MXPA03007271A - Material laminar acustico termoformable. - Google Patents

Material laminar acustico termoformable.

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Abstract

Se describe un material laminar acustico termoformable de multiples capas util para fabricar componentes de absorcion acustico, barrera acustica y/o amortiguacion de vibracion que incluye una capa una capa de barrera de fibras sinteticas que tiene un peso de area de aproximadamente 430 g/metro cuadrado (40 g/pie cuadrado) a aproximadamente 1076 g/metro cuadrado (100 g/pie cuadrado) y una capa absorbente de fibras sinteticas tendidas verticalmente, fibras naturales o una combinacion de fibras sinteticas y naturales. Los materiales laminares acusticos termofraguables pueden incluir capas adicionales, ciertas modalidades incluyen una capa de pelicula polimerica impermeable dispuesta en la capa de barrera y la capa absorbente.

Description

MATERIAL LAMINAR ACÚSTICO TERMOFORMABLE CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención es concerniente con un material laminar acústico termoformable y en particular con materiales laminares en múltiples capas termoformables que son ligeros y exhiben una combinación sobresaliente de características de absorción acústica, barrera acústica y/o amortiguación de la vibración.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los materiales laminares aislantes acústicos y/o absorbentes de sonido termoformables son empleados en sustancialmente todos los vehículos motorizados producidos en masa que tienen un compartimiento del pasajero hermético al clima. La termoformabilidad se refiere a la capacidad del material laminar a ser formado en una herramienta de moldeo bajo aplicación de calor y opcionalmente presión y subsecuentemente retener la forma moldeada. Es altamente deseable que el material laminar acústico termoformable utilizado para moldear paneles aislantes de sonido . y/o absorbentes de sonido para aplicaciones vehículos motorizados tenga propiedades que imparten resiliencia y flexibilidad a los paneles terminados. Esta combinación de termoformabilidad, flexibilidad y resiliencia o retención de forma facilita la instalación económica del panel acústico al Ref.: 149347 vehículo al permitir que el panel se doble durante la instalación, tal como para ajustar el " panel a un espacio obstruido, sin dañar o deformar permanentemente la forma del panel y al asegurar que el panel se conformará tan precisamente como sea necesario a los contornos de un componente de vehículo sin manipulación laboriosa extensa del panel. Además de la termoformabilidad, flexibilidad y resiliencia, todas las cuales son importantes para obtener una manufactura, y/o instalación económica del panel acústico, hay necesidad de paneles acústicos progresivamente más delgados con el fin de maximizar la disponibilidad de espacio para otros componentes del vehículo, pasajeros y carga. También, hay una necesidad progresiva por paneles acústicos de peso más ligero con el fin de minimizar el consumo de combustible. Así, es un objeto de esta invención proporcionar un material laminar acústico termoformable que sea flexible y resiliente, delgado, de peso ligero, de bajo costo y que exhiba propiedades de absorción acústica, barrera acústica y/o amortiguación de vibración sobresalientes.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un material laminar acústico termoformable- en múltiples capas de acuerdo con esta invención incluye una capa de barrera de fibras sintéticas que tienen un peso de área de aproximadamente 430 g/metro cuadrado (40 g/pie cuadrado) a aproximadamente 1076 g/metro cuadrado (100 g/pie cuadrado) y una capa absorbente de fibras sintéticas tendidas verticalmente, fibras naturales o una combinación de fibras sintéticas y naturales. Los materiales laminares acústicos termoformables de múltiples capas de esta invención son útiles para manufacturar componentes absorbentes acústicos, barreras acústicas y/o de amortiguación de vibración para varias aplicaciones, especialmente en vehículos motorizados tales como automóviles y camiones. Estas y otras características, ventajas y objetos de la presente invención se comprenderán y apreciarán mejor por aquellos experimentados en la técnica por referencia a la · siguiente especificación, reivindicaciones y dibujos adjuntos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista esquemática en sección transversal de un material laminar acústico termoformable que incluye una capa de barrera y una capa absorbente. La figura 2 es una vista esquemática en sección transversal de un material laminar acústico termoformable que incluye una capa de barrera, una capa absorbente y una capa de película polimérica dispuesta entre la capa de barrera y la capa absorbente. La figura 3 es una vista esquemática en sección transversal de un material laminar acústico termoformable que incluye una capa de barrera, una capa absorbente y una capa de gasa dispuesta entre la capa de barrera y la capa absorbente . La figura 4 es una vista esquemática en sección transversal de una estera fibrosa no tejida tendida verticalmente que puede ser usada en los materiales laminares acústicos termoformables de esta invención.
DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS En la figura 1 se muestra un material laminar acústico termoformable 10, que de acuerdo con la invención incluye una capa de barrera 12 de fibras sintéticas que tiene un peso de área de aproximadamente 430 g/metro cuadrado (40 g/pie cuadrado) a aproximadamente 1076 g/metro cuadrado (100 g/pie cuadrado) y un espesor representativo de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 5 mm y una capa absorbente 14 de fibra sintética tendida verticalmente, fibra natural o una combinación de fibra sintética y fibra natural, en donde la capa absorbente tiene un peso de área de aproximadamente 270 gramos/m2 (25 gramos/pie2) a aproximadamente 1076 gramos/m2 (aproximadamente 100 gramos/pie2) y un espesor representativo de por lo menos aproximadamente 20 mm. Los espesores indicados se refieren a los espesores de las capas del material laminar acústico termoformable antes de que haya sido formado o moldeado en una herramienta bajo la aplicación de calor y opcionalmente presión. Después de la formación o moldeo del material · laminar acústico termoformable, las capas 12, 14 tendrán comúnmente espesores variables que fluctúan hasta los espesores originales de las capas antes de la termoformación. Los materiales laminares acústicos termoformables de esta invención incluyen dos o más capas, cada capa tiene una longitud y ancho que es comúnmente por lo menos de un orden de magnitud mayor que el espesor de la capa, que son anexadas entre si en relaciones superpuestas, de tal manera que el espesor de tal es aproximadamente la suma de los espesores de las capas individuales. Los materiales laminares acústicos termoformables de esta invención son materiales laminares termoformables que exhiben propiedades aislantes de sonido, absorción acústica, barrera de sonido y/u otras propiedades atenuadoras de sonido. En particular, los materiales laminares acústicos termoformables de esta invención pueden ser formados o moldeados apropiadamente e instalados entre el compartimiento del motor y el compartimiento del pasajero de un vehículo motorizado y/o sobre el techo, piso y/o puertas de un vehículo para reducir la cantidad de ruido de un motor y/o del camino en el compartimiento del pasajero del vehículo motorizado . La capa de barrera es una capa de relativamente alta densidad de fibra sintética no tejida que ha sido comprimida para formar una hoja o capa que tiene un peso de área de aproximadamente 430 g/metro cuadrado (40 .g/pie cuadrado) a aproximadamente 1076 g/metro cuadrado (100 g/pie cuadrado) y un espesor de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 5 mm. La capa de barrera exhibe comúnmente excelentes propiedades de barrera de transmisión del sonido superiores a aquellas de la capa absorbente. La capa de barreta 12 puede ser tendida vertrealmente, tendida por aire, tendida cruzada, perforada por aguja o los semejantes. La capa absorbente es un material relativamente de baja densidad que es típicamente esponjado para mantener un peso de área de aproximadamente 270 gramos/m2 (25 gramos/pie2) a aproximadamente 1076 gramos/m2 (aproximadamente 100 gramos/pie2) para un espesor que es por lo menos aproximadamente 20 mm, más comúnmente de alrededor de 20 a aproximadamente 40 mm (antes de la termoformación del material laminar acústico) . La capa absorbente exhibe propiedades absorbentes de sonido superiores en comparación con la capa de barrera. La capa de barrera y la capa absorbente pueden ser anexadas entre sí ya sea directamente, tal como con perforación