ES2214534T3 - Material laminado de amortiguacion de vibraciones. - Google Patents

Material laminado de amortiguacion de vibraciones.

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ES2214534T3 ES96909429T ES96909429T ES2214534T3 ES 2214534 T3 ES2214534 T3 ES 2214534T3 ES 96909429 T ES96909429 T ES 96909429T ES 96909429 T ES96909429 T ES 96909429T ES 2214534 T3 ES2214534 T3 ES 2214534T3
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Abstract

LA INVENCION CONSISTE EN UN MATERIAL PARA PAREDES O RECUBRIMIENTO DE PAREDES QUE AMORTIGUA LAS VIBRACIONES. EL MATERIAL ESTA COMPUESTO DE UNA LAMINA QUE INCLUYE DOS HOJAS METALICAS DELGADAS Y UNA CAPA DE GOMA COLOCADA ENTRE AMBAS. LA CAPA DE GOMA VIENE EN FORMA DE PELICULA O FILM DE GOMA, CON UN ESPESOR DE 0,08 A 0,30 MM, SE CREA POR CALANDRADO GUIADO Y ES VULCANIZADA SOBRE CADA HOJA METALICA. LAS HOJAS DE METAL TIENEN UN ESPESOR ADECUADO (0,2 A 0,7 MM). LA CAPA DE GOMA SE FORMA CONVENIENTEMENTE A PARTIR DE UNA MEZCLA DE GOMA CONDUCTORA DE LA ELECTRICIDAD. CUANDO SE PIENSA UTILIZAR EL MATERIAL DE PAREDES EN TABIQUES DE SEPARACION DE HABITACIONES O ESTANCIAS SIMILARES, EN LAS QUE SE REQUIERE UN ALTO NIVEL DE HIGIENE, LAS HOJAS METALICAS PUEDEN HACERSE DE ACERO INOXIDABLE.

Description

Material laminado de amortiguación de vibraciones.
La presente invención hace referencia a un material laminado para la amortiguación de vibraciones, más específicamente a un material de pared fabricable en frío o a un material de recubrimiento de pared compuesto por una superficie metálica en forma laminada que comprende dos chapas o láminas metálicas finas y una capa de caucho intercalada entre éstas.
A continuación, el término "pared" se utiliza en general para indicar cualquier estructura que defina una habitación o espacio, es decir, estructuras de techos y suelos, además de las estructuras de paredes, y diferentes formas de tuberías que definen un espacio, como las paredes de un recipiente y tubulares, conductos, etc. Por lo tanto, la invención no sólo proporciona paredes para delimitar una habitación sino que tiene una connotación más extensa, aunque las paredes que delimitan una habitación están citadas a continuación a modo de ejemplo. Por "amortiguación de vibraciones" se entiende que el material puede amortiguar las vibraciones de manera eficaz en comparación con el efecto de amortiguación de vibraciones proporcionado por el material metálico únicamente, es decir, sólo con la lámina metálica, con la que las vibraciones, tanto con frecuencias altas como bajas, son amortiguadas, incluyendo también las frecuencias situadas en la gama de frecuencias audibles. En otras palabras, el material de amortiguación de las vibraciones amortigua también sonidos, ruidos y distorsiones, etc.
El material de amortiguación de vibraciones inventado está destinado a resolver los problemas relacionados con los recubrimientos de pared en habitaciones en las que se requiere un nivel de higiene elevado, aunque entenderemos que el material inventado no se limita a este uso, tal y como resultará de lo que sigue. Por ejemplo, se podrá utilizar el material inventado en áreas distintas de espacios o habitaciones donde se requiere un nivel de higiene elevado, debido a las propiedades sorprendentemente eficaces de amortiguación de vibraciones del material. No obstante, la invención será tratada a continuación, respecto a los problemas encontrados en el campo de la higiene o de la limpieza y constituyendo un punto principal de argumentación.
