MX2014005989A - Aparato y método de aislamiento mejorados. - Google Patents

Aparato y método de aislamiento mejorados.

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MX2014005989A
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MX
Mexico
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barrier
moisture
followed
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Application number
MX2014005989A
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John W Mallette
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Thermal Systems Holdings Llc
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Publication date
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Abstract

Un aparato de aislamiento estratificado y método de elaboración que contiene un aislamiento de capas múltiples que tiene una capa externa superior de barrera a la humedad, seguida de una primera capa retardante de flama, seguida de una capa metálica, seguida de una segunda capa retardante de flama, y finalmente seguida de una capa externa inferior de barrera a la humedad; opcionalmente se puede extender una capa de reducción de sonido sobre la primera capa de barrera a la humedad.

Description

APARATO Y MÉTODO DE AISLAMIENTO MEJORADOS Esta solicitud reclama prioridad de la solicitud provisional de patente de los Estados Unidos, número de serie 61/294,432, presentada eM8 de noviembre de 2011.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a un aparato y metodo de aislamiento mejorados. En particular, de acuerdo con una modalidad, la invención se refiere a un aparato aislante mejorado que consiste en una capa externa superior de barrera contra humedades. Esta capa va seguida por una capa retardante de llama, luego una capa de metal, luego otra capa retardante de llama y, por último, una capa externa inferior de barrera contra humedades.
TÉCNICA RELACIONADA Los materiales mixtos aislantes y de amortiguadores de sonido son bien conocidos en la téenica y en particular para las industrias de los vehículos recreativos, los botes, los automóviles y la aviación, por ejemplo solamente. En general, la maquinaria produce sonido y calor. A menudo es útil y necesario amortiguar tanto sonido y calor como sea posible. Por lo general, estos materiales mixtos aislantes y de amortiguadores de sonido están compuestos generalmente por combinaciones de tejidos textiles, guata aislante y a veces películas impermeables de barrera contra el vapor. Estas películas vienen en varias formas, incluyendo películas metalizadas elaboradas por deposición de vapor de un metal, tales como aluminio, para proporcionar una superficie reflectora.
Por otra parte, tales materiales mixtos aislantes y amortiguadores de sonido se encuentran en uso con los aviones, vehículos recreativos de lujo, yates, automóviles y/o los vehículos de competición de todos los tipos. Correctamente instalados, estos materiales mixtos mencionados anteriormente abordan algunos de los problemas, pero a menudo no todos ellos en un sistema y no suele ser durante la vida útil del vehículo. Un problema con los productos aislantes de la teenica anterior es que se requiere que cumplan con los requisitos mínimos de la prueba de combustión de la FAA, pero los productos que satisfacen esa prueba proporcionan sólo protección mínima. Además, el aislante normal en uso en la actualidad requiere de 10.16 a 25.4 centímetros (cuatro a diez pulgadas) de espacio detrás de los paneles interiores. El aislante normalmente utilizado consiste en bolsas Mylar llenas de material aislante de lámina de fibra de vidrio. Este material está sujeto a desintegración y fallas. En las aeronaves, por ejemplo, con el tiempo la acumulación de múltiples ascensos y descensos provoca que el material de lámina de fibra de vidrio se desintegre... Cuando esto ocurre, si un trabajador por accidente rompe la bolsa, perforando la bolsa con una herramienta, se libera la fibra de vidrio en el sistema de aire de la aeronave, de modo que se somete a la tripulación y los ocupantes a la exposición a las partículas cancerígenas y a los dueños de I aeronave a demandas potenciales.
Otro inconveniente de los materiales mixtos conocidos en la téenica está relacionado con sus sistemas relativamente ineficaces y que ocupan espacio para la amortiguación de sonido. Otro inconveniente de los materiales mixtos conocidos está relacionado con la relativa ineficacia y la cantidad de espacio requerido por los productos de amortiguación de sonido. No se requiere todavía que estos sistemas cumplan con las certificaciones FAA, reglamentos o normas para automóviles o barcos/yates. Con el fin de lograr una significativa reducción de sonido, los efectos son grandes, pesados y costosos.
