PT3015314T - Peça de acabamento acústica de leve peso - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "PEÇA DE ACABAMENTO ACÚSTICA DE LEVE PESO"

CAMPO TÉCNICO A invenção diz respeito a uma peça de acabamento de atenuação de som multi-camada para um veículo, em particular uma peça de acabamento ou de revestimento utilizada para o interior de um veículo, por exemplo, como um painel interno ou como peça de revestimento do chão ou para o exterior de um veículo, por exemplo, como uma peça de acabamento ou de revestimento na área do compartimento do motor ou como parte de um componente de acabamento do corpo inferior, bem como ao método de produção de uma tal peça.

TÉCNICA ANTERIOR A atenuação do som é um factor importante na concepção e projecto de um automóvel. Para a atenuação do som, são utilizados materiais fibrosos em sistemas acústicos de mola em massa, bem como em sistemas absorventes de uma ou de múltiplas camadas. A escolha de um particular material isolante de som para uma determinada aplicação é determinada não apenas pela sua capacidade de atenuar o som, mas também por outras considerações. Estas incluem o custo, o peso, a espessura, a resistência ao fogo, etc.. Os materiais de atenuação de som bem conhecidos incluem feltros, espumas, materiais de feltro de fibras comprimidas, lã de vidro ou lã de rocha e tecidos reciclados, incluindo materiais de desperdícios. 0 documento de patente EP 1 847 383 AI divulga uma peça de acabamento de multi-camada de acordo com os preâmbulos das reivindicações independentes 1 e 2.

Por exemplo, o documento de patente US 5298694 divulga uma teia isolante acústica para ser utilizada como uma camada absorvente, compreendendo microfibras soldadas por fusão e fibras ondulantes com tensão de enrugamento num rácio de peso de cerca de 40:60 a cerca de 95:5. As fibras ondulantes com tensão de enrugamento divulgada são fibras mecanicamente enrugadas ou fibras termicamente enrugadas. Estes tipos de enrugamento são utilizados principalmente para auxiliar o processo de produção da camada de feltro de material fibroso, no entanto, eles não têm um efeito prolongado sobre o desempenho do produto durante a utilização. O documento de patente EP 934180 A, divulga uma peça de acabamento acústica de multi-camada com pelo menos duas camadas por meio da qual a camada de topo é comprimida para formar uma camada de reforço micro porosa que tem uma resistência total ao fluxo de ar entre Rt = 500 Nsm-3 a Rt = 2500 Nsm-3 e um peso de área entre 0,3 kg/m2 e 2,0 kg/m2.

Para as peças descritas nesta e outras patentes semelhantes, bem como encontradas em automóveis, as camadas são normalmente formadas em conjunto para se obter uma estrutura multi-camada global. Uma maneira de se produzir uma camada que faça parte da multi-camada é distribuir as fibras de uma tal maneira que o peso da área (massa por unidade de área) da camada permaneça constante. Neste caso, se as camadas forem postas em conjunto uma sobre o topo de cada uma outra através do processo de formação, o peso da área total da multi-camada é ainda constante, enquanto a densidade global da multi-camada vai variar de ponto para ponto. Em particular, em áreas onde as camadas são comprimidas para se obter uma menor espessura na peça, a densidade global é maior do que nas áreas onde as camadas são menos comprimidas para preencher um espaço com espessura mais alta. Por esta razão e para este tipo de peças, a densidade global alta da multi-camada está geralmente associada à baixa espessura e a baixa densidade global da multi-camada está geralmente associada à alta espessura.

Estima-se que até 30% da área total de peças que configuram o estado da tecnologia não contribui para a absorpção de som de tais peças devido a áreas locais com alta densidade em baixa espessura, tornando o produto próximo da impermeabilidade ao ar nas áreas da peça. A estimativa de 30% de áreas fracas vem a partir da análise do espaço de acondicionamento tipico, ou seja, o volume disponível a ser preenchido por peças acústicas num veiculo. Para essas peças, a gama de espessuras está geralmente entre 5 e 60mm, mas a distribuição de espessura e os valores extremos podem variar entre diferentes automóveis e peças. Para as partes acústicas de interior tipicas dos painéis que estão na maioria dos tipos de absorpção, a distribuição da espessura encontrada é aproximadamente a seguinte: • Distribuição de espessura abaixo de 7,5mm 19%, • com uma distribuição de espessura entre 7,5 e 12.5 mm 27%, • com uma distribuição de espessura entre 12,5 e 17.5 mm 16%, • com uma distribuição de espessura entre 17,5 e 22.5 mm 13%, • com uma distribuição de espessura entre 22,5 e 27.5 mm 20%, • e com uma distribuição de espessura acima de 2 7,5 mm 5 %.

Estes dados mostram que as espessuras abaixo de 12.5 mm contribuem altamente para a área total da peça (cerca de 45%). Nessas áreas, o material é fortemente comprimido e isso tem um impacto negativo sobre o desempenho acústico, em particular para espessuras abaixo de cerca de 8mm. A localização de parte dessas áreas de baixa espessura está nos bordos e em torno dos recortes e, portanto, é menos importante, no entanto, uma boa parte dos 45% contribui fortemente para o desempenho. Para estas considerações, estima-se que aproximadamente 30% da área de uma peça tipica possui caracteristicas que são especialmente criticas para o desempenho global.

