MATERIAL EXPANDIBLE ALTAMENTE AMORTIGUADOR Y DISPOSITIVOS.

Un material termicamente expandible, que comprende: a) desde un 3 hasta un 40 % en peso de un primer elastomero termoplastico,

que tiene una primera temperatura de transicion vitrea, b) desde un 3 hasta un 40 % en peso de un segundo elastomero termoplastico, que tiene una segunda temperatura de transicion vitrea, diferenciandose la primera temperatura de transicion vitrea de la segunda temperatura de transicion vitrea, al menos, en 10°C, c) desde un 5 hasta un 50 % en peso de, al menos, un polimero termoplastico elegido entre el grupo constituido por los polimeros y los copolimeros con, al menos, un doble enlace C = C polimerizable, d) desde 0 hasta un 30 % en peso de, al menos, una resina taquificante, e) al menos un agente de expansion quimico latente en una cantidad efectiva como para provocar que el material expandible se expanda al menos en un 50 % en volumen cuando sea calentado a una temperatura de 150°C durante, al menos, 20 minutos, siendo menor que el 100 % en peso la suma de los componentes a) hasta e), y estando constituido el resto hasta el 100 % en peso por otros componentes o adyuvantes

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La presente invención se refiere a un nuevo material expandible altamente amortiguador y a la utilización del material expandido para llevar a cabo la amortiguación de las vibraciones acústicas, de manera especial en vehículos tales como autobuses, camiones de carga y vehículos de pasajeros. Se describen diversas vías para llevar a cabo la utilización del material y los dispositivos correspondientes.

En un vehículo, la transferencia de las vibraciones generadas por un generador dinámico de fuerzas, tal como un mecanismo, un motor, una bomba o una caja de velocidades, a través de los elementos estructurales hasta una superficie emisora tal como un panel, conduce a la emisión del ruido generado por la estructura. La publicación WO 2007/039309 describe un material térmicamente expandible que es adecuado para finalidades adhesivas, de sellado y de revestimiento que, cuando está expandido, es particularmente efectivo para llevar a cabo la reducción de la transferencia de las vibraciones generadas por un generador de vibraciones. La invención citada se refiere a un material expandible que, una vez expandido, tiene un módulo de almacenamiento Young E' comprendido entre 0,1 MPa y 1.000 MPa, un factor de pérdida de, al menos, 0,3 (de manera preferente de, al menos, 1) y, de manera preferente, tiene un módulo de almacenamiento por cizallamiento G' comprendido entre 0,1 MPa y 500 MPa a una temperatura comprendida entre -10 y +40 grados C en el intervalo de frecuencias comprendido entre 0 y 500 Hz.

A lo largo de la presente solicitud de patente, el módulo de almacenamiento de Young (E ') se define como la relación entre el esfuerzo de tracción y la deformación por tracción por debajo del límite proporcional de un material. El módulo de almacenamiento por cizallamiento G' se define como la relación entre el esfuerzo por cizallamiento y la deformación por cizallamiento dentro del límite proporcional y es considerado como una medida de la energía equivalente elásticamente almacenada en un material. El factor de pérdida (que a veces se denomina también amortiguación intrínseca estructural o tg δ) es la relación entre el módulo de pérdida de Young E” sobre el módulo de almacenamiento de Young E' para la amortiguación en tensión compresión. Para llevar a cabo la amortiguación en cizallamiento, el factor de pérdida es la relación entre el módulo de pérdida por cizallamiento G” sobre el módulo de almacenamiento por cizallamiento G'. Estos valores pueden ser fácilmente determinados por medio del Análisis Mecánico Dinámico (AMD) de un material que, en el contexto de esta invención, es el material térmicamente expandible después de la expansión. Tal como es conocido perfectamente en el estado de la técnica, el Análisis Mecánico Dinámico puede ser llevado a cabo bien de conformidad con un método indirecto, según el cual el material es caracterizado sobre un soporte (ensayo con haz de luz de Oberst) o bien de conformidad con un método directo, según el cual la muestra ensayada es realizada únicamente a partir del material que debe ser caracterizado (viscoanalizador).

El material expandible de conformidad con la publicación WO 2007/039309 es adecuado para llevar a cabo la manufactura de barreras disipativa de las ondas de las ondas vibratorias, tal como se ha descrito en la publicación WO 2007/039308. Dichas barreras comprenden un soporte, que tiene una superficie interina y una superficie exterior, teniendo el soporte una sección poligonal, de manera especial rectangular, opcionalmente en forma de U, y que comprende sobre su superficie exterior un revestimiento del material expandible, que ha sido mencionado más arriba.

