ES2397106T5 - Elementos acústicos y su producción - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

Elementos acústicos y su producción

Esta invención se refiere a métodos para fabricar elementos acústicos formados por fibras minerales depositadas por aire.

Los elementos acústicos (frecuentemente denominados paneles acústicos o placas acústicas) tienen caras frontal y posterior que se extienden en el plano XY y bordes laterales que se extienden en la dirección Z entre las caras frontal y posterior. La cara frontal es la cara que está orientada hacia la sala u otro espacio que debe beneficiarse de las propiedades de absorción de sonido, por lo que esta cara deberá tener un buen coeficiente de absorción de sonido aw, generalmente de al menos 0,7 y frecuentemente más.

La apariencia visual de un techo o pared formada a partir de los elementos acústicos tiende a mejorar a medida que la cara frontal se acerca a una cara verdaderamente plana o planar. En una escala donde 1 representa la superficie más plana y planar que está disponible en elementos conocidos fabricados de fibras minerales, y 6 representa el grado más bajo que se consideraría comercialmente adecuado para un producto de bajo grado, las calificaciones de 1 o 2 son las mejores y de forma general se requieren para placas de alta calidad mientras que las calificaciones de 3 o incluso 4 pueden ser adecuadas para algunos propósitos, especialmente cuando la apariencia visual no es tan crítica.

Las desviaciones de una superficie verdaderamente plana o planar en productos fibrosos tienden a manifestarse por protuberancias menores. Estos pueden tener una profundidad (de valle a pico) que es bastante pequeña, por ejemplo por debajo de 0,3 mm, pero los reflejos de luz pueden hacer que parezcan prominentes y, por lo tanto, es deseable que el elemento tenga una superficie que sea lo más plana posible.

Los elementos acústicos pueden fabricarse moldeando materiales húmedos o fluidos (por ejemplo, pueden estar hechos de fibras minerales depositadas en húmedo) pero para muchos propósitos se prefiere formar elementos acústicos de fibras minerales depositadas por aire.

Una forma convencional de fabricar tales productos comprende conformar una guata curada de fibras con un vellón textil unido a cada cara y, a continuación, cortar la guata en el plano XY en dos mitades. Cada mitad tiene una cara de corte (que se convierte en la cara frontal del elemento final). Cada cara frontal se desgasta para hacerla lo más plana posible, y normalmente se une a la misma un material textil. Dentro de esta especificación se utilizan palabras tales como “desgastar” , “abrasión” y “desgaste” como genéricas para procesos para alisar una superficie rugosa, tales como procesos que frecuentemente se conocen como procesos de lijado.

Los productos fabricados mediante esta técnica tienen generalmente una densidad de aproximadamente 100 kg/m3. Son adecuados para muchos fines, pero variaciones en la calidad de punto a punto de la guata que se corta, y la superficie que luego se desgasta, puede dar lugar a que la cara frontal sobresalga más de lo que se requiere para algunos usos. De forma típica tiene un grado de 3 o 4, aunque puede ser mejor, por ejemplo, 2 o 3, cuando está hecho de algunos grados de lana de vidrio.

Para reducir este problema, se conoce el formar una guata depositada por aire y, a continuación, someterla a cardado para separar la guata en fibras individuales y mechones no cardados u otros residuos (tales como aglomerados en mechones de aglutinante y fibras), recoger las fibras individuales mientras rechazan residuos no cardados, comprimir las fibras individuales recogidas en presencia de aglutinante a una densidad alta, de forma típica, superior a 150 kg/m3 (por ejemplo, aproximadamente 190 kg/m3) y curar el aglutinante. Los revestimientos textiles se aplican habitualmente a las caras frontal y posterior antes y después del curado. Dicho método se describe en EP-A-539290.

Como resultado de formar la guata de fibras cardadas y descartar los residuos, la guata puede tener una cara frontal satisfactoriamente plana, de forma típica de grados 1 o 2. Sin embargo, el cardado da lugar a una estructura más débil y, por lo tanto, la densidad debe ser alta para que el producto tenga suficiente integridad estructural. La densidad aumentada y las etapas de proceso adicionales aumentan el coste de los elementos y pueden reducir las propiedades de absorción acústica.

Los elementos acústicos pueden unirse directamente a una pared o techo, pero normalmente se montan sobre una rejilla, y en particular es deseable proporcionar placas de techo que están suspendidas de una rejilla. Por lo tanto, la carga debe ser soportada por los bordes de las placas y, por lo tanto, las placas necesitan una resistencia de borde adecuada además de tener una estructura general que tenga suficiente resistencia para evitar daños durante la manipulación.

US-3.513.613 describe alfombrillas fibrosas, tableros o placas formados por fibras minerales que pueden utilizarse para producir un techo que tenga propiedades acústicas y aislantes térmicas.

EP 1.266.991 describe un proceso para producir un tablero de fibra mineral que tiene propiedades físicas mejoradas tales como resistencia a la compresión y/o resistencia a la tracción mejoradas y mejores valores de aislamiento.

Sería deseable poder fabricar elementos acústicos que tengan buenas propiedades de absorción de sonido, una cara frontal que tenga una mayor planicidad y una buena resistencia general y de borde de las fibras minerales depositadas por aire mediante un proceso que sea más simple que el proceso de cardado y una densidad que pueda ser inferior a los valores bastante altos que frecuentemente se requieren cuando se utiliza el proceso de cardado.

Mediante la invención es posible proporcionar fácilmente elementos de densidad moderada y que tengan buenas propiedades acústicas (por ejemplo, aw de al menos 0,8 o 0,85 y preferiblemente por encima de 0,9 o 0,95) y tener una cara frontal plana de planicidad mejorada sin tener que cardar las fibras depositadas por aire.

Cuando las fibras minerales se depositan por aire, se transportan en aire arrastrado a un colector y se recogen como una banda aplicando succión a través del colector. Por lo tanto, las orientaciones predominantes de las fibras están en el plano XY, con la proporción en la dirección X (es decir, la dirección de la máquina) que aumenta a medida que aumenta la velocidad del colector. Si la banda resultante está entrecruzada, esto aumentará el componente Y, pero la orientación predominante todavía estará en el plano XY.

