Reducción de la transferencia de vibraciones.

Una barrera (1) de disipación de ondas vibratorias que comprende un soporte (2) que tiene una superficie internay una superficie externa,

comprendiendo el soporte sobre su superficie externa un revestimiento (3) que comprendeun material termo-expansible seleccionado entre los que, tras la expansión y a una temperatura entre -10 y +40 ºC,tienen un módulo de Young E entre 0,1 MPa y 500 MPa y un módulo de Shear G entre 0,1 MPa y 250 MPa, estandodeterminados los módulos por medio de análisis mecánico dinámico (AMD)

en el que el material termo-expansible comprende

- de 25 a 70 % en peso, preferentemente de 35 a 55 % en peso de al menos un elastómero termoplástico,

- de 0,1 a 2 % en peso, preferentemente de 0,1 a 1 % en peso, de al menos un estabilizador o antioxidante,

- de 2 a 15 % en peso de al menos un agente de soplado,

- de 0,5 a 4 % en peso de un agente de curado, que opcionalmente incluye de 0,5 a 2 % en peso de al menos unmonómero olefínicamente insaturado, y preferentemente

- hasta 10 % en peso de al menos una resina adherente,

- hasta 5 % en peso de un plastificante como coadyuvante de procesado,

- hasta 10 % en peso de al menos una cera,

- hasta 3 % en peso de un activador para el agente de soplado,

así como también opcionalmente al menos una sustancia de relleno,

estando los porcentajes expresados en porcentajes en peso del peso total del material termo-expansible, y elelastómero termoplástico está seleccionado dentro del grupo que consiste en poliuretanos termoplásticos (TPU) ycopolímeros de bloques seleccionados dentro del grupo que consiste en copolímeros de SBS(estireno/butadieno/estireno), copolímeros SIS (estireno/isopreno/estireno), copolímeros SEPS(estireno/etileno/propileno/estireno), SEEPS (estireno/etileno/etileno/propileno/estireno) o SEBS(estireno/etileno/butadieno/estireno), copolímeros de etileno-acetato de vinilo con un 5 a 40 % en peso de acetato devinilo, copolímeros de etileno y (met)acrilatos de alquilo C1 a C6 con 5 a 40 % en peso de (met)acrilato de alquilo C1a C6, que comprenden opcionalmente ácido (met)acrílico polimerizado o anhídrido maleico, poliéter-ésteres, poliéteramidaso mezclas de los elastómeros anteriormente mencionados.

Reducción de la transferencia de vibraciones La presente invención se refiere a la reducción de la transferencia de vibraciones generadas por un generador de vibraciones.

En un vehículo, la transferencia de vibraciones generadas por medio de un generador de fuerza dinámica, tal como un motor, una bomba o caja de cambios, por medio de elementos estructurales hasta una superficie de emisión tal como un panel, conduce a la emisión de ruido transmitido por la estructura.

Se han sugerido diferentes soluciones con el fin de reducir al menos dicho ruido transmitido por la estructura. En la construcción del vehículo, se han propuesto medidas pasivas tales como el recurso de atenuadores de vibraciones o mallados de atenuación. Con frecuencia, dichos mallados de atenuación se aplican sobre paneles de vibración, por ejemplo, en las puertas o sobre el suelo del vehículo. Con frecuencia, el alcance de la reducción de ruido de estos métodos resulta insatisfactorio.

En el proceso convencional, se someten a extrusión mezclas de alquitrán o asfalto y sustancias de relleno con un elevado peso específico en el interior de las planchas, que se cortan o perforan con las formas apropiadas. Posteriormente, se unen estas planchas a las partes de plancha metálica apropiada y, en ocasiones, es preciso adaptarlas a la forma de la plancha por medio de calentamiento. Aunque estas planchas de alquitrán todavía se usan de manera frecuente debido a su reducido coste de materias primas, son muy frágiles y tienden a despegarse de la plancha metálica en particular a bajas temperaturas. De igual forma, se ha propuesto la incorporación de aditivos que con frecuencia únicamente tienen como resultado una ligera mejora que no resulta suficiente para muchas aplicaciones. Además, resulta completamente imposible aplicar las partes de alquitrán pre-conformadas a las partes de plancha metálica con forma compleja o casi inaccesibles de las máquinas o vehículos, por ejemplo, las superficies internas de las cavidades de las puertas de los vehículos a motor. Además, existe la desventaja adicional de que en muchos casos se requieren varias partes perforadas para un único vehículo o aplicación y, por tanto, se requiere un almacenamiento costoso.

