PATENTES Y MARCAS
ESPAÑA
51 Int. Cl.:
B29C 67/24(2006.01) B29C 44/56(2006.01) B29C 70/46(2006.01) B29K 75/00(2006.01) B29K 105/34(2006.01)
12 TRADUCCIÓN DE PATENTE EUROPEA T3
86 Número de solicitud europea:03004921 .7
86 Fecha de presentación :07.03.2003
87 Número de publicación de la solicitud:1346819
87 Fecha de publicación de la solicitud:24.09.2003
54 Título:Procedimiento para la fabricación de sustratos con forma tridimensional para la atenuación del soni- do.
30 Prioridad:20.03.2002 US 101779
45 Fecha de publicación de la mención BOPI:
01.03.2007
45 Fecha de la publicación del folleto de la patente:
01.03.2007
73 Titular/es:BAYER CORPORATION 100 Bayer Road
Pittsburgh, Pensylvania 15205-9741, US Bayer Aktiengesellschaft
72 Inventor/es:Meyer-Ahrens, Sven;
Matwiczyk, Thomas J.;
Lee, Bin;
Blaszkiewicz, Michael A. y Guarnieri, Walter
74 Agente:Carpintero López, Francisco
Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art. 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas).
ES 2 266 656 T3
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DESCRIPCIÓN
Procedimiento para la fabricación de sustratos con forma tridimensional para la atenuación del sonido.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de materiales compuestos con propiedades estructurales y acústicas. El procedimiento de la presente invención incluye preparar una resina de poliuretano y aplicar la resina a un primer lado de un sustrato y posteriormente moldear el sustrato a una forma tridimensional deseada.
Además, la presente invención se refiere a la fabricación de piezas acústicamente sólidas para automóviles, tales como salpicaderos tridimensionales, aislamiento interior y del cortafuegos del lado del motor, aislamiento del capó para el lado del motor, aislamiento interior del alojamiento de rueda y aislamiento de la tapicería del compartimiento del maletero.
Antecedentes de la invención
El interior de un automóvil está normalmente aislado de los sonidos que se transmiten a través del bastidor del automóvil, siendo estos ruidos originados por los neumáticos, los ruidos de la carretera, los ruidos del viento, los ruidos del motor y ruidos de las otras piezas mecánicas del automóvil. Se conocen numerosos sustratos en la técnica para atenuar el ruido desde el exterior de un automóvil hacia el interior de un automóvil. Por ejemplo, se conoce en la técnica el proporcionar un material fibroso entre el ruido exterior y el interior del automóvil. El material atenúa las transmisiones y vibraciones del ruido. Existe una amplia variedad de materiales atenuadores conocidos en la téc- nica, por ejemplo, telas textiles no tejidas, tales como almohadillas de lana regenerada, y materiales de poliuretano espumado. También se conoce en la técnica el aplicar una barrera aislante acústica al material atenuador mediante pegamento. Tal aplicación se hace normalmente en la alfombra de un automóvil. Véanse, por ejemplo, las patentes estadounidenses números 4.056.161; 4.966.799; 5.266.143; y 5.068.001. Sin embargo, tales materiales de atenuación acústica son pesados.
Adicionalmente, se conoce en la técnica la producción de una barrera acústica de un material compuesto perforado con aguja, que limita la necesidad de pegamento. Véase, por ejemplo, la patente estadounidense número 6.109.389.
Adicionalmente, se conoce en la técnica el proporcionar un panel o un elemento similar con propiedades estructurales y acústicas formado por un núcleo celular revestido en ambos lados con superficies realizadas con pliegues de telas de fibras minerales o sintéticas impregnadas con una resina termoplástica que es capaz de resistir cargas significativas y de realizar atenuaciones acústicas. Véase, por ejemplo, la patente estadounidense número 5.888.610.