La presente invención es un aislante que proporciona un eficaz retardo de llama que supere los actuales estándares del gobierno. También proporciona la prevención de la humedad y la atenuación del sonido. Además, es ligero y no requiere de mucho espacio, ya que tiene poca altura de perfil. La presente invención no se degrada durante el uso normal y es relativamente barata de construir en comparación con los productos existentes.
Es por lo tanto un objeto de la invención proporcionar un sistema resistente a las llamas, al reflejo extremo de calor y a la humedad, que ofrezca también un excelente aislante de sonido que cumpla o supere en gran medida los estándares gubernamentales. Es además un objeto proporcionar un sistema resistente a las llamas, al reflejo extremo de calor y a la humedad, que refleje el calor. Es un objeto adicional proporcionar una composición de material resistente a las llamas, al reflejo extremo de calor y a la humedad, que sea relativamente barata, ligera y compacta.
Otros objetivos, características y ventajas de la presente invención serán aparentes a partir de la siguiente descripción detallada de la modalidad preferida un ejemplo de los dibujos anexos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un aparato aislante estratificado y metodo de elaboración que contiene un aparato aislante de capas múltiples que tiene una capa externa superior de barrera contra humedades, seguida de una primera capa retardante de llama, seguida de una capa metálica, seguida de una segunda capa retardante de llama, y finalmente seguida de una capa externa inferior de barrera contra humedades; Opcionalmente se puede extender una capa reductora de sonido sobre la primera capa de barrera contra humedades.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista en sección transversal del aislante que muestra las múltiples capas de acuerdo a una primera modalidad; la figura 2 es una vista en sección transversal del aislante que muestra las múltiples capas de acuerdo con una segunda modalidad; la figura 3 es una prueba de respuesta térmica con calorímetro de cono del aparato térmico de la invención; y la figura 4 es una prueba modificada de equipo contra incendios del aparato aislado de la invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Definiciones A todos los términos utilizados en la presente se les da su significado común como lo conocen los expertos en la téenica.
El término "barrera contra humedades" es cualquier material que crea un bloque o barrera contra humedades. Barrera contra humedades significa que se impide que el 100% de la humedad pase a través del material. Las barreras de humedad adecuada incluyen materiales plásticos y de espuma celular que se conozcan en la actualidad o se desarrollen en lo futuro.
El término "retardante de llama" describe material que es a prueba de fuego por lo menos a ciertas temperaturas y por un cierto periodo de tiempo cuando se expone a la llama o al calor.
El término "reducción de sonido" se utiliza de manera común para describir un material que absorbe o amortigua el sonido.
El termino "ASTM" significa para Sociedad Americana de Pruebas y Materiales. ASTM es una organización internacional de normas que desarrolla y publica normas téenicas de consenso voluntario para una amplia gama de materiales, productos, sistemas y servicios.
El término "NFPA" significa Asociación Nacional de Protección Contra Incendios que es una asociación comercial de los Estados Unidos (aunque con algunos miembros internacionales) que crea y mantiene normas y códigos privados, protegidos por derechos de autor, para el uso y la adopción por parte de los gobiernos locales.
Primera modalidad En una primera modalidad de la invención, el material aislante se elabora mediante la superposición de una capa externa superior de barrera contra humedades, seguida de una capa retardante de llama, seguida de una capa de metal, seguida de una capa retardante de llama y luego por una capa externa inferior de barrera contra humedades. Se puede extender opcionalmente una capa reductora de sonido encima y conectar a la capa externa superior de barrera contra humedades. La capa reductora de sonido es espuma de celda cerrada.
En esta primera modalidad, la capa externa superior de barrera contra humedades es una película de plástico contra residuos, resistente a las llamas. La capa retardante de llama es una capa de tela. La tela puede ser ciento por ciento (100%) de algodón o de muselina de algodón. Es preferible que el algodón o la muselina de algodón estén formados en un patrón de textura alveolar. La capa de metal es preferiblemente aluminio. El aluminio es aluminio de aproximadamente noventa y nueve por ciento de calidad industrial. La capa externa inferior de barrera contra humedades es una película contra residuos, resistente a las llamas.