Por consiguiente, no han escaseado los intentos para eliminar las desventajas de las planchas de alquitrán usando otros sistemas poliméricos. Por ejemplo, se desarrollaron las dispersiones poliméricas acuosas de copolímeros de poli (acetato de vinilo) o etileno-acetato de vinilo que contenían sustancias de relleno, y que se podían pulverizar sobre las partes de la plancha metálica con el espesor de revestimiento necesario. No obstante, estos sistemas resultan desventajosos para uso industrial cuando se generan tasas elevadas de producción, debido a que no es posible retirar el agua de forma suficientemente rápida a partir del revestimiento que se pulveriza, en particular cuando este revestimiento es bastante grueso.

Las propiedades de atenuación del sonido de los revestimientos poliméricos son las mejores dentro del intervalo de la temperatura de transición vítrea del sistema polimérico ya que, debido a la viscoelasticidad del polímero en este intervalo de temperatura, la energía mecánica del proceso de vibración se convierte en calor por medio de un fenómeno de flujo molecular. Los materiales de revestimiento pulverizables convencionales basados en plastisoles de PVC, que por ejemplo se usan ampliamente como revestimiento para bajos de carrocería en la construcción de vehículos a motor, no tienen un efecto notable de atenuación del sonido en el intervalo de temperatura de aplicación de -20 a + 60 ºC, debido a que el valor máximo de la transición vítrea es de aproximadamente -20 ºC a -50 ºC, dependiendo de la proporción de plastificante.

La patente de Estados Unidos Nº. 3.855.028 también describe capas de atenuación de sonido basadas en PVC.

Por tanto, se han llevado a cabo intentos para modificar estos plastisoles de PVC convencionales de manera que presenten mejores propiedades de atenuación del sonido en el intervalo de temperatura de aplicación de - 20 ºC a + 60 ºC. Se conocen revestimientos a partir de la solicitud de patente alemana publicada 35 14 753, que contiene compuestos insaturados múltiples, por ejemplo di- o triacrilato, agentes de reticulación de peróxido y sustancias de relleno inorgánicas, en los plastisoles de PVC convencionales. En estado endurecido estos plastisoles son, sin embargo, duros como el vidrio y frágiles, y por tanto no resultan realmente apropiados para su uso en la construcción de automóviles debido a que no tienen suficiente flexibilidad en particular a bajas temperaturas. Aparte de esto, estas formulaciones presentan un factor de pérdida tan δ muy bajo y, de este modo, el efecto de atenuación del sonido no es muy marcado.

Las composiciones se describen en la solicitud de patente alemana publicada 34 44 863, que contiene copolímeros de PVC o cloruro de vinilo/acetato de vinilo, opcionalmente copolímeros u homopolímeros de metacrilato de metilo, una mezcla de plastificante y sustancias de relleno inertes. La mezcla de plastificante comprende plastificantes que son compatibles con los polímeros de metacrilato de metilo y los plastificantes para los polímeros de cloruro de vinilo que son incompatibles con los polímeros de metacrilato que pueden estar presentes. Los plastisoles obtenidos de este modo tienen propiedades mejoradas de atenuación del sonido en comparación con los plastisoles de PVC convencionales. No obstante, en particular a temperaturas por encima de aproximadamente 30 ºC, el efecto de atenuación del sonido disminuye de nuevo. Si se lleva a cabo un intento de modificar el intervalo de factor máximo

de pérdida tan δ hasta temperaturas más elevadas, por medio de la variación de las cantidades relativas de los componentes individuales, la flexibilidad en frío del revestimiento disminuye de forma drástica. No obstante, una flexibilidad en frío reducida es precisamente lo que resulta desventajoso en la construcción de vehículos. Además el factor de pérdida disminuye de manera muy marcada a temperaturas bajas con estas formulaciones. Por tanto, estas composiciones de plastisol tienen un factor de pérdida suficientemente elevado únicamente en un intervalo de temperaturas muy estrecho.