de aguja a través de las capas, de tal manera que las fibras en por lo menos una de las capas penetran a y se entrelazan con las fibras de la otra capa o indirectamente, tal como con una capa de película polimérica dispuesta entre y pegada a cada una de la capa de barrera y la capa absorbente. Se ha descubierto que una capa absorbente altamente eficiente que es de peso ligero y relativamente delgada puede ser obtenida al utilizar fibra sintética tendida verticalmente, fibra natural o una combinación de fibra sintética y fibra natural. La capa fibrosa tendida verticalmente ha mostrado proporcionar absorción de sonido mejorada en comparación con un material altamente esponjado convencional utilizando las mismas fibras y el mismo peso y/o densidad. Una capa o guata fibrosa tendida verticalmente es una capa fibrosa no tejida o guata que ha sido repetidamente plegada alternativamente sobre sí misma (esto es, plegada) para producir un material laminar plegado verticalmente en el cual las fibras son predominante o por lo menos preferencialmente orientadas con la dirección longitudinal de las fibras siendo paralela con la dirección de espesor de la capa o guata. Los materiales no tejidos tendidos verticalmente también son denominados como tela de compresión variable. Materiales tendidos verticalmente pueden ser producidos al utilizar equipo de mezcla de fibras textiles estándar (si se utiliza una mezcla de fibra) y equipo de cardado textil estándar para formar una tela no tejida. Luego la tela no tej ida cardada es alimentada a una máquina de tendido vertical que pliega la tela de regreso sobre si misma para formar una estructura tendida vérticálmente o plegada. Las vueltas verticales son preferiblemente pegadas de manera conjunta térmicamente, tal como al utilizar un horno de convección de transportador de lecho plano. Una estera fibrosa no tejida tendida verticalmente que puede ser empleada en los materiales laminares termoformables de esta invención es mostrada en la figura 4. La estera fibrosa no tejida tendida verticalmente ilustrada 40 comprende una tela de fibra cardada 41 que es repetidamente plegada sobre si misma para formar una multiplicidad de vueltas o pliegues verticales adyacentes 42. Esta estructura tendida verticalmente es utilizada en la capa absorbente 14 de cada una de las modalidades ilustradas en las figuras 1, 2 y 3 y puede ser empleada en la capa de barrera 12. También se ha descubierto que una fibra sintética tendida verticalmente puede ser empleada ventajosa pero no necesariamente en la capa de barrera 12. Las capas fibrosas utilizadas en los materiales laminares acústicos termoformables de esta invención pueden ser preparadas utilizando cualquier técnica apropiada, tal como procesos de formación de tela de tendido en seco convencionales, en los que se incluyen cardado, tendido por aire, etc. Las telas resultantes pueden ser procesadas adicionalmente, esto es, tendidas verticalmenter tendidas en cruz, enhebradas por aguja, pegadas térmicamente, hidroentrelazadas , pegadas químicamente, etcétera. La figura 2 muestra otra modalidad de la invención en donde una capa de película polimérica 16 está dispuesta entre la capa de barrera 12 y la capa absorbente 14. La capa de película polimérica 16 es una hoja de material sustancialmente continua relativamente delgada que comprende un polímero. La película polimérica puede ser usada convenientemente para anexar adhesivamente la capa de barrera 12 y la capa absorbente 14 conjuntamente. Esto se puede obtener al utilizar una película polimérica 16 