Uma outra questão importante é que o material fibroso utilizado correntemente é incapaz de atingir espessura suficiente em baixa densidade para atender aos requisitos de espessura da peça. Por conseguinte, é acrescentado peso para se obter a espessura requerida, no entanto, com custo em relação ao aumento do peso global da peça. O acréscimo de peso tem, por sua vez, um efeito negativo sobre o desempenho acústico das áreas de menor espessura onde o material está fortemente comprimido. Não só o espaço de acondicionamento disponível é relativamente limitado e influencia o desempenho da peça, mas em acréscimo, o aumento de peso limita ainda mais o desempenho nessas áreas. No global, devido ao material correntemente utilizado e ao problema que acabamos de descrever, até aproximadamente 30% da área, está minimamente ou não a contribuir para o seu desempenho acústico global. É, por conseguinte, objectivo da presente invenção optimizar ainda mais os produtos absorventes de multi-camadas do estado da tecnologia, em particular para optimizar ainda mais o desempenho acústico global da peça.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO 0 objectivo é obtido por uma peça de acabamento de automóvel de multi-camada para atenuação de ruido compreendendo pelo menos 2 camadas fibrosas e pelo menos uma camada de pelicula intermédia permeável ao ar entre as pelo menos 2 camadas fibrosas com as caracteristicas da reivindicação principal 1 ou 2. Em particular, e pelo motivo de todas as camadas terem uma espessura variável caracterizada pelo facto de que, pelo menos, para uma área onde a espessura está entre 4 e 12,5 mm, a resistência do fluxo de ar global (AFR global) e a densidade global ρ relacionam-se da seguinte forma 1500 < AFRgi0bai -10 ρ < 3800 com AFRgiobai em Nsm~3 e ρ em kg/m3 ou, pelo menos, para uma área onde a densidade global é superior a 250 kg/m3, a resistência do fluxo de ar global (AFRgi0bai) e a densidade global ρ relacionam-se da seguinte 1500 < AFRgi0bai -10 ρ < 38 0 0 com AFRgiobai em Nsnr3 e ρ em kg/m3.

As relações de AFRgi0bai= 10*ρ" + 1500 e AFRgi0bai= 10*ρ + 3800 representam, respectivamente, o valor óptimo minimo e máximo da AFRgi0bai como função da densidade global. A AFR global óptima para peças de multi-camadas tridimensionais (3D) está entre estes dois limites.

Para uma amostra da peça do estado da tecnologia, a AFR global aumenta com a densidade global e acima de um determinado valor, estimado para gue se encontre em torno de 220 kg/m3, a multi-camada é essencialmente fechada (medição AFR acima de 8000 N.s.nr3). Para amostras de acordo com a invenção, a multi-camada permanece aberta também para altas densidades, assegurando desse modo um desempenho acústico óptimo.

Para amostras de peças do estado da tecnologia, a AFR global seria apenas adequada para uma gama de densidade limitada dentro das relações dadas entre a AFR global e densidade global, enquanto as amostras de peças de acordo com a invenção seriam adequadas para toda a gama de densidades, em modo particular para densidades globais acima de 200 kg/m3, mais preferencialmente acima de 230 kg/m3, porém não mais alta do que 500 kg/m3. Isso significa que, pelo menos para a área de peça com uma espessura entre 4 mm e 12 mm, a AFR global ficaria dentro da gama definida e essa área deveria então contribuir para a absorpção acústica global da peça.

Surpreendentemente, mantendo a relação entre a resistência global do fluxo de ar e a densidade global dentro da gama, para uma espessura de pelo menos entre 4 e 12 mm, de preferência pelo menos entre 4 e lOmm, é possível obter-se uma peça moldada de 3 dimensões com um desempenho acústico optimizado sobre quase todo o perfil de espessura da peça. Ao fazer isto, qualquer área com uma espessura acima de 4 mm irá contribuir para a atenuação do ruído no veículo, optimizando ainda mais as propriedades acústicas das peças absorventes multi-camadas de automóveis. Pelo menos para a gama de espessura de pelo menos entre 4 a 12,5 mm, de preferência pelo menos 4 a 10 mm, esta é uma melhoria em relação aos materiais e tecnologias actualmente utilizados, pois nessas áreas normalmente o material está fechado ou perto de fechado e não essencialmente a contribuir mais para a absorpção acústica global da peça.

Em acréscimo, para baixa densidade global, por exemplo, para uma área com uma gama de espessura de, por exemplo, 20 a 30 mm, a AFR global não deverá cair abaixo do valor óptimo mínimo conforme definido para optimizar ainda mais o desempenho acústico global. A densidade global ρ em kg/m3 de uma certa parte da peça é definida como a massa total naquela parte dividida pelo volume total na mesma parte. Por meio do que a massa total é a massa das diferentes camadas combinadas e o volume total é o volume das diferentes camadas combinadas. A densidade global é calculada para a área local da peça, onde é medida a resistência global do fluxo de ar. A área local da peça é cortada perpendicularmente à direcção das camadas, para se obter uma parte da peça, sobre a qual é medida a densidade total. A relação entre a densidade e a resistência do fluxo de ar como definido e reivindicado, é relacionada à área e, portanto, a mistura de diferentes localizações iria resultar num conjunto de dados incorrecto. A resistência global ao fluxo de ar (AFR) é a AFR, conforme medida na área local da peça de acabamento. É claro para uma pessoa experiente com competência, que uma média sobre uma determinada área pequena irá fazer bem em seguir os ensinamentos da invenção conforme divulgado, uma vez que a medição para a densidade e a AFR é feita numa área em vez de ao nivel de um único ponto. A AFR é medida de acordo com a ISO 9053, utilizando o método do fluxo de ar directo (método A).

