Вибродемпфирующий материал

Полезная модель относится к автомобильной промышленности, а именно к вибродемпфирующему материалу, предназначенному для снижения вибрации кузова легкового и грузового автомобилей. Вибродемпфирующий материал используется для снижения вибрации в диапазоне температур от -45 до 80°С, определяемой конструктивно-технологическими особенностями автомобиля.
Известен вибродемпфирующий материал (RU № 2705961, 13.03.2019 г.), выполненный в конструкции с алюминиевой фольгой и включающий в себя полимерный слой на основе бутилкаучука и следующих компонентов: битум марки БН 90/10, индустриальное масло марки И-20А, этиленвинилацетат,  мел и технический углерод.
Недостатком указанного аналога является высокий уровень запаха из-за использования в составе вибродемпфирующего материала битума, а также низкий коэффициент механических потерь в широком температурном диапазоне.
Прототипом заявляемой полезной модели является вибродемпфирующий материал (US №2004033354, 14.08.2004 г.), выполненный в конструкции с алюминиевой фольгой и включающий в себя полимерный слой на основе бутилкаучука и следующих компонентов: термопластичный полимер на основе этилена, низкомолекулярный полиизобутилен, используемый в качестве пластификатора, а также наполнители неорганической и органической природы.
Недостатком прототипа является то, что вибродемпфирующий материал, в котором полимерный слой выполнен на основе бутилкаучука и содержит в качестве пластификатора низкомолекулярный полиизобутилен, имеет пик коэффициента механических потерь при температурах выше 10°С, при этом при более низких температурах эффективность материала существенно снижается.
Задачей заявляемой полезной модели является создание вибродемпфирующего материала, имеющего высокий коэффициент механических потерь в диапазоне температур от -20 до 40°С.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является увеличение коэффициента механических потерь при температурах от -20 до 40°С.
Заявляемый технический результат достигается за счет использования вибродемпфирующего материала, выполненного в конструкции с ограничивающим слоем и включающего в себя полимерный слой на основе бутилкаучука, смеси пластификаторов, состоящей из масла ПН-6 и индустриального масла, и наполнителя.
Основным фактором, определяющим достижение технического результата, является использование смеси пластификаторов, состоящей из масла ПН-6 и индустриального масла, обеспечивающих высокий коэффициент механических потерь в диапазоне температур от -20 до 40°С. Для смещения пика коэффициента механических потерь в отрицательную область температур увеличивается содержание индустриального масла и уменьшается содержание масла ПН-6, либо увеличивается общее содержание смеси пластификаторов и соответственно уменьшается содержание наполнителя. Для смещения пика механических потерь в положительную область температур, увеличивается содержание масла ПН-6 и уменьшается содержание индустриального масла, либо уменьшается общее количество смеси пластификаторов и соответственно увеличивается содержание наполнителя. Интенсивность пика коэффициента механических потерь вибродемпфирующего материала может регулироваться за счет изменения толщины полимерного слоя и изменения толщины ограничивающего слоя.  Следовательно, независимо от природы используемого наполнителя, использование указанной смеси пластификаторов в полимерном слое на основе бутилкаучука позволит увеличить коэффициент механических потерь вибродемпфирующего материала при температурах от -20 до 40°С.
Вибродемпфирующий материал выполнен в конструкции с ограничивающим слоем толщиной 40-300 мкм и имеет, в частности, следующий состав полимерного слоя:
1) бутилкаучук - 4-20 мас.%;
2) масло ПН-6 - 10-30 мас.%;
3) индустриальное масло - 1-10 мас.%;
4) наполнители - 40-75 мас.%.
В составе полимерного слоя может быть использован как первичный бутилкаучук, так и регенерат бутилкаучука, получаемый путем переработки отработанных резиновых отходов, в том числе радиационным способом, в частности, автокамер, диафрагм для форматоров-вулканизаторов, и  других резиново-технических изделий, полученных на основе бутилкаучука. При использовании регенерата бутилкаучука учитывается содержание в нем бутилкаучука и содержание иных компонентов, в частности, технического углерода, и в соответствии с этим выбирается состав полимерного слоя.
