesorio que se comporta al menos como un buen aislante.

Capa fibrosa porosa Se conoce el uso de materiales fibrosos porosos, como fieltros o no tejidos, para la construcción de piezas absorbentes acústicas. Mientras más gruesa es la capa fibrosa mejor es la absorción acústica. En la técnica no se conoce el uso de este tipo de material en un sistema de masa-resorte para obtener una capa de masa.

Se encontró que el módulo de Young dinámico está relacionado con la frecuencia de radiación de la capa fibrosa porosa E = AW*4tv2 donde E es el módulo de Young dinámico (Pa), v es la frecuencia de radiación (Hz) , AW es el peso por área (kg/m2) y t es el grosor (m) . De acuerdo con esta relación un valor apropiado del módulo de Young dinámico permite el diseño de un accesorio con la frecuencia de radiación fuera del rango de interés de la frecuencia y por lo tanto una pérdida por inserción no perturbada en el rango de interés de la frecuencia. En particular, si el módulo de Young dinámico es mayor que el valor mínimo definido como Emin = ??·4·?·?02, con v0 = 4900 Hz, entonces la frecuencia de radiación de la capa fibrosa porosa va a aparecer por encima del rango de frecuencia de aplicación de las piezas de acabado. Por lo tanto, el módulo de Young dinámico debería ser al menos 96-AW't (Pa) con AW (g/m2) y t (mm) . Esto proporciona un módulo de Young dinámico elevado en el cual el material ya no se puede comprimir fácilmente. El accesorio 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 delgada de barrera impenetrable, por ejemplo una capa de película impenetrable, entre la capa fibrosa porosa y la capa de desacoplamiento, con todas las capas laminadas conjuntamente, va a funcionar como un sistema de masa-resorte acústico, por lo tanto, como un área de aislación. La capa fibrosa porosa junto con la capa de barrera impermeable es una capa de masa alternativa y puede reemplazar el material de capa pesada normalmente usado. El material es más económico y la pieza global es más fácil de reciclar en comparación con los sistemas de masa-resorte que usan los materiales rellenos de capa pesada clásicos.

Normalmente un material fibroso se produce en pieza brutas, es decir, un producto semiterminado en el cual las fibras se ensamblan entre si. Una pieza bruta es homogénea hasta una aproximación razonable. Una pieza bruta está compuesta de una lámina de material que tiene un grosor inicial y que se caracteriza por su peso por área, porque las fibras están distribuidas en el área de forma homogénea. Cuando se forma una pieza bruta, por ejemplo por compresión, esta asume una forma final. Finalmente, se obtiene una capa con un cierto grosor. El peso por área, es decir, el peso del material por unidad de área, se mantiene después del proceso de formado. A partir de la misma pieza bruta pueden obtenerse varios grosores finales, dependiendo del nivel de compresión.

El módulo de Young dinámico de un material fibroso depende de varios parámetros. Primeramente las características del propio material, es decir, la composición del material, el tipo y la cantidad de fibras, el tipo y la cantidad de ligantes, etc. Además, para el mismo tipo de receta de fibra, depende de la densidad del material, que está relacionada con el grosor de la capa. Por lo tanto, para una cierta composición de fieltro, el módulo de Young puede ser medido a los diferentes grosores y en consecuencia asumirá diferentes valores, normalmente crecientes cuando el grosor disminuye (para la misma pieza bruta inicial ) .

Una capa fibrosa porosa estará de acuerdo con la invención si su módulo de Young medido es más alto que el mínimo necesario para hacerla actuar como una masa rígida en el rango de frecuencia que es importante para la atenuación del ruido en vehículos, dado por la fórmula 96.A .t. Cuando se cumple esta condición, la capa actuará, cuando se pone en la parte superior de una capa de barrera delgada impenetrable, como una masa rígida y tendrá el desempeño óptimo de aislamiento, de acuerdo con la invención .

El diseño de una capa fibrosa porosa que actúa como una masa rígida de acuerdo con la presente invención involucra por lo tanto los siguientes pasos. 1. Se eligen una composición y un peso por área. 2. Luego se forma el material hasta un cierto grosor. 3. Se miden el peso por área (AW, g/m2) y el grosor (t, mm) del material formado. 4. Se mide el módulo de Young mediante Elwis-S, para una muestra formada al grosor t (módulo de Young medido: Emeciido) · 5. Se calcula el módulo de Young mínimo necesario (Emin) mediante la fórmula 96-AW't, donde AW es el peso por área (g/m2) y t es el grosor (mm) , ambos acabados de medir. 6. Debe verificarse que se cumpla la condición Emedido ^ ^mi · Si se cumple la condición, la selección del material es satisfactoria de acuerdo con la presente invención y el material fibroso se puede usar en el grosor determinado, actuando como una masa aislante rígida. De otra forma, la elección debe cambiarse y reiterarse, reiniciando a partir de uno de los puntos 1 a 4, donde los parámetros (composición del fieltro y/o peso por área y/o grosor) deben ser cambiados.

La capa fibrosa porosa puede ser cualquier tipo de fieltro. Se puede fabricar a partir de cualquier material fibroso termoconformable incluyendo aquellos derivados de fibras naturales y/o sintéticas. Preferentemente, el fieltro se fabrica a partir de un material reciclado como algodón regenerado u otras fibras recicladas, como poliéster.

El material de fieltro fibroso comprende preferentemente un material ligante, ya sea como fibras ligantes o como material resinoso, por ejemplo, polímeros termoplásticos . Se prefiere por lo menos 30% de resina epoxi o al menos 25% de fibras ligantes bicomponentes . Son posibles y no se excluyen otras fibras o materiales ligantes que logran la capa fibrosa porosa de acuerdo con la invención.

Preferentemente el peso por área está entre 500 y 2000 (g/m2) , más preferentemente entre 800 y 1600 (g/m2) .

Normalmente, el espacio disponible en el automóvil donde se puede colocar el accesorio acústica también es una limitación adicional. Esta limitación normalmente está dada por el fabricante de automóviles y es de alrededor de un máximo de 20 - 25 mm. Todas las capas del accesorio deben compartir este espacio. Por lo tanto, el grosor de la capa fibrosa porosa en el área de aislación es preferentemente entre 1 y 10 (mm) , que deja espacio suficiente para la capa de desacoplamiento. El grosor de la capa fibrosa porosa en el área de absorción está limitado básicamente sólo por el espacio disponible. El grosor puede variar a través de las áreas y entre las áreas. Sin embargo, el grosor de la capa fibrosa porosa en el área de absorción es mayor que en el área de aislación.