En los procesos conocidos donde tal producto, después del curado, se corta en el plano XY, las fibras en, y cerca de, la cara de corte, y a lo largo de todo el espesor del elemento, se orientarán predominantemente en sustancialmente el mismo plano que la cara de corte, es decir, en el plano XY. Además de las fibras individuales existentes predominantemente en el plano XY, defectos tales como mechones u otros residuos (por ejemplo, de material fibrado unido en exceso o inadecuadamente) también se orientarán predominantemente en el plano XY.

Sin embargo, en la invención, los defectos tendrán sustancialmente el mismo componente aumentado en la dirección Z que las fibras, y se ha visto que esto, junto con la densidad del producto, da lugar a una superficie cortada y desgastada sustancialmente más plana que cuando las fibras (y los defectos) aún están predominantemente en el plano XY.

El método de la invención se define en la reivindicación 1.

El proceso comprende también las etapas rutinarias de formar elementos que tengan las dimensiones XY deseadas subdividiendo la guata curada antes de que se corte en las dos guatas cortadas y/o subdividiendo las guatas cortadas antes o después de la abrasión, para formar elementos que tengan las dimensiones XY deseadas, y a menudo uniendo un tejido orientado a ambas caras. La banda orientada es frecuentemente un textil no tejido u otro textil de los tipos utilizados de forma típica para elementos acústicos enfrentados.

La densidad de la guata suelta y de la guata curada es normalmente inferior a 180 kg/m3 y frecuentemente de no más de 150 o 160 kg/m3. Frecuentemente se prefieren densidades de 140 kg/m3 e inferiores.

Se conocen diversos procesos para orientar fibras minerales depositadas por aire en una banda para aumentar su orientación en la dirección Z. Uno de estos procesos incluye cortar la banda en láminas y girar las láminas 90° y reformar una banda desde las láminas giradas, por ejemplo, como se describe en WO 92/10602. En otro método se forman pliegues que se extienden en la dirección Y (es decir, transversales a la dirección de la máquina) alternando la banda en la dirección Z a medida que entra en un espacio confinado más profundo que el espesor de la banda, seguido por compresión a la densidad deseada, habitualmente por compresión de los pliegues aplicando compresión longitudinal a la banda plegada confinada. Tales métodos se describen en WO 94/16162 y WO 95/020703.

Estos métodos pueden utilizarse, pero el método preferido de reorientar las fibras comprende formar una banda depositada por aire que tenga una densidad de al menos 10 kg/m3 y un peso por unidad de área de W y someter la banda a compresión longitudinal para formar una banda comprimida longitudinalmente que tiene un peso por unidad de área generalmente de al menos 1,7 o 1,8 W y preferiblemente al menos 2 W. Una forma alternativa de definir este grado de compresión longitudinal es definiéndola como una relación de compresión longitudinal de 1,7:1 o 1,8:1 y preferiblemente al menos 2:1.

La banda inicial, que tiene una densidad de al menos 10 kg/m3 se forma normalmente comprimiendo verticalmente la banda primaria formada por las fibras recogidas en un colector, o una banda secundaria formada entrecruzando la banda primaria. La densidad de la banda antes de la compresión longitudinal es de forma típica al menos 15 o 20 kg/m3 y preferiblemente de 25 a 50 kg/m3 frecuentemente 25 a 35 kg/m3 y de forma general de 15 a 50 %, frecuentemente 20 a 40 %, de la densidad final de la guata curada. La densidad después de la compresión longitudinal es generalmente de 50 a 100 %, frecuentemente de 70 a 90 %, de la densidad de la guata curada.

La compresión longitudinal se lleva a cabo generalmente mientras se restringe la banda frente a una expansión vertical incontrolada, y normalmente la compresión longitudinal se lleva a cabo en condiciones de espesor sustancialmente uniforme, es decir, sustancialmente sin compresión vertical de expansión vertical, pero puede aplicarse cierta compresión o expansión vertical durante la compresión longitudinal siempre que no interfiera con la reorientación requerida.

El peso por unidad de área de la banda comprimida longitudinalmente y de la guata curada es al menos 1,7 o 1,8 W y preferiblemente al menos 2 W y frecuentemente es al menos 2,2 o 2,3 W. Generalmente está en el intervalo de 2,4 a 2,8 o 3 W, pero puede ser mayor, por ejemplo 3,5 W o 4 W.

Para optimizar la orientación de la dirección Z, se prefiere someter la banda restringida verticalmente a una compresión longitudinal mayor que la requerida en última instancia, y, a continuación, someter la banda a expansión longitudinal (es decir, descompresión), para relajar la banda antes del curado. Por ejemplo, la banda puede comprimirse inicialmente a un peso por unidad de área de, por ejemplo, 0,2 a 1 W más que lo que se requiere en última instancia, y la banda puede relajarse longitudinalmente a continuación para lograr el peso final deseado por unidad de área.

Por lo tanto, en un proceso típico, la banda puede comprimirse longitudinalmente en una o más etapas para producir una guata que tiene un peso por unidad de área de 2,2 o 2,5 a 3,5 W y después descomprimirse en 0,3 a 0,5 W para dar un peso por unidad de área de 2 a 3 W para una guata final suelta. Esta etapa de expansión longitudinal relaja las tensiones internas dentro de la guata y mejora tanto el proceso como el producto. Si no se aplica descompresión longitudinal será necesario restringir la guata contra el doblado hacia arriba a medida que se desplaza de las etapas de compresión longitudinal al horno de curado y a través del horno de curado.

La compresión longitudinal se aplica desacelerando la banda a medida que pasa a través de un paso confinado. Puede aplicarse cualquier descompresión longitudinal acelerando la banda.

La invención es aplicable a cualquier tipo de fibra mineral, pero preferiblemente se aplica a fibras minerales formadas por fibrización centrífuga de una masa fundida mineral. Las fibras minerales pueden ser fibras de vidrio. Las fibras son preferiblemente de los tipos generalmente conocidos como fibras de roca, piedra o escoria.