En una realización especialmente ventajosa de la invención, de conformidad con las publicaciones WO 2007/039309 y WO 2007/0393098 el material térmicamente expandible comprende:

- desde un 25 hasta un 70 % en peso, de manera preferente desde un 35 hasta un 55 % en peso de, al

menos, un elastómero termoplástico (de manera preferente un copolímero bloque de estireno/butadieno o

de estireno/isopreno o un derivado del mismo, al menos parcialmente hidrogenado);

- desde un 15 hasta un 40 % en peso, de manera preferente desde un 20 hasta un 35 % en peso de, al

menos, un termoplástico no elastómero (de manera preferente un copolímero de etileno / acetato de vinilo o

de etileno / acrilato de metilo);

- desde un 0,01 hasta un 2 % en peso, de manera preferente desde un 0,05 hasta un 1 % en peso de, al menos, un agente estabilizantes o antioxidante;

- desde un 2 hasta un 15 % en peso de, al menos, un agente de expansión, de manera preferente una

cantidad efectiva que provoque que el material expandible se expanda, al menos, un 100 % en el volumen

cuando sea calentado a una temperatura de 150 grados C;

- desde un 0,5 hasta un 4 % en peso de uno o varios agentes de curado, opcionalmente con inclusión de un

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0,5 hasta un 2 % en peso de, al menos, un monómero o un oligómero olefinicamente insaturados y, de manera opcional

- hasta un 10 % en peso inclusive (por ejemplo desde un 0,1 hasta un 10 % en peso) de, al menos, una resina taquificante;

- hasta un 5 % en peso inclusive (por ejemplo desde un 0,1 hasta un 5 % en peso) de, al menos, un plastificante;

- hasta un 10 % en peso inclusive (por ejemplo desde un 0,1 hasta un 10 % en peso) de, al menos una cera;

- hasta un 3 % en peso inclusive (por ejemplo desde un 0,05 hasta un 3 % en peso) de, al menos, un activador para el agente de expansión;

así como de manera opcional, al menos un material de carga (aun cuando la cantidad del material de carga es preferentemente menor que un 10 % en peso, de una manera más preferente es menor que un 5 % en peso), estando expresados los porcentajes como porcentajes en peso del peso total del material térmicamente expandible.

La presente invención proporciona un material térmicamente expandible mejorado, que puede ser empleado para la fabricación de barreras disipativa de las ondas vibratorias como se ha descrito en la publicación WO 2007/039308. Sin embargo, este material puede ser empleado de igual modo para otras aplicaciones que dependan del sonido en vehículos, por ejemplo para la amortiguación de vibraciones de paneles de cerramiento para automóviles.

Esta aplicación corresponde a la que ha sido divulgada en la publicación WO 02/14109. Este documento describe un sistema para la amortiguación de vibraciones en un conjunto de paneles de cerramiento de automóviles, que comprende: a) un dispositivo de intrusión, que está asociado con una estructura para panel exterior de automóvil, y b) un material expandible para llevar a cabo la amortiguación de las vibraciones, que está dispuesto por encima de, al menos, una porción de dicho dispositivo de intrusión y en contacto con dicho dispositivo de intrusión como paso previo a la expansión de dicho material expandible, y con una superficie de dicho panel exterior después de la expansión de dicho material expandible. La publicación WO 02/14109 describe materiales activados por medio del calor, que deben ser empleados en esta invención, en términos completamente generales. Un ejemplo preferente consiste en una espuma polimérica basada en copolímeros o terpolímeros del etileno, que pueden tener una alfaolefina. A título de copolímero o terpolímero, el polímero está compuesto de dos o por tres monómeros diferentes. Ejemplos de polímeros particularmente preferentes incluyen el etileno, el acetato de vinilo, el EPDM, o una mezcla de los mismos.

Otra aplicación del material térmicamente expandible de esta invención se refiere a insertos para rellenar cavidades. Un inserto para rellenar cavidades puede ser empleado para fines de sellado y/o de insonorización en un cuerpo de vehículo. De una manera más particular, la presente invención se refiere a un inserto para rellenar cavidades que, de manera preferente, es substancialmente plano y que incluye un material expandible altamente amortiguador substancialmente alrededor de toda la periferia del inserto. El inserto está montado en una cavidad de un cuerpo de un vehículo, de manera preferente, pero no necesariamente, con utilización de un miembro de fijación. Después de la activación, el material expandible se transforma en espuma para formar un sello alrededor de... [Seguir leyendo]