La resistencia al flujo de aire (AFR) de la capa fibrosa porosa en el área de absorción es preferentemente de entre 300 y 3000 (Nsm-3) , preferentemente de entre 400 y 1500 (Nsm"3) . Una AFR más elevada es mejor para la absorción. Sin embargo, disminuye con el grosor en aumento, por lo tanto, la AFR se encuentra preferentemente entre 400 y 1500 (Nsm-3) para un grosor de entre 8 y 12 (mm) . El agregado de capas de absorción adicionales puede mejorar aún más la absorción, ya sea localmente en las áreas de absorción o como una capa adicional en básicamente toda la pieza de acabado. En el área de aislación esto va a conformar efectivamente un área de absorción y aislación combinada. Las capas adicionales pueden ser en la forma de un material de fieltro, que es similar o el mismo que se usa para la capa fibrosa porosa y/o las capas adicionales de malla de refuerzo.

Cerca de las áreas de absorción y de las áreas de aislación también van a existir áreas intermedias que conforman las áreas entre un área de aislación y un área de absorción o alrededor del borde de la pieza. Estas áreas son menos fáciles de identificar como área de absorción o área de aislación principalmente como consecuencia de las condiciones del proceso que crean un tipo de zonas intermedias con grosor variable que aumenta en la dirección de la zona de absorción y por lo tanto con un comportamiento entre un buen absorbente y un aislante no tan malo.

Otro tipo de áreas intermedias puede existir localmente para seguir la forma tridimensional de la pieza que debe coincidir con el espacio disponible en el automóvil. En el estado de la técnica, existen áreas altamente comprimidas alrededor de los orificios de la pieza de acabado, los que son necesarios para que pasen a través los cables o los accesorios de montaje. Estas últimas áreas no están normalmente dedicadas a la aislación acústica como consecuencia de la naturaleza de los orificios que destruye cualquier característica de aislación en las inmediaciones cercanas.

Capa de barrera delgada Al menos la o las áreas de aislación deben contener una capa de barrera delgada. Esta capa de barrera delgada, situada entre la capa fibrosa porosa y la capa de desacoplamiento, debe ser impenetrable al aire, sin embargo, no necesita tener en sí misma la función del elemento de masa del sistema de masa-resorte, como las barreras de capas pesadas que normalmente se encuentran en los sistemas de masa-resorte clásicos. Esta función sólo se cumple mediante la combinación de la capa fibrosa porosa y la capa de barrera delgada. Sólo si la capa de barrera delgada es impenetrable al aire, la capa fibrosa porosa de acuerdo con la invención, junto con la capa de barrera delgada va a funcionar de acuerdo con la invención como una capa de masa para un sistema de masa-resorte clásico. Aunque en los ejemplos se da una película, como alternativa se pueden usar materiales delgados no permeables.

Si se usa una película como una capa de barrera delgada, preferentemente tiene un grosor de por lo menos 40 (µ?t?) , preferentemente entre alrededor de 60 y 80 ( m) . Aunque pueden funcionar películas más gruesas, las mismas no van a agregar realmente a la función y sólo aumentan el precio de la pieza. Además, unas películas más gruesas pueden interferir con la conformación del fieltro.

La capa de barrera delgada, en particular una película, se puede fabricar a partir de un material termoplástico como PVOH, PET, EVA, PE o PP o de materiales de capa dual como un laminado de hoja PE/PA. La elección del material de barrera depende de la capa fibrosa porosa y de la capa de desacoplamiento y tiene que tener la capacidad de conformar una unión laminada conjunta de todas las capas. También se pueden usar materiales que se usan como un adhesivo ya sea como película o como polvo. Sin embargo, después de la unión y/o de la conformación de la pieza de acabado, la capa de barrera formada tendría que ser impenetrable al aire en el producto final.

La capa de barrera delgada no necesariamente debe estar presente también en las áreas de absorción y/o en las áreas intermedias, sin embargo, se lo recomienda para facilitar la producción.

Capa de desacoplamiento El material estándar usado para la capa de resorte en un sistema de masa-resorte acústico clásico se puede usar como una capa de desacoplamiento en por lo menos el área de aislación del accesorio de acuerdo con la invención siguiendo los mismos principios. La capa se puede conformar a partir de cualquier tipo de espuma termoplástica y termoendurecible, abierta o cerrada, por ejemplo, una espuma de poliuretano. También se puede fabricar a partir de un material fibroso, por ejemplo, materiales termoconformables fibrosos que incluyen aquellos derivados de fibras naturales y/o sintéticas. Preferentemente, la capa de desacoplamiento tiene una rigidez de compresión muy baja, menor que 100 (kPa). Preferentemente, la capa de desacoplamiento también es porosa o con poros abiertos para mejorar el efecto de resorte. En principio, la capa de desacoplamiento se debe unir a la capa de película sobre toda la superficie de la pieza en las áreas de aislación para tener el máximo efecto optimizado, sin embargo, esto puede no ser el caso como consecuencia de la técnica de producción muy local. Como el área aislante la pieza debe funcionar globalmente como un sistema de masa-resorte acústico, pequeñas áreas locales donde las capas no están acopladas no van a perjudicar el efecto de atenuación global.

El grosor de la capa de desacoplamiento se puede optimizar. Sin embargo, es sumamente dependiente de las restricciones de espacio en el automóvil. Preferentemente, el grosor se puede variar sobre el área de la pieza para adaptarse al espacio disponible en el automóvil. Normalmente, el grosor está entre 1 y 100 (mm) , en la mayor parte de las áreas entre 5 y 20 (mm) .

Capas adicionales El accesorio de acuerdo con la invención comprende por lo menos 3 capas en el área de aislación y al menos una capa - la capa fibrosa porosa - en el área de absorción, por lo cual la por lo menos una capa del área de absorción es una capa compartida. Para funcionar óptimamente como un sistema de masa-resorte las por lo menos 3 capas del área de aislación se laminan conjuntamente. Sin embargo, es posible optimizar todavía más la pieza agregando sobre la capa fibrosa porosa una capa adicional con cualidades absorbentes, ya sea localmente en cierto tipo de áreas, parcialmente o totalmente en la pieza de acabado. El peso por área de la capa adicional está preferentemente entre 500 y 2000 (g/m2) .