La fibrización puede ser mediante un proceso de vaso giratorio en el que la masa fundida se extruye centrifugalmente mediante orificios en las paredes de un vaso giratorio. De forma alternativa, la fibrización puede ser mediante fibrización centrífuga fuera de un rotor de fibrización, o fuera de una cascada de una pluralidad de rotores de fibrización, que giran alrededor de un eje sustancialmente horizontal. La fibrización de las fibras generalmente se favorece mediante ráfagas de aire alrededor del, o de cada, rotor, y las fibras son arrastradas por el aire y transportadas a un colector. Se pulveriza aglutinante sobre las fibras antes de la recogida. Los métodos de este tipo general son bien conocidos y son especialmente adecuados para fibras de roca, piedra o escoria. WO 96/38391 describe en detalle un método preferido de aparato y hace referencia a una bibliografía extensa sobre los procesos de fibrización que también pueden utilizarse para fabricar las fibras.

Las fibras pueden recogerse inicialmente en el colector como una banda primaria que tiene el peso por unidad de área de W. Sin embargo, frecuentemente las fibras se recogen inicialmente como banda primaria que de forma típica tiene un peso por unidad de área de 0,05 a 0,3 W y esta banda primaria se reticula a continuación de forma convencional para formar una banda secundaria que tenga el peso deseado por unidad de área W.

La compresión longitudinal u otra reorientación aumenta el componente de dirección Z, y reduce el componente de dirección X, de las fibras y de defectos que están entremezclados con las fibras en la banda que está sujeta a orientación longitudinal. Un examen visual simple de un lado de la guata cortada a lo largo de la dirección X mostrará normalmente que las fibras se han reorientado para tener un mayor componente de dirección Z en comparación con un producto normal depositado por aire. En particular, el examen visual mostrará frecuentemente que la guata incluye fibras que se pueden verse que se disponen como láminas que se extienden predominantemente en la dirección Z en contraste con la configuración predominantemente XY normal de productos depositados por aire.

Cuando la reorientación es por compresión longitudinal, estas láminas pueden consistir en pliegues enteros que se extienden sustancialmente a través de la mayoría o toda la profundidad del producto final (por ejemplo, como se muestra en la Figura 2 de WO 97/36035) o las láminas pueden estar presentes más a una microescala de modo que las láminas individuales de dirección Z puedan verse aunque no haya un macroplisado general del producto. Este tipo de disposición puede lograrse cuando la compresión longitudinal se realiza según, por ejemplo, WO 97/36035. El examen visual también puede mostrar la presencia de defectos, tales como agregados de fibras sobreunidas, que se extienden en la configuración Z.

En vez de, o además de, determinar visualmente la presencia del componente de dirección Z aumentado, puede determinarse comprobando si la resistencia a la flexión (es decir, la resistencia a ser doblada en dirección Z) de la guata curada, o del elemento acústico, en una primera dirección en el plano XY, es sustancialmente mayor que la resistencia a la flexión en la segunda dirección que es perpendicular a la primera en el plano XY. En la práctica, la dirección de mayor resistencia a la flexión será a lo largo de la dirección Y (es decir, transversal a la dirección de la máquina) del producto tal como se fabrica, y la segunda dirección será la dirección X (o de la máquina). La relación de resistencia a la flexión en la dirección Y:resistencia a la flexión en la dirección X es preferiblemente al menos 2:1 y frecuentemente al menos 2,5:1. Para productos donde la guata cortada y, por lo tanto, el espesor del elemento acústico, es relativamente bajo, por ejemplo, menos de 40 mm de espesor, especialmente 15 a 30 mm de espesor, generalmente es satisfactorio para que la relación sea no superior a aproximadamente 4 o 5, y frecuentemente no superior a 3,5. Sin embargo, para algunos productos, especialmente productos más gruesos donde el espesor de la guata en el elemento acústico es más grueso, por ejemplo, de 50 a 100 mm, puede ser deseable o satisfactorio que la relación sea mayor, por ejemplo, superior a 5:1 pero normalmente no superior a 8:1 o 10:1.

La resistencia a la flexión en la dirección X o Y se determina mediante el siguiente método A: corte de muestras de 300 mm por 70 mm de la guata sometida al ensayo, con la dimensión de 300 mm que se extiende en la dirección Y para determinar la resistencia a la flexión en la dirección Y y que se extiende en la dirección X para determinar la resistencia a la flexión en la dirección X. Cada muestra se sitúa en un par de soportes separados por 200 mm y se aplica una carga creciente en el centro entre los soportes. Esta carga se mueve a una velocidad de 20 mm por minuto y la fuerza resultante se mide continuamente y se representan gráficamente los resultados. La carga máxima por área (newtons por metro cuadrado) es el valor justo antes de que la muestra se rompa. De forma típica la resistencia en la dirección X es inferior a 0,1 o 0,15 N/m2, de forma típica 0,05 a 0,1 N/m2, aunque la resistencia en la dirección Y es de forma típica superior a 0,2 N/m2, por ejemplo, entre 0,2 y 0,3 N/m2.

Como resultado de cortar la guata curada en el plano XY en dos guatas cortadas y, de este modo, formar la superficie cortada, y a continuación desgastar esta superficie, la disposición de las fibras en la cara cortada será visualmente distinta de la disposición de las fibras en la cara sin cortar. En la cara sin cortar, las fibras estarán sustancialmente sin dañar y las fibras más externas tendrán al menos un componente de dirección XY sustancial, como es convencional. Esto se debe a que las fibras en la cara están en contacto con las cintas o rollos que transportan la banda y la guata a través de las etapas de procesamiento. Por el contrario, pueden observarse mediante una inspección visual microscópica o a simple vista que las fibras en la cara cortada se han dañado y desgastado y que la capa más externa convencional de fibras predominantemente en la dirección XY estará ausente.