1. Un material térmicamente expandible, que comprende:

a) desde un 3 hasta un 40 % en peso de un primer elastómero termoplástico, que tiene una primera temperatura de transición vítrea,

b) desde un 3 hasta un 40 % en peso de un segundo elastómero termoplástico, que tiene una segunda temperatura de transición vítrea,

diferenciándose la primera temperatura de transición vítrea de la segunda temperatura de transición vítrea, al menos, en 10°C,

c) desde un 5 hasta un 50 % en peso de, al menos, un polímero termoplástico elegido entre el grupo constituido por los polímeros y los copolímeros con, al menos, un doble enlace C = C polimerizable,

d) desde 0 hasta un 30 % en peso de, al menos, una resina taquificante,

e) al menos un agente de expansión químico latente en una cantidad efectiva como para provocar que el

material expandible se expanda al menos en un 50 % en volumen cuando sea calentado a una temperatura

de 150°C durante, al menos, 20 minutos,

siendo menor que el 100 % en peso la suma de los componentes a) hasta e), y estando constituido el resto hasta el 100 % en peso por otros componentes o adyuvantes.

2. Un material térmicamente expandible según la reivindicación 1, en el que el primer elastómero termoplástico a) y/o el según elastómero termoplástico b) se eligen entre el grupo que está constituido por los poliuretanos termoplásticos, los copolímeros bloque de estireno/butadieno, los copolímeros bloque hidrogenados de estireno/butadieno, los copolímeros bloque de estireno/isopreno y los copolímeros bloque hidrogenados de estireno/isopreno.

3. Un material térmicamente expandible según una o varias de las reivindicaciones 1 y 2, en el que el primer elastómero termoplástico a) tiene una temperatura de transición vítrea situada en el intervalo comprendido entre -25 y 0,0 ºC, de manera preferente situada en el intervalo comprendido entre -20 y -5 ºC.

4. Un material térmicamente expandible según una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el segundo elastómero termoplástico b) tiene una temperatura de transición vítrea situada en el intervalo comprendido entre 0,1 y 30 ºC, de manera preferente situada en el intervalo comprendido entre 4 y 20 ºC.

5. Un material térmicamente expandible según una o varias de las reivindicaciones 1 a 4, en el que al menos se cumple una de las siguientes condiciones, relativas a las cantidades de los componentes:

el componente a) está presente en una cantidad comprendida entre un 5 y un 20 % en peso, de manera preferente comprendida entre un 8 y un 16 % en peso;

el componente b) está presente en una cantidad comprendida entre un 15 y un 40 % en peso, de manera preferente comprendida entre un 20 y un 35 % en peso;

el componente c) está presente en una cantidad comprendida entre un 10 y un 25 % en peso, de manera preferente comprendida entre un 12 y un 20 % en peso;

el componente d) está presente en una cantidad comprendida entre un 2 y un 10 % en peso, de manera preferente comprendida entre un 3 y un 8 % en peso;

el componente e) está presente en una cantidad comprendida entre un 1 y un 20 % en peso, de manera preferente comprendida entre un 2 y un 10 % en peso;

estando presente un agente de curado químico f) en una cantidad comprendida entre un 0,2 y un 5 % en peso, de manera preferente comprendida entre un 0,7 y un 2 % en peso,

siendo menor que el 100 % en peso la suma de los componentes a) hasta f) y estando comprendido el resto hasta un 100 % en peso por otros componentes o adyuvantes.

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6. Un material térmicamente expandible según una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende:

a) desde un 5 hasta un 20 % en peso de un primer elastómero termoplástico elegido entre el grupo constituido por los poliuretanos termoplásticos, los copolímeros bloque de estireno/butadieno, los copolímeros bloque hidrogenados de estireno/butadieno, los copolímeros bloque de estireno/isopreno, y los copolímeros bloque hidrogenados de estireno/isopreno, que tiene una temperatura de transición vítrea situada en el intervalo comprendido entre -25 y 0,0 ºC,

b) desde un 15 hasta un 40 % en peso de un segundo elastómero termoplástico elegido entre el grupo constituido por los poliuretanos termoplásticos, los copolímeros bloque de estireno/butadieno, los copolímeros bloque hidrogenados de estireno/butadieno, los copolímeros bloque de estireno/isopreno, y los copolímeros bloque hidrogenados de estireno/isopreno, que tiene una temperatura de transición vítrea situada en el intervalo comprendido entre 0,1 y 30°C,

c) desde un 10 hasta un 25 % en peso de, al menos, un polímero termoplástico elegido entre el grupo constituido por los copolímeros de etileno/acetato de vinilo y los copolímeros de etileno/acrilato de metilo,

d) desde un 2 hasta un 10 % en peso de, al menos, una resina taquificante,

e) al menos un agente de expansión químico latente en una cantidad efectiva para provocar que se expanda el material expandible al menos en un 50 % en volumen cuando sea calentado a una temperatura de 150°C durante, al menos, 20 minutos,

f) desde un 0,5 hasta un 4 % en peso de, al menos, un agente de curado basado en azufre y/o en mixturas de azufre,

siendo menor que un 100 % en peso la suma de los componentes a) hasta f), y estando constituido el resto hasta el 100 % en peso por otros componentes o adyuvantes.