Segunda modalidad De acuerdo con una segunda modalidad de la invención, un aislante mejorado de varias capas se elabora de una capa externa superior de barrera contra humedades. Esto va seguido por una capa de tela retardante de llama, luego una capa de metal aluminio, luego un espaciador (tela de refuerzo de poliéster), luego otra capa de metal aluminio, luego otra capa de tela retardante de llama y, por último, una capa externa inferior de barrera contra humedades. Una capa reductora de sonido se puede conectar con la capa externa superior de barrera contra humedades.
En esta segunda modalidad, la capa reductora de sonido es espuma, fibra de vidrio, material termoacústico, goma o lana. La tela es ciento por ciento algodón/muselina de algodón. El espaciadores una tela de refuerzo de poliéster. La capa de metal es aluminio de calidad industrial noventa y nueve por ciento pura. La capa externa inferior de barrera contra humedades es una película contra residuos, resistente a las llamas.
Metodos de fabricación La invención se refiere también a un método para elaborar un aislante mejorado de acuerdo con la primera modalidad de la invención. Los pasos de elaboración incluyen: extender una capa externa superior de barrera contra humedades, luego una primera capa retardante de llama, luego una capa de metal, luego una segunda capa retardante de llama, luego una capa externa inferior de barrera contra humedades. El método puede incluir un paso adicional de extender una capa reductora de sonido sobre la capa externa superior de barrera contra humedades.
La invención se refiere también a un método para elaborar un aislante mejorado de acuerdo con la segunda modalidad de la invención. Los pasos de elaboración incluyen: extender una capa externa superior de barrera contra humedades, luego una primera capa retardante de llama, luego una primera capa de metal, luego un espaciador, luego una segunda capa de metal, luego una segunda capa retardante de llama, luego una capa externa inferior de barrera contra humedades. Este método puede incluir un paso adicional de extender una capa reductora de sonido sobre la capa externa superior de barrera contra humedades.
Ahora, haciendo referencia a las figuras.
La figura 1 es una vista en sección transversal de la primera modalidad de la invención. Como se muestra, el aislante A incluye una capa externa superior de barrera contra humedades. Ésta va seguida por una capa retardante de llama 2, luego una capa de metal 3, luego otra capa retardante de llama 2 y, por último, una capa externa inferior de barrera contra humedades 4. Opcionalmente, una capa reductora de sonido 6 está conectada con la capa externa superior de barrera contra humedades 1. Se ha descubierto que esta modalidad simplificada funciona muy bien y es incluso más delgada y ligera que la segunda modalidad. Sin embargo, la segunda modalidad con la estratificación adicional s más adecuada para ambientes más severos y más rigurosos.
La figura 2 es una vista en sección transversal de la segunda modalidad preferida de la invención. Como se muestra, el aislante A incluye una capa externa superior de barrera contra humedades. Ésta va seguida por una capa retardante de llama 2, luego una capa de metal 3, luego una capa espaciadora 5, luego otra capa de metal 3, luego otra capa retardante de llama 2 y, por último, una capa externa inferior de barrera contra humedades 4. Opcionalmente, una capa reductora de sonido 6 está conectada con la capa externa superior de barrera contra humedades 1.
Capa de barrera contra humedades: Aunque se puede utilizar cualquier material útil para los propósitos declarados de la invención, el solicitante ha determinado que el aislante A estratificado consigue los mejores resultados cuando la capa externa superior de barrera contra humedades y, tambien preferiblemente, la capa externa inferior de barrera contra humedades 4 son una película transparente, no estática, resistente a llamas, resistente a humedades, contra residuos, de 76.2 micrómetros (3 milesimos de pulgada), tal como película APTIV PEEK® (sensible a la presión), Victrex Polymer Solutions, Succasunna, NJ. Es preferible que la capa de barrera contra humedades tenga la propiedad de tener un alto rendimiento térmico que pueda soportar la alta reflexión térmica sin plomo de las temperaturas de soldadura.