Además, hay dos procedimientos conocidos en la técnica para preparar el aislamiento del salpicadero que se monta sobre la pantalla cortafuegos del automóvil para blindar y/o absorber ruido que proviene del motor. Normalmente, estas barreras del salpicadero incluyen una capa pesada de PVC o EVA rellena de sulfato de bario formada por vacío o una superficie de TPO moldeada por inyección y un desacoplador tal como una espuma de poliuretano colada, una espuma de poliuretano pulida, esteras de fibras realizadas a partir de poliéster o fibras naturales y almohadillas de lana regenerada. En el caso de esteras de fibra se aplica un aglutinante fenólico.
El procedimiento para la fabricación del aislamiento del salpicadero conocido implica calentar una plancha de vinilo y entonces transferir el vinilo a una herramienta de moldeado y posteriormente moldear el vinilo por vacío. Si la barrera es una espuma colada, entonces se aplica espuma líquida al vinilo mecanizado en una operación de herramienta abierta o cerrada y entonces se desmolda y se recorta la espuma aplicada. Si la barrera es una estera de fibra o de lana regenerada, el vinilo moldeado se transfiere a otra herramienta de moldeado y se añade la estera de fibra o de lana regenerada y se moldea y se deja endurecer.
Las barreras formadas por este procedimiento tienen normalmente un efecto de doble pared al desacoplar el sonido y la vibración que penetra a través del acero de la pantalla cortafuegos desde la capa pesada (segunda pared) mediante un material absorbente, flexible y blando tal como la espuma o estera descrita anteriormente. Las barreras que con- tienen una almohadilla de lana regenerada fenólica resinada actúan principalmente como absorbentes, absorbiendo el sonido que penetra a través de la pantalla cortafuegos o el sonido que se refleja desde el compartimiento de pasajeros.
Sin embargo, queda una necesidad en la técnica de un procedimiento para fabricar un material compuesto moldeado tridimensional que contiene un sustrato revestido con una resina de poliuretano en un lado. Específicamente, queda una necesidad en la técnica de proporcionar piezas tridimensionales ligeras de aislamiento acústico y estructuralmente sólidas para automóviles.
El documento EP-A-0251267 describe un procedimiento para producir un material compuesto tridimensional que comprende las etapas de mezclar una resina de poliuretano de dos componentes que comprende un poliol y un isocia- nato, aplicar la resina a un primer lado de una estera de fibra de vidrio, transferir la estera recubierta de resina a una herramienta de conformación en caliente, moldear la estera recubierta de resina en un material compuesto tridimen- sional, retirar el material compuesto tridimensional de la herramienta y recortar el material compuesto tridimensional.
El documento US 5.486.256 se dirige a una plancha laminada flexible de resina espumada y fibra de vidrio. La plancha laminada flexible de la patente está realizada mediante un procedimiento de once etapas. La plancha laminada
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flexible de la patente tiene múltiples capas de fibra de vidrio. La plancha laminada flexible de la patente se usa como tapicería del techo para el compartimiento de pasajeros de un vehículo.
El documento US 4.374.885 se dirige a cojines de asientos realizados a partir de bloques de espuma de poliuretano.
El documento EP 0.304.005 A1 se dirige a material termoestable reforzado con fibra.
Sumario de la invención
La presente invención proporciona un procedimiento según la reivindicación 1.
Se ha encontrado que se pueden fabricar piezas para automóviles tridimensionales y acústicamente sólidas apli- cando una resina de poliuretano a un primer lado de un sustrato y posteriormente moldeando el sustrato con la resina aplicada.
Las piezas para automóviles realizadas según la presente invención pesan menos que la espuma convencional y los materiales compuestos de capas pesadas y proporcionan una mejor absorción del sonido que la espuma moldeada o la espuma de material espumado en bloque flexible de igual grosor.
La presente invención se dirige también a un procedimiento para fabricar esteras de salpicadero tridimensionales acústicamente sólidas.
Las esteras de salpicadero fabricadas según la presente invención se soportan a sí mismas para su fácil instalación.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 ilustra esquemáticamente el equipo de la prueba de tubo de impedancia.
