PT946939E

PT946939E - Absorvedor para a absorcao de ondas sonoras acusticas e processo para a sua fabricacao

Info

Publication number: PT946939E
Application number: PT97952046T
Authority: PT
Inventors: Stefan Lahner; Klaus Pfaffelhuber; Gerhard Kock
Original assignee: Faist Automotive Gmbh & Co Kg
Priority date: 1996-12-17
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 2001-12-28
Also published as: US6202786B1; ES2162342T3; JP3230526B2; CZ190699A3; ATE205957T1; EP0946939B1; DE59704695D1; WO1998027541A1; EP0946939A1; KR20000057624A; JP2000509845A; DE19652527A1

Description

Γ

DESCRIÇÃO "ABORVEDOR PARA A ABSORÇÃO DE ONDAS SONORAS ACÚSTICAS E PROCESSO PARA A SUA FABRICAÇÃO" A invenção refere-se a um processo para a fabricação de um absorvedor de ondas sonoras acústicas, do tipo mencionado no preâmbulo da reivindicação 1. São já conhecidos absorvedores deste tipo (GB-A-2 252 043, DE-C-36 15 360, WO 96/08 812, DE-A-27 24 172, DE-A-33 13 001) . Nestes absorvedores tapam-se câmaras, do tipo favo, em unidades de base fabricadas, pelo processo de moldação por injecção ou pelo processo RIM - constituídas por um corpo de suporte e suportes distanciadores - ou os "vales" de estruturas onduladas por uma camada de cobertura, no sentido da fonte sonora. A camada de cobertura apresenta, por exemplo, câmaras de ar, género borbotos, de modo que, quando da vibração das "almofadas de ar" e do seu choque nos bordos dos suportes distanciadores, resulta um amortecimento por atrito. Parcialmente, a camada de cobertura está ligada rigidamente, apenas na borda, com o corpo de suporte ou, respectivamente, a unidade de base. As câmaras de ar estão ligadas entre si. A presente invenção tem por objectivo simplificar um absorvedor deste tipo, no que respeita à sua fabricação e melhorar o seu funcionamento. Adicionalmente, pretende-se melhorar a sua descartabilidade, em especial, pela utilização máxima possível de materiais recicláveis.

No que respeita ao processo de fabrico, a invenção é caracterizada pela reivindicação 1. Nas reivindicações secundárias reivindicam-se outros aperfeiçoamentos. 1 dí aí - L·, as unidades, cada uma O absorvedor é constituído por delas formando uma só peça. Os suportes diotanciadores formam com o corpo de suporte uma unidade construtiva de base pré-moldada, constituída em especial por termoplástico, trabalhado por estampagem profunda ou moldado por injecção, por exemplo polipropileno (PP), termoplástico ou Duroplast comprimidos, materiais plástico moldados por contra-pressão ou contra-injecção, em especial com reforço de fibras. Estes materiais podem ser fabricados, quer a partir de produtos novos, quer de produtos reciclados.

Para a fabricação da unidade de base, podem usar-se os processos de moldação seguintes: 1. "Low Pressure Techonology (LPT), no qual se comprime o material plástico com uma baixa pressão, entre cerca de 1 Mpa a 10 Mpa (10 a 100 bar), para obter a forma desejada. É então também possível a utilização de fibra de vidro com fibras compridas (LFG), com comprimento de cerca de 12 mm. No caso da técnica de canal de aquecimento, o polipropileno (PP) é misturado com 20% de talco. 2. "Reaction Injection Moulding (RIM), no qual se utiliza de preferência como material plástico, o poliuretano (PU) . No caso de se usarem fibras de reforço (R-RIM) recomendam-se fibras de vidro para favorecer a estabilidade térmica. Faz-se a injecção a baixa pressão até cerca de 1,5 Mpa (15 bar). 3. "Resin Transfer Moulding (RTM), no qual se comprime, no molde fechado, igualmente de preferência a uma pressão baixa, até cerca de 2,0 Mpa (20 bar), um material plástico, em especial resinas epóxi-, fenólicas, vinílicas, eventualmente com fibras de vidro. 4. Moldação por injecção (SG) , no qual se utiliza uma pressão elevada, de cerca de 35 a 70 Mpa (350-700 bar) 2 L-Ι ^ \ r para introduzir material plástico de polímeros no molde de vazamento. Podem igualmente usar-ae fibras de reforço. 5. Processo termoplástico com reforço de esteiras de vidro (GMT) ou AZ DEL) , no qual se comprime, por exemplo, PP com uma esteira de fibras de vidro, a uma pressão entre cerca de 15 a 20 Mpa (150-200 bar).