Devido à forma típica das peças e aos materiais utilizados, tanto a densidade global como a AFR global são variáveis sobre a superfície da peça. Com vista a definir a área mínima para medir essas quantidades, a ISO 9053 define uma área circular mínima tendo um diâmetro de 95 mm que deve ser utilizada. No entanto, como o molde 3D das peças é particularmente marcado em alguns casos, quando necessário, o especialista competente pode desviar-se do limite da norma e medir amostras com uma área circular menor tendo um diâmetro não inferior a 75 mm, proporcionada que esteja, a ferramenta para a medição da AFR, adaptada para proporcionar um fluxo de ar adequado nessa área local da peça. Para uma tal amostra, é aconselhável que a variação da espessura sobre a superfície da amostra seja mantida dentro de uma gama de cerca de 20%. Por exemplo, é aceitável medir uma amostra tendo uma espessura de 5 mm com desvio local entre 4 e 6 mm (e não fora deste intervalo) , ou uma amostra com uma espessura de 10 mm com desvios locais entre 8 e 12 mm (e não está fora deste alcance), ou uma amostra tendo uma espessura de 10 mm com desvios locais entre 8 e 12 mm (e não fora deste intervalo). Caso contrário, devido à forma da peça, por exemplo devido à falta de realidade planar perfeita e devido à variabilidade do material, as medições não seriam significativas. Por exemplo, a AFR seria ligada a uma área limitada da amostra onde a espessura fosse menor em comparação com a espessura média da amostra e, portanto, não seria representativa da amostra completa. A mesma amostra extraída de uma área local da peça deve ser utilizada para a AFR e para as medições de densidade. A permeabilidade ao ar é definida como tendo uma resistência ao fluxo de ar abaixo de 8000 N.s.m-3 por razões de simplicidade. 0 ar impermeável é definido como tendo uma resistência ao fluxo de ar igual ou superior a 8000 N.s.nr3. Acima de 8000 N.s.m-3, a resistência do fluxo de ar que pode existir é pelo menos insuficiente para ter um impacto majorado sobre o desempenho de absorpção acústica da peça.

Num modelo de realização, a peça de acabamento é feita com pelo menos 2 camadas fibrosas e uma camada de película intermédia, pelo que pelo menos uma das camadas fibrosas é uma mistura de fibras que consiste em 10 a 40% de peso de fibras ligantes, em 10 a 70 % de peso de fibras recicladas e 10 a 70% de peso de fibras ondulantes auto-enrugadas.

Num outro modelo de realização, a peça de acabamento é feita com pelo menos 2 camadas fibrosas e uma camada de película intermédia, pelo que pelo menos uma das camadas fibrosas é uma mistura de fibras compreendendo de 10 a 40% em peso de fibras ligantes e 10 a 70% em peso de fibras recicladas. De preferência, podem ser incluídas nesta camada 10 a 70% em peso de fibras sintéticas.

Surpreendentemente, a combinação de material em pelo menos uma das camadas fibrosas de acordo com os modelos de realização, optimiza ainda mais o desempenho acústico. Ela permite reduzir o peso e ainda obter a espessura variável necessária para este tipo de peças de acabamento de automóveis, normalmente na gama de entre 4 e 30mm, de preferência até 35 mm. No entanto, dependendo do material de pelo menos uma camada, até cerca de 40 a 50 mm de espessura total pode ser conseguida, por exemplo, com pelo menos uma camada contendo fibras auto-enrugadas. A camada de fibras de topo, a camada que se afasta da fonte de ruido, por exemplo, o corpo em branco (estrutura que apenas tem a pintura de primário), tem de modo preferencial uma área de peso entre 250 e 1800 g/m2 (gramas por metro quadrado) , de preferência entre 400 e 1000 g/m2.

De preferência, a espessura da camada de topo está entre 1 e 10 mm na parte de acabamento final. De preferência, esta camada tem uma espessura mais constante. A segunda camada voltada para a fonte de ruido, por exemplo o corpo em branco, tem de de um modo preferencial uma área de peso entre 250 e 1500 g/m2, mais preferencialmente entre 300 e 800 g/m2.

De preferência, a espessura da segunda camada está entre 2 e 60 mm na parte final do acabamento. O peso global da área de pelo menos 2 camadas fibrosas é de preferência entre 800 e 2500 g/m2, de preferência entre 1000 e 2000 g/m2.

Em particular, pela combinação dos materiais conforme reivindicado, é possivel obterem-se as espessuras mais altas necessárias para preencher o espaço de acondicionamento e, surpreendentemente, a área com espessuras mais baixas ainda mostra absorpção acústica, aumentando assim a área com propriedades efectivas de absorpção acústica em quase 100%. Com os materiais de acordo com a invenção, pode ser conseguido um aumento na espessura inicial com densidade reduzida, pelo que pode ser conseguida uma redução de peso na mesma espessura. Isto é uma vantagem para o fabricante de automóveis, uma vez que a peça se torna mais leve, tendo um efeito positivo directo sobre o consumo de combustível e a pegada de CO2 do automóvel.