La figura 2 ilustra el coeficiente de absorción de sonido de una espuma de material esponjado en bloques que tiene un espesor de 7,62 mm, de un aislante de salpicadero comercial en un intervalo de frecuencias desde 100 hasta 6.400 Hz.
La figura 3 ilustra el coeficiente de absorción de sonido del aislador de salpicadero Ultralite del Ford Taurus®en un intervalo de frecuencias desde 100 hasta 6.400 Hz.
La figura 4 ilustra de manera comparativa el coeficiente de absorción de sonido de una estera de fibras de lino y sisal recubierta de poliuretano según la presente invención con espumas de poliuretano convencionales en un intervalo de frecuencias desde 100 hasta 6.400 Hz.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se dirige a un procedimiento para la fabricación de materiales compuestos tridimensionales para la atenuación del sonido. Especialmente, la presente invención se dirige a un procedimiento para producir un material compuesto tridimensional que absorbe sonido que consiste en las etapas de mezclar una resina de poliuretano de dos componentes que comprende una mezcla de polioles y un isocianato, entonces aplicar la resina a un primer lado de un sustrato, y posteriormente transferir el sustrato recubierto de resina a una herramienta de conformación en caliente, moldear el sustrato recubierto de resina en un material compuesto tridimensional, y finalmente retirar el material compuesto tridimensional de la herramienta después de su endurecimiento y recortar el material compuesto tridimensional, en el que el material compuesto tridimensional tiene un coeficiente de absorción del sonido a 1000 Hz de 0,25 y a 3000 Hz de 0,8. Además, según la presente invención, al material compuesto tridimensional se le puede aplicar la resina opcionalmente sobre ambos lados del sustrato.
La resina de poliuretano usada en la presente invención puede procesarse en un amplio intervalo de proporciones de poliol/isocianato. Preferiblemente, la resina de poliuretano usada según la presente invención tiene un índice de NCO en el intervalo de 90 a 130, más preferiblemente en el intervalo de 100 a 120.
La resina de poliuretano usada en la presente invención contiene una mezcla de polioles. Normalmente, la mezcla de polioles de la presente invención contiene al menos un componente reactivo de poliol o isocianato. El primer poliol está presente normalmente en el intervalo de aproximadamente 30 hasta aproximadamente 80 por ciento en peso de la mezcla total, preferiblemente 45 hasta aproximadamente 65 por ciento en peso. El segundo poliol está presente normalmente en el intervalo de aproximadamente 10 hasta aproximadamente 64 por ciento en peso, preferiblemente desde aproximadamente 27 hasta aproximadamente 47 por ciento en peso. Opcionalmente, la mezcla de polioles com- prende además aproximadamente 0 hasta aproximadamente 20 por ciento en peso de un ácido graso, preferiblemente desde aproximadamente 3 hasta aproximadamente 10 por ciento en peso de un ácido graso. La mezcla de polioles puede también comprender un catalizador en el intervalo de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5 por ciento en peso, preferiblemente aproximadamente 0,2 hasta aproximadamente 1 por ciento en peso. Además, la mezcla de polioles puede comprender adicionalmente una carga presente en una cantidad de aproximadamente 0 hasta aproxi- madamente 20 por ciento en peso, preferiblemente aproximadamente 1 hasta aproximadamente 5 por ciento en peso.
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Adicionalmente, pueden añadirse pigmentos negros a la mezcla de polioles de ser necesario en una cantidad de 0 a 5 por ciento en peso, preferiblemente aproximadamente 0,5 hasta 2 por ciento. En la industria se ha usado extensamente negro de carbón como pigmento, sin embargo, pueden usarse también tintes orgánicos. Pueden usarse también agentes humectantes opcionales en una cantidad de 0 a 5 por ciento en peso, preferiblemente 0,1 a 2 por ciento en peso basados en el peso total de la mezcla de polioles, para potenciar adicionalmente la impregnación de uretano a varias esteras.