Existen habitaciones y lugares similares donde las autoridades responsables exigen a menudo en dicho espacio por cuestiones de higiene, unas paredes de fácil limpieza, ya que las paredes deberían ser limpiadas constantemente para evitar la propagación de infecciones. Dichas habitaciones o lugares similares son comunes en la industria alimentaria, donde el riesgo de propagación de infecciones con los productos alimentarios debe ser evitada al máximo. También existe el mismo problema en cocinas industriales, donde se requiere el mismo nivel de higiene elevado. Las habitaciones o lugares similares donde se requiere un nivel de higiene particularmente elevado existen también en hospitales y centros de cuidados similares. Muchas de estas habitaciones que requieren un nivel de higiene elevado son lugares en los que trabaja mucha gente, por lo que también se establecen unos requisitos con respecto a dichas habitaciones relacionados con el entorno laboral. Un requisito importante es que el nivel de ruido permitido en lugares de trabajo no debe exceder el nivel de ruido recomendado.
En general, se considera que la chapa metálica inoxidable proporciona la mejor superficie de pared en relación con el aspecto higiénico, por eso en la actualidad se utiliza en gran medida dicho material como material de pared en habitaciones y lugares donde se requiere un alto nivel de higiene. El ruido es amortiguado hasta los niveles exigidos gracias al aislamiento de la pared desde el interior de la chapa metálica inoxidable con diferentes tipos de material espumoso. Aunque este aislamiento pueda ser eficaz para una reducción del ruido hasta el nivel deseado, desafortunadamente introduce otros problemas de naturaleza higiénica, puesto que dicho material espumoso resulta ser un centro apropiado para las bacterias y su crecimiento.
En consecuencia, existe la necesidad de crear un material de pared para cubrir las paredes de habitaciones y lugares similares donde se requiere un nivel de higiene elevado y que también se utilizan como lugares de trabajo en los que se requiere una instalación para la amortiguación del sonido, y donde dicho material de pared proporcionará a la vez una amortiguación del ruido y un aspecto higiénico, sin sufrir los efectos secundarios conocidos anteriormente en forma de riesgo de formación de nuevos focos bacterianos.
Se propone un material de pared laminado según la introducción en la patente DE-A2249507. El material de pared es fabricado mediante la aplicación de un revestimiento de caucho de un espesor superior a 0,4 mm en forma de masa gruesa y viscosa obtenida mediante la aplicación de un caucho de butilo en un solvente: por ejemplo en cloruro de metilo. La capa o revestimiento de caucho presenta una viscosidad elevada a temperatura ambiente, lo cual permite conseguir una unión eficaz gracias a algún tipo de efecto de adherencia de la chapa metálica. Después se comprime el material laminado a temperatura ambiente con una presión de 10 toneladas durante un período de quince horas. El material laminado producido de esta manera resulta más eficaz para la amortiguación del sonido que la simple chapa metálica. No obstante, entre las placas de prueba, el efecto varía en gran medida, es decir con una amortiguación mejorada entre 3 y 25 veces. Comercialmente, no se ha conseguido ningún éxito con este material laminado, probablemente a causa de sus campos de utilización limitados y de sus propiedades de amortiguación variables.
El objetivo de la presente invención es el hecho de proporcionar un material de pared o material de recubrimiento de pared para resolver considerablemente los problemas mencionados anteriormente, y el de proporcionar un material que sea de gran utilidad y de fabricación en frío que tenga una gran capacidad de amortiguación de vibraciones, ruidos y otros sonidos.
Por lo tanto, un objetivo general de la invención es el hecho de proporcionar un material de construcción fabricable que pueda ser utilizado en lugar de la chapa metálica para la fabricación de aparatos, recipientes, conductos, canalizaciones, tuberías, etc., en los que un material de amortiguación de vibraciones representa una necesidad esencial, para poder amortiguar diferentes tipos de sonido.
La invención está caracterizada con referencia a este hecho por las características expuestas en las reivindicaciones a continuación.