La capa de absorción se puede conformar a partir de cualquier tipo de espuma termoplástica y termoendurecible, por ejemplo, espuma de poliuretano. Sin embargo, con el propósito de absorber el ruido, la espuma debe tener poros abiertos y/o ser porosa para permitir la entrada de las ondas de sonido de acuerdo con los principios de absorción sonoros, como se conoce en la técnica. La capa de absorción también se puede fabricar a partir de un material fibroso, por ejemplo, materiales fibrosos termoconformables que incluyen aquellos derivados de fibras naturales y/o sintéticas. Se puede fabricar del mismo tipo de material que la capa de masa porosa fibrosa pero más mullida. La resistencia al flujo de aire (AFR) de la capa de absorción es de preferentemente por lo menos 500 (Nsm~3) , más preferentemente entre 500 y 2500 (Nsnf3) . Preferentemente, la AFR difiere de la AFR de la capa fibrosa porosa.

También se puede colocar una malla de refuerzo adicional en cualquiera de la parte superior del material absorbente o directamente de la capa fibrosa porosa para mejorar aún más la absorbencia acústica y/o para proteger las capas subyacentes, por ejemplo, contra el agua, etcétera. Una malla de refuerzo es un no tejido delgado con un grosor de entre 0.1 y alrededor de 1 (ram) , preferentemente entre 0.25 y 0.5 (mm) y una resistencia incrementada al flujo de aire. Preferentemente tiene una resistencia al flujo de aire (AFR) de entre 500 y 3000 (Nsitf3) , más preferentemente de entre 1000 y 1500 (Nsnf3) . Por lo cual, la malla de refuerzo y la capa de absorción subyacente preferentemente difieren en la AFR para obtener una absorción incrementada.

El peso por área de la capa de malla de refuerzo puede estar entre 50 y 250 (g/m2) , preferentemente entre 80 y 150 (g/m2) .

Las mallas de refuerzo se pueden fabricar a partir de fibras continuas o discontinuas o de mezclas de fibras. Las fibras se pueden fabricar por medio de las tecnologías "meltblown" (tejido de fibra fundida y soplada) y "spunbond" (tejido de fibra hilada y ligada) . Las mismas también se pueden mezclar con fibras naturales. Las mallas de refuerzo se fabrican, por ejemplo, de poliéster o de fibras de poliolefina o de una combinación de fibras de, por ejemplo, poliéster y celulosa o poliamida y polietileno o polipropileno y polietileno.

Estas y otras características de la invención serán claras a partir de la siguiente descripción de las formas preferenciales que se brindan como ejemplos no limitativos con referencia a las Figuras 1 a 11 que se adj untan .

Método de producción El accesorio de acuerdo con la invención se puede producir con métodos de moldeo calientes y/o fríos coraúnraente conocidos en la técnica. Por ejemplo, la capa fibrosa porosa con o sin la capa de barrera delgada se puede conformar para obtener el módulo de Young dinámico deseado en la o las áreas de aislación y al mismo tiempo conformar la pieza con la forma 3D que se necesita y en un segundo paso la capa de desacoplamiento se puede ya sea, moldear por inyección o se puede agregar una capa de espuma o de fibra en la parte posterior de la capa de barrera delgada al menos en las áreas de aislación.

Definición de la rigidez a la compresión y la rigidez mecánica y la medición La rigidez mecánica está ligada a la reacción que un material (una capa de material) ofrece a una excitación de tensión externa. La rigidez a la compresión está relacionada con una excitación de compresión y la resistencia a la flexión está relacionada con una excitación de flexión. La resistencia a la flexión relaciona el momento de flexión aplicado con la deformación resultante. Por otra parte, la compresión o la rigidez normal relacionan la fuerza normal aplicada con la tensión resultante. Para una placa homogénea que se fabrica con un material isótropo, es el producto del módulo elástico E del material y la superficie A de la placa.

Para una placa que se fabrica con un material isótropo tanto la rigidez a la compresión como la resistencia a la flexión se relacionan directamente con el módulo de Young del material y es posible calcular uno a partir del otro. Sin embargo, si el material es no isótropo, como es el caso de la mayoría de los fieltros, las relaciones que recién se explicaron ya no pueden aplicarse porque la resistencia a la flexión está principalmente vinculada con el módulo de Young del material en el plano, mientras que la rigidez a la compresión está principalmente vinculada con el módulo de Young fuera del plano. Por lo tanto, ya no es más posible el cálculo de uno a partir del otro. Además, tanto la rigidez a la compresión como la resistencia a la flexión se pueden medir en condiciones estáticas y dinámicas y en principio son diferentes en las condiciones estáticas y dinámicas.

La radiación de una capa de material se origina a partir de las vibraciones de la capa ortogonal a su plano y está principalmente vinculada con la rigidez a la compresión dinámica del material. El módulo de Young dinámico de un material poroso se mide con el dispositivo disponible comercialmente "Elwis-S" (Rieter Automotive AG) en el cual la muestra se excita por medio de una tensión de compresión. La medición que usa 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'. Symposium on acoustics of poro-elastic materials (SAPEM) , Bradford, Diciembre 2008.

Como estos tipos de mediciones todavía no se usan sustancialmente para materiales porosos, no existe una norma oficial NEN o ISO. Sin embargo, se conocen y se usan otros sistemas de medición similares en base a principios físicos similares 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, n° 6, p. 3032 - 3040.

Una correlación directa de un módulo de Young medido con un método estático y de un módulo de Young medido con un método dinámico, no es sencilla y en la mayoría de los casos es insignificante, porque el módulo de Young dinámico se mide en el dominio de frecuencia sobre un rango de frecuencia predefinido (por ejemplo: 300 - 600 (Hz) , y el valor estático del módulo de Young corresponde al caso límite de 0 (Hz) , que no puede obtenerse directamente a partir de las mediciones dinámicas.

Para la invención actual la rigidez a la compresión es importante y no la rigidez mecánica que normalmente se usa en el estado de la técnica.

Otras mediciones La resistencia al flujo de aire se mide de acuerdo con la norma ISO9053.

El peso por área y el grosor se miden usando métodos estándar conocidos en la técnica.

La pérdida de transmisión (TL) de una estructura es una medida de su aislación sonora. Se define como la relación, expresada en decibeles, de la potencia acústica incidente en la estructura y la potencia acústica transmitida por la estructura al lado receptor. En el caso de una estructura automotriz equipada con una pieza acústica, la pérdida de transmisión no es sólo consecuencia de la presencia de la pieza sino también de la estructura de acero en la cual se instala la pieza. Como es importante evaluar las capacidades sonoras de aislación de una pieza acústica para automotores independientemente de la estructura de acero en la cual se instala, se introduce la pérdida por inserción. La pérdida por inserción (IL) de una pieza acústica instalada en una estructura está definida como la diferencia entre la pérdida de transmisión de la estructura equipada con la pieza acústica y la pérdida de transmisión de la estructura solamente: La pérdida por inserción y el coeficiente de absorción se simularon usando SISAB, un software de simulación numérica para el cálculo del comportamiento acústico de las piezas acústicas, que se basa en el método de matriz de transferencia. El método de matriz de transferencia es un método para simular la propagación del sonido en un medio dispuesto en capas y que está descrito en, por ejemplo, BROUARD B. et al . , ' A general method for modelling sound propagation in layered media'. Journal of Sound and Vibration. 1995, vol. 193, n° 1, p. 129 - 142.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Figura 1: Pérdida por inserción de las muestras A - C.

Figura 2: Ejemplo de un accesorio del tablero interno con regiones de aislación sonora y regiones de absorción sonora.

Figura 3: Esquema de la multicapa para, ya sea el área de aislación o el área de absorción, de acuerdo con la invención .

Figura 4: Esquema de una multicapa alternativa para, ya sea el área de aislación o el área de absorción, de acuerdo con la invención.

Figura 5: Pérdida por inserción de la multicapa de acuerdo con la Figura 3 o 4.

Figura 6: Absorción de la multicapa de acuerdo con la Figura 3 o 4.

Figura 7: Esquema de una multicapa alternativa para, ya sea el área de aislación o el área de absorción, de acuerdo con la invención.

Figura 8: Pérdida por inserción de la multicapa de acuerdo con la Figura 7.

Figura 9: Absorción de la multicapa de acuerdo con la Figura 7.

Figura 10: Gráfico del módulo E dinámico en relación con el peso por área y el grosor de la capa fibrosa porosa.

Figura 11: Comparación gráfica de la pérdida por inserción de las diferentes muestras.

FIGURAS La Figura 1 muestra las curvas de pérdida por inserción de las muestras comparativas ? - B y la muestra C. La pérdida por inserción simulada que se muestra es la pérdida de transmisión del sistema constituido por la multicapa y la placa de acero sobre la cual se aplica, menos la pérdida de transmisión de la propia placa de acero .

La pérdida por inserción y la absorción sonora de las diferentes construcciones de multicapas de atenuación de ruido del estado de la técnica se simularon usando los parámetros que se basan en las mediciones del material y que se comparan con la pérdida por inserción y la absorción del sonido de una multicapa de atenuación de ruido de acuerdo con la invención. Todas las muestras tienen el mismo grosor total de 25 (mm) .

La muestra comparativa A es un sistema de masa-resorte clásico donde la capa de masa se conforma a partir de un material de capa pesada de EPDM de 1 (kg/m2) y espuma inyectada como la capa de desacoplamiento. El peso por área total de la muestra A es de 2370 (g/m2) .

La muestra comparativa B se fabrica de acuerdo con los principios de la EP 1428656 que describe una estructura multicapa que consiste en una capa de espuma de desacoplamiento y una capa fibrosa superior con una película entre ambas capas. La capa fibrosa superior es una capa de fieltro blando que se deposita por aire con un peso por área de 1000 (g/m2) , un grosor de 6 (mm) y un AFR de 1000 (Nsm-3) . El peso por área total de esta multicapa es de 2150 (g/m2) . Se mide el módulo de Young dinámico y es de alrededor de 70000 (Pa) . De acuerdo con la ecuación dada, esta capa fibrosa va a tener una frecuencia de radiación en el área de alrededor de 1700 (Hz) . La película usada tiene 0.06 (mm) y es impenetrable. La capa de desacoplamiento es espuma inyectada con un peso por área de 1100 (g/m2) .

La muestra C se fabrica de acuerdo con la invención y contiene la misma capa de desacoplamiento y la misma capa de película que la muestra comparativa B. La capa fibrosa porosa en la parte superior de la capa de película se fabrica de una capa de fieltro rígida comprimida con un peso por área de 900 (g/m2) , un grosor de 3 (nun) y un módulo de Young dinámico de 550000 (Pa) . De acuerdo con la ecuación dada, esta capa fibrosa porosa va a tener una frecuencia de radiación en el área de alrededor de 7100 (Hz) .

La muestra A es un sistema de masa-resorte clásico con un peso por área para la capa pesada de 1 (kg/m2) respectivamente. El comportamiento de aislación es alto en un rango grande de frecuencias y por lo tanto esta muestra representa el sistema preferido para usar para la atenuación de ruido en un automóvil, sin embargo, 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 atenuación global del ruido, el sistema de masa-resorte clásico - A - es todavía superior, ya que en la muestra comparativa B la capa superior de fieltro tiene una frecuencia de radiación de aproximadamente 1700 (Hz) que compromete las características de aislamiento de la multicapa. Esto es visible en la Figura 1, en la curva IL de la muestra comparativa B, mediante una depresión en la banda de frecuencia de 1/3 de octava centrada a 1600 (Hz), que es la banda de frecuencia que incluye la frecuencia de radiación de la capa superior de fieltro usada para esta muestra.

Ahora se encontró que el aumento de la rigidez dináraica del material constituyente de la capa fibrosa porosa, en particular el aumento de la rigidez de compresión en la dirección fuera del plano de la capa, hace que la frecuencia de radiación de la capa se pueda desplazar a una frecuencia más alta.

Al elegir el módulo de Young dinámico del material fibroso que constituye a la capa fibrosa porosa en el área de aislación de manera tal que la frecuencia de radiación de esta área esté fuera del rango de frecuencia en el cual el ruido necesita ser atenuado, la capa se comportará, al ser colocada en la parte superior de una capa de barrera delgada, como . un sistema de masa-resorte sobre el rango de frecuencia deseado.

La muestra C tiene, por ejemplo, una capa fibrosa porosa en la parte superior de la capa de película que se fabrica de una capa de fieltro rígida comprimida con un peso por área de 900 (g/m2) , un grosor de 3 (mm) y un módulo de Young dinámico de 550000 (Pa) . El mismo muestra una pérdida por inserción comparable y aún mejor que la del ejemplo comparativo A, el sistema de masa-resorte clásico con 1 (kg/m2) de capa pesada. Y la frecuencia de radiación sólo aparece como una depresión en la curva de pérdida por inserción en la banda de frecuencia de 1/3 de octava centrada en 6300 (Hz) . Esto está muy por encima del rango de frecuencia que normalmente se considera interesante para la atenuación del ruido en un vehículo.