No caso do material plástico comprimido com reacção, o material plástico é comprimido por LPT ou GMT, com uma estrutura têxtil ou uma folha entre moldes de pressão, enquanto que no caso do material plástico injectado com reacção, o material plástico é injectado num molde de injecção na estrutura têxtil ou na folha. A unidade de cobertura fina é, pelo contrário, moldada particularmente fina e particularmente comprimida, e depois moldada a partir de um plano rectilineo, directamente na unidade de base, mas é uma camada de cobertura susceptivel de vibrar, pelo menos em zonas parciais. As zonas susceptíveis de vibrar devem encontrar-se entre posições da unidade de cobertura que estão ligadas de maneira substancialmente rígida, com extremidades de topo livres de supores distanciadores, em especial por uma ligação soldada no plástico. Tais ligações soldadas podem ser feitas por aquecimento do material termoplástico, por meio, por exemplo, de calor irradiado, mas também por soldadura de altas frequências ou ultrassons. A camada de cobertura fecha as câmaras de ressonância separadas, quer para fora, quer para baixo. A unidade de cobertura é feita, por exemplo, de uma fina camada de termoplásticos, por exemplo de polipropileno. Mas pode também ser constituída por um velo. É preferido que seja formada por um material compósito, como um laminado, com diferentes camadas individuais. A espessura da camada deve situar-se no intervalo entre 0,5 mm e 8 mm. 3 L·, ^ Γ

Para muitos casos de utilização, pode ser conveniente fabricar a unidade de cobertura com uma camada dupla, constituída, por uma lado, por uma fina camada metálica, em especial de alumínio, com uma espessura entre 5 μι e 200 μιη e, por outro lado, de um material termoplástico como, por exemplo, polipropileno e/ou um velo que está fixado no lado da camada de alumínio voltado para a unidade de base. Esta camada de termoplástico forma então a camada de ligação à margem do corpo de suporte por um lado e às extremidades de topo dos suportes distanciadores, por outro lado. A fabricação das duas unidades construtivas faz-se de preferência pelo processo seguinte:

Em primeiro lugar, fixa-se uma peça recortada, ou uma tela plana da camada de cobertura, com uma camada ou várias camadas, num plano direito sobre a unidade construtiva de base pré-moldada. Em seguida aperta-se um cunho sobre a camada de cobertura, no sentido dirigido para a unidade de base. A superfície de topo do cunho apresenta uma espécie de "contra-superfície" da superfície que a unidade de base deve tomar, no estado final na unidade de base. 0 cunho serve portanto de ferramenta de modelação, visto que modela a camada de cobertura e faz pressão nas extremidades de topo livres dos suportes separadores e na margem da unidade de base. Por meio desta modelação, a camada de cobertura toma a configuração na qual forma a unidade de cobertura para o absorvedor. Simultaneamente , é fixada na unidade de base, de modo que não "ressalta" para o seu estado plano inicial. A fina camada de cobertura é assente, nesta operação de modelação, no lado da unidade de base que apresenta os bordos de topo livres dos suportes distanciadores, entre os quais se encontram espaços intermédios. A fixação da unidade de cobertura, isto é, a ligação das peças entre si, designadamente as margens do corpo de suporte 4

