Вибродемпфирующий материал

Настоящая полезная модель относится к автомобильной промышленности, а именно к вибродемпфирующему материалу, предназначенному для снижения вибрации кузова легкого и грузового автомобиля. Вибродемпфирующий материал используется для снижения вибрации в диапазоне температур от -45 до +80°C, определяемой конструктивно-технологическими особенностями автомобиля.
Известен вибродемпфирующий материал (патент на изобретение №2542291, 2015), выполненный в конструкции с алюминиевой фольгой и включающий в себя полимерный слой на основе бутилкаучука и следующих компонентов: масло ПН-6Ш в качестве пластификатора, мел, тальк, полиэтилен высокого давления, отходы волокнистые хлопкозаводов, эфир глицериновой талловой канифоли и алюмосиликатные микросферы. Заявляемым техническим результатом является повышение коэффициента механических потерь, адгезионных свойств и морозостойкости.
Недостатком указанного аналога является низкий коэффициент механических потерь при температурах ниже +20°C и использование в составе масла ПН-6Ш, содержащего полициклические ароматические углеводороды, являющиеся канцерогенами.
Известен вибродемпфирующий материал (патент на изобретение №2705961, 2019), 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. Заявляемым техническим результатом является расширение температуры эксплуатации вибродемпфирующего материала в диапазоне от -40°C до +80°C.
Недостатком указанного аналога является высокий уровень запаха из-за использования в составе вибродемпфирующего материала битума, что ограничивает возможности его использования.
Ближайшим аналогом заявляемой полезной модели является вибродемпфирующий материал (патент US №2004033354, 2004), 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 в качестве пластификатора, а также наполнители неорганической и органической природы. Заявляемым техническим результатом является повышение коэффициента механических потерь и адгезионных свойств.
Недостатком указанного аналога 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°C, при этом при более низких температурах эффективность материала существенно снижается.
Задачей заявляемой полезной модели является создание вибродемпфирующего материала для климатических зон со среднегодовой температурой от -20 до +10°C.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является увеличение коэффициента механических потерь при температурах от -20 до +10°C.
2
Заявляемый технический результат достигается за счет использования в вибродемпфирующем материале, выполненного в конструкции с алюминиевой фольгой и включающего в себя полимерный слой на основе бутилкаучука, смеси пластификаторов, состоящей из низкомолекулярного полиизобутилена с молекулярