Proceso de producción de un recubrimiento moldeado de varias capas.

Método de producción de un recubrimiento de varias capas para aislamiento térmico y acústico, que comprende las etapas de mezclar fibras de refuerzo y material de matriz de poliamida en forma de fibras, escamas o polvo, y formar una hoja continua de la citada mezcla; depositar en un molde la citada hoja continua mezclada y por lo menos una capa adicional seleccionada de una capa de espuma de celdas abiertas o una capa reflectante del calor; tratar el material de varias capas con vapor de agua saturado presurizado de modo que el material de la matriz de poliamida de la hoja continua mezclada funda bajo la presión del vapor de agua a una temperatura menor que la temperatura de fusión de la matriz de poliamida medida por calorimetría de exploración diferencial

(DSC), con lo que las fibras de refuerzo se unen entre sí consolidando la hoja continua mezclada formando una capa porosa de refuerzo, y se estratifican todas las capas del recubrimiento de varias capas.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11159402.

Solicitante: Autoneum Management AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: SCHLOSSTALSTRASSE 43 8406 WINTERTHUR SUIZA.

Inventor/es: DANIERE, PIERRE, BURGIN,THOMAS, KRAUSE,WENZEL, KÖNIGBAUER,STEFAN, GODANO,PHILIPPE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > Productos estratificados caracterizados por la heterogeneidad... > B32B5/28 (impregnada de materia plástica o cubierta con una materia plástica)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > Productos estratificados caracterizados por la heterogeneidad... > B32B5/18 (caracterizados por el hecho de que una de las capas contiene un material en forma de esponja o esencialmente poroso)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > VEHICULOS EN GENERAL > VEHICULOS, EQUIPOS O PARTES DE VEHICULOS, NO PREVISTOS... > Elementos para embellecer la carrocería, identificarla... > B60R13/08 (Medios de aislamiento, p. ej. para aislamiento del sonido)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > Productos estratificados caracterizados por la heterogeneidad... > B32B5/02 (caracterizados por las características de estructura de una capa que tiene fibras o filamentos (formada por partículas, p. ej. virutas, fibras cortadas, polvo, B32B 5/16))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > SISTEMA DE INDEXACION ASOCIADO A LAS SUBCLASES B29B,... > B29K77/00 (Uso de poliamidas, p. ej. poliesteramidas,como material de moldeo)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación de materiales compuestos, es decir,... > B29C70/46 (con moldeos enfrentados, p. ej. para deformar preimpregnados (SMC), "prepegs")
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > Productos estratificados caracterizados por la heterogeneidad... > B32B5/26 (siendo otra capa asimismo fibrosa o filamentosa)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > Productos estratificados compuestos esencialmente... > B32B15/20 (que tiene aluminio o cobre)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > Productos estratificados caracterizados esencialmente... > B32B3/26 (caracterizados por una capa continua cuyo perímetro de la sección recta tenga una forma especial; caracterizados por una capa que tiene cavidades o huecos internos (alveolos regulares B32B 3/12))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Calentamiento, enfriamiento o endurecimiento, p.... > B29C35/04 (con líquido, gas o vapor de agua)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Moldeo por compresión, es decir, aplicando una presión... > B29C43/52 (Calentamiento o enfriamiento)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > Productos estratificados caracterizados por la heterogeneidad... > B32B5/24 (siendo una de las capas fibrosa o filamentosa)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > Productos estratificados compuestos esencialmente... > B32B15/18 (que tiene hierro o acero)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > Productos estratificados compuestos esencialmente... > B32B15/14 (adyacente a una capa fibrosa o filamentosa)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Moldeo por compresión, es decir, aplicando una presión... > B29C43/20 (Fabricación de objetos multicapas o multicolores)

PDF original: ES-2467933_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Proceso de producción de un recubrimiento moldeado de varias capas

Campo técnico

La invención se refiere a un método de producir un recubrimiento moldeado de varias capas para aislamiento térmico y acústico, particularmente para el compartimento del motor de vehículos a motor.

Antecedentes En la técnica son bien conocidos recubrimientos de aislamiento térmico y acústico para su aplicación a vehículos. Estos recubrimientos se basan típicamente en la absorción de sonidos, es decir, en la capacidad de absorber ondas acústicas incidentes, y en la pérdida de transmisión, es decir, en la capacidad de reflejar ondas acústicas incidentes, para proporcionar atenuación del sonido. También se basan en las propiedades de formar una pantalla térmica para evitar o reducir la transmisión de calor desde diversos orígenes (motor, transmisión y sistema de gases de escape) al compartimento de pasajeros del vehículo. Dichos recubrimientos se usan particularmente en la zona del compartimento del motor de un vehículo, por ejemplo, empleado como cubierta del motor para atenuar el sonido del motor más próximo a su origen.