Surpreendentemente, a resiliência inicial do material é mantida fundamentalmente intacta durante a produção e mesmo durante a utilização prolongada do material. Isto é benéfico, pois que as peças de acabamento ou o revestimento feito com o material, normalmente estão no automóvel ao longo da sua vida útil, o produto, portanto, manterá seu desempenho inicial por mais longo tempo. A camada de pelicula intermédia permeável ao ar tanto é uma pelicula de camada única como uma pelicula de multi-camada. De preferência a película pode ser de folha fundida ou insuflada. A camada de película intermédia tem, de preferência, uma espessura entre 5 e 100 g/m2, mais preferencialmente entre 8 e 50 g/m2, ainda mais preferencialmente entre 8 e 40 g/m2. A película pode ser feita a partir de pelo menos um dos seguintes polímeros: co-polímero ou polímero de acetato, como o Acetato de Vinil de Etileno (EVA) (Ethylene Vinyl Acetate), co-polímeros de acrilato, por exemplo, Ácido Acrilico de Etileno (EAA) (Ethylene Acrylic Acid), uma poliolefina, por exemplo, um poli-etileno (PE) baseado em polimero, como o Poli-etileno de Densidade Linear (LDPE) (linear density polyethylene), o poli-etileno linear de longa densidade (LLDPE) (linear long density polyethylene) ou um poli-etileno de longa densidade linear de metaloceno (mLLDPE) (metallocene linear long density polyethylene) ou derivados, ou uma película multi-camada, de preferência uma combinação de uma película de co-polímero à base de poli-etileno coberta com um adesivo de camada EAA pelo menos de um lado. A camada intermédia é permeável ao ar, pelo menos, no produto final, aumentando a resistência global do fluxo de ar da peça de acabamento. Dependendo do processo escolhido para laminar as camadas e moldar a peça final, a película pode ser permeável ao ar desde o início, ou pode tornar-se permeável ao ar durante a produção da peça. Se a película for tornada permeável ao ar numa etapa de produção separada, ela deve ser escolhida de tal forma que a película melhore a resistência de fluxo de ar global da peça.

Um processo preferido é abrir a camada de película durante a moldagem da peça de acabamento utilizando pressão de vapor para se obter uma camada permeável ao ar com uma resistência ao fluxo de ar que é benéfica para o desempenho acústico global da peça. Ao abrir a película durante a etapa de produção final da peça de acabamento, as propriedades de AFR da película podem ser ajustadas às necessidades necessárias.

De preferência, a camada intermédia é a camada com a mais alta resistência ao fluxo de ar.

De preferência, a resistência de fluxo de ar da camada fina intermédia está compreendida entre 500 e 2500 N.s.irr3 no produto final independentemente do processo escolhido. A camada intermédia permeável ao ar pode alternativamente ser uma de uma camada de não tecida, uma camada de fusão a quente, uma teia de colagem ou uma camada adesiva que, após a moldagem, tem o mesmo nível de resistência ao fluxo de ar que seria alcançado com o material de película.

Em alguns casos, a segunda camada pode ser removida da construção global, enquanto a primeira camada e a camada intermédia são mais difíceis de separar.

De preferência, a resistência ao fluxo de ar da camada de topo e da camada intermédia em conjunto representa pelo menos 55% da AFR total da multi-camada completa, de preferência entre 65% e 80% da AFR total da multi-camada completa. A peça de acabamento compreende pelo menos 2 camadas fibrosas das quais pelo menos uma das camadas é feita a partir de uma mistura de fibras que consiste em 10 a 40% em peso de fibras ligantes, 10 a 70% em peso de fibras recicladas e 10 a 70% em peso de fibras auto-enrugadas. A outra camada compreende de preferência pelo menos uma mistura de 10 a 40% de fibras ligantes e 10 a 90% de fibras recicladas. No entanto, esta camada também pode beneficiar de fibras auto-enrugadas ou fibras sintéticas adicionadas.

As fibras auto-enrugadas são fibras com dois lados, dispostas de tal modo que um lado encolhe de forma diferente da outro lado e, desse modo, induziu a moldagem do filamento para longe de linha recta, por exemplo, na forma de espiral, omega ou helicoidal. No entanto, na maioria dos casos, a forma não é necessariamente uma estrutura regular: as versões irregulares de 3 dimensões estão a ter a mesma vantagem.

As fibras auto-enrugadas podem ser feitas explorando as diferenças de morfologia ao longo da fibra, quer utilizando as diferenças de morfologia inerentes de dois polímeros diferentes ou quer criando uma diferença de morfologia num homopolímero por meio de aditivos ou manipulação de processo. Os métodos para conseguir isso incluem, mas não estão limitados a, tecnologias bi-componentes tais como a de lado a lado e núcleo de bainha excêntrica, que exploram as diferenças de peso molecular e/ou a estereoquímica de cada componente. Podem ser conseguidos efeitos semelhantes ao manipular outras variáveis do processo de fiação por fusão (isto é, viscosidade de fusão) que provocam um diferencial no nível de orientação ao longo do diâmetro da fibra, enquanto se utiliza um homopolímero. Além disso, também podem ser utilizados aditivos poliméricos, como ligadores reticulantes ou agentes de ramificação, para criar um efeito semelhante.

Um pré-requisito para o auto-enrugamento é um determinado potencial de enrugamento criado por diferenças de encolhimento, potência de encolhimento e módulo de elasticidade dos dois componentes da fibra.

Pode ser utilizado um enrugamento mecânico para aprimorar ainda mais o enrugamento de fibras e o molde formado, por exemplo, incluindo um tratamento de fio de enchimento embutido ou um tratamento de engrenagem em dente-serra.

As fibras auto-enrugadas diferem das fibras mecanicamente enrugadas de uma maneira que elas obtêm a capacidade de enrugamento durante a fiação da fibra como uma caracteristica intrínseca da fibra. Este auto-enrugamento intrínseco é menos provável de ser perdido durante as etapas do processo de produção ou de posterior utilização do material. 0 enrugamento em fibras auto-enrugadas é permanente.