7. Un material térmicamente expandible según una o varias de las reivindicaciones 1 a 6, en el que los otros componentes o adyuvantes comprenden uno o varios de entre:

g) desde un 5 hasta un 40 % en peso de materiales de carga,

h) desde un 2 hasta un 20 % en peso de un plastificante,

i) desde un 1 hasta un 5 % en peso de catalizador para el curado,

k) desde un 0,05 hasta un 5 % en peso de un agente antioxidante y/o de un agente estabilizante,

l) desde un 0,05 hasta un 5 % en peso de un agente acelerador,

m) desde un 1 hasta un 10 % en peso de urea.

8. Un material térmicamente expandible según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el material térmicamente expandible tiene, cuando es expandido por calentamiento a una temperatura situada en el intervalo comprendido entre 130 y 240°C, un módulo de almacen amiento de Young E' comprendido entre 0,1 MPa y MPa

1.000 y un factor de pérdida mayor que 0,5 en el intervalo de frecuencias comprendido entre 0 y 500 Hz a una temperatura situada en el intervalo comprendido entre -10 y +50°C.

9. Una barrera disipativa de las ondas vibratorias, que comprende un soporte, que tiene una superficie interior y una superficie exterior, estando presente sobre, al menos, una de dichas superficies interior o exterior, un revestimiento que comprende un material térmicamente expandible de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 1 a 8.

10. Un procedimiento para reducir la transferencia de las vibraciones desde un generador de vibraciones hasta una ubicación en la que el generador de vibraciones está conectado a través de un elemento estructural, que comprende equipar a dicho elemento estructural con un medio para disipar la energía de vibración, que es generada por el generador de vibraciones, comprendiendo dichos medios una barrera disipativa de las ondas vibratorias, de conformidad con la reivindicación 9.

11. Un sistema para la amortiguación de las vibraciones en un ensamblaje de panel de cerramiento de automóviles, que comprende:

a) un dispositivo de intrusión, que está asociado con una estructura de panel exterior de automóvil, y

b) un material térmicamente expandible para llevar a cabo la amortiguación de las vibraciones, que está dispuesto por encima de, al menos, una porción de dicho dispositivo de intrusión y en contacto con dicho dispositivo de intrusión como paso previo a la expansión de dicho material expandible, y con una superficie

5 de dicho panel exterior, después de la expansión de dicho material expandible,

correspondiendo dicho material térmicamente expandible a uno o varias de las reivindicaciones 1 a 8.

12. Un inserto para rellenar cavidades, que es adecuado para el aislamiento acústico y para a amortiguación de las vibraciones en una estructura hueca, comprendiendo dicho inserto para rellenar cavidades un material térmicamente expandible y, al menos, un miembro de fijación capaz de sujetar a dicho inserto para rellenar cavidades en una posición predeterminada dentro de dicha estructura hueca, en el que a) dicho material térmicamente expandible se extiende, al menos, substancialmente alrededor de toda la periferia de dicho inserto para rellenar cavidades y b) dicho material térmicamente expandible corresponde a una o varias de las reivindicaciones 1 a 8.

13. Un procedimiento para amortiguar las vibraciones generadas en el aire y en la estructura en una estructura hueca, comprendiendo dicho procedimiento a) la colocación dentro de dicha estructura hueca de un inserto para 15 rellenar cavidades, que comprende un material térmicamente expandible y, al menos, un dispositivo de montaje, capaz de sujetar dicho inserto para rellenar cavidades en una posición predeterminada dentro de dicha estructura hueca y b) el calentamiento de dicho material térmicamente expandible a una temperatura efectiva para provocar que se expanda dicho material térmicamente expandible y entre en contacto con la superficie interior de dicha estructura hueca, con lo que se obtura por sellado dicha estructura hueca, siendo empleado el material térmicamente expandible de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 1 a 8 a título de dicho material térmicamente expandible.

14. Una estructura de amortiguación con capa empotrada, que comprende un panel, que debe ser amortiguado, una capa de retención y una capa de material amortiguador de las vibraciones, que está situada en forma de sándwich entre dicho panel y dicha capa de retención, estando constituida la capa del material para la amortiguación de las vibraciones por el material térmicamente expandible de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 1 a 8.

15. Un vehículo que contiene en uno o al menos sobre uno de sus componentes estructurales un material térmicamente expandible de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, habiendo sido expandido el material térmicamente expandible por calentamiento a una temperatura situada en el intervalo comprendido entre 130 y 240 ºC.