El corte de la guata unida puede hacerse de forma convencional, por ejemplo, utilizando una sierra de banda o una sierra giratoria que tenga un tamaño de diente adecuadamente pequeño, por ejemplo, parecida a una sierra fina convencional de madera. La abrasión o lijado puede ser mediante una cinta abrasiva o cualquier otro elemento abrasivo o de lijado. Las partículas abrasivas en la cinta pueden ser relativamente gruesas y, por lo tanto, la abrasión puede ser similar a la de una desbastadora o lijadora gruesa convencional de madera.

El elemento fabricado mediante el método de la invención consiste predominantemente en la guata definida, dado que la guata es el componente que es principalmente responsable de las propiedades de absorción de sonido. Un textil no tejido u otro textil generalmente se une a la cara posterior (normalmente por aplicación antes de cortar la guata curada y frecuentemente antes del curado de la guata) y un textil no tejido u otro textil se une a la cara cortada después de la abrasión. Cualquiera o ambas caras pueden tener algún otro acabado superficial, por ejemplo, un revestimiento de pintura, o la cara posterior puede estar sin recubrir. El espesor de la guata unida, y del elemento, está normalmente en el intervalo de 15 a 40 mm, preferiblemente 15-30 mm, pero puede ser más grueso, por ejemplo, hasta 50 o 60 mm.

Es necesario que los elementos acústicos tengan suficiente resistencia del borde para el uso para el que están previstos. Si la guata tiene una alta densidad, por ejemplo, superior a 120, 140 o 150 kg/m3, la resistencia del borde puede ser suficientemente grande cuando se utilizan cantidades convencionales de aglutinante. Sin embargo, cuando se utilizan algunas densidades de guata adecuadas en la presente invención, por ejemplo 70 a 120 o 90 a 110 kg/m3 junto con cantidades convencionales de aglutinante (por ejemplo, 1 a 5 %, preferiblemente 3 a 5 %, en peso de la guata), la resistencia del borde será normalmente suficiente para fines de manipulación, pero puede ser suficiente únicamente para soportar el peso del elemento (si está suspendido de una rejilla) si la guata del elemento es relativamente gruesa, por ejemplo, de más de 30 o 40 mm, de forma típica hasta 50 o 60 mm.

Cuando es deseable aumentar la resistencia del borde de los elementos fabricados mediante el método de la invención, y especialmente de elementos con espesor inferior a 40 mm (especialmente 15 a 30 mm) y/o con una densidad no superior a 140 kg/m3, se prefiere que las fibras en los semiespesores frontal y posterior del elemento estén orientadas de modo que la resistencia a la rotura del borde (como se define a continuación) del semiespesor posterior del elemento sea sustancialmente mayor que la resistencia a la rotura del borde del semiespesor delantero del elemento. La resistencia a la rotura del borde de cada mitad se mide determinando la fuerza que debe aplicarse a una superficie lateral de una ranura cortada en el centro del primer borde del elemento para que se rompa dicha mitad del plano del elemento. Por lo tanto, la parte posterior del elemento está optimizada para mejorar la resistencia a la rotura del borde de esa mitad, mientras la mitad frontal está optimizada, como se ha descrito anteriormente, para mejorar la planicidad de la superficie frontal después del corte y la abrasión.

Esta diferencia en la resistencia a la rotura del borde puede lograrse disponiendo que las fibras del elemento en, y adyacentes a la cara posterior, tengan una mayor orientación en el plano XY que las fibras al 20 % del espesor de la guata de la cara posterior, y que las fibras en el centro de la guata y que las fibras adyacentes a la cara frontal. Esta orientación aumentada adyacente a la cara posterior (p. ej., en el 20 % más exterior o el 10 % más exterior o el 5 % más exterior del espesor de la guata en el elemento) se logra preferiblemente sometiendo la guata no curada que tiene el peso final deseado por unidad de área, a compresión vertical justo antes del, y preferiblemente a medida que entra en el, horno de curado.

En particular, el espesor de la guata al final de la etapa de descompresión longitudinal (y de cualquier descompresión longitudinal) es T y el espesor después de la compresión vertical es preferiblemente de 0,2 a 0,95 T. Es normalmente al menos 0,3 o 0,4 y frecuentemente 0,5 T pero normalmente no es superior a 0,7 o 0,8 T. Preferiblemente, la compresión vertical se lleva a cabo sobre una longitud de recorrido corta, por ejemplo, a una presión de contacto sustancial a la entrada al horno de curado. La compresión vertical influye especialmente en la orientación de las fibras adyacentes a cada superficie exterior de la guata.

Después de cortar la guata curada en dos guatas, cada guata resultante tiene una cara frontal cortada y una cara posterior que ha aumentado (con respecto a las fibras en el centro del espesor de la guata) la orientación XY en las fibras adyacentes a la cara posterior. El aumento en el 5 %, 10 % o 20 % más exterior de la parte trasera será especialmente prominente en la dirección X (es decir, en la dirección de la máquina durante la compresión vertical). Se prefiere que los elementos acústicos se corten de la guata de forma que las fibras adyacentes a la cara posterior (en el 20 %, 10 % o 5 % más exterior del espesor) tengan una orientación aumentada que se extiende sustancialmente perpendicular a un primer borde lateral de la placa, y por lo tanto este borde lateral se extiende preferiblemente en la dirección Y (es decir, transversal a la dirección de la máquina durante la fabricación de la guata).

Puede cortarse una ranura que tenga superficies laterales opuestas y una superficie de extremo a lo largo de este primer borde que se extiende en el plano XY. La orientación preferencial de las fibras en la dirección X dará lugar a que la mitad del elemento entre la ranura y la cara posterior tenga una mayor resistencia a la rotura del borde que la mitad frontal. Frecuentemente hay una ranura de este tipo cortada tanto en el primer borde lateral como en un tercer borde lateral sustancialmente paralelo al primero. Generalmente, los otros bordes se perfilan según el diseño requerido del elemento.