As vantagens de utilizar uma fibra auto-enrugada em vez de uma fibra mecanicamente enrugada são múltiplas. Para a invenção como revelada, as vantagens mais importantes são que a fibra está no estado de enrugamento desde o início da produção das camadas fibrosas. 0 estado enrugado sob a forma de uma fibra em molde tri-dimensional aleatório é o estado preferido da fibra. De um modo surpreendente, a fibra permanece nesta forma preferida durante toda a produção, bem como durante a vida útil da peça de acabamento. Enrugar mecanicamente por conta própria é menos forte e perder-se-ão as suas propriedades ao longo do tempo. As fibras mecanicamente enrugadas achatam-se ao longo do tempo, perdendo a resiliência e a elevação, fazendo com que a peça de acabamento falhe na sua finalidade ao longo do tempo. A fibra auto-enrugada é de preferência uma fibra conjugada lado a lado. De preferência, o material conjugado é escolhido de tal modo que existe uma diferença na viscosidade provocando um inerente auto-enrugamento na fibra. No entanto, outros tipos de fibras conjugadas que mostrem um auto-enrugamento como definido também podem ser escolhidos.

As fibras que têm um potencial de enrugamento que é induzido posteriormente por um processo adicional, por exemplo, uma etapa de aquecimento, são definidas como tendo enrugamento latente. Este enrugamento pode também ser obtido pelo mesmo tipo de diferenças que as descritas anteriormente. De preferência, as fibras auto-enrugadas estão no seu estado de enrugamento final, e nenhum outro enrugamento é induzido por processos posteriores. Para ter o estado enrugamento desde o inicio da produção da peça de acabamento de automóvel, mostra uma melhor mistura das fibras, uma esteira fibrosa mais homogénea após a ordenação ou o ar comprimido, e menos enrugamento da esteira fibrosa durante a moldagem, por conseguinte, o tamanho em branco pode ser estimado com mais precisão. Ao mesmo tempo que induz o enrugamento durante a moldagem térmica da peça de acabamento, poderia resultar num forte enrugamento da esteira fibrosa, provocando um movimento das fibras durante a moldagem, o que pode resultar em falhas na peça final. Dependendo do molde de 3 D da peça de acabamento, não há beneficio numa iniciação demasiado tardia do encolhimento das fibras.

No global, a utilização das fibras auto-enrugadas aumenta a uniformidade da camada de material obtida por exemplo, por métodos de ordenação ou métodos de colocação de ar mais preferidos. A tendência natural das fibras auto-enrugadas para retornarem a uma forma enrolada aleatória dá às fibras uma resiliência adicional. Em particular, o material de má qualidade não está a aglomerar-se novamente durante o processamento e é melhor espalhar-se ao longo de toda a camada.

Surpreendentemente, o material como reivindicado pode ser termo-formado com mais precisão num molde de 3 D e em acréscimo, a resiliência do material não é substancialmente reduzida durante a moldagem, mostrando que as fibras estão menos sujeitas à deterioração durante o processo de moldagem da peça em presença. Para além disso, o material mantém a sua resiliência durante a utilização, ergo (portanto) é mantida por mais tempo, a espessura inicial directamente obtida após a moldagem.

De preferência, as fibras auto-enrugadas são feitas de uma ou de uma combinação de: • poliamida (nylon) de preferência poliamida 6 ou poliamida 6,6, em síntese PA; • poliéster e ou seus co-polimeros, por exemplo, tereftalato de poli-etileno em síntese PET; tereftalato de poli-butileno, em síntese PBT, ou • poliolefina, por exemplo, poli-propileno, (PP) ou poli-etileno (PE) • ou uma combinação de um polímero e do seu co-polímero como mencionado, por exemplo, uma combinação de tereftalato de poli-etileno e tereftalato de co-poli-etileno PET/CoPET. A utilização de poliésteres é a mais preferida, uma vez que eles têm um bom registo de reciclagem. Os polímeros utilizados podem ser virgens ou provenientes de recursos reciclados, desde que sejam apresentados os requisitos materiais.

De preferência, as fibras auto-enrugadas têm uma secção transversal redonda total, mais preferencialmente com um núcleo ôco, também conhecido como fibras de conjugado ôco. No entanto, podem também ser utilizadas outras secções transversais conhecidas na tecnologia para construir fibras conjugadas auto-enrugadas.

As fibras sintéticas de um dos modelos de realização podem ter uma secção transversal circular, de preferência ôca ou outra secção transversal, benéfica para o volume global do material fibroso. Por exemplo, uma seção hexagonal ôca ou uma secção transversal alada ôca. Outras secções transversais também podem funcionar.

Tanto as fibras sintéticas como as fibras auto-enrugadas podem ter 2 ou múltiplas cavidades ôcas na direcção do comprimento da fibra.

Os 2 lados, componentes ou polímeros devem ser distribuídos no fio do filamento, de modo que seja manifestada uma diferença na contracção de encolhimento. 0 enrugamento máximo pode ser desenvolvido quando as fibras são constituídas por partes iguais de cada componente e os componentes estiverem separados e localizados em lados opostos da fibra. 0 comprimento do feixe de fibra das fibras auto-enrugadas utilizadas está de preferência entre 32 e 76 mm. A fibra está de preferência entre 2 e 20 dtex (, mais preferencialmente entre 2 e 10 dtex.

As fibras ligantes para qualquer uma das camadas fibrosas podem ser de entre uma fibra de mono componente ou de bi-componente construída com pelo menos um dos seguintes materiais, o poliéster, em particular o tereftalato de poli-etileno, as poliolefinas, em particular o Poli-propileno ou o poli-etileno, ácido poliláctico (PLA) ou poliamida (PA) em particular a poliamida 6 ou a poliamida 6,6. As fibras ligantes estão de preferência entre 10 e 40% do peso das fibras totais para qualquer uma das camadas fibrosas.