El efecto de que una capa de barrera delgada acoplada con una capa fibrosa porosa con un módulo de Young dinámico de al menos 96-AW-t (Pa) pueden formar la capa de masa de un sistema masa-resorte clásico, no depende sólo de la compresión de la capa fibrosa porosa. También puede depender del tipo de material usado para esa capa fibrosa porosa y de la cantidad de unión entre los componentes del material, por ejemplo entre las fibras o entre la resina y las fibras. Por lo tanto, la ecuación sólo proporciona una guía sobre cómo diseñar un accesorio de acuerdo con la invención. La frecuencia real en la cual en la realidad ocurre la frecuencia de radiación de la capa fibrosa porosa puede desviarse de la calculada, sin embargo, en tanto que aparezca por arriba de al menos 4900 (Hz) , no interferirá más con la atenuación del ruido necesaria y mayormente deseada en los vehículos. Para otras aplicaciones, el módulo de Young dinámico mínimo podría diferir, sin embargo un experto en la técnica será capaz de ajustar la ecuación siguiendo la guía de la invención.

Todas las optimizaciones de atenuación del sonido de los accesorios, como se dan en el estado de la técnica, se dirigen a definir la resistencia al flujo del aire de al menos las capas absorbentes. Se descubrió que, para el accesorio de acuerdo con la invención, la radiación en general y la frecuencia de radiación en particular, de la capa fibrosa porosa, no dependen fuertemente de su resistencia al flujo de aire. Se encontró que la resistencia al flujo de aire tiene principalmente una influencia de amortiguamiento en la pendiente de pérdida de transmisión sobre toda la frecuencia medida. El efecto amortiguador es mayor cuando se incrementa la resistencia al flujo de aire.

La Figura 2 muestra un ejemplo de una pieza de tablero interno con dos áreas separadas que tienen diferentes funciones acústicas, con objeto de obtener un compromiso optimizado de aislación y absorción. En general, la parte inferior de un tablero interno es más apropiada para la aislación (I) porque el recorrido del ruido que proviene del motor y de las ruedas delanteras a través de esta área inferior es más relevante, mientras que la parte superior del tablero (II) es más apropiada para la absorción porque parte de la aislación ya la proveen otros elementos del automóvil, por ejemplo, el panel de instrumentos. Entre estas áreas, en áreas donde el espacio de empaquetado es mínimo o en áreas con formas fuertemente 3D, no es normalmente posible identificar las características acústicas reales, por ejemplo, como consecuencia de, ya sea el deterioro de la capa de desacoplamiento o la compresión de una capa mullida que debería funcionar como una capa absorbente. Cuando se necesitan tableros internos con áreas muy definidas con diferentes características de atenuación del ruido (aislación o absorción) , como se muestra en la presente, normalmente se fabrican como dos piezas en vez de una. Otra opción es colocar almohadillas de capas pesadas adicionales en la parte superior de un material absorbente, generalmente espuma, para obtener un sistema de masa-resorte local.

Para lograr una mejor atenuación de sonido global para un accesorio de tablero interno, la pieza completa se puede construir con diferentes áreas distintivas: el área de aislación (I) se puede conformar combinando una capa de barrera delgada impenetrable y una capa fibrosa porosa con un módulo de Young dinámico ajustado para formar en conjunto la capa de masa alternativa de acuerdo con la invención, y el área de absorción (II) se puede conformar por medio de la misma capa fibrosa porosa que no se ajusta para aislación, por lo tanto no está rigidizada. Así, el área I del accesorio del tablero interno que se muestra contiene el sistema de masa-resorte alternativo de acuerdo con la invención. El área II contiene la capa fibrosa porosa no rigidizada que funciona como un absorbente estándar conocido en la técnica.

La Figura 3 muestra una sección transversal esquemática de una multicapa de acuerdo con la invención. La multicapa de acuerdo con la invención contiene al menos un área con características de aislación sonora (I), que posteriormente se denomina área de aislación y un área con características de absorción sonora (II) que posteriormente se denomina área de absorción. La ubicación de las áreas en la pieza depende del área del vehículo donde se usa la pieza y de los niveles de ruido esperados y las características de la frecuencia en esa área específica. (Véase como un ejemplo el tablero interno previamente descrito) .

El área de aislación (I) y el área de absorción (II) tienen al menos la misma capa fibrosa porosa (1), con lo cual esta capa en el área de aislación está comprimida para conformar una capa rígida (1), de modo tal que el módulo de Young dinámico de esta capa fibrosa porosa es de por lo menos 96-AW-t (Pa) , con un peso por área AW (g/m2) y un grosor t (mm) de la capa fibrosa.

La característica de aislación se conforma con una capa de masa (A) que consiste en la capa de barrera delgada (2) y la capa fibrosa porosa (1), de acuerdo con la invención, y con una capa de resorte (B) que consiste en una capa de desacoplamiento (3) que conjuntamente conforman un sistema de masa-resorte acústico. Por consiguiente en el área I se puede esperar predominantemente una característica de aislación sonora.

En el área II la capa fibrosa porosa (1) no está comprimida sino que se mantiene mullida permitiendo unas características de absorción sonora para esta área. Preferentemente una capa de malla de refuerzo adicional (4) se puede colocar en la parte superior de la capa de absorción (4) para mejorar todavía más el efecto de absorción sonora.

La Figura 4 muestra una multicapa alternativa de acuerdo con la invención que se basa en los mismos principios que en la Figura 3 (consulte la misma como referencia) . La diferencia es que el área por debajo de la compactación se usa para el agregado de la capa de barrera delgada y la capa de desacoplamiento, lo que produce una pieza más uniforme. En la práctica, la pieza es más un cruce entre las Figuras 3 y 4, en particular, la forma de las piezas de acabado para automóviles es normalmente una forma 3D y esto va a influenciar también la distribución final de la disposición en capas. También, entre el área de aislación y el área de absorción no va a haber contornos claramente recortados, más bien áreas intermedias.

La pérdida por inserción y las curvas de absorción se simularon para la construcción de la multicapa de acuerdo con la Figura 3 o la 4 sin la capa de malla de refuerzo y las mismas se muestran en la Figura 5 y en la Figura 6 con las siguientes características para las diferentes capas.

El área de absorción (II) consiste en una capa fibrosa porosa en la forma de un fieltro en base a algodón con 30% de ligante epoxi con un grosor de 20 mm y un peso por área de 1100 (g/m2) . El absorbente y el aislante simulados se indican con ABS para el área de absorción.