En el compartimento del motor de vehículos a motor, incluidos vehículos comerciales y de pasajeros, cada vez se están usando con más frecuencia piezas de aislamiento acústico en forma de absorbedores para reducir el ruido del motor. En general, estos absorbedores se diseñan en forma de artículos moldeados para reducir el ruido exterior e interior de vehículos. Los artículos moldeados se pueden fabricar de hojas continuas (por ejemplo, de algodón) o de espuma de poliuretano y tienen típicamente estabilidad térmica hasta aproximadamente 160ºC.

En ciertas zonas, como colectores de escape, zonas de recirculación de aire caliente o alrededor del propio motor, los artículos moldeados pueden estar sometidos a altas cargas térmicas. Por eso, frecuentemente estos artículos moldeados se estratifican, parcial o totalmente, con hojas metálicas de aluminio que funcionan como reflectores térmicos para proteger el material no tejido situado debajo. En general, la hoja metálica de aluminio es lo suficientemente gruesa para funcionar como capa soporte proporcionando a la pieza propiedades mecánicas de autoestabilidad. El material absorbente acústico se mantiene en forma de material suelto y lo más grueso posible para optimizar las propiedades acústicas de la pieza. Por ejemplo, el documento DE 8700919 describe dicho estratificado de aluminio con espuma pegada a la parte interior con fines aislantes. Otros ejemplos se fabrican de esterillas de material fibroso suelto intercaladas entre dos hojas metálicas que dan propiedades estructurales de soporte.

Recientemente los recubrimientos térmicos compuestos están reemplazando parcialmente a las piezas típicas de pantallas térmicas. Estos recubrimientos compuestos están generalmente en forma de conjuntos de varias capas. Estos conjuntos se fabrican con una capa expuesta térmicamente que tiene funciones reflectantes y herméticas y una capa de material compuesto que tiene buenas propiedades estructurales, mecánicas y de aislamiento térmico, y a veces con una capa superior adicional para proporcionar propiedades de apariencia e impenetrabilidad. Estos tipos de recubrimientos se producen usando moldeo por inyección o moldeo por compresión. El inconveniente de estos recubrimientos térmicos compuestos es que son piezas estructurales pesadas y herméticas. Aunque tienen buenas propiedades estructurales y térmicas, en la mayoría de los casos carecen de propiedades de atenuación acústica y térmica.

Aunque durante años se han desarrollado específicamente una serie de adhesivos, hojas continuas adhesivas y fibras de unión para fijar entre sí las diversas capas de los estratificados, los recubrimientos y aislantes estratificados tienen un riesgo inherente de exfoliación y fallo. Este riesgo potencial es importante debido principalmente al severo medio ambiente operativo al que están sometidos dichos recubrimientos y aislantes. Muchos recubrimientos y aislantes están situados cerca de fuentes de calor y/o diseñados para formar pantallas térmicas frente a fuentes de calor, como el motor, tren de transmisión y componentes del sistema de gases de escape. Como resultado, los recubrimientos y aislantes están sometidos frecuentemente a temperaturas superiores a 180ºC a las que los adhesivos o agentes de unión muestran una degradación intensa y fuerte con el tiempo.

Además es probable que las piezas montadas directamente adyacentes al motor vibren y originen ruidos debido a vibraciones transmitidas desde el motor. Estas piezas vibrantes pueden formar un ruido adicional no deseado. Otro aspecto son las propiedades de fatiga del recubrimiento implicado; la frecuencia de la vibración puede tener un efecto negativo sobre la duración total del recubrimiento.

Un inconveniente adicional del estado de la técnica es la alta temperatura necesaria para obtener el material compuesto final. La temperatura de calentamiento que se ha conseguir depende del polímero de la matriz. En general, para formar el material compuesto, la matriz y las fibras de refuerzo se calientan usando métodos de calentamiento en seco como aire caliente, calentamiento por contacto o calentamiento por infrarrojos. Para compensar la pérdida de temperatura, por ejemplo desde el dispositivo de calentamiento hasta el dispositivo de moldeo, normalmente el producto se calienta a una temperatura por encima del punto de fusión real del polímero de la matriz o por encima de la temperatura de activación de la resina de unión. El calentamiento de un polímero por encima del punto de fusión acelera su degradación.

El uso de un calentador de contacto tiene el inconveniente de que se ha de comprimir el producto para obtener una buena transferencia de calor a través del espesor del producto. Generalmente se usa aire caliente a una temperatura por encima del punto de fusión del polímero de unión por lo que el calor daña al polímero, mientras que el uso de calentamiento por infrarrojos sólo es viable para materiales finos. En materiales más gruesos, la cantidad de energía necesaria para calentar el material interior daña a los polímeros de la superficie exterior. Normalmente este método sólo se usa para un espesor de hasta 4-5 mm.

El uso de calentadores de contacto en un recubrimiento de varias capas que incluye una espuma en placas de celdas abiertas puede originar colapso de la espuma, particularmente en la superficie exterior de la espuma en placas, haciéndola impermeable a las ondas acústicas transportadas por el aire con lo que se deteriora la absorción acústica total de la pieza.