Normalmente, los compuestos reactivos de isocianato incluyen, por ejemplo, compuestos que contienen grupos hidroxilo. Estos materiales pueden dividirse típicamente en dos grupos, compuestos de elevado peso molecular que tienen un peso molecular de 500 hasta 10.000 y compuestos de bajo peso molecular que tienen un peso molecular de 62 hasta 499. Los polioles preferidos de la presente invención son poliéteres de bajo peso molecular obtenidos a partir de cebadores usados comúnmente tales como 4,4’-dihidroxidifenilpropano, sacarosa, anilina, amoniaco, diamina de tolueno, monoetanolamina, propilenglicol, etilenglicol, trimetilolpropano y etilendiamina.
Los poliéteres modificados por polímeros de vinilo, del tipo formado, por ejemplo, por polimerización del estireno o del acrilonitrilo en la presencia de poliéter (patentes estadounidenses 3.383.351; 3.304.273; 3.523.093; y 3.110.695;
y patente alemana 1.152.536) son también adecuados, así como los polibutadienos que contienen grupos OH. Adicio- nalmente, polioles adecuados que contienen grupos hidroxilo incluyen etilenglicol, 1,2- y 1,3-propilendiol, 1,3- y 1,4- y 2,3-butanodiol, 1,6-hexanodiol, 1,10-decanodiol, dietilenglicol, trietilenglicol, tetraetilenglicol, dipropilenglicol, tri- propilenglicol, glicerol y trimetilolpropano.
Polioles útiles para la presente invención incluyen polioles de poliéster obtenidos de la condensación de, por ejemplo, ácido adípico, ácido ftálico u otros ácidos dicarboxílicos aromáticos o alifáticos o sus anhídridos con dioles de bajo peso molecular, tales como, propilenglicol, dipropilenglicol, tripropilenglicol, o tetrapropilenglicol o etilenglicol y sus oligómeros, butanodiol, hexanodiol u otros dioles alifáticos, bisfenol-A u otros dioles aromáticos usados en la técnica de crear polioles de poliéster. Además, puede haber policaprolactam o poliláctidos en las composiciones de polioles de la presente invención. Polioles de poliéster presentes de manera natural tales como aceite de ricino o de soja modificada, aceite de colza o aceite de linaza o productos de condensación de ácido ricinoleico y butanodiol o ácido poliricinoleico pueden usarse también para la formulación de la mezcla de polioles usada según la presente invención.
La mezcla de polioles usada en la presente invención puede también incluir un ácido graso. Ácidos grasos adecua- dos incluyen, por ejemplo, ácidos grasos tales como aquellos ácidos presentados por la fórmula: R(CO2H)n, en la que n es 1, 2 ó 3 y en la que R contiene al menos 10 átomos de carbono. R puede ser alquilo (es decir, cíclico, lineal o ra- mificado), alcarilo, aralquilo, o arilo, saturado o insaturado. Ejemplos de ácidos útiles incluyen, por ejemplo, ácido n- decanoico, ácido neodecanoico, ácido láurico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido isoesteárico, ácido oleico, ácido linoleico, y similares. El ácido oleico es el ácido graso preferido.
Otros aditivos que pueden usarse en la presente invención incluyen catalizadores tales como, por ejemplo, va- rios compuestos de metales orgánicos, incluyendo, por ejemplo, sales de estaño (II) de ácidos carboxílicos, sales de dialquilo de estaño de ácidos carboxílicos, mercáptidos de dialquilo de estaño, ditioésteres de dialquilo de estaño y aminas terciarias, tales como, por ejemplo, dimetilciclohexamina (es decir, Polycat 8), pentametildietilentriamina (es decir, Polycat 5), acetato de potasio (es decir, Polycat 45), bis[2-(dimetilamino)etil]éter (Niax A-1), dimetiletanolami- na (DMEA), Dabco WT, etcétera. Por supuesto, también es posible usar cualquiera de los catalizadores, que son bien conocidos para los expertos en la técnica de la química del poliuretano.