que tiene un adhesivo sensible a la presión dispuesto sobre lados opuestos de la película. Alternativamente, la película polimérica 16 puede ser usada como un adhesivo de fusión térmica para pegar conjuntamente las capas 12 y 14. Alternativamente ó además, la película polimérica 16 puede ser usada para mejorar las propiedades de barrera acústica del material laminar acústico termoformable 20. En tanto que no hay un límite superior o inferior preciso para el espesor de la película polimérica 16, la película polimérica 16 puede tener comúnmente un espesor de aproximadamente 0.025 mm a 0.51 mm (1 a 20 milésimas de pulgada) . Sin embargo, es posible utilizar películas más delgadas y/o más gruesas si se desea. Películas poliméricas apropiadas incluyen películas de poliolefina (por ejemplo, polietileno) , películas de tereftalato de polietileno, etc. Un ejemplo de una película polimérica disponible comercialmente que puede ser usada es una película adhesiva en multicapas de poliolefina INTEGRAL™ 906, que es una película impermeable disponible de la Dow Chemical Company. En esta modalidad, cada una de las capas 12 y 14 puede comprenden independientemente arreglos fibrosos tendidos verticalmente, tendidos por aire, tendidos en cruz, perforados por aguja u otros arreglos fibrosos no tejidos. Contrario a la creencia y práctica común, se ha descubierto que se pueden preparar materiales laminares termoformables que tienen excelentes propiedades de barrera acústica/absorción al combinar capas fibrosas con una película polimérica impermeable. Películas poliméricas permeables y gasas han sido utilizados en la manufactura de materiales laminares acústicos termoformables para impartir propiedades de absorción de sonido mejoradas y para desplazar la frecuencia a la cual ocurre la absorción pico, esto es, sintonizar la barrera para una aplicación particular. Se creía previamente que la película polimérica o gasa debe ser permeable o hacerse permeable con el fin de tener las propiedades de barrera de sonido/absorción deseadas. El uso de una película impermeable entre capas fibrosas tiene la ventaja de proporcionar un material laminar termoformable de costo más bajo que tiene excelentes propiedades de barrera acústica/absorción en comparación con los- materiales laminares acústicos termoformables conocidos que tienen una gasa permeable o capa de película polimérica perforada. Esto es debido al hecho de que el filamento hilado-pegado y otras gasas, también como películas perforadas, requieren procesos de manufactura más complicados y caros. El término "película impermeable" como se usa en la presente significa una película que tiene una resistencia al flujo de aire no menor de aproximadamente 5,000 Rayls . De acuerdo con otra modalidad de la invención, un material laminar acústico termoformable 30 que comprende una capa de barrera de fibra sintética 12, una capa absorbente de fibra sintética tendida vertrealmente, fibra natural o una combinación de fibra sintética y fibra natural y una gasa 18 entre la capa de barrera y la capa absorbente es mostrada en la figura 3. Una gasa es una tela tejida relativamente delgada y durable que puede comprender fibras sintéticas o naturales. La capa de gasa 18 puede ser usada para anexar conjuntamente las capas 12 y 14, tal como la aplicación de un adhesivo a los lados opuestos de la gasa 18 antes de disponer la gasa 18 entre las capas 12 y 14. Se ha encontrado que el uso de la capa de gasa 18 en el material laminar acústico termoformable 30 mejora las propiedades de absorción acústica.