As fibras de reciclagem são, de preferência, algodão de baixa qualidade, sintético de baixa qualidade, poliéster de baixa qualidade ou fibras naturais de má qualidade, pelo que o tipo de má qualidade é definido por ter pelo menos 51% em peso do material incluído, os 49% podem ser fibras de outras fontes. Por exemplo, um poliéster de má qualidade contém pelo menos 51% em peso de materiais à base de poliéster. Alternativamente, o material de má qualidade pode ser uma mistura de diferentes fibras sintéticas e naturais, pelo que não prevalece um tipo especial. A camada fibrosa que não inclui as fibras enrugadas ou a camada voltada para a fonte de ruído pode incluir outros tipos de fibras naturais ou sintéticas comuns na indústria, como, por exemplo, a lã, a abacá (espécie de cânhamo não comestível) , a poliolefina, por exemplo, o poli-propileno ou o poli-etileno, ou o poliéster, por exemplo, o tereftalato de poli-etileno (PET) ou uma mistura de umas tais fibras. Esta camada também pode incluir fibras ultra-finas na gama de 0,5 a 2 dtex.

De preferência, as camadas fibrosas têm a mesma ou semelhante mistura de fibras.

As pelo menos 2 camadas fibrosas podem ser comprimidas de forma diferente para formarem camadas com diferentes propriedades. Elas podem diferir em pelo menos uma de entre: rigidez, densidade, resistência ao fluxo de ar ou mistura da fibra, ou uma combinação dessas propriedades, para optimizar ainda mais as propriedades absorventes da peça de acabamento.

Num modelo de realização preferido, a peça de acabamento é para ser colocada num automóvel para cobrir um painel do veiculo para reduzir o ruido. 0 lado da peça de acabamento que está voltado na direcção do compartimento do passageiro, longe do painel do veiculo (a camada fibrosa superior) , pode ter uma mais alta rigidez do que no lado oposto ao lado do painel do veiculo (a segunda camada fibrosa). É preferível que este lado siga o corpo em branco e tem propriedades mais próximas de chapa.

De preferência, as pelo menos 2 camadas fibrosas e a camada de película intermédia em conjunto possuem uma densidade global compreendida entre 20 e 460 kg/m3. A densidade global variável pode ser conseguida de preferência por compressão das pelo menos 2 camadas fibrosas e da camada intermédia durante a moldagem da peça de acabamento para formar o formato requerido, resultando num produto que é permeável ao ar e funciona como uma peça de acabamento de absorpção acústica que é leve e mantém a sua estrutura durante o tempo de vida útil do produto. A peça de acabamento tem uma espessura variável. Pelo menos para a área da peça que tem uma espessura entre 4 e 12,5 mm, a resistência global do fluxo de ar e a densidade global seguem a relação 1500 < AFRgi0bai -10 ρ < 3800 .

Para além disso, pelo menos para as áreas com densidade global entre 200 e 500 kg/m3, a resistência global do fluxo de ar e a densidade global seguem a relação 1500 < AFRgiobai -10 "ρ < 3800.

De preferência, a relação está a definir a área da peça para uma espessura acima de 4 mm ou uma densidade global abaixo de 500 kg/m3 e de modo mais preferencial para uma espessura abaixo de 25 mm ou uma densidade global acima de 20 kg/m3. Possibilitando desse modo que quase 100% da peça de acabamento contribua para a atenuação do ruido, mesmo para um peso reduzido da peça. A Figura 1 está esquematicamente a mostrar a configuração do produto de acordo com a reivindicação com pelo menos 2 camadas fibrosas 10 e 30 e a camada de película intermédia fina 20. Os espaços não preenchidos das camadas fibrosas e a camada intermédia estão empilhados como indicado na figura A e a pilha de materiais está moldada para formar uma peça de acabamento com um molde de 3 dimensões mostrado como um exemplo na figura B. Durante a moldagem, as camadas fibrosas de topo e/ou de fundo são comprimidas e as fibras são obrigadas a definir a forma final da peça. Opcionalmente, como parte do processo, a camada de película intermédia pode tornar-se permeável ao ar, por exemplo pela formação de micro-perforações ou pelo processo de fusão e solidificação do material. Embora a camada 10 depois da moldagem seja relativamente constante na sua espessura final, podem dar-se ligeiras variações de espessura. Neste exemplo, a camada mais baixa 30 tem um molde de 3 dimensões mais pronunciado para permitir um bom ajustamento com o corpo em branco do automóvel. De preferência, pelo menos a camada direccionada ao corpo em branco do automóvel compreende fibras enrugadas conforme reivindicado.

Um exemplo de uma peça de acordo com a invenção pode ser como se segue: A camada de topo 10 está voltada para fora da fonte de ruído e é construída por uma primeira camada fibrosa com uma área de peso de 750 gsm compreendendo 18% de fibras de dois componentes de PET/CoPET como fibras ligantes e 82% de fibras recicladas, de preferência um algodão de baixa qualidade. A camada intermédia permeável ao ar 20 é uma

camada de película com uma espessura entre as 19 gsm. A camada de película, torna-se permeável durante o processo de moldagem a vapor, da peça, desse modo ajustando a resistência ao fluxo de ar da película utilizando-se a pressão do vapor. A segunda camada fibrosa 30 é uma camada fibrosa com uma área de peso de 550 gsm constituída por 18% em peso de dois componentes de PET/CoPET como fibras ligantes e 40% em peso de fibras auto-enrugadas conjugadas de PET e 42% de fibras recicladas, de preferência de algodão de baixa qualidade.