Las cargas y agentes de refuerzo adecuados que pueden incluirse en la mezcla de polioles tal como se describe anteriormente incluyen tanto compuestos orgánicos como inorgánicos, por ejemplo, compuestos tales como vidrio en forma de fibras, copos, fibras cortadas, o microesferas; mica, wolastonita; fibras de carbono; negro de carbón; pasta de negro de carbón; talco; y carbonato cálcico. También pueden usarse como cargas poliuretano remolido con un tamaño de partícula menor de 100 micras a partir de por ejemplo los recortes de producción de los cojines de los asientos y de piezas SRIM o RIM.
Componentes de partida de poliisocianato para su uso en la presente invención incluyen poliisocianatos alifáticos, cicloalifáticos, aralifáticos, aromáticos y heterocíclicos del tipo descrito anteriormente, por ejemplo, por W. Siefken en Justus Liebigs Annalen der Chimie, 562, págs. 72 a 136. Ejemplos específicos de estos compuestos son diisocianato de etileno, 1,4-diisocianato de tetrametileno, 1,6-diisocianato de hexametileno, 1,12-diisocianato de dodecano, ciclo- butan-1,3-diisocianato; ciclohexan-1,3- y -1,4-diisocianato y mezclas de estos isómeros. Ejemplos adicionales son 1-isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianato-metil ciclohexano (patente alemana publicada núm. 1.202.785, patente esta- dounidense núm. 3.401.190), 2,4- y 2,6-hexahidro diisocianato de toluileno y mezclas de estos isómeros. Hexahidro- 1,3- y/o -1,4-diisocianato de fenileno; perhidro-2,4’- y/o -4,4’-diisocianato de difenilmetano; 1,3- y 1,4-diisocianato de fenileno; 1,4- y 2,5-diisocianato de toluileno y mezclas de estos isómeros son también adecuados en la presen- te invención. Difenil-metan-2,4- y/o -4,4’-diisocianato; naftalen-1,5-diisocianato; trifenilmetan-4,4’-4”-triisocianato;
polifenil polimetilen poliisocianatos del tipo que se obtiene al condensar anilina con formaldehído, seguido de fosge- nación y que se describe, por ejemplo, en las patentes británicas números 874.430 y 848.671 pueden usarse también en la presente invención; isocianatos de m- y p-isocianato-fenilsulfonilo según la patente estadounidense 3.454.606;
poliisocianatos de arilo perclorado del tipo descrito, por ejemplo, en la patente alemana publicada número 1.157.601 (patente estadounidense 3.277.138); poliisocianatos que contienen grupos de carbodiimida del tipo descrito en la pa- tente alemana número 1.902.007 (patente estadounidense número 3.152.162); diisocianatos del tipo descrito en la
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patente estadounidense número 3.492.330; y poliisocianatos que contienen grupos alofanato del tipo descrito, por ejemplo, en la patente británica número 993.890, en la patente belga número 761.626 y en la solicitud de patente holandesa publicada número 7.102.524 son aún más ejemplos de isocianatos adecuados. Adicionalmente, son también adecuados los poliisocianatos que contienen grupos isocianurato del tipo descrito, por ejemplo, en la patente estadou- nidense número 3.001.973; en los documentos alemanes abiertos a inspección pública números 1.929.034 y 2.004.408;
los poliisocianatos que contienen grupos uretano del tipo descrito, por ejemplo, en la patente belga número 752.261 o en la patente estadounidense número 3.394.164; los poliisocianatos que contienen grupos de urea acilada según la patente alemana número 1.230.778 y poliisocianatos que contienen grupos biuret del tipo descrito, por ejemplo, en la patente alemana número 1.101.394 (patentes estadounidenses números 3.124.605 y 3.201.372) y en la patente británica número 889.050.