Es conocido el reforzar los bordes conformados de un elemento acústico aplicando un aglutinante adicional, por ejemplo, como se describe en WO 02/060597. Con placas acústicas conocidas u otros elementos, desviaciones menores en la configuración de la ranura son suficientemente pequeñas en relación con la planicidad de la cara frontal que no causan ningún impacto negativo visible en la apariencia general del techo o pared. Sin embargo, los elementos fabricados mediante el método de la invención pueden ser tan planos que incluso desviaciones muy pequeñas (por ejemplo. ej. de 100 μm) en la interconexión entre la ranura y la rejilla de soporte pueden estropear el aspecto global de la superficie plana.

Si los elementos fabricados mediante el método de la invención, cuando se proporcionan con ranuras de borde de modo convencional, no proporcionan las interconexiones muy planas que se requieren (por ejemplo, debido a una concentración de aglutinante bastante baja y/o a una densidad final bastante baja y/o a una orientación en la dirección X insuficiente en la cara posterior), los inventores han encontrado que es posible reducir significativamente el riesgo de tales desviaciones y, por lo tanto, mejorar la apariencia de una pared o techo general de elementos acústicos que tengan ranuras de este tipo cortadas en los bordes, modificando la forma habitual de hacer bordes y ranuras. El nuevo método comprende formar la ranura mediante corte y posterior conformación del modo convencional y, a continuación, reforzar las superficies laterales de la ranura impregnando la guata alrededor de las superficies laterales y en la superficie final de la ranura con un impregnante curable líquido, alisando las superficies laterales impregnadas y, a continuación, curando el impregnante. Esto significa que se eliminan mediante el suavizado y el curado las distorsiones menores que están inicialmente presentes en las superficies laterales de la ranura cortada.

El impregnante debe aplicarse en una cantidad suficiente para que se extienda al menos 0,5 mm dentro de la guata desde cada superficie lateral de la ranura. Para optimizar el posicionamiento del elemento, es generalmente innecesario que el impregnante se extienda más de 2 mm y en la práctica, por motivos de seguridad contra incendios, generalmente se prefiere que el impregnante no se extienda más de 1 mm dentro de la guata.

El impregnante es preferiblemente una composición fluida que contiene 3-20 % de aglutinante curable y 40 a 80 % en peso de una carga en polvo respecto al peso total (o 5 a 30 % de aglutinante y 60 a 95 % de carga basándose en sólidos). La carga es habitualmente un polvo inorgánico y puede utilizarse una variedad de polvos inertes pero preferiblemente es un material tal como piedra caliza.

La forma preferida de formar la ranura y aplicar el impregnante implica cortar la ranura en el borde del elemento acústico de forma convencional, seguido opcionalmente de abrasión de las superficies laterales de la ranura, y eyectando a continuación el impregnante líquido desde una boquilla que se desliza dentro de, y con respecto a, la ranura a lo largo de la longitud de la ranura y que distribuye el impregnante de forma sustancialmente uniforme sobre las superficies laterales de la ranura a medida que se desliza a través de la ranura, y luego curando el impregnante. Aunque la boquilla puede lograr una distribución uniforme satisfactoria, el método comprende normalmente la etapa adicional de presionar el impregnante en las superficies laterales alrededor de la ranura, y alisar las superficies, deslizando o girando a través de la ranura, después de la boquilla pero antes del curado, un elemento de limpieza conformado para un ajuste sustancialmente hermético dentro de la ranura. Por ejemplo, puede ser un disco que tenga un perfil que ajuste estrechamente en la ranura.

Este método es aplicable a todos los elementos acústicos fabricados mediante el método de la invención.

La invención se explica ahora con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 es una vista en perspectiva de un elemento acústico que puede fabricarse mediante el método según la invención;

la Figura 2 es una ilustración esquemática de un proceso preferido para la fabricación de tales elementos hasta la etapa del horno de curado;

la Figura 3 es una continuación esquemática de la Figura 2 más allá del horno de curado

La Figura 4 son vistas de borde de varias formas de elementos que pueden fabricarse mediante el método según la invención, que muestra los perfiles de borde de estos, y

las Figuras 5, 6 y 7 son secciones transversales parciales de placas durante el proceso de impregnación de ranuras cortadas en sus bordes.

El elemento acústico 1 de la Figura 1 tiene una cara frontal 2 lisa, plana, que absorbe sonido que se extiende en lo que se denomina el plano XY, una cara posterior 3 y bordes laterales 4 que se extienden en la dirección Z entre las caras frontal y posterior. El elemento consiste en una guata unida junto con una cubierta textil no tejida u otra cubierta textil adecuada sobre la cara frontal 2 y también sobre la cara posterior 3. Los bordes laterales 4 pueden ser cuadrados o pueden tener algún otro perfil, como se muestra en la Figura 4.

Como se muestra en la Figura 2, un aparato típico para fabricar el producto comprende una hiladora 6 en cascada que tiene una pluralidad de rotores 7 montados en la cara frontal situada para recibir la masa fundida desde un canalón 8 de material fundido, donde la masa fundida que cae sobre los rotores se lanza de un rotor al siguiente y desde los rotores como fibras. Estas fibras son arrastradas en el aire desde dentro y alrededor de los rotores 7, por lo que las fibras se transportan hacia delante a una cámara colectora 9 que tiene un transportador 10 colector perforado en su base. El aire es aspirado a través del colector y se forma una banda 11 sobre el colector y se lleva a cabo en la cámara colectora 9 y en otro transportador 12. La banda primaria 11 se lleva mediante el transportador 12 a la parte superior de un péndulo 13 de entrecruzado mediante el cual las capas de la banda primaria se entrecruzan entre sí a medida que se recogen como una banda secundaria 15 A debajo del péndulo en el transportador 14.

El tejido secundario 15A es llevado por el transportador 14 a un par de transportadores 16 para aplicar compresión vertical a la banda secundaria de su profundidad natural, en el punto A, a su profundidad comprimida en el punto B. La banda secundaria en el punto A tiene un peso por unidad de área de W.