El material de pared inventado para la amortiguación de vibraciones fabricable en frío o el material de recubrimiento de pared está compuesto por lo tanto, por un material laminado formado por dos chapas metálicas finas o láminas y una capa de caucho intercalada entre éstas, y la capa de caucho es una hoja o película de caucho sólido de un espesor de 0,08-0,30 mm, formada también por lo que se denomina calandrado de soporte y vulcanizada junto con cada chapa metálica sin ninguna capa de aglomerante. Por "sólido" se entiende en este contexto un material no poroso, como el caso de un material espumoso. Un revestimiento de caucho formado directamente en el substrato mediante la aplicación de una solución que contiene caucho y un solvente de caucho y con la aplicación posterior de calor para la evaporación del solvente, presentará una porosidad relativamente elevada, y por eso resulta imposible evitar la presencia de residuos de solvente evaporado en el caucho en forma de porosidad. Con referencia a esto, ver el material de pared propuesto (DE-A2249507) y mencionado anteriormente.
A diferencia del material laminado de amortiguación de vibraciones conocido anteriormente, la capa de caucho del material de pared laminado inventado posee la porosidad más baja que se pueda obtener con el proceso técnico de producción. Por lo tanto, resulta esencial que la capa de caucho presente estas propiedades específicas y la única estructura expuesta por las películas de caucho calandrado de soporte. Entre otras cosas, se consigue una homogeneidad y uniformidad con respecto a las dos propiedades físicas y dimensiones. Por ejemplo, en la medida de lo posible, la capa de caucho no debería contener poros, dicha propiedad no puede obtenerse con una capa de caucho que haya sido aplicada en forma de solución o pasta y que haya sido laminada o prensada directamente sobre o entre las chapas metálicas. Estas capas de caucho contendrán siempre residuos de formación de la pasta o residuos solventes que producen las formaciones porosas y otros tipos de heterogeneidad aumentando así el número de zonas de debilitamiento, y esto ocurre también en cualquier capa adhesiva presente. También es importante aplicar las películas de caucho en la chapa metálica mediante un soporte que se haya utilizado durante el proceso de calandrado, con este soporte se obtiene de forma segura un empalme principalmente liso y de gran eficacia con la superficie de la chapa metálica sin sufrir ninguna tendencia de formación de irregularidades en las superficies colindantes. Estas condiciones permiten también la vulcanización de la capa de caucho para que la chapa metálica sea realizada con facilidad con respecto a la resistencia del ensamblaje de la chapa de caucho-metal. Las chapas metálicas finas tendrán preferiblemente un espesor de 0,2-0,7 mm.
La capa de caucho en el material de pared laminado que incluye una hoja o película de caucho sin poros, producida por calandrado estará formada preferiblemente de manera electroconductora, por ejemplo mediante la adición de negro carbón en cantidades eficaces a la mezcla antes del proceso de calandrado, según la técnica conocida. La utilización de una capa de caucho electroconductora permite la soldadura del material, por ejemplo mediante una soldadura por puntos, para una adaptación simple y eficaz, incluyendo la juntura.
Cuando el material está destinado a ser utilizado en habitaciones y espacios similares donde se requiere un nivel de higiene elevado, según se ha mencionado anteriormente, se prefiere que las chapas metálicas utilizadas sean chapas de acero inoxidable, incluso para áreas de utilización diferentes, habría que elegir el material de la chapa metálica en función de lo que se considere adecuado para la aplicación particular en cuestión, el criterio principal reside en el hecho de que la chapa metálica puede ser ensamblada con la capa de caucho por vulcanización.