Se usan preferiblemente los poliisocianatos aromáticos, que son líquidos a la temperatura de procesado. Los polii- socianatos de partida preferidos incluyen derivados del 4,4’-diisocianatodifenilmetano que son líquidos a temperatura ambiente, por ejemplo, poliisocianatos líquidos que contienen grupos uretano del tipo que se obtiene según la patente alemana número 1.618.380 (patente estadounidense número 3.644.457). Éstos pueden producirse, por ejemplo, ha- ciendo reaccionar 1 mol de 4,4’-diisocianatodifenilmetano con desde 0,05 hasta 0,3 moles de dioles o trioles de bajo peso molecular, preferiblemente glicoles de polipropileno con un peso molecular inferior a 700.
Preferiblemente, los poliisocianatos aromáticos usados con la presente invención tienen un contenido en 2,4-di- fenilmetandiisocianato en un intervalo de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 16 por ciento en peso, más preferiblemente en un intervalo de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 12 por ciento en peso.
Opcionalmente, según la presente invención, pueden usarse prepolímeros como un componente de la resina de poliuretano. Según la presente invención, el componente de poliol puede hacerse reaccionar con el poliisocianato en ausencia de catalizadores para preparar un prepolímero. Para preparar la resina de poliuretano puede añadirse la parte restante del poliol y dejar que los componentes hagan reacción juntos en la presencia de catalizadores y otros aditivos adecuados. Pueden añadirse otros aditivos al prepolímero o al poliol restante o a ambos antes de mezclar los componentes, por lo que al final de la reacción se obtiene la resina de poliuretano.
Los sustratos adecuados para su uso en la presente invención pueden incluir esteras de fibra compuestas de lino, lino-sisal, cáñamo, yute, gránulos de espuma de poliuretano o mezclas de los mismos, esteras de fibra natural y fibra sintética compuesta de cáñamo con polipropileno o fibras de poliéter, esteras sintéticas hechas de fibras de poliéter, almohadillas de lana regenerada, espuma de poliuretano flexible o rígida-conformable. Preferiblemente, el sustrato pesa entre 400 y 1200 g/m2. Las esteras de fibra pueden comprender aproximadamente 0,01 hasta aproximadamente 0,5% en peso de polipropileno o poliéster.
La resina de poliuretano de dos componentes descrita anteriormente puede aplicarse al sustrato mediante cualquier medio conocido en la técnica; preferiblemente mediante brocha, rastrillado, o mediante una máquina de revestimiento por rodillos. Más preferiblemente, la resina de poliuretano de dos componentes se pulveriza sobre un primer lado del sustrato mediante una cabeza de pulverización de alta presión (presión >3,45 MPa (500 psi)) usando mezcla forzada o mediante el uso de una unidad de baja presión con un mezclador estático en la cabeza de pulverización (presión <1,03 MPa (150 psi)).
Normalmente, la resina de poliuretano puede aplicarse al sustrato en una cantidad de 150 hasta aproximadamente 1500 g/m2. Las composiciones según la presente invención pueden moldearse usando técnicas de procesado conven- cionales. Normalmente, el sustrato se moldea en prensas convencionales a una temperatura de moldeado o mecanizado de entre 90 hasta 130ºC durante aproximadamente 60 hasta aproximadamente 120 segundos. Opcionalmente, puede colocarse una lámina de papel con estructura de panal debajo del sustrato recubierto de resina antes de moldear el material compuesto para proporcionar una resistencia mejorada.
Las piezas de automóviles acústicamente sólidas fabricadas según la presente invención incluyen esteras para salpicaderos tridimensionales, aislamiento interior y del cortafuegos del lado del motor, aislamiento del capó para el lado del motor, aislamiento interior del alojamiento de rueda y aislamiento de la tapicería del compartimiento del maletero.
La invención está ilustrada adicionalmente pero no se pretende que esté limitada por los siguientes ejemplos en los que todas las almohadillas y porcentajes son por peso a menos que se indique lo contrario.
Ejemplos
Procedimiento general
Los siguientes isocianatos y polioles son ejemplos de componentes de la resina de poliuretano útiles en la presente invención:
Isocianato 1: un diisocianato de difenilmetano polimérico aromático disponible comercialmente que tiene un contenido en un isómero 2,4 MDI en un intervalo de 1 a 7 por ciento en peso.