La banda secundaria comprimida 15B se transfiere del punto C al punto D mediante transportadores 17. Los transportadores 16 y 17 se desplazan habitualmente a sustancialmente la misma velocidad para establecer una velocidad constante de desplazamiento de la banda secundaria de la etapa AB de compresión vertical al punto D. A continuación, la banda se transporta entre un par de transportadores 18 que se extienden entre los puntos E y F. Los transportadores 18 se desplazan mucho más lentamente que los transportadores 16 y 17, de modo que se aplica compresión longitudinal entre los puntos D y F.

Aunque los elementos 14, 16, 17 y 18 se muestran para mayor claridad como cintas transportadoras separadas entre sí en la dirección X, en la práctica normalmente están muy cercanas entre sí en la dirección X.

Los puntos D y E están preferiblemente lo suficientemente cerca entre sí o están interconectados por bandas, para evitar que la banda secundaria escape de la línea de desplazamiento deseada. Como resultado de ello, se ha producido una compresión longitudinal sustancial cuando la banda emerge en el punto F. Pueden proporcionarse guías de restricción, si es necesario, entre D y E para impedir la rotura de la banda si D y E no están cerca entre sí. La guata 15C comprimida longitudinalmente resultante se transporta a continuación a lo largo del transportador 19 entre los puntos G y H a una velocidad más alta que la de los transportadores 18. Esto aplica cierta descompresión o extensión longitudinal al tejido comprimido longitudinalmente e impide que la banda se rompa desde la línea de desplazamiento deseada y, por ejemplo, se doble hacia arriba debido a las fuerzas internas dentro de la banda. Si se desea o es necesario, un transportador u otra guía (no mostrada) puede descansar sobre la superficie superior de la guata (encima del transportador 19) para asegurarse de que no haya una rotura.

Cuando deba aplicarse compresión vertical a la banda comprimida longitudinalmente, esto se hace pasando la banda, después de que salga del punto H, entre los transportadores 20 que convergen para comprimir la banda verticalmente a medida que se desplaza entre los transportadores y los puntos I y J.

La guata 15D no curada resultante puede ponerse en contacto entonces en cada cara exterior con un textil no tejido u otro material 22 laminar de soporte procedente de los rodillos 23, con aglutinante para unir el material textil a la guata. El conjunto resultante pasa a continuación a través de un horno 25 de curado donde únicamente se aplica presión suficiente mediante transportadores 24 para mantener el sándwich de dos capas de textil 22 y de la guata 15D juntas mientras se produce el curado del aglutinante. De forma alternativa, la guata 15D puede curarse pasando a través del horno sin la aplicación previa de un textil.

La guata 15E unida sale del horno de curado y se corta centralmente mediante una sierra 26 de banda u otra sierra adecuada en dos guatas 27 cortadas que tienen cada una una cara 3 exterior que lleva el textil 22 y una cara 2 de corte interior. Cada guata 27 cortada se apoya en un transportador 28 y se desplaza por debajo de una cinta 29 de abrasión donde se desgasta o lija a una configuración plana, y se aplica un material textil no tejido u otro textil 22 procedente del rollo 30 y se une a la superficie desgastada 2. La guata 27 cortada desgastada o lijada se divide entonces mediante cortadores 31 adecuados en guatas 1 individuales que se transportan en el transportador 32. Un textil puede unirse a la cara posterior si no se aplicó anteriormente. Puede aplicarse pintura a una o a ambas caras.

En toda esta descripción se ilustran bandas o cintas transportadoras, pero cualquiera o todos los transportadores pueden ser sustituidos por cualquier medio adecuado que produzca el transporte con aceleración, desaceleración o compresión vertical que corresponda según sea necesario. Por ejemplo, pueden utilizarse trenes de rodillos en vez de cintas.

En procesos típicos, la banda primaria 11 que entra en la entrecruzadora tiene un peso por unidad de área de 10,0 a 600 g/m2, frecuentemente de 250 a 400 g/m2.

A continuación, la banda primaria se entrecruza de forma típica de aproximadamente cuatro a quince veces, p. ej., seis veces, para dar una banda secundaria 15A de W = 1,5 a 3, frecuentemente alrededor de 2,2 a 2,8, kg/m2. Esta banda secundaria 15A en el punto A tiene de forma típica una densidad de 5 a 20, frecuentemente de 10 a 20 kg/m3.

Esta banda 15A primaria no comprimida se somete a continuación a compresión vertical entre los puntos A y B en una relación que frecuentemente está entre 1,5 y 3. La banda 15B secundaria comprimida en el punto B tendrá de forma típica una densidad en el intervalo de 10 o 20 a 50, frecuentemente aproximadamente 25 a 40, kg/m3.

La velocidad de los transportadores 17 y de los transportadores inferiores 16 y 14, es normalmente aproximadamente la misma y hacen que la banda 15B se desplace a una velocidad que es normalmente al menos 2 veces, y frecuentemente 2,5 a 3,5 veces la velocidad de los transportadores 18. Esto da lugar a que la banda 15C comprimida longitudinalmente en el punto F se haya comprimido longitudinalmente en una relación de forma típica de 2,5:1 a 3,5:1, con respecto a la banda 15B en el punto D.

El transportador 19 se desplaza ligeramente más rápidamente que los transportadores 18 para aplicar descompresión longitudinal entre los puntos F y H. De forma típica, la relación de la velocidad de los transportadores 18 y de la velocidad del transportador 19, y por lo tanto la relación de descompresión longitudinal, está en el intervalo de 0,7:1 a 0,98:1, preferiblemente de 0,75:1 a 0,95:1 y con máxima preferencia de 0,8:1 a 0,9:1. Como resultado de ello, la guata 15D no curada última se ha sometido a compresión longitudinal (como se indica por la diferencia de velocidad de desplazamiento o por la diferencia de densidad) entre el punto C y los puntos H, I y J que están generalmente en el intervalo de 2,0:1 a 3,0:1, preferiblemente de 2,2:1 a 2,8:1 y con máxima preferencia de aproximadamente 2,4 a 2,6:1.