Capa retardante de llama: El solicitante ha determinado mediante pruebas que el aislante estratificado de la invención funciona mejor cuando la capa retardante de llama 2 es ciento por ciento muselina de algodón en una "textura" "alveolar", tal como ese término es conocido en la industria, recubierto con un revestimiento a prueba de llama. Un tipo de revestimiento adecuado a prueba de llamas es Fire'Z-OFF®, fabricado por RDR Technologies LLC, en la Ciudad de Oklahoma, OK. Es preferible que el revestimiento a prueba de llamas sea aceptable de acuerdo con la norma NFPA 255, con una clasificación de clase A.
Capa de metal: El solicitante ha determinado que se crea el aparato aislante más eficaz A, cuando la capa de metal 3 es aluminio laminado, de papel fino, altamente pulido, certificado contra fuego, de calidad industrial noventa y nueve por ciento pura, clase A, clase I.
Espaciador: La capa espaciadora 5 es muy eficaz en forma de tela de refuerzo de poliéster que crea espacio de aire entre las dos capas de metal 3, cuando se presenta esa configuración. La tela de refuerzo de poliester es una capa estándar de producción en el aluminio de doble lado. Es tan delgado como un trozo de papel de copia, aproximadamente 101.6 micrómetros (4 milésimos de pulgada). El objetivo de la capa espaciadora es agregar un espacio de aire entre las capas de aluminio.
Reducción acústica: La capa reductora de sonido 6 puede ser cualquier material reductor de sonido. Un ejemplo de capa reductora de sonido es la espuma de celda cerrada de melamina. Se pueden utilizar también otros materiales reductores de sonido, tales como material termoacústico, goma, varias pieles, madera de balsa y lana. Una capa de reductora de sonido de 10.16 centímetros (cuatro pulgadas) es muy eficaz cuando se requiere mayor insonorización. Se puede ajustar el grosor de la capa reductora de sonido para cumplir con la aplicación particular de reducción de sonido en aislamiento.
Resultados de las pruebas Se ha demostrado que esta combinación de materiales en esta formación estratificada proporciona un aparato aislante extraordinariamente eficaz. Las pruebas muestran que la invención ha satisfecho la "Prueba de combustión" de FAA FAR en todas sus muchas partes y secciones. Por ejemplo, la "Prueba de combustión" de FAA requiere una combustión vertical de quince segundos mediante el uso de un mechero Bunsen con llama ardiente no continua después de cinco segundos. El presente aislante duró más de nueve minutos sin quemarse y se apagó inmediatamente cuando se retiró la llama.
Aún más, la prueba de FAA requiere una combustión vertical de quince segundos con un mechero Bunsen mediante el uso de una llama continua despues de cinco segundos. La invención satisfizo y superó esta prueba.
En otra prueba, la invención reflejó el calor, del sol por ejemplo, desde el interior de una aeronave más de noventa y ocho por ciento (98%). La invención refleja la temperatura ambiente (convectiva/conductora) de vuela adentro de la aeronave más de un noventa por ciento (90%). La invención repele la humedad por encima y por debajo del piso y no contiene fibra de vidrio, materiales cancerígenos ni aluminio con deposición de vapor.
El aislante de la invención pasa las pruebas de VOC (compuestos orgánicos volátiles) y de SVOC (compuestos orgánicos semivolátiles) en las cuales prácticamente no se detectaron contaminantes. Además, la presente invención Skydrol pasó las pruebas de Skydrol (combustible para aeronaves a reacción), ácido de batería y aguas azules (orina) en que se había sumergido durante dos semanas en cada uno y no absorbió ninguno de los fluidos o, en otras palabras, no absorbió ninguno de los fluidos. Es preferible que la primera modalidad del aislante sea de alrededor de 427.2 gramos por metro cuadrado (1.4 onzas por pie cuadrado) y el aislante de la segunda modalidad de 732.4 gramos por metro cuadrado (2.4 onzas por pie cuadrado).