Γ e as margens de topo livres do suporte distanciador desejado, é feita, em especial, por utilização de pressão e calor, no caso da utilização de materiais termoplásticos ou termocoláveis. A unidade de cobertura pode também ser dotada com uma camada aderente, autoaderente, no lado voltado para a unidade de base, nomeadamente para o seu bordo e para os bordos livres do suporte distanciador. A caracteristica do processo da modelação de camada de cobertura e da ligação rígida da mesma com a unidade de base pré-fabricada deve ser realizada numa e a mesma ferramenta, temporalmente de maneira consecutiva, o que sobretudo encurta o tempo de fabrico e ajuda a diminuir as perdas de energia térmica. A ligação rígida tem também a vantagem de se contrariar uma das características eventualmente intrínsecas da camada de cobertura de, com o decurso do tempo se repor e mais ou menos rapidamente da configuração pré-moldada de novo para a configuração plana original. Há também grandes possibilidades de utilização de materiais diferentes. Neste caso é alias essencial que, em qualquer caso, a unidade de cobertura possa oscilar livremente nas zonas entre as extremidades de topo, ou margens de topo, dos suportes distanciadores e transmitir as ondas sonoras nos espaços intermediários, a fim de poder amortecer ou absorver a energia acústica no interior dos espaços intermédios, em forma de câmaras, entre a unidade de base, por uma lado e a unidade de cobertura por outro.

Em alternativa ou adicionalmente a esta possibilidade de oscilação, a unidade de cobertura pode também estar provida de furos que permitem a passagem das ondas acústicas.

Descreve-se a seguir um exemplo de realização preferido da invenção com mais pormenor e com referência aos desenhos anexos, cujas figuras representam: 5 p ^^

As fig. 1 a 3 passos do processo para a fabricação de um absorvedor de acordo com a invenção, numa representação esquemática; A fig. 4 uma secção de um absorvedor de acordo com a invenção; e

As fig. 5 a 8 passos do processo de uma variante do processo.

De acordo com a fig. 1, uma unidade de base (10) está assente numa superfície de apoio (12). A unidade construtiva (10) é constituída por um corpo de suporte (1), do qual se afasta a distâncias diferentes, cujos suportes distanciadores (2) se afastam a distâncias diferentes para o lado oposto à superfície de apoio (12). Os suportes de distanciadores (2) e o corpo de suporte (1) são feitos do mesmo material, neste exemplo de polipropileno, e são moldados por injecçâo sob pressão. Por cima da borda (4) da unidade de a base (10) está fixada, tensa uma camada de cobertura fina (5), de polipropileno, num plano direito. Por cima da mesma, encontra-se um cunho (8), com uma face de topo (9) formada substancialmente com a mesma configuração que se pretende que a camada de cobertura (5) adquira depois da sua deformação e da ligação à unidade de base (10).

Depois, o cunho (8) é empurrado, a partir da posição representada na fig. 1, no sentido das setas, para a posição representada na fig. 2, para baixo, no sentido da superfície de apoio (12), deformando então a camada de cobertura (5) de modo que ela se adapta ao contorno exterior da superfície de topo (9), chegando desse modo também ao contacto com a borda (4) do corpo de suporte (1), bem como das extremidades de topo livres (3) dos suportes distanciadores. Em especial devido à utilização de pressão e calor consegue-se que resultam nestes "pontos de contacto" ligações sólidas e rígidas entre a unidade de cobertura (11), isto é, a acamada de cobertura (5) agora deformada, e a unidade de base (10). 6

V Γ

Num outro passo do processo, de acordo com a fig. 3, o cunho (8) é de novo afastado, no sentido das setas, do absorvedor agora acabado, no gual resultam espaços intermédios (7), na forma de câmaras, entre a unidade de base (10), isto é, no corpo de suporte 1 e os suportes distanciadores em forma de nervuras (2), por um lado, e a unidade de cobertura (11), por outro lado.