La solicitud de patente japonesa publicada JP 2-57340 muestra una composición sofisticada de atenuación de sonido que comprende una primera capa eléctricamente conductora y una segunda capa apta para reticulación y formación de espuma. La capa apta para formación de espuma comprende un componente de caucho natural o sintético y un elastómero termoplástico.

Además, se han desarrollado medidas activas para reducir el ruido transmitido por la estructura. Normalmente, estas medidas emplean sensores, procesado de señales, accionadores y fuentes de energía para contrarrestar o aumentar de manera eficaz la disipación de la vibración por medio de la producción de las correspondientes fuerzas o tensiones.

Aunque se ha comprobado que las medidas de control activas reducen eficazmente el ruido transmitido por la estructura, requieren un equipamiento técnico sofisticado, especialmente con respecto al procesado de señales y sensores. Esto no solo aumenta los costes, sino que también conduce a un mayor riesgo de rotura.

Por tanto, existe una necesidad de medios rentables para reducir eficazmente el ruido transmitido por la estructura en un sistema, especialmente en un vehículo.

Por tanto, es un objetivo de la presente invención solucionar los inconvenientes de la técnica anterior.

Tras un amplio e intenso trabajo de investigación, los inventores acaban de descubrir que esto se puede lograr por medio de una barrera particular de disipación de ondas vibratorias de acuerdo con la reivindicación independiente 1 y un método que emplea dicha barrera de disipación de ondas vibratorias de acuerdo con la reivindicación independiente 14.

La barrera de disipación de ondas vibratorias de acuerdo con la presente invención comprende un soporte que tiene una superficie interna y una superficie externa, presentando la barrera una sección poligonal, especialmente rectangular, opcionalmente con forma de U y que comprende sobre su superficie externa un revestimiento que comprende un material termo-expansible seleccionado entre aquellos que, tras la expansión y a una temperatura entre -10 y + 40 ºC, tienen un módulo de Young E entre 0, 1 MPa y 1000 MPa, preferentemente de 500 MPa, un factor de pérdida η (en ocasiones también denominado como tan δ) entre 0, 5 y 1 y un módulo de Shear G entre 0, 1 MPa y 500 MPa, preferentemente de 250 MPa. Los módulos,... [Seguir leyendo]

1. Una barrera (1) de disipación de ondas vibratorias que comprende un soporte (2) que tiene una superficie interna y una superficie externa, comprendiendo el soporte sobre su superficie externa un revestimiento (3) que comprende un material termo-expansible seleccionado entre los que, tras la expansión y a una temperatura entre -10 y +40 ºC, tienen un módulo de Young E entre 0, 1 MPa y 500 MPa y un módulo de Shear G entre 0, 1 MPa y 250 MPa, estando determinados los módulos por medio de análisis mecánico dinámico (AMD)

en el que el material termo-expansible comprende

- de 25 a 70 % en peso, preferentemente de 35 a 55 % en peso de al menos un elastómero termoplástico,

- de 0, 1 a 2 % en peso, preferentemente de 0, 1 a 1 % en peso, de al menos un estabilizador o antioxidante,

- de 2 a 15 % en peso de al menos un agente de soplado,

- de 0, 5 a 4 % en peso de un agente de curado, que opcionalmente incluye de 0, 5 a 2 % en peso de al menos un monómero olefínicamente insaturado, y preferentemente