Los materiales laminares acústicos termoformables de esta invención pueden ser utilizados en la manufactura de sistemas de alfombras aislantes acústicos. En este caso, la capa de barrera 12 comprende una alfombra. Por ejemplo, una alfombra reforzada con látex (por ejemplo, 12 onzas de látex/yarda2 de alfombra) fue anexada a una capa de poliéster esponjada, tendida verticalmente (tereftalalto de polietileno) que tiene un peso de área de aproximadamente 646 g/metro cuadrado (60 gramos/pie2) a aproximadamente 1076 g/metro cuadrado (100 g/pie cuadrado) , un espesor de aproximadamente 35 mm y una resistencia al flujo de aire de menos de 100 Rayls, para proporcionar un sistema de alfombra de peso ligero, relativamente delgado, económico que exhibe propiedades aislantes de sonido sobresalientes. La resistencia al flujo de aire puede ser determinada de acuerdo con el ASTM C522-87, "Standard Test Method for Airflow Resístanse of Acoustic Materials". Con el fin de proporcionar un material laminar acústico termoformable, la capa de barrera puede ser formada de fibras sintéticas que pueden ser fusionadas térmicamente de manera conjunta durante una operación de termoformación para proporcionar un producto terminado resiliente flexible que se conforma a los contornos de un componente de vehículo al cual el producto formado va a ser montado. Fibras apropiadas para impartir termoformabilidad incluyen varias fibras termoplásticas que pueden ser reblandecidas y/o parcialmente fundidas después de la aplicación de calor durante un proceso de termoformación para formar una multiplicidad de enlaces en intersecciones fibra/fibra para impartir propiedades de retención de forma flexibles y resilientes. Ejemplos de fibras termoplásticas apropiadas incluyen fibras que consisten de homopolimeros y copolimeros de poliéster, nylon, polietileno, polipropileno y mezclas de fibras formadas a partir de estos polímeros y copolimeros. Particularmente apropiadas son las fibras compuestas o bicomponentes que tienen un componente aglutinante de fusión relativamente baja y un componente de resistencia de punto de fusión más alto. Las fibras bicomponentes de este tipo son ventajosas puesto que el componente de resistencia imparte y mantiene resistencia apropiada a la fibra en tanto que las características de pegado son impartidas por el componente de baja temperatura. Una variedad de fibras bicomponentes de este tipo están disponibles comercialmente de varias fuentes. Una fibra apropiada para uso en la presente invención es una construcción bicomponente de envolvente-núcleo en donde el núcleo es formado de un polímero de tereftalato de polietileno de punto de fusión relativamente alto (PET) y la envolvente comprende un copolímero de PET que tiene una temperatura de fusión más baja que exhibe propiedades de adhesivo termoplástico y de termoformabilidad cuando es calentado a una temperatura de aproximadamente 170 a 200°C. En muchas aplicaciones, se puede impartir termoformabilidad apropiada al utilizar fibras termoplásticas sintéticas en la capá de barrera, en tanto que se usan todas las fibras naturales o una combinación de fibras naturales y sintéticas en la capa absorbente. Sin embargo, en ciertas aplicaciones, puede ser deseable utilizar fibras termoplásticas sintéticas tanto en la capa de barrera como en la capa absorbente. Si se desea, también se pueden emplear fibras naturales en la capa de barrera, a condición que incluya una cantidad suficiente de fibras termoplásticas para impartir termoformabilidad. Las fibras naturales que pueden ser empleadas incluyen fibras de hemp, fibras de lino, fibras de lino, fibras de yute, fibra kenaf (fibra liberiana) , sisal, mezclas de los mismos y los semejantes. Se considera que la descripción anterior es de las modalidades preferidas solamente. Modificaciones de la invención se les presentarán a aquellos experimentados en la técnica y aquellos que hacen o usan la invención. Por consiguiente, se comprenderá que las modalidades mostradas en los dibujos y descritas anteriormente son sólo por propósitos ilustrativos y no se proponen limitar el alcance de la invención, que es definido por las siguientes reivindicaciones como se interpreta de acuerdo con los principios de las leyes de patentes, en la que se incluyen la doctrina de equivalentes . Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (21)

  1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como .antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. ün material laminar acústico termoformable, caracterizado porque comprende: una capa de barrera de fibras sintéticas que tiene un peso de área de aproximadamente 430 g/metro cuadrado (40 g/pie cuadrado) a aproximadamente 1076 g/metro cuadrado (100 g/pie cuadrado) y una capa absorbente de fibra sintética tendida verticalmente, fibra natural o una combinación de fibra sintética y natural, la capa absorbente tiene un peso de área de aproximadamente 270 gramos/m2 (25 gramos/pie2) a aproximadamente 1076 gramos/m2 (aproximadamente 100 gramos/pie2) y un espesor de por lo menos aproximadamente 20 mm.