El área de aislación contiene la misma capa fibrosa porosa compactada a 2.7 (mm) para que esté incluida en los requerimientos del módulo de Young dinámico de acuerdo con la invención, una capa de película y una capa de desacoplamiento de espuma. El grosor total de la capa de aislación es de 20 mm. La absorción y la aislación simuladas se indican con INS para el área de aislación.

A partir de la pérdida por inserción (Figura 5) es claro que la depresión de resonancia sólo aparece alrededor de 6300 (Hz) y por lo tanto cae dentro del alcance de la reivindicación. También se puede observar un aumento en la pérdida de inserción global que muestra la mejoría en las características de aislación para una pieza con una tal área de aislación. Para el área de absorción no hay un material que actúe como un resorte y en este caso la curva de la pérdida por inserción muestra valores que son cercanos al cero sobre todo el rango de frecuencia.

Si se observa la curva de absorción (Figura 6) es claro que la absorción del área de aislación es pobre y la absorción del área de absorción es mucho mejor que lo esperado. Desde un punto de vista de absorción, un absorbente puro como el que se simula en la presente para el área de absorción funciona mejor.

Sin embargo, al tener un accesorio que comparte tanto áreas de aislación como áreas de absorción va a mejorar el comportamiento de atenuación de sonido global de la pieza, en particular, porque la dedicación de un área a un cierto tipo de atenuación de sonido (aislación o absorción) en uno y el mismo accesorio se puede definir por adelantado y se puede conformar localmente en una pieza sin la necesidad de parches adicionales u otros materiales. Esto también significa que grandes piezas de acabado como aislantes de alfombras o de tablero interno ahora se pueden fabricar en una sola pieza aún si se requieren características de sonido diferentes en diferentes áreas de la pieza.

La Figura 7 muestra una disposición de capas alternativa de acuerdo con la invención donde la película y el desacoplador están disponibles sobre toda la superficie de la pieza incluyendo la o las áreas de absorción. Sin embargo, esto modifica el comportamiento de la pieza, en particular, las propiedades de aislación como se puede observar en la Figura 8 y en la Figura 9. En este ejemplo se considera una multicapa con un grosor total de 25 mm donde la capa fibrosa porosa está hecha con un fieltro de algodón con 30% de resina epoxi como un ligante y que tiene un peso por área de 1100 (g/m2) . El grosor de esta capa fibrosa porosa se ajusta para que tenga 2.7 (iran) en el área de aislación y 17.3 (mm) en el área de absorción, y por debajo de la capa fibrosa porosa se consideran una película impenetrable y un desacoplador de espuma (ambos en el área de absorción y en la de aislación) , donde el grosor de la espuma es ajustado de tal manera que se obtenga un grosor total de 25 (mm) para ambas áreas. El área de absorción comienza ahora a funcionar como un sistema de masa-resorte, sin embargo, su curva de pérdida por inserción muestra una depresión en la aislación en alrededor de 1000 y 1600 (Hz) perturbando la atenuación de ruido en el rango de frecuencias deseado. Mientras que la depresión para el área de aislación se encuentra alrededor de 6300 (Hz), comparable con nuestra muestra previa. Sin embargo, se encuentra que la curva de absorción para las mismas muestras en el área de absorción está levemente alterada debido a la propia frecuencia de radiación. Aunque esta solución puede tener algunas desventajas acústicas en comparación con la distribución anterior todavía tiene ventaja si se compara con el estado de la técnica actual. El uso de la capa de espuma sobre toda el área del accesorio va a ayudar a conformar una pieza más suave en comparación con una espuma que se aplica sólo locamente, en particular, si la espuma es inyectada en un molde.

Otras soluciones alternativas pueden ser el tener a la capa de barrera delgada sólo parcialmente en las áreas de aislación pero con el desacoplador sobre toda la superficie de modo que en las áreas que no tienen a la capa de barrera delgada, el desacoplador va a funcionar junto con la capa fibrosa como un absorbente de capa doble.

Para mejorar la función global de, ya sea el área de aislación y/o el área de absorción se puede colocar material de absorción adicional en la parte superior de la capa fibrosa porosa. El uso de un no tejido (4) también va a mejorar las características absorbentes de la pieza de acabado.

El efecto, que una capa de barrera delgada junto con una capa superior de fibras porosas con un módulo de Young dinámico de por lo menos 96-AW-t (Pa) puede conformar una capa de masa con características comparables con un sistema de masa-resorte acústico clásico, no es sólo dependiente de la compresión del fieltro. También puede ser dependiente del tipo de material usado y la cantidad de ligante entre los componentes, por ejemplo, entre las fibras o la resina y las fibras. Por lo tanto, la ecuación brinda sólo una guía sobre la forma de diseñar un accesorio de acuerdo con la invención. La frecuencia real donde en realidad ocurre la frecuencia de radiación se puede desviar de la calculada, sin embargo, siempre y cuando la misma aparece por encima de por lo menos 4900 (Hz) ya no va a interferir más con la atenuación de ruido necesaria y que es la que principalmente se quiere en los vehículos. Sin embargo, para otras aplicaciones el módulo de Young dinámico mínimo necesario puede diferir y una persona experta tiene la capacidad para ajustar la ecuación siguiendo la orientación de la invención.

Todas las optimizaciones de la atenuación sonora de las piezas de acabado, como se dan en el estado de la técnica, están dirigidas a definir la resistencia al flujo de aire de por lo menos la capa superior o las capas absorbentes. Se encontró que en el accesorio de acuerdo con la invención, la frecuencia de radiación de la capa fibrosa porosa superior no depende fuertemente de su resistencia al flujo de aire. Se encontró que la resistencia al flujo de aire tiene principalmente una influencia de amortiguación en la pendiente de la curva de pérdida de inserción sobre toda la frecuencia medida. El efecto de amortiguación es mayor con la resistencia al flujo de aire incrementada.

En lo que sigue se ofrece un ejemplo de la forma en que una persona experta puede usar la ecuación para diseñar un accesorio de acuerdo con la invención. La Figura 10 muestra un gráfico del módulo de Young dinámico versus el grosor de la capa de masa aislante de acuerdo con la invención. En este caso se tomó una capa de fieltro que se fabrica principalmente de algodón reciclado con 30% de resina fenólica. Hasta hace poco este material se usaba como capa de desacoplamiento o de absorción, fundamentalmente en configuraciones de multicapa. Hoy en día el ligante de fenol ya no es más aplicable en las piezas interiores de los vehículos como consecuencia de las regulaciones sobre vapores en el interior de los automóviles. Sin embargo, el material se puede usar todavía en las piezas externas de los automóviles, en el área de compartimiento del motor o en camiones. En este caso no se elige como una muestra limitativa, sino más bien como un ejemplo para mostrar la forma en que se diseña el material de acuerdo con la invención.