Originando-se um peso global da área de cerca de 1300 gsm.

Um exemplo comparativo de acordo com o estado da tecnologia tem uma camada de topo de 18% de fibras de dois componentes como fibras ligantes e 82% de material de baixa qualidade com uma área de peso de 750 gsm, aproximadamente a mesma camada de película e uma segunda camada fibrosa do mesmo material que o da camada de topo, no entanto, a 1100 gsm para compensar os requisitos de espessura da peça de acabamento. Uma vez que este material não alcança a espessura inicial necessária para preencher as áreas de espessura máxima da peça para uma área de peso mars pequena. A partir deste momento, a peça tem um peso da área total de 1850 gsm. A Figura 2 está a mostrar uma simulação do desempenho acústico para a mesma peça de acabamento optimizada de acordo com a invenção como reivindicado. A absorpção é baseada em medições actuais numa Alpha Cabin (gabinete para medição das propriedades de absorpção acústica dos materiais/componentes utilizados no isolamento de ruido de veiculos) de amostras planas e na distribuição de espessuras como mencionado na secção antecedente. A absorpção de uma peça de acordo com o estado da tecnologia está mostrada pela linha a tracejado, enquanto a absorpção de uma peça de acordo com a invenção é mostrada pela linha a continuo. 0 melhor desempenho acústico para a peça de acordo com a invenção está especificamente ligado ao desempenho nas áreas de baixa espessura (alta densidade) que é melhor para a peça de acordo com a invenção por causa da AFR global óptima. A peça de multi-camada de acordo com a invenção pode ser utilizada como uma peça de acabamento interior, por exemplo, como uma placa interior, ou painel de insonorizaçao, como peça de um sistema de revestimento de chão interior, como um revestimento acústico, ou como uma peça de acabamento do compartimento do motor, por exemplo, forro do capô ou do amortecedor externo ou como um forro externo ou interno do guarda-lamas da roda.

Uma peça de acabamento acústico de multi-camada de acordo com a invenção pode ainda compreender camadas adicionais tais como uma camada de cobertura, uma camada acústica, uma camada de topo decorativa, por exemplo, uma camada de tapete entufado ou camada de falso tecido. Para manter o beneficio da atenuação acústica, essas camadas adicionais devem ser permeáveis ao ar pelo menos no lado direccionado à fonte de ruido.

A PRODUÇÃO DA PEÇA DE ACABAMENTO

Nos seguintes processos de produção possíveis, serão explicados com mais detalhes. No entanto, de uma pessoa habilitada com competências também se espera que saiba como utilizar processos alternativos para chegar a um resultado semelhante.

As diferentes fibras são misturadas na combinação vantajosa de acordo com os ensinamentos da invenção e nas propriedades necessárias para a peça especifica, de tal modo que as fibras são uniformemente homogeneizadas ao longo e através do material formado. As fibras homogeneizadas são formadas numa esteira ou teia, por tecnologias conhecidas disponíveis no mercado. De preferência, ao utilizar um cartão ou talha, que promove um material de fibra mais orientado ou, ao utilizar um processo de circulação de ar, por exemplo, utilizando uma Rando-Webber ou outra máquina conhecida de circulação de ar, o que dá uma teia ou esteira mais aleatória. A teia ou tapete assim obtida pode ser processada adicionalmente num processo contínuo. Se houver necessidade de processamento posterior, a teia ou a esteira formadas podem ser consolidadas, por exemplo, numa etapa de processo térmico ou utilizando a obturação por agulhas. A obturação por agulhas não é preferida para as teias fibrosas ou esteiras que contenham as fibras auto-enrugadas, uma vez que têm um impacto negativo sobre a elevação e a resiliência da camada obtida. 0 produto pode ser feito utilizando processos de moldagem a quente e/ou frio. Um exemplo de um tal processo pode ser uma combinação de pré-aquecimento do material num forno de ar quente, seguido de uma etapa de moldagem a frio para obter a peça de acabamento em molde de 3 D. Alternativamente, o material é directamente aquecido no molde, por exemplo, por um fluido quente, como ar quente ou vapor, para se obter uma peça consolidada. Em particular, é preferível a utilização de vapor se a película for tornada permeável ao ar durante a etapa de moldagem.