Se puede producir el material de pared de forma apropiada según nuestro método patentado anterior que implica el uso de un soporte desechable para la producción de una hoja o película de caucho mediante calandrado y posterior vulcanización en una máquina de vulcanización en cadena. El método está descrito más detalladamente, por ejemplo en la Descripción de la Patente Sueca SE-B465763 y en la correspondiente Publicación de Patente Internacional WO. 91/13758. Cuando se produce la capa de caucho según nuestro método patentado anterior que implica un calandrado de soporte de la capa de caucho, la hoja o película de caucho formada de esta manera adquiere una homogeneidad y uniformidad con respecto a sus propiedades físicas y a sus dimensiones según se ha indicado anteriormente, como puede ser una porosidad muy baja. Puesto que se puede aplicar una capa de caucho sobre la primera chapa metálica gracias a un soporte, se consigue un empalme principalmente liso y muy eficaz con la superficie de la chapa sin tendencia alguna de irregularidades en las superficies colindantes. Por lo tanto, se puede aplicar con facilidad la primera chapa revestida con caucho sobre la segunda chapa metálica, puesto que la primera chapa metálica actúa como soporte estable durante esta fase de producción. En estas condiciones, se puede vulcanizar la hoja o película de caucho con facilidad para ambas láminas sin sufrir los problemas relacionados con la fuerza mecánica de las juntas de caucho y metal de la chapa. El método de vulcanización en cadena en dos etapas está descrito en nuestra Descripción de Patente Sueca SE-B-500230 anterior y en su correspondiente Publicación de Patente Internacional WO 93/13329.
En principio, el material inventado puede ser manipulado y tratado como si fuera una lámina metálica y ser moldeado y fabricado al menos en un estado en frío curvando, doblando, embutiendo, estirando, o presionando el material, o sometiéndolo a algún tratamiento similar, sin que el material pierda sus propiedades de amortiguación de vibraciones. Esto se debe al hecho de que el material actúa como un producto homogéneo en este contexto, a pesar del hecho de ser un laminado. Esto se debe a que la capa de caucho es sólida y está producida homogéneamente por medio del calandrado del soporte, y al hecho de que la capa está vulcanizada directamente sobre las chapas metálicas sin ninguna capa de aglutinante, con la que se hubieran formado zonas defectuosas durante el moldeado o la fabricación del material. De esta manera el material no produce ninguna grieta o heterogeneidad en la junta entre las superficies límites de metal-caucho, ni siquiera cuando el material es deformado durante su fabricación. Esta es la razón por la que se considera que el material presenta buenas propiedades según las pruebas realizadas en el material. La vulcanización de una película de caucho sólido con las chapas metálicas produce una estructura homogénea y un ensamblaje firme a lo largo de la superficie total de contacto entre la capa de caucho y la chapa metálica, y por lo tanto unas propiedades de amortiguación uniformes. En el caso del material conocido descrito anteriormente en la patente DE-A2249507, se utiliza un solvente en el caucho para adquirir una forma de adhesión con las superficies metálicas. Obviamente, esto creará problemas durante la fabricación mecánica del material, por ejemplo durante una embutición profunda del material, ya que las superficies de caucho y metálicas están ensambladas únicamente por la pegajosidad o adhesividad del caucho disuelto.
La invención será descrita a continuación haciendo referencia a varios ejemplos que describen las pruebas realizadas con el material inventado.
Ejemplo 1
Los paneles de prueba fueron tomados a partir de dos laminados diferentes de metal-caucho-metal construidos según la invención. El primer panel, llamado Panel A, medía 350 mm x 250 mm y comprendía un laminado de 0,4 mm de acero inoxidable - 0,12 mm de caucho - 0,4 mm de acero inoxidable, mientras que el segundo panel, llamado Panel B, medía 600 mm X 290 mm y comprendía 0,2 mm de acero inoxidable - 0,08 mm de caucho -0,2 mm de acero inoxidable.
Se midió el factor de pérdida a temperatura ambiente referente a la amortiguación de vibraciones con frecuencias diferentes gracias al método también llamado método de inyección de potencia utilizado para determinar el factor de pérdida multimodal eficaz desde un aspecto práctico como propiedad de amortiguación para la reducción del sonido en el soporte.
Con frecuencias tan bajas como 50-100 Hz, el factor de pérdida fue 13% en el Panel A y 7.5% en el Panel B. Con frecuencias de 1000-2000 Hz, el factor de pérdida fue 6-8% en el Panel A y 6-30% en el Panel B.