En la Figura 10, la línea LlOOOgsm muestra, como una función del grosor de la capa, el módulo de Young dinámico mínimo que debe tener una capa fibrosa porosa con un peso por área de 1000 (g/m2) para estar de acuerdo con la invención.

Esto se calculó con la fórmula: E = AW' 4tv2 donde v es 4900 Hz y se muestra luego en la Figura 5 como una línea recta. Las líneas Ll200gsm, L1400gsm y L1600gsm en la misma Figura muestran datos similares para los pesos por área de 1200, 1400 y 1600 (g/m2) . El módulo de Young dinámico de la capa fibrosa porosa con un grosor dado y uno de estos pesos por área debe por arriba de la linea correspondiente a su peso por área, para asegurar gue la frecuencia de radiación de la capa cambia a al menos 4900 Hz y por lo tanto gueda fuera del rango de frecuencia de interés principal para la atenuación del ruido en vehículos.

En la Figura 10, la línea AlOOOgsm muestra, como función del grosor de la capa, el módulo de Young dinámico de una capa principalmente de fieltro de algodón con 30% de resina fenólica con un peso por área de 1000 (g/m2) . En la misma Figura, las líneas A1200gsm, A1600gsm, muestran datos similares para los pesos por área de 1200 (g/m2) y 1600 (g/m2) respectivamente. Se mide el módulo de Young dinámico para algunos puntos y el comportamiento tal como se describe se extrapola de estas mediciones. Este material muestra un rápido incremento en el módulo de Young dinámico que ya muestra una frecuencia de radiación por arriba de 4900 (Hz) en un peso por área de 1000 (g/m2) y un grosor de aproximadamente 8 (rara) . Sin embargo, debido a las restricciones de espacio este grosor podría no preferirse en el interior de un automóvil, por ejemplo para un tablero interior. Aunque en teoría sería posible llegar al módulo de Young dinámico correcto con densidades mucho menores, el peso del accesorio con capa fibrosa porosa podría ya no ser suficiente para garantizar que esa pieza funcione como una buena pieza aislante.

En la Figura 10, la línea B1200gsm muestra, como una función del grosor de la capa, el módulo de Young dinámico de una capa hecha principalmente de material de fieltro de algodón con 30% de resina epóxica y un peso por área de 1200 (g/m2) . La línea B1600gsm muestra datos similares para el caso del peso por área de 1600 (g/m2) . Para algunos puntos se midió el módulo de Young dinámico y el comportamiento tal como se describe se extrapola de estas mediciones. Si se comparan estos datos con los del fieltro con resina fenólica que se discutieron arriba, es claramente visible que el material ligante tiene un efecto en la rigidez de compresión del material y por lo tanto en el módulo de Young dinámico para ciertos peso por área y grosor .

La línea C1400gsm muestra, como una función del grosor de la capa, el módulo de Young dinámico de una capa principalmente de material de fieltro de algodón ligado con 15% de fibras ligantes bicomponentes y que tiene un peso por área de 1400 (g/m2) . Para algunos puntos se midió el módulo de Young dinámico y el comportamiento como se muestra se extrapoló a partir de estas mediciones.

En un segundo conjunto de muestras se observa con más detalle la influencia del material ligante, en particular la cantidad de material ligante y el tipo de ligante .

Se observa que la muestra EPOXY30% de fieltro de algodón con 30% de epoxi con un peso por área medido de 1090 (g/m2) y un grosor de 2.7 (mm) tiene un módulo de Young dinámico medido de 5.55E5 (Pa) que es más alto que el módulo de Young dinámico requerido según se calcula de acuerdo con la invención.

Se observa que la muestra EPOXY20% de fieltro de algodón con 20% de resina epoxi con un peso por área medido de 1450 (g/m2) , un grosor de 4 (mm) tiene un módulo de Young dinámico medido de 2.2E5 (Pa) que es mucho más bajo que el módulo de Young dinámico requerido según se calcula de acuerdo con la invención.

Se mide la muestra BIC025% de fieltro de algodón con 25% de fibras ligantes bicomponentes con un peso por área medido de 1040 (g/m2), un grosor de 2.1 (mm) que tiene un módulo de Young dinámico medido de 5.08E5 (Pa) que es mucho más alto que el módulo de Young dinámico requerido según se calcula de acuerdo con la invención.

Se encuentra que la muestra BIC015% de fieltro de algodón con 15% de fibras ligantes bicomponentes con un peso por área medido de 1280 (g/m2) , un grosor de 4 (mm) tiene un módulo de Young dinámico medido de 9.91E4 (Pa) que es mucho más bajo que el módulo de Young dinámico requerido según se calcula de acuerdo con la invención.

Además, para estas muestras se simula la pérdida por inserción. La Figura 11 muestra la pérdida por inserción simulada de las muestras comparando muestras de 25 (mm) de grosor con la capa superior tal como se definió, una película de 70 (\im) y el grosor restante cubierto con espuma como el desacoplador.

La curva de aislación de la muestra A, que es el sistema de masa-resorte clásico con un peso por área para la capa pesada de 1 (kg/m2) antes introducido, también se usa aquí como muestra de referencia.

Las frecuencias medidas y calculadas para la radiación propia de las capas fibrosas porosas superiores de las muestras aparecen como una depresión D en las curvas IL. Para las muestras EPOXY25% y BIC015% la frecuencia de radiación encontrada está en 3150 (Hz) (D2) y 1600 (Hz) (DI), ambas en el área de interés para la atenuación de sonido en un automóvil. Mientras que las frecuencias de radiación para ambas muestras EPOXY30% y BIC025% se encuentran ambas en alrededor de 6300 (Hz) (D3 y D4), fuera del área de interés para la industria automotriz.

Sorprendentemente, se obtiene un efecto de aislación que no está fuertemente relacionado con el AFR de la capa superior. Por otra parte, se encontró que el factor de manejo para obtener una aislación consistente sin ningún efecto de depresión en el rango de frecuencia de interés, por ejemplo, para aplicaciones automotrices, es el módulo de Young de la capa superior de acuerdo con la invención.