Aunque pueden omitirse los transportadores 20 si no se requiere compresión vertical, si se está aplicando compresión vertical, se proporcionan los transportadores 20 para proporcionar una reducción de espesor de modo que la guata se reduzca en espesor del punto H, donde el espesor es T, a un espesor de 0,2 o 0,3 a 0,95 T, preferiblemente 0,4 a 0,9 T, en el punto J, justo antes de entrar en el horno de curado. Esto representa una relación de compresión vertical de 5:1 a 1,05:1 (preferiblemente 3,3:1 a 1,1:1 T), siendo frecuentemente el espesor 0,7 a 0,9 T, lo que supone una relación de 1,45:1 a 1,1:1.

Ejemplo 1

Utilizando el proceso ilustrado en la Figura 2, se forma una banda primaria 11 que tiene un peso por unidad de área de 340 g/m2 en el colector 10 y se entrecruza con el péndulo 8 para formar un tejido secundario 15A que tiene 5,6 capas de espesor y tiene un peso por unidad de área de 1,9 kg/m2 y una densidad de 15 kg/m3.

Este se somete a compresión vertical mediante los transportadores 16 para aumentar la densidad a 32 kg/m3 para la banda 15B.

Los transportadores 14, 16 y 17 se desplazan a aproximadamente la misma velocidad para hacer que la banda secundaria 15 se desplace a través de los transportadores 17 a aproximadamente 23 metros por minuto.

Los transportadores 18 se desplazan a 7,8 metros por minuto dando una compresión longitudinal de aproximadamente 2,9:1. La guata 15C en el punto F tiene una densidad de 88 kg/m3.

El transportador 19 se desplaza a 9,2 metros por minuto dando una descompresión de 0,85:1, una compresión longitudinal global de 2,5:1 y un guata que en el punto H tiene un peso por unidad de área de 4,8 kg/m2 y una densidad de 89 kg/m3.

El espesor de la guata en el punto H es de 130 mm y la compresión vertical se reduce a 80 mm, aumentando de este modo la densidad a 120 kg/m3 para las guatas 15D y 15E en la Figura 2.

El espesor de la banda es prácticamente constante a partir de los puntos B a I a 130 mm y el espesor de la guata después del punto J es prácticamente constante a 80 mm.

La guata 15E curada tiene 80 mm de espesor y, a continuación, se divide mediante la sierra 26 y se fresa en 29 en dos guatas 27, cada una con un espesor ligeramente inferior a 40 mm (debido a la pérdida de material durante el aserrado) y el fresado. El vellón 22 orientado convencional se aplica a la cara frontal para proporcionar los productos finales.

La cara frontal 2 del producto final tenía un valor de planicidad inferior a 2, y esto es totalmente satisfactorio como placa de techo. Tenía un coeficiente de absorción de al menos 0,9, y por lo tanto es también satisfactorio desde este aspecto.

Ejemplo 2

Se lleva a cabo un proceso de forma general como se describe en el Ejemplo 1, excepto en que la velocidad relativa del transportador 18 con respecto a 14, 16 y 17 proporciona una descompresión de 0,9 en vez de 0,85 y la compresión longitudinal total es 2,0 en vez de 2,5, el espesor en el punto H es 132 mm y la compresión vertical se reduce a 47 mm, aumentando de este modo la densidad a 150 kg/m3. Después de dividir y fresar, cada guata tiene un espesor de aproximadamente 21 mm, y el vellón se une a cada cara cortada.

Ejemplo 3

Para demostrar la importancia de variar la compresión de longitud y, por lo tanto, variar el componente de dirección Z de las fibras que se extienden desde la cara frontal, se llevó a cabo un proceso sustancialmente como el del Ejemplo 1 con un producto más delgado, de modo que el espesor de la guata 15D que atraviesa el horno de curado era de 40 mm y el espesor de la guata 15C, antes de la compresión vertical, era de 60 mm y con diversas cantidades de compresión longitudinal. Se encontró que cuando la compresión longitudinal general era de 1,6:1, el valor de planicidad era de 2,05 (desviación típica 0,27). Esto no es tan plano como es deseable. Cuando la compresión longitudinal era 2:1, el valor de planicidad era 1,59 (desviación típica 0,2) y cuando la compresión longitudinal era 2,5:1, el valor de planicidad era 1,55 (desviación típica 0,15). Esto muestra claramente el beneficio de tener la compresión longitudinal significativamente mayor de 1,6:1 y preferiblemente al menos 2:1, aumentando de este modo el componente de dirección Z adyacente a la cara frontal.

Habiendo fabricado el elemento básico (por ejemplo, como se muestra en la Figura 1 mediante un proceso como el del Ejemplo 1), los bordes pueden perfilarse mediante fresado y ranuras cortadas en cualquiera de los perfiles de borde y configuraciones de ranura, como se muestra en la Figura 4. Los bordes pueden estar impregnados y de este modo reforzarse como se muestra en WO02/060597.

Como se muestra en la Figura 4, las ranuras 50 pueden formarse en un borde lateral o en un par opuesto de bordes laterales. Las ranuras tienen superficies laterales 51 y superficies 52 de extremo. Como es evidente, las superficies laterales se extienden sustancialmente en el plano XY. Para reforzar las superficies de los elementos y para asegurar que sean lisas y estén configuradas con precisión, se impregnan con un impregnante adecuado.

Como se muestra en la Figura 5, esta impregnación puede lograrse, por ejemplo, deslizando una boquilla 53 de impregnación que tiene salidas 54 de boquilla a través de la ranura, por ejemplo, deslizando el elemento 1 más allá de la ranura. Las salidas 54 de boquilla pueden disponerse alrededor de un tubo cilíndrico o pueden estar en forma de abanico u otra disposición plana. Las salidas individuales 54 pueden tener unas salidas conformadas y pueden apuntar en cualquier dirección adecuada. El objetivo es lograr una distribución lo más uniforme posible de impregnante sobre las superficies 51, y preferiblemente también 52.