Lisboa, 11 de Outubro de 2017

Claims (16)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Peça de acabamento de automóvel de multi- camada para atenuação do ruído compreendendo pelo menos 2 camadas fibrosas (10, 30) e pelo menos uma camada de película intermédia permeável ao ar (20) entre as pelo menos 2 camadas fibrosas, pelo que todas as camadas em conjunto têm uma espessura variável caracterizada pelo facto de que pelo menos, para uma área com espessura entre 4 e 12,5 mm a resistência global do fluxo de ar (AFROVeraii) e a densidade global ρ relacionam-se como se segue 1500 < AFRgiobai -10 ρ < 3800 com AFR0Veraii em Nsirr3 e ρ em kg/m3.
2. 2. Peça de acabamento de automóvel de multi- camada para atenuação do ruído compreendendo pelo menos 2 camadas fibrosas (10, 30) e pelo menos uma camada de película intermédia permeável ao ar (10) entre as pelo menos 2 camadas fibrosas, pelo que todas as camadas em conjunto têm uma espessura variável caracterizada pelo facto de que, pelo menos, para uma densidade global acima de 250 kg/m3, a resistência ao fluxo de ar global (AFRoveraii) e a densidade global ρ relacionam-se como se segue 150 0 < AFRgi0bai -10 ρ" < 3800 com AFR0veraii em Nsnr3 e ρ em kg/m3.
3. 3. Peça de acabamento de automóvel de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que a resistência do fluxo de ar da camada de topo e a camada intermédia em conjunto representa pelo menos 55% da AFR global da multi-camada, de preferência entre 65% e 80% da AFR global da multi-camada.
4. 4. Peça de acabamento de automóvel de acordo com uma das reivindicações anteriores, em que a AFR da camada de película intermédia é mais alta do que a AFR das pelo menos 2 camadas fibrosas.
5. 5. Peça de acabamento de automóvel de acordo com uma das reivindicações anteriores, pelo que pelo menos uma das camadas fibrosas compreende uma mistura de fibras que consiste em 10 a 40% em peso de fibras ligantes, 10 a 70% em peso de fibras recicladas e 10 a 70 % em peso de fibras auto-enrugadas em que a quantidade total das referidas fibras aumenta para 100% em peso.
6. 6. Peça de acabamento de automóvel de acordo com uma das reivindicações anteriores, pelo que pelo menos uma das camadas fibrosas compreende uma mistura de fibras que consiste em 10 a 40% em peso de fibras ligantes, 10 a 70% em peso de fibras recicladas em que a quantidade total das referidas fibras aumenta para 100% em peso.
7. 7. Peça de acabamento de automóvel de acordo com uma das reivindicações anteriores, pelo que pelo menos uma das camadas fibrosas compreende uma mistura de fibras que consiste em 10 a 40% em peso de fibras ligantes, 10 a 70% em peso de fibras recicladas e 10 a 70 % em peso de fibras sintéticas em que a quantidade total das referidas fibras aumenta para 100% em peso.
8. 8. Peça de acabamento acústico de multi-camada de acordo com uma das reivindicações anteriores, em que a camada de película intermédia permeável ao ar é uma de uma película de camada única ou uma película de multi-camada.
9. 9. Uma peça de acabamento acústico de multi-camada de acordo com a reivindicação 8, pelo que a película é feita com pelo menos um dos seguintes polímeros: co-polímero ou polímero de acetato, como o Acetato de Vinil de Etileno (EVA) (Ethylene Vinyl Acetate), co-polímeros de acrilato, por exemplo, Ácido Acrílico de Etileno (EAA) (Ethylene Acrylic Acid), uma poliolefina, por exemplo, um poli-etileno (PE) baseado em polímero, como o Poli-etileno de Densidade Linear (LDPE) (linear density polyethylene), ο poli-etileno linear de longa densidade (LLDPE) (linear long density polyethylene) ou um poli-etileno de longa densidade linear de metaloceno (mLLDPE) (metallocene linear long density polyethylene) ou derivados, ou uma película multi-camada, de preferência uma combinação de uma película de co-polímero à base de poli-etileno coberta com um adesivo de camada EAA pelo menos de um lado.
10. 10. Uma peça de acabamento acústico de multi-camada de acordo com uma das reivindicações anteriores, pelo que a película é substituída por uma de entre: uma camada de não tecida, uma camada de fusão a quente, uma teia de colagem ou uma camada adesiva.
11. 11. Uma peça de acabamento acústico de multi-camada de acordo com uma das reivindicações anteriores, em que as fibras ligantes são uma entre uma fibra de mono componente ou de bi-componente construída com pelo menos um dos seguintes materiais, o poliéster, em particular o tereftalato de poli-etileno, as poliolefinas, em particular o Poli-propileno ou o poli-etileno, o ácido poliláctico (PLA) ou poliamida.
12. 12. Uma peça de acabamento acústico de multi-camada de acordo com uma das reivindicações anteriores, pelo que as fibras de reciclagem são uma de entre, um algodão de baixa qualidade, um sintético de baixa qualidade, um poliéster de baixa qualidade uma fibra natural de má qualidade ou uma mistura de fibra sintética e de fibra natural de má qualidade.
13. 13. Uma peça de acabamento acústico de multi-camada de acordo com uma das reivindicações anteriores, pelo que as fibras auto-enrugadas ou sintéticas são feitas com pelo menos um dos seguintes materiais poliamida (nylon) de preferência poliamida 6 ou poliamida 6,6, poliéster e ou os seus co-polímeros, de preferência o tereftalato de poli-etileno ou o tereftalato de poli-butileno, ou a poliolefina, de preferência o poli-propileno ou poli-etileno, ou constituído por um polimero e seu co-polimero, de preferência o tereftalato de poli-etileno e o seu co-polimero .
14. 14. Uma peça de acabamento acústico de multi-camada de acordo com uma das reivindicações anteriores, pelo que as fibras auto-enrugadas são fibras conjugadas feitas de pelo menos 2 lados com uma diferença entre os dois lados induzindo um auto-enrugamento intrínseco da fibra num formato de 3 dimensões aleatório.
15. 15. Uma peça de acabamento acústico de multi-camada de acordo com uma das reivindicações anteriores compreendendo ainda pelo menos uma de uma camada de cobertura, uma camada acústica, uma camada de topo decorativa, por exemplo, uma camada de tapete entufado ou camada de falso tecido.
16. 16. Utilização da peça de acabamento acústico de multi-camada de acordo com uma das reivindicações anteriores como uma peça de acabamento interior, por exemplo, como um forro de amortecedor, como peça de um sistema de revestimento de chão interior, ou como forro de um guarda-lamas da roda ou como revestimento acústico, ou como uma peça de acabamento do compartimento do motor, por exemplo, um forro do capô ou um painel exterior. Lisboa, 11 de Outubro de 2017