- hasta 10 % en peso de al menos una resina adherente,

- hasta 5 % en peso de un plastificante como coadyuvante de procesado,

- hasta 10 % en peso de al menos una cera,

- hasta 3 % en peso de un activador para el agente de soplado,

así como también opcionalmente al menos una sustancia de relleno,

estando los porcentajes expresados en porcentajes en peso del peso total del material termo-expansible, y el elastómero termoplástico está seleccionado dentro del grupo que consiste en poliuretanos termoplásticos (TPU) y copolímeros de bloques seleccionados dentro del grupo que consiste en copolímeros de SBS (estireno/butadieno/estireno) , copolímeros SIS (estireno/isopreno/estireno) , copolímeros SEPS (estireno/etileno/propileno/estireno) , SEEPS (estireno/etileno/etileno/propileno/estireno) o SEBS (estireno/etileno/butadieno/estireno) , copolímeros de etileno-acetato de vinilo con un 5 a 40 % en peso de acetato de vinilo, copolímeros de etileno y (met) acrilatos de alquilo C1 a C6 con 5 a 40 % en peso de (met) acrilato de alquilo C1 a C6, que comprenden opcionalmente ácido (met) acrílico polimerizado o anhídrido maleico, poliéter-ésteres, poliéteramidas o mezclas de los elastómeros anteriormente mencionados.

2. La barrera (1) de disipación de ondas vibratorias de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el portador (2) está formado por metal, y especialmente acero galvanizado o aluminio.

3. La barrera (1) de disipación de ondas vibratorias de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el portador (2) está formado por un material sintético, opcionalmente reforzado con fibras, y especialmente por un material sintético termoplástico, seleccionado dentro del grupo que consiste en poliamidas (PA) , poli (sulfuro de fenileno) (PPS) , poli (éter de fenileno) (PPE) , polifenilen sulfona (PPSU) y polifenilen-imida (PPI) , estando el material sintético termoplástico opcionalmente reforzado con fibras, teniendo una baja absorción de agua y una estabilidad de dimensión hasta 180 ºC.

4. La barrera (1) de disipación de ondas vibratorias de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el soporte (2) tiene un corte transversal poligonal, especialmente rectangular, opcionalmente con forma de U que comprende sobre su superficie externa un revestimiento (3) .

5. La barrera (1) de disipación de ondas vibratorias de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que el material termo-expansible comprende

-de 35 a 55 % en peso de al menos un elastómero termoplástico,

- de 0, 1 a 1 % en peso, de al menos un estabilizador o antioxidante,

- de 2 a 15 % en peso de al menos un agente de soplado,

- de 0, 5 a 4 % en peso de un agente de curado, que opcionalmente incluye de 0, 5 a 2 % en peso de al menos un monómero olefínicamente insaturado, y preferentemente

- hasta 10 % en peso de al menos una resina adherente,

- hasta 5 % en peso de un plastificante como coadyuvante de procesado,

- hasta 10 % en peso de al menos una cera,

- hasta 3 % en peso de un activador para el agente de soplado,

así como también opcionalmente al menos una sustancia de relleno,

estando los porcentajes expresados en porcentajes en peso del peso total del material termo-expansible.

6. La barrera (1) de disipación de ondas vibratorias de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la resina adherente está seleccionada dentro del grupo que consiste en resinas de colofonia, resinas de terpeno, resinas fenólicas de terpeno, resinas de hidrocarburo procedentes de destilados de petróleo craqueados, resinas adherentes aromáticas, resinas líquidas, resinas de cetona y resinas de aldehído.

7. La barrera (1) de disipación de ondas vibratorias de acuerdo con la reivindicación 6, en la que la resina de colofonia está seleccionada dentro del grupo que consiste en ácido abiético, ácido levopimárico, ácido neoabiético, ácido dextropimárico, ácido palústrico, ésteres alquílicos de los ácidos de colofonia anteriormente mencionados, productos de hidrogenación de derivados de ácido de colofonia.

8. La barrera (1) de disipación de ondas vibratorias de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el plastificante está seleccionado dentro del grupo que consiste en ésteres alquílicos C1-10 de ácidos dibásicos, éteres diarílicos, poli (benzoatos de alquilenglicoles) , fosfatos orgánicos, ésteres de ácido alquilsulfónico de fenol o cresol.