Ejemplo 2
Se cogieron muestras más pequeñas de los paneles del Ejemplo 1 y fueron sometidas a una prueba de doblado de barras, estas muestras se denominan Barra A y Barra B en el texto a continuación.
Se determinó el factor de pérdida respecto a unos tipos de doblado de barras individuales a temperatura ambiente, usando un programa de análisis modal LMS CADA-X para la determinación de la amortiguación modal y de la frecuencia normal.
Se evaluaron las muestras con frecuencias entre 50 Hz aproximadamente y 700 Hz aproximadamente. Se determinaron factores de pérdida entre aproximadamente 11 y aproximadamente 20 con las muestras de la Barra A, donde se midieron los valores mínimos con frecuencias de entre 100 Hz y 30 Hz y los valores máximos con frecuencias superiores a 600 Hz. En general, el factor de perdidas aumentó con la frecuencia en el caso de las muestras de Barra B, a partir de 4,8 con una frecuencia de 43 Hz hasta 19 con una frecuencia de 775 Hz.
Ejemplo 3
Se determinó el factor de pérdida de la amortiguación durante unas pruebas realizadas según las normas ISO 10112, en parte con muestras cogidas del material laminado construido según la invención, que incluye unas placas de acero inoxidable y una capa de caucho intercalada entre dichas placas, y por otra parte con muestras cogidas de la chapa metálica inoxidable "homogénea" del mismo espesor que el material laminado. El material laminado presentó un factor de pérdida de 0,06 aproximadamente a una temperatura de 0ºC y aumentó de manera lineal principalmente hasta 20ºC, temperatura con la que se obtuvo un factor de pérdida de 0,20 aproximadamente. Dicho factor de pérdida permaneció invariable a una temperatura de 25ºC, a partir de la cual empezó a descender ligeramente hasta llegar a aproximadamente 0,15 a 40ºC. Los factores correspondientes de la lámina homogénea eran de aproximadamente 0.001 durante la gama total de temperatura.
En consecuencia, se establecerá que el material inventado posee un efecto de amortiguación de vibraciones que es en general 100-200 veces superior al efecto de amortiguación de vibraciones de la chapa metálica homogénea inoxidable del mismo espesor. Se puede comparar esta situación con la mejora de 3-25 veces que se logra con el material anterior propuesto en la patente DE-A2249507. Se considera que el material conocido, tiene probablemente un efecto de amortiguación del sonido que representa como máximo un tercio del efecto de amortiguación del sonido conseguido con el material inventado. También resulta muy apropiado poder construir el laminado con capas finas de menos de 0,4 mm, medida límite en cuanto al espesor de la parte inferior del material conocido, en particular con respecto a la fabricación en frío y en particular cuando no hay ninguna mejora notable del efecto de amortiguación del sonido con espesores de caucho superiores a 0,30 mm.

Claims (5)

1. Material de pared fabricable en frío o material de recubrimiento de pared para la amortiguación de vibraciones con superficies metálicas y que se presenta en forma de laminado compuesto por dos chapas metálicas finas y una capa de caucho intercalada entre éstas, caracterizado por el hecho de que la capa de caucho es una hoja o película de caucho sólida que posee un espesor de 0,08-0,30 mm producida por calandrado del soporte y vulcanizada junto con cada una de las chapas metálicas sin ninguna capa de aglutinante.
2. Material de pared o material de recubrimiento de pared según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que cada chapa metálica tiene un espesor de 0,2-0,7 mm.
3. Material de pared o material de recubrimiento de pared según la reivindicación 1 y la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que la capa de caucho está constituida por una mezcla de caucho electroconductora.
4. Material de pared o material de recubrimiento de pared según las reivindicaciones 1-3, caracterizado por el hecho de que las chapas metálicas son chapas de acero inoxidable.
5. Material de pared o material de recubrimiento de pared según las reivindicaciones 1-5, caracterizado por el hecho de que dicho material es moldeable en frío curvando, doblando, embutiendo, estirando o presionando el material.
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