Por meio da invenção, pode simplificar-se substancialmente a fabricação, visto que se evita uma deformação da unidade de cobertura. Recomenda-se a deformação e soldadura, ou a ligação por outro processo, da camada de cobertura (5) simultâneas, com a unidade de base (10) . Para isso, a camada de cobertura (5) pode também apresentar uma camada aderente, no seu lado em que se pretende fazer as ligações (6). A camada de cobertura (5) pode também ser formada com múltiplas camadas. Assim a camada exterior pode ser constituída por uma bolha de alumínio e o lado voltado para a unidade de base por uma camada de material plástico termoplástico, que funde por acção do calor e se liga nos pontos em fusão, com as extremidades de topo livres (3) ou à borda (4) da unidade de base (10), desde que aí se encontre igualmente material termoplástico. A utilização do alumínio torna possível também um processo de aquecimento por indução, de modo que o próprio cunho (8) não seja forçosamente aquecido até à temperatura de amolecimento, embora possa em muitos casos possa mostrar-se como vantajoso.

De acordo com a fig. 4, a unidade de cobertura (11) é constituída por uma camada de polipropileno com uma espessura de 1 mm, ligada ao longo das extremidades de topo livres (3) dos suportes distanciadores (2), isto é, nos pontos de ligação rígida (5), por meio de ligaçóes de soldadura do plástico. Λ 7

Γ unidade de cobertura (11) pode oscilar nas zonas entre os pontos fixos de ligação (6), como se indica pelas setas. As zonas susceptiveis de oscilar, da unidade de cobertura (11) , são portanto definidas por um lado, pela espessura e o material da camada de cobertura (5) e, por outro lado, pela distância entre os pontos de ligação (6). 0 som transmitido pelo ar incidente é transmitido pela camada de cobertura (5), quando da oscilação da mesma, ao espaço gasoso nos espaços intermédios (7), em forma de câmaras, eventualmente enfraquecida. De acordo com o dimensionamento dos espaços intermédios (7), bem como o material das paredes dos mesmos, podem enfraquecer-se selectivamente determinadas bandas de frequências. No lado inferior, a unidade de base (10) está revestida com uma camada de protecção.

Nas fig. 5 a 8, está representada uma outra variante do processo para a fabricação de um absorvedor de acordo com a invenção, esquematicamente, em corte. Em primeiro lugar aquece-se a unidade de base (10) pré-moldada, assente na superfície de apoio (12) isto é, nas superfícies do bordo periférico (4), bem como nas extremidades de topo livres (3) dos suportes distanciadores (2) , por meio de um utensílio de aquecimento (18). O aquecimento é feito até que as superfícies das extremidades de topo livres (3), voltadas para o utensílio de aquecimento e da borda (4) da unidade de base, fundam.

Depois disso, afasta-se o utensílio de aquecimento (18) que, de acordo com a fig. 5, por calor de irradiação ou também por contacto directo, provoca a plastificação do material de plástico da unidade de base (10) nas superfícies em questão, sendo em vez disso fixada uma camada de cobertura (5), que pode também ser constituída por várias camadas parciais, da maneira indicada na fig. 6, a uma certa distância da unidade de base (10). A seguir a isso, assenta-se, de cima para baixo, um cunho de pressão (8), de acordo com a fig. 7, cobre a camada de 8 p L· ^ cobertura (5), de modo que esta última é deformada com a configuração da superfície de topo em questão, do cunho e é comprimida no estado de deformação representado esquematicamente na fig. 7, nas partes fundidas da borda (4) e das extremidades de topo livres (3) da unidade de base (10). A pressão é aplicada até que o material plastificado tenha solidificado de novo até um ponto em que se estabeleça uma ligação mecânica sólida nos pontos de ligação (6) entre as superfícies plastificadas da borda (4) e das extremidades de topo dos suportes distanciadores (2), por um lado, e as superfícies opostas da camada de cobertura fina (5) por outro lado. Pode então retirar-se o cunho (8), de modo que resulta o obsorvedor final com a secção transversal indicada, com os espaços intermédios (7) em forma de câmaras, entre a unidade de base (10) e a unidade de cobertura (11) deformada. Todas as câmaras (7) são assim de certo modo completamente fechadas em volta, enquanto que as partes da unidade de cobertura (11) que se encontram entre os pontos de ligação (6), entre a unidade de base (10) e a unidade de cobertura (11) , se mantêm com possibilidade de oscilar.