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Isocianato 2: una mezcla que se ha hecho reaccionar (o un prepolímero) de aproximadamente un 80 hasta apro- ximadamente un 100 por ciento en peso del isocianato 1 y aproximadamente 0,01 hasta aproxi- madamente 20 por ciento en peso de una mezcla comercialmente disponible de ácido oleico/ácido adípico/pentaeritritol.
Isocianato 3: un diisocianato de 2,4-difenilmetano polimérico aromático comercialmente disponible.
Poliol A: un poliéter formado a partir de un material de partida de sacarosa/poliglicol/agua con un peso molecular de aproximadamente 440.
Poliol B: un poliéter formado a partir de una monoetanolamina de partida con un peso molecular de aproxi- madamente 240.
TABLA 1 Mezcla de polioles
Componente % en peso
Poliol A 55
Poliol B 37
Ácido oleico 5
Acetato de potasio (Polycat 45, Air Products) 0,5
Pasta negra 2,5
Ejemplo 1
Se colocó una lámina de una estera de lino-sisal (50% lino, 50% sisal) con un peso por superficie de aproxima- damente 1000 g/m2 sobre una pieza fija de soporte horizontal. El tamaño de la estera se basaba en las dimensiones de la herramienta de conformación. La estera debe cubrir todas las partes de la herramienta durante la etapa de con- formación. La formulación del poliol según la tabla 1 en conjunción con el isocianato 2, con una razón de mezcla de POLIOL/ISO de 100:139,4 se aplicó a la superficie superior de la estera mediante una cabeza de mezcla de baja presión con un mezclador estático interno. Equipos útiles para este tipo de aplicación están disponibles de Langemann, por ejemplo. La presión típica fue de 2,07 MPa (300 psi), se ajustó el caudal a aproximadamente 20 g/s y la cantidad total de resina de poliuretano pulverizada sobre la estera fue de aproximadamente 500 g/m2.
Entonces se transfirió el sustrato al interior de una herramienta de conformación de aluminio que se calentó hasta 90ºC. Se colocó el sustrato sobre la parte macho del molde de tal manera que la superficie resinada apuntaba hacia la parte macho del molde. Consiguientemente, la capa de poliuretano de la pieza terminada apuntaba hacia la fuente del sonido. Dado que el molde utilizado para la fabricación de la parte descrita se diseñó para moldear aislantes de salpicaderos convencionales que comprenden una capa pesada de vinilo y una espuma flexible de poliuretano moldea- da, se colocó una capa de soporte de almohadilla de lana regenerada (grosor no comprimido de aproximadamente 5 cm., densidad de aproximadamente 70 kg/m3) sobre el sustrato para proporcionar la fuerza de compresión necesaria durante la operación de formación. Se cerró el molde y se dejó endurecer la resina durante 120 segundos. Después se retiró la pieza del molde, se limpió de la almohadilla de lana regenerada de soporte y se recortó.
Prueba de tubo de impedancia
El sustrato que se preparó en el ejemplo 1 y aislantes convencionales fueron sometidos a pruebas de tubo de impedancia. El procedimiento usado para producir los datos en las figuras 2-4 fue el ASTM E1050 (procedimiento de prueba estándar de impedancia y absorción de materiales acústicos usando un tubo, dos micrófonos y un sistema de análisis de frecuencias digitales).
En la figura 1 se muestra esquemáticamente la configuración para la prueba por el procedimiento del tubo de impe- dancia con dos micrófonos. Se usó un sistema de Bruel & Kjaer que contenía un tubo de impedancia, dos micrófonos de condensadores de 0,635 cm., un amplificador de potencia, un analizador multicanal de transformada rápida de Fou- rier, y un ordenador con software Bruel & Kjaer. Se usaron dos tubos de tamaños diferentes para medidas en intervalos de frecuencia diferentes. El tubo grande (100 mm de diámetro) se usa para frecuencias desde 100 Hz hasta 1600 Hz, y el tubo pequeño (29 mm de diámetro) para frecuencias desde 500 Hz hasta 6400 Hz.