Las capas se pueden mantener juntas por los bordes o se pueden mantener juntas por otros medios, tales como por gravedad, fricción y otros medios adecuados. Las capas se pueden unir colocando simplemente sentar las capas una encima de otra. Un procedimiento de acolchado con anchos de 2.54 cm, 5.08 cm o 7.62 cm (1", 2" o 3") también puede mantener juntas la capas. El acolchado a máquina se realiza mediante el uso de una máquina industrial de acolchado con la ayuda de múltiples agujas que cosen (utilizando varias hebras) a través de la anchura y/o longitud de las capas. Es preferible que el acolchado para unir las capas, sea a través de las capas retardantes de fuego, la(s) capa(s) de metal y la capa espaciadora, y no a través de la barrera contra humedades. Como tal, la capa de barrera contra humedades se aplica como una capa tras el procedimiento de acolchado. Las películas de barrera contra humedades, tales como la película APTIV PEEK (película autoadhesiva) también mantiene juntos los tejidos.
Método de aislar un aparato La invención también se refiere a un método para aislar un aparato o un vehículo. Los pasos de aislamiento incluyen: proporcionar un material aislante como se indica más arriba; e instalar el material aislante en el aparato o el vehículo.
El aislante y el método de la invención proporcionan en conjunto un aparato aislante, retardante de llama, retardante de humedades y reductor de sonido. Es fácil de cortar con unas tijeras o una cuchilla recta. Se instala fácilmente. Se pueden utilizar conexiones de gancho y bucle para conectar los bordes del aislante de un sustrato (tal como, por ejemplo, un espacio interior de vehículo o de aeronave) y se pliega fácilmente lo que le permite ser fácilmente transportada, luego ajustarla según indicaciones del cliente en los espacios deseados.
EJEMPLOS EJEMPLO 1 Resultados de inflamabilidad vertical de la segunda modalidad de la invención Prueba de combustión vertical de 12 segundos, conforme a 14 CFR 25.856 (c), apendice F, parte 6: El tiempo medio de extinción no podrá exceder de 15 segundos. La longitud media no podrá ser exceder de 20.32 cm (8").
El goteo medio no puede exceder de 5 segundos después de haber fallado.
Descripción del material Segunda modalidad El aislante de esta prueba pasó la prueba de inflamabilidad vertical.
EJEMPLO 2 Resultados de la propagación de la llama 14 CFR 25,856 (c), apendice F, parte 6: La llama de propagación no debe superar los 5.08 cm (2").
El tiempo de autoextinción no debe superar los 3 segundos ninguna muestra.
Descripción del material Acondicionamiento 70 grados +/- 5, Humedad 50% +/- 10%, Calorímetro 1.51 , Termopar 498 grados.
El aislante de esta prueba pasó la prueba de propagación de llama.
EJEMPLO 3 Pruebas de la primera modalidad de la invención El aislante de la invención fue sometido a una prueba de respuesta térmica con calorímetro de cono.
Prueba como se describe en ASTM E-1354. Los resultados se muestran en la figura 3. Se ve que el aislante impidió que el calor penetrara a través del aislante incluso a temperaturas de 245 grados centígrados.
EJEMPLO 4 Pruebas de la primera modalidad de la invención El aislante de la invención fue sometido a una prueba modificada de equipo contra incendios como se describe en ASTM E-162. Los resultados se muestran en la figura 4. Se muestra con los resultados que el aislante impidió que el calor penetrara a traves del aislante, incluso a temperaturas de aproximadamente >204.4 grados centígrados (>400 grados Fahrenheit).
Se ha presentado la descripción de las presentes modalidades de la invención con propósitos de ilustración, pero no se pretende que sea exhaustiva o que limite la invención a la forma expuesta. Muchas de las modificaciones y variaciones serán evidentes para los expertos en la téenica. Como tal, aunque se ha expuesto la presente invención en relación con una modalidad de la misma, se debe entender que otras modalidades pueden caer dentro del espíritu y el alcance de la invención, como se describe y se establece en la presente.

Claims (23)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES
1.- Un aparato aislante estratificado, que comprende: una capa externa superior de barrera contra humedades; seguida de una primera capa retardante de llama; seguida de una capa de metal; seguida de una segunda capa retardante de llama; y seguida de una capa externa superior de barrera contra humedades.