9. La barrera (1) de disipación de ondas vibratorias de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la cera está seleccionada dentro del grupo que consiste en ceras parafínicas que tienen intervalos de fusión de 45 a 70 ºC, ceras microcristalinas con intervalos de fusión de 60 a 95 ºC, ceras sintéticas de Fischer-Tropsch con puntos de fusión entre 100 y 115 ºC o poli (ceras de etileno) con puntos de fusión entre 85 y 140 ºC.

10. La barrera (1) de disipación de ondas vibratorias de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que el antioxidante está seleccionado dentro del grupo que consiste en fenoles con impedimento estérico y/o tioéteres, y aminas aromáticas con impedimento estérico.

11. La barrera (1) de disipación de ondas vibratorias de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que el agente de soplado está seleccionado dentro del grupo que consiste en azobisisobutironitrilo, azodicarbonamida, di-nitrosopentametilentetramina, 4, 4´-oxibis (hidrazida de ácido bencenosulfónico) , difenil-sulfona3, 3´-disulfohidrazida, benceno-1, 3-disulfohidrazida, p-toluensulfonil semicarbazida y microperlas huecas expansibles de plástico basadas en copolímeros de poli (cloruro de vinilideno) o copolímeros de acrilonitrilo/ (met) acrilato.

12. La barrera (1) de disipación de ondas vibratorias de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en la que el agente de curado está seleccionado dentro del grupo que consiste en hidroperóxido de cumeno, bis (tercbutilperoxi) diisopropilbenceno, di (2-terc-butil peroxiisopropil benceno) , 1, 1-di-terc-butilperoxi-3, 3, 5trimetilciclohexano, valerato de 4, 4-di-terc-butilperoxi-n-butilo.

13. La barrera (1) de disipación de ondas vibratorias de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en la que la sustancia de relleno está seleccionada dentro del grupo que consiste en yesos molidos o precipitados, negro de carbono, carbonatos de calcio-magnesio, barita y sustancias de relleno de silicato del tipo silicato de aluminiomagnesio-calcio.

14. Un método para reducir la transferencia de vibraciones procedentes de un generador de vibraciones hasta un punto al cual se encuentra conectado el generador de vibraciones por medio de un elemento estructural, que comprende equipar dicho elemento estructural con medios para disipar la energía vibracional producida por el generador de vibraciones, caracterizado por que el medio comprende una barrera de disipación de ondas vibratorias de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 14 para reducir la transferencia de vibraciones desde uno de los generadores de vibraciones presente dentro de un vehículo automóvil hasta al menos una de las partes constitutivas del compartimiento del pasajero, al cual está conectado el generador de vibraciones por medio de un elemento estructural que tiene la forma de un raíl tubular con un corte transversal poligonal, en particular un corte transversal rectangular, que comprende, sucesivamente seleccionar una barrera (1) de disipación de ondas vibratorias de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 que tiene dimensiones tales que se puede insertar en el interior del elemento estructural,

insertar la barrera (1) de disipación de ondas vibratorias en el interior del elemento estructural en una ubicación próxima al generador de vibraciones,

expandir el revestimiento termo-expansible (3) .

16. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que las dimensiones de la barrera (1) de disipación de ondas vibratorias están seleccionadas de manera que se obtenga un espacio libre de aproximadamente 1 a 10 mm entre las superficies externas de la barrera (1) de disipación de ondas vibratorias y las superficies internas del elemento estructural.

17. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones 15 ó 16, en el que el revestimiento termo-expansible se expande a una temperatura de 130 ºC a 240 ºC, preferentemente a una temperatura de 150 ºC a 200 ºC.

18. El método de cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, en el que el elemento estructural está sujeto a un etapa de electrorevestimiento tras la inserción de la barrera (1) de disipación de ondas vibratorias, provocando de este modo la expansión del revestimiento (3) .

19. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15 a 19, en el que el soporte comprende una cantidad de material termoexpansible que está seleccionado de forma que, tras la expansión, su volumen ocupe el espacio libre que existe entre el soporte y la superficie interna del elemento estructural.