Cuando el grosor de la capa superior es cambiado, ambos del AFR y del módulo de Young cambian y, en general, ambos del AFR y del módulo de Young están en incremento cuando disminuye el grosor de la capa. Sin embargo, el valor de cada uno de esos parámetros está relacionado con las características del material. El AFR y el módulo de Young, así como otros parámetros acústicos y mecánicos de un material poroso, no son sólo función del grosor.

Como un ejemplo, se compara el AFR de dos materiales de fieltro comparables con el mismo grosor. Un fieltro "tendido con aire" normalmente usado para aplicaciones automotrices con un peso por área de 1000 g/m2 muestra un AFR de 3200 Nsm-3 a aproximadamente 2.5 mm. El mismo material, a un grosor de 6 mm, muestra un AFR de 1050 Nsm"3. En comparación, un fieltro "cosido" normalmente usado para aplicaciones automotrices, gue tiene aproximadamente el mismo peso por área de 1000 g/m2, muestra un AFR de 220 Nsm"3 a aproximadamente 6 mm. Al mismo grosor, los dos materiales tienen un AFR diferente. Los dos fieltros difieren principalmente en la forma en la que se procesan las fibras para formar una capa de material y esto tiene un impacto en el AFR.

La misma consideración aplica para el módulo de Young: para cada material, el módulo de Young se incrementa cuando decrece el grosor, sin embargo, dos materiales con el mismo grosor no necesariamente tienen el mismo valor de módulo de Young y pueden estar caracterizados por módulos de Young muy diferentes, dependiendo principalmente de su composición y de la manera en que se producen.

Además, el AFR y el módulo de Young son parámetros independientes, el primero está relacionado con las características acústicas del material y el segundo se relaciona con las características mecánicas del material. Como un ejemplo, dos materiales con el mismo AFR (relacionados, por ejemplo, con una distribución similar de las fibras en los materiales) pueden tener módulos de Young diferentes (relacionados, por ejemplo, con una cantidad diferente de los ligantes en el material) y por lo tanto tienen un comportamiento diferente (ver por ejemplo las Figuras 10 y 11) .

Como también se puede observar a partir de los materiales descritos, algunos materiales no son apropiados para conformar la capa de masa de acuerdo con la invención, básicamente porque se debe comprimir a los mismos a un grosor que ya no es posible alcanzar o a un costo de fuerzas de presión extremadamente elevadas, haciendo que el proceso ya no sea rentable económicamente. Sin embargo, ajustando la relación de material ligante versus material fibroso, el material ligante usado, y el peso por área y/o el grosor, es posible diseñar materiales apropiados para ser usados como una capa de masa fibrosa porosa de acuerdo con la invención.

El accesorio aislante de sonido de acuerdo con la invención, con algunas áreas dedicadas a la absorción y otras áreas dedicadas a la aislación, con lo que ambas áreas comparten la misma capa fibrosa porosa, se puede usar en un automóvil, por ejemplo, como un tablero interno como se describió previamente. Sin embargo, también se puede usar como un recubrimiento de piso, eventualmente con una capa decorativa o con una capa de alfombra en la parte superior, por lo cual la capa de alfombra es preferentemente un sistema poroso, por ejemplo, una alfombra de bucles o una alfombra no tejida. También se pueden usar en revestimientos externos o internos de ruedas. Todas las aplicaciones pueden ser en vehículos como un automóvil o un camión.

LEYENDAS DE LAS FIGURAS I. El área de aislación comprende A, Capa de masa que comprende al menos una capa fibrosa porosa y una capa de barrera delgada B, Capa de resorte II. Área de absorción 1. Capa fibrosa porosa 2. Capa de barrera delgada 3. Capa de desacoplamiento 4. Capa de malla de refuerzo

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un accesorio aislante de sonido que comprende al menos un área con características predominantes de absorción sonora (área de absorción) , por lo cual el área de absorción comprende al menos una capa fibrosa porosa y al menos otra área con características acústicas de masa-resorte (área de aislación) , por lo cual el área de aislación consiste en por lo menos una capa de masa y una capa de desacoplamiento, caracterizado en que la capa de masa consiste de una capa de barrera impenetrable y de la misma capa fibrosa porosa que el área de absorción, en el área de aislación ajustada a un módulo de Young dinámico (Pa) de por lo menos (96-AW-t) con un peso por área AW (g/m2) y un grosor t (mm) de la capa fibrosa, y con lo cual la capa de barrera delgada impermeable está al menos entre la capa fibrosa porosa y la capa de desacoplamiento y todas las capas se laminan conjuntamente, y por lo cual el grosor de la capa fibrosa porosa en el área de absorción es mayor que el grosor de la misma capa en el área de aislación.

2. El accesorio aislante de sonido de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que las áreas de absorción y/o aislación son más que un área y el grosor del mismo tipo de áreas es diferente entre las áreas separadas.

3. El accesorio aislante de sonido de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que el AW de la capa fibrosa porosa está entre 500 y 2000 (g/m2) .

4. El accesorio aislante de sonido de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado en que el grosor t de la capa fibrosa porosa en el área de aislación está entre 1 y 10 (mm) .

5. El accesorio aislante de sonido de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado en que el grosor t de la capa fibrosa porosa en el área de absorción es de por lo menos 4, preferentemente entre 4 y 25 (mm) .

6. El accesorio aislante de sonido de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado en que además comprende al menos parcialmente una capa de absorción adicional en la parte superior de la capa fibrosa porosa .

7. El accesorio aislante de sonido de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado en que además comprende al menos parcialmente una malla de refuerzo adicional en la parte superior de la capa fibrosa porosa .

8. El accesorio aislante de sonido de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado en que además comprende al menos parcialmente una capa decorativa o una capa de alfombra, preferentemente una alfombra de bucles o una alfombra no tejida.

9. Un uso del accesorio aislante de sonido que contiene áreas de absorción o áreas de aislación o áreas de aislación con propiedades de absorción adicionales, de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes para una pieza para automotores, tal como un tablero interno, un recubrimiento de piso o un revestimiento de rueda en un vehículo tal como un automóvil o un camión. RE SUMEN Un accesorio aislante de sonido con al menos un área con características predominantes de absorción sonora (área de absorción) , al menos otra área con características acústicas de masa-resorte (área de aislación) , caracterizado en que la capa de masa del área de aislación consiste en la misma capa fibrosa porosa que el área de absorción, en el área de aislación ajustada a un módulo de Young dinámico (Pa) de por lo menos (96-A -t) con un peso por área A (g/m2) y un grosor t (mm) de la capa fibrosa porosa y al menos una capa de barrera delgada impermeable al aire entre la capa fibrosa porosa y la capa de desacoplamiento .