Es entonces deseable presionar el impregnante a las superficies laterales 51 y preferiblemente también a la superficie final 52 deslizando un elemento de limpieza a través de la ranura mientras el impregnante permanece sin curar. Como se muestra en la Figura 6, este elemento de limpieza puede ser una rueda giratoria 55 que tenga unas superficies superior e inferior 56 y 57 que hagan un ajuste deslizante estrecho con las superficies 51 de la ranura.

Aunque las partes de los bordes laterales 4 por encima y por debajo de la ranura pueden reforzarse por separado, es conveniente aplicar el mismo impregnante a estos, por ejemplo, por pulverización o mediante el uso de ruedas configuradas adecuadamente. De forma conveniente, todas las caras se someten a continuación a un proceso de limpieza adecuado para asegurar una impregnación y suavidad uniformes de las caras. Por lo tanto, en vez de simplemente frotar el impregnante en las caras de la ranura, como se muestra en la Figura 6, el impregnante puede presionarse convenientemente en todas las caras utilizando una rueda 56 conformada adecuadamente, como se muestra en la Figura 7.

Lo que sigue es un ejemplo de este método.

Ejemplo 4

Un impregnante típico para reforzar la ranura y, opcionalmente, también las otras caras de los bordes, tiene la composición

De forma típica, se aplica en una cantidad de 1 a 1,2 kg/m2 de superficie que está siendo impregnada y de forma típica el impregnante penetrará 1 mm dentro de cada superficie.

El elemento se somete a continuación a condiciones adecuadas para curar el aglutinante.

Un método adecuado para proporcionar ranuras de borde en elementos fabricados mediante el método de la invención, especialmente aquellos que tienen densidades más altas (tales como 120-200 kg/m3) y/o cantidades altas de agente de unión comprende lijar y/o fresar los bordes hasta el perfil deseado de cada borde pero en ausencia de las ranuras, impregnando a continuación los bordes mediante impregnante líquido curable, curando el impregnante, formando las ranuras mediante lijado y/o fresado en los bordes, y sellando las superficies expuestas mediante una pintura.

Lo que sigue es un ejemplo de este método.

Ejemplo 5

Un elemento realizado según el Ejemplo 2 tiene sus bordes (exentos de ranuras o surcos) formados por lijado o fresado. Los bordes resultantes se impregnan a continuación con el impregnante curable utilizado en el Ejemplo 4. Después del curado, las ranuras o surcos requeridos se lijan o fresan en los bordes de modo convencional. Los bordes resultantes pueden pintarse a continuación con una pintura blanca curable, por ejemplo, con la composición

Claims (6)

1. REIVINDICACIONES

   i. Un método para fabricar elementos acústicos, teniendo cada elemento acústico una cara frontal (2) plana de recepción de sonido que se extiende en el plano XY y una cara posterior (3) sustancialmente paralela a la cara frontal, y bordes laterales (4) que se extienden en la dirección Z, siendo la dirección Z la dirección entre la cara frontal y la cara posterior,

   y en donde la guata unida tiene una densidad de 70 a 200 kg/m3,

   en donde el elemento consiste predominantemente en una guata unida de fibras minerales depositadas por aire;

   las fibras que forman la cara frontal (2) y al menos la mitad frontal del espesor de la guata se extienden desde la cara frontal y tienen un componente de dirección Z sustancialmente mayor que el componente de la dirección Z de fibras en productos depositados por aire fabricados recogiendo fibras arrastradas en el aire por succión a través de un colector de desplazamiento y comprimiendo verticalmente las fibras recogidas, opcionalmente después de entrecruzar las fibras recogidas; la cara frontal (2) de la guata unida es una cara cortada y desgastada;

   y el elemento tiene un coeficiente de absorción de sonido aw de al menos 0,7, comprendiendo el método

   recoger fibras minerales y aglutinante arrastrados en aire en un colector (10) de desplazamiento y comprimir verticalmente (16, 16) las fibras recogidas, opcionalmente después del entrecruzamiento (13), para formar una banda (15"),

   reorientar las fibras para proporcionar una guata suelta con una densidad de 70 a 200 kg/m3, preferiblemente de 70 a 140 kg/m3 y una mayor orientación de las fibras en la dirección Z, curar el aglutinante para formar una guata curada,

   cortar la guata curada en el plano XY en dos guatas (27) cortadas en una posición en la dimensión Z donde las fibras tienen la orientación aumentada en la dirección Z,

   alisar cada superficie cortada por lijado para producir una cara plana (2);

   y unir un tejido orientado sobre la cara plana (2).
2. 2. Un método según la reivindicación 1, en donde la reorientación de las fibras se logra comprimiendo verticalmente la banda hasta una densidad de al menos 10 kg/m3 y un peso por unidad de área W, y sometiendo la banda a compresión longitudinal donde la guata suelta que se somete a curado tiene un peso por unidad de área de al menos 2 W.
3. 3. Un método según la reivindicación 2 en donde la guata suelta tiene un peso por unidad de área de 2,3 a 3 W.
4. 4. Un método según la reivindicación 2 o la reivindicación 3 en donde la banda que tiene un peso por unidad de área de W se somete a compresión longitudinal y a continuación a descompresión longitudinal para reducir el peso por unidad de área en 0,2 W a 1 W y para producir el peso por unidad de área en la guata suelta de al menos 2 W, preferiblemente de 2,3 a 3 W.
5. 5. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4 en donde la guata formada por la compresión longitudinal tiene un espesor T y la guata se somete a compresión vertical a un espesor final de 0,2 a 0,95 T, preferiblemente de 0,4 a 0,95 T, antes del curado.
6. 6. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 que comprende la etapa adicional de cortar una ranura a lo largo de al menos uno de los bordes laterales, que se extiende en el plano XY y que tiene superficies laterales opuestas, eyectando impregnante líquido curable desde una boquilla que se desliza dentro y con respecto a la ranura a lo largo de la longitud de las ranuras, presionando el impregnante en las superficies laterales deslizando o girando a través de la ranura un elemento de limpieza que está conformado para proporcionar un ajuste sustancialmente hermético con la ranura y, a continuación, curando el impregnante.