Otro inconveniente es el hecho de que los polímeros más importantes usados como fibras de la matriz y como fibras de refuerzo tienen una temperatura de fusión muy próximas entre sí: por ejemplo, el poli (tereftalato de etileno) (PET) tiene una temperatura de fusión medida usando calorimetría de exploración diferencial (DSC) de acuerdo con ISO 11357-3 en el intervalo de 230-260ºC, el polipropileno entre 140 y 170ºC, la poliamida 6 (PA-6) entre 170 y 225ºC y la poliamida 6.6 (PA-6.6) entre 220 y 260ºC. El uso de fibras de la matriz y fibras de refuerzo que sean polímeros termoplásticos, por ejemplo, PA-6.6 como fibras de la matriz y PET como fibras de refuerzo, originará también que las fibras de refuerzo empiecen a fundir o a reblandecerse. Esto originará colapso de la estructura formando un material compuesto muy compacto.

Se usan ampliamente fieltros, particularmente en la industria del automóvil, por sus propiedades de aislamiento térmico y acústico. La tendencia es hacia materiales reciclables; por lo tanto, los agentes de unión termoplásticos han tenido un papel importante... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método de producción de un recubrimiento de varias capas para aislamiento térmico y acústico, que comprende las etapas de mezclar fibras de refuerzo y material de matriz de poliamida en forma de fibras, escamas o polvo, y formar una hoja continua de la citada mezcla; depositar en un molde la citada hoja continua mezclada y por lo menos una capa adicional seleccionada de una capa de espuma de celdas abiertas o una capa reflectante del calor; tratar el material de varias capas con vapor de agua saturado presurizado de modo que el material de la matriz de poliamida de la hoja continua mezclada funda bajo la presión del vapor de agua a una temperatura menor que la temperatura de fusión de la matriz de poliamida medida por calorimetría de exploración diferencial (DSC) , con lo que las fibras de refuerzo se unen entre sí consolidando la hoja continua mezclada formando una capa porosa de refuerzo, y se estratifican todas las capas del recubrimiento de varias capas.

2. Método de producción de un recubrimiento de varias capas de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las fibras de refuerzo de la citada hoja continua mezclada son aproximadamente 40 a 80% en peso y el material de la matriz de poliamida es 20 a 60% en peso.

3. Método de producción de un recubrimiento de varias capas de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que en el molde el vapor de agua saturado está a una presión en el intervalo de 9 a 20 bares absolutos.

4. Proceso de producción de un recubrimiento de varias capas de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que se usa por lo menos una capa adicional de cañamazo.

5. Proceso de producción de un recubrimiento de varias capas de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que el recubrimiento de varias capas comprende además una capa adicional de la citada hoja continua mezclada o una capa de espuma o una capa reflectante del calor.

6. Proceso de producción de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que la capa reflectante del calor recubre sólo parcialmente a la capa adyacente.

7. Proceso de producción de un recubrimiento de varias capas de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que las fibras de refuerzo son fibras minerales, como fibras de vidrio, fibras de basalto o fibras de carbono, y/o fibras manufacturadas que tienen una temperatura de fusión medida por calorimetría de exploración diferencial (DSC) mayor que la temperatura de fusión de la poliamida bajo presión de vapor de agua, como fibras de poliéster, y/o fibras naturales, como fibras de lino, coco o kenaf.

8. Proceso de producción de un recubrimiento de varias capas de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que las fibras de refuerzo son una mezcla de fibras minerales, como fibras de vidrio, fibras de basalto o fibras de carbono, y las fibras manufacturadas tienen una temperatura de fusión medida por calorimetría de exploración diferencial (DSC) mayor que la temperatura de fusión de la poliamida bajo presión de vapor de agua, como fibras de poliéster, o fibras naturales, como fibras de lino, coco o kenaf.

9. Proceso de producción de un recubrimiento de varias capas de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que las fibras de refuerzo que forman la capa de refuerzo son una mezcla de aproximadament.

2. 50% en peso de fibras de vidrio .

2. 50% en pesio de fibras naturales y/o de poliéster.

10. Proceso de producción de un recubrimiento de varias capas de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que la matriz de poliamida es poliamida 6 o poliamida 6.6 o copoliamida o una mezcla de diferentes tipos de poliamidas.

11. Proceso de producción de un recubrimiento de varias capas de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que la espuma de celdas abiertas es una espuma sin recubrimiento, preferiblemente una espuma en placas.

12. Proceso de producción de un recubrimiento de varias capas de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que la espuma es espuma de poliuretano (PUR) , espuma de poliéster (PET) o una espuma con carga de fibras.

13. Proceso de producción de un recubrimiento de varias capas de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que el recubrimiento poroso de varias capas moldeado por vapor de agua se moldea en forma tridimensional para montarlo como pieza de recubrimiento de automóviles en zonas con mayor carga térmica, como un panel de recubrimiento del compartimento del motor, un recubrimiento superior, lateral o inferior del motor, una cubierta del depósito de aceite, una pantalla debajo del motor, un muro cortafuegos, un panel exterior de instrumentos recubierto al menos parcialmente, un panel guía de aire detrás del refrigerador del compartimento del motor, un estante para paquetes o un piso de carga de troncos.