2.- El aparato aislante estratificado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende adicionalmente una capa reductora de sonido.
3.- El aparato aislante estratificado de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque dicha capa reductora de sonido se encuentra sobre dicha capa externa superior de barrera contra humedades o dicha capa externa inferior de barrera contra humedades.
4.- El aparato aislante estratificado de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque dicha capa reductora de sonido comprende espuma de celda cerrada de melamina.
5.- El aparato aislante estratificado de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el aparato reductor de sonido es espuma, fibra de vidrio, material termoacústico, goma o lana.
6.- El aparato aislante estratificado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dicha capa externa superior de barrera contra humedades y dicha capa externa inferior de barrera contra humedades son de plástico resistente a las llamas o espuma celular resistente a las llamas.
7 - El aparato aislante estratificado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque dicha capa retardante de llama es tela con un revestimiento a prueba de llamas.
8.- El aparato aislante estratificado de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque dicha tela es tela de muselina de algodón o tela de tramado de muselina de algodón.
9.- El aparato aislante estratificado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dicha capa de metal comprende aluminio.
10.- El aparato aislante estratificado de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque dicha capa de metal aluminio es hoja delgada de aluminio con apariencia de papel altamente pulido, 99% de calidad industrial, certificado contra el fuego de clase A, clase I.
11.- El aparato aislante estratificado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque dicha capa externa inferior de barrera contra humedades es resistente a las llamas.
12.- El aparato aislante estratificado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque dicha capa externa superior de barrera contra humedades y dicha capa externa inferior de barrera contra humedades son una película contra residuos, a prueba de humedad, resistente a las llamas, no estática, transparente, de 3 milímetros.
13.- Un aparato aislante estratificado, que comprende: una capa externa superior de barrera contra humedades; seguida de una primera capa retardante de llama; seguida de una primera capa de metal; seguida de una capa espadadora; seguida de una segunda capa de metal; seguida de una segunda capa retardante de llama, y seguida de una capa externa superior de barrera contra humedades.
14.- El aparato aislante estratificado de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque dicha capa espadadora consiste en tela de refuerzo de poliester.
15.- El aparato aislante estratificado de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque comprende adicionalmente una capa reductora de sonido.
16.- Un método para aislar un aparato o vehículo, los pasos comprendiendo: proporcionar el material aislante de la reivindicación 1; e instalar el material aislante en el aparato o el vehículo.
17.- Un método para aislar un aparato o vehículo, cuyos pasos comprenden: proporcionar el material aislante de la reivindicación 2; e instalar el material aislante en el aparato o el vehículo.
18 - Un metodo para aislar un aparato o un vehículo, que comprende los pasos de: proporcionar el aislante de la reivindicación 13, e instalar el material aislante en el aparato o el vehículo.
19.- Un método de aislar un aparato o un vehículo, que comprende los pasos de: proporcionar el aislante de la reivindicación 15, e instalar el material aislante en el aparato o el vehículo.
20.- Un método para elaborar el aislante mejorado de la reivindicación 1, que comprende los pasos de: extender sucesivamente una capa externa superior de barrera contra humedades, luego una primera capa retardante de llama, luego una capa de metal, luego una segunda capa retardante de llama, luego una capa externa inferior de barrera contra humedades.
21.- El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque incluye adicionalmente extender una capa reductora de sonido sobre dicha capa externa superior de dicha capa externa superior de barrera contra humedades.
22.- Un método para elaborar el aislante mejorado de la reivindicación 13, que comprende los pasos de: extender sucesivamente una capa externa superior de barrera contra humedades, luego una primera capa retardante de llama, luego una capa de metal, luego una capa espadadora, luego una segunda capa de metal, luego una segunda capa retardante de llama, luego una capa externa inferior de barrera contra humedades.
23.- El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado además porque incluye adicionalmente extender una capa reductora de sonido sobre dicha capa externa superior de dicha capa externa superior de barrera contra humedades.
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