El altavoz situado en un extremo del tubo genera una onda plana acústica estacionaria de banda ancha en el tubo.
La muestra de prueba está situada en el extremo opuesto con un soporte de pistón rígido. La onda de banda ancha
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se separa en componentes incidentes y reflejados usando una relación de función de transferencia entre las presiones acústicas en las dos posiciones en la pared del tubo. El analizador calcula la magnitud del coeficiente de reflexión, R, a partir de la razón de amplitud de la presión reflejada respecto al incidente en cada frecuencia de interés. Entonces, el coeficiente AS dependiente de frecuencia viene dado por:
α(f) = 1 − R(f)
El procedimiento ASTM recomienda realizar la prueba sobre al menos dos especimenes de 29 mm y dos de 100 mm cortados del mismo bloque de material. El promedio de estos resultados proporcionará una mejor estimación del rendimiento del material, dado que se tomará en cuenta una parte de la variabilidad inherente de las piezas.
Tal como se ilustra comparativamente en las figuras 2, 3 y 4 los componentes de la resina de poliuretano preparados según la presente invención son menos densos y tienen una mayor absorción del sonido que otros aislantes de sonido conocidos en la técnica.
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REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para producir un material compuesto acústico tridimensional que comprende las etapas de mez- clar una resina de poliuretano de dos componentes que comprende una mezcla de polioles y un isocianato o un prepolímero, aplicar la resina a un primer lado o a un primer y segundo lados de un sustrato seleccionado del grupo que consiste en esteras de fibras naturales, esteras de fibra sintética, almohadillas de lana regenerada y mezclas de las mismas, transferir el sustrato recubierto de resina a una herramienta de conformado en caliente, opcionalmente colocar una lámina de papel con estructura de panal sobre un segundo lado del sustrato o debajo del sustrato recubierto de resina antes de moldear el sustrato recubierto de resina, moldear el sustrato recubierto de resina dando un material compuesto tridimensional, retirar el material compuesto tridimensional de la herramienta y recortar el material com- puesto tridimensional, en el que el material compuesto tridimensional tiene un coeficiente de absorción del sonido a 1000 Hz de 0,25 y a 3000 Hz de 0,8.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la resina se aplica mediante pulverización, brocha o rodillo.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la resina se pulveriza mediante una cabeza de alta presión con mezclado forzado.
4. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la resina se pulveriza mediante una cabeza de baja presión con un mezclador estático.
5. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la resina se pulveriza en una cantidad desde 150 hasta 1500 g/m2.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el sustrato pesa desde 400 hasta 1200 g/m2.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que las esteras de fibra comprenden desde 0,01 hasta 50% de polipropileno o poliéster, en el que la estera de fibra tiene un peso por superficie de desde 400 hasta 1200 g/m2.
8. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la mezcla de poliuretano comprende de 30 a 60% en peso de la mezcla de polioles y de 25 a 55% en peso del isocianato.
9. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la mezcla de polioles comprende adicionalmente un ácido graso, un catalizador y una carga.
10. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la mezcla de polioles comprende un primer poliol en el intervalo de 30 a 80% en peso y un segundo poliol en un intervalo de 10 a 64% en peso, en el que el porcentaje en peso se basa en el peso total de la mezcla de polioles.
11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que el ácido graso está presente en un intervalo de 1 a 20% en peso, en el que el catalizador está presente en un intervalo de 1 a 2% en peso y en el que la carga está presente en un intervalo de 1 a 10% en peso, en el que el porcentaje en peso se basa en el peso total de la mezcla de polioles.
12. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la resina de poliuretano tiene un índice NCO en el intervalo de 90 a 130.
13. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que la resina de poliuretano tiene un índice NCO en el intervalo de 100 a 120.
14. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el material compuesto acústico tridimensional es un aislante de salpicadero.
15. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el material compuesto acústico tridimensional es un aislante de capó.