2
Индустриальное масло имеет кинематическую вязкость от 6 до 110 мм/с. В качестве индустриального  масла могут быть использованы, но не ограничиваясь, следующие марки: И-5А, И-12А, И-20А, И-40А, И-50А или их смесь. Уменьшение кинематической вязкости индустриального масла смещает коэффициент механических потерь в отрицательную область температур.
В качестве масла ПН-6 используется масло ПН-6К или ПН-6Ш или их смесь.
Состав полимерного слоя определяется условиями эксплуатации вибродемпфирующего материала, в частности, определяется требованиями к коэффициенту механических потерь, теплостойкости, морозостойкости, адгезии, когезионной прочности и др. В состав полимерного слоя дополнительно могут включаться вспомогательные компоненты, такие как, но не ограничиваясь: армирующие наполнители (целлюлозное волокно), термопласты (полиэтилен, полипропилен), антиоксиданты, высокоактивные добавки (технический углерод и др.), смолы (нефтеполимерные смолы, канифоль и др.), пластификаторы, антипирены и др.
Вибродемпфирующий материал выполняется в конструкции с ограничивающим слоем. В качестве ограничивающего слоя могут быть использованы, но не ограничиваясь: алюминиевая фольга, нетканый текстильный материал, полиэтилентерефталатная или полиэтиленовая пленка. Ограничивающий слой выбирается исходя из назначения вибродемпфирующего материала и влияет на смещение пика коэффициента механических потерь и его интенсивность.
Толщина ограничивающего слоя может изменяться от 20 до 300 мкм и завит от требований к эксплуатационным характеристикам вибродемпфирующего материала и требований к пику коэффициента механических потерь и необходимостью его смещения в положительную или отрицательную область.
В автомобилестроении наиболее предпочтительно использование в качестве ограничивающего слоя алюминиевой фольги толщиной 50-100 мкм.
Толщина полимерного слоя может изменяться от 0,3 до 5 мм и зависит от требований к эксплуатационным характеристикам вибродемпфирующего материала и области его применения.
Полимерный слой вибродемпфирующего материала дополнительно защищен антиадгезионным материалом, в качестве которого может быть использована антиадгезионная бумага или пленка. Антиадгезионный материал для вибродемпфирующего материал подбирается в соответствии с существующим уровнем техники и не влияет на достижение технического результата и служит только для защиты полимерного слоя от загрязнений и повреждений.
Вибродемпфирующий материал поясняется чертежом. На фиг. 1 представлена конструкция вибродемпфирующего материала, состоящая из алюминиевой фольги (1, фиг. 1), полимерного слоя (2, фиг. 1) и антиадгезионного материала (3, фиг. 1).
2
В таблице 1 представлены варианты осуществления вибродемпфирующего материала толщиной 2 мм в конструкции с алюминиевой фольгой толщиной 90 мкм, и включающего в себя полимерный слой на основе бутилкаучука, смеси пластификаторов, состоящей из масла ПН-6Ш и индустриального масла с кинематической вязкостью при 40°С от 61 до 75 мм/с при их различном соотношении, и мела.
Таблица 1
Наименование компонента
Состав вибродемпфирующего материала, мас.%
1
2
3
Бутилкаучук
7,8
7,8
7,8
Масло ПН-6Ш
22,2
17,2
12,2
Индустриальное масло с кинематической вязкостью при 40°С от 61 до 75 мм<sup>2</sup>/с
0,0
5,2
10,0
Мел
70,0
70,0
70,0
Температура, °С
Коэффициент механических потерь приведенный к 200 Гц, у.е.
-20
0,10
0,12
0,23
-10
0,14
0,21
0,31
0
0,25
0,34
0,30
10
0,32
0,33
0,29
20
0,26
0,27
0,22
30
0,21
0,20
0,18
40
0,17
0,16
0,15