Nesta alternativa do processo de fabrico, recomenda-se a utilização igualmente de materiais termoplásticos para a camada de cobertura (5) . Recomenda-se então, em especial, a utilização de polipropilenos. Para muitos casos de aplicação prefere-se uma camada de material de espuma de polipropileno usada, que apresente uma espessura de camada de cerca de 0,5 mm a 10 mm. Esta fina camada de material de espuma actua de certo modo como "membrana", nas zonas que cobrem os espaços intermédios em forma de câmaras (7) . Quando do aperto da camada de cobertura fina deformada, de espuma de PP, por exemplo de acordo com a fig. 7, os pontos de contacto em questão fundem-se até serem suficientemente plastificados para que, depois do arrefecimento, formem uma ligação mecânica sólida com a unidade de base (10). 9

De acordo com uma outra forma de realização da invenção, a camada de cobertura (5) apre3cnta na face voltada para a unidade de base (10), uma camada de velo, a não ser que toda a camada de cobertura (5) seja feita de material de velo. Recomenda-se então utilizar fibras de PP para o material de velo, de modo que se verifique aqui também um processo de aplicação por fusão. Mas verificou-se que, no caso da utilização de materiais de velo formados por material de fibras, mesmo sem a sua fusão é possível uma ligação mecânica suficientemente sólida para a unidade de base (10), no caso de utilização do processo de acordo com a fig. 5 a 8, visto que as partículas de fibras elevadas se encaixam no material plástico plastificado a um ponto tal que, depois do arrefecimento e solidificação haverá suficientes pontos de "ancoragem" nas zonas dos pontos de ligação (6) . As fibras "agarram-se" por assim dizer, no caso de pressões suficientemente forte da camada de cobertura (5), na unidade de base (10) ou na sua borda (5) e nas suas extremidades de topo (3) dos suportes distanciadores.

Lisboa, 20 de Setembro de 2001

O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a fabricação de um absorvedor para absorver ondas sonoras acústicas, com um corpo de suporte (1) e suportes distanciadores (2), bem como com uma unidade de cobertura (11) com estes últimos ligada, a qual cobre espaços intermédios (7) em forma de câmaras entre o corpo de suporte (1) e os suportes distanciadores (2), no qual os suportes distanciadores (2) formam com o corpo de suporte (1) uma unidade, de base, numa só peça pré-moldada e apresentando a unidade de cobertura (11) uma camada de cobertura (5) colocada sobre o componente de base (10), que está ligada de maneira substancialmente rígida com os suportes distanciadores, caracterizado por a unidade de base (10) e os suportes distanciadores que desta se afastam serem em primeiro lugar pré-moldados e, depois disso, a unidade de cobertura (11) , por meio de um cunho (8) com uma configuração correspondente ao contorno da unidade de cobertura definitiva, ser deformada directamente nas extremidades de topo livres (3) dos suportes distanciadores (2) e no bordo (4) da unidade de base pré-moldada (10), pela aplicação de pressão e calor e aí ligada à unidade de base.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por a unidade de cobertura (11) ser, por meio do cunho (8), não só deformada como também aquecida pelo menos até ao amolecimento do material plástico nos pontos de ligação com a unidade de base (10).
3. Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por se fundirem as extremidades de topo livres (3) dos suportes distanciadores (2) e o bordo da unidade de base (10) prémoldada e por em seguida, se deformar a unidade de cobertura (11) por meio do cunho 1 configurado, nas extremidades de topo plastificadas e, por arrefecimento, 3olidificar e ligar-se às mesmas com solidez mecanicamente.
4. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o aquecimento do material plástico que forma os pontos de ligação ser feito pelo aquecimento, por indução, de uma camada de alumínio pertencente à camada de cobertura (11).

Lisboa, 20 de Setembro de 2001

O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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