  2. 2. El material laminar acústico termoformable de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además una capa de película polimérica dispuesta entre la capa de barrera y la capa absorbente.
  3. 3. El material laminar acústico termoformable de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además una capa de gasa dispuesta entre la capa de barrera y la capa absorbente.
  4. 4. El material laminar acústico termoformable de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa, de barrera tiene una resistencia al flujo de aire de aproximadamente 200 a aproximadamente 300 Rayls.
  5. 5. El material laminar acústico termoformable de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa absorbente tiene una resistencia al flujo de aire menor de 100 Rayls.
  6. 6. El material laminar acústico termoformable de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de barrera es una alfombra.
  7. 7. El material laminar acústico termoformable de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras sintéticas de la capa de barrera son tendidas verticalmente, tendidas por aire, tendidas en cruz o enhebradas por aguja.
  8. 8. El material laminar acústico termoformable de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras sintéticas consisten de tereftalato de polietileno.
  9. 9. El material laminar acústico termoformable de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras sintéticas de la capa de barrera son tendidas verticalmente, la capa de barrera tiene una resistencia al flujo de aire de aproximadamente 200 a aproximadamente 300 Rayls y la capa absorbente tiene una resistencia al flujo de aire menor de 100 Rayls.
  10. 10. El material laminar acústico termoformable de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además una película polimérica impermeable dispuesta entre la capa, de barrera y la capa absorbente..
  11. 11. El material laminar acústico termoformable de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de barrera es una alfombra, la capa absorbente es una capa de fibra tendida verticalmente , la capa absorbente tiene una resistencia al flujo de aire menor de 100 Rayls y la capa absorbente y la capa de barrera son anexadas entre sí sin una película polimérica o capa de gasa intermedia.
  12. 12. Un panel acústico moldeado caracterizado porque es fabricado del material laminar acústico termoformable de conformidad con la reivindicación 1.
  13. 13. Un vehículo caracterizado porque incluye el panel acústico moldeado de conformidad con la reivindicación 12.
  14. 14. El vehículo de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el panel acústico moldeado es un panel de aislamiento acústico del tablero de instrumentos, un sistema de alfombra acústica, un tendido de camión aislante acústico, un panel aislante acústico de la caja de ruedas o un panel aislante acústico de puerta.
  15. 15. Un material laminar acústico termoformable. caracterizado porque comprende: una capa de barrera de fibra sintética- que tiene un peso de área de aproximadamente 430 g/metro cuadrado (40 g/pie cuadrado) a aproximadamente 1076 g/metro cuadrado (100 g/pie cuadrado) y una capa absorbente de fibra que tiene un peso de área de aproximadamente 270 gramos/m2 (25 gramos/pie2) a aproximadamente 1076 gramos/m2 (aproximadamente 100 gramos/pie2) y un espesor de por lo menos aproximadamente 20 mm y una capa de película polimérica impermeable dispuesta entre la capa de barrera y la capa absorbente.
  16. 16. El material laminar acústico termoformable de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la capa de barrera tiene una resistencia al flujo de aire de aproximadamente 200 a aproximadamente 300 Rayls.
  17. 17. El material laminar acústico termoformable de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la capa absorbente tiene una resistencia al flujo de aire menor de 100 Rayls.
  18. 18. El material laminar acústico termoformable de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque las fibras sintéticas de la capa de barrera son tendidas verticalmente, la capa de barrera tiene una resistencia al flujo de aire de aproximadamente 200 a aproximadamente 300 Rayls y la capa absorbente tiene una resistencia al flujo de aire menor de 100 Rayls.
  19. 19. El material laminar acústico termoformable de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la capa de película polimérica es impermeable.
  20. 20. Un panel acústico moldeado caracterizado porque es fabricado del material laminar acústico termoformable de conformidad con la reivindicación 15.
  21. 21. El material laminar acústico termoformable de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la capa de película polimérica impermeable es una película de poliolefina que tiene una resistencia al flujo de aire no menor de 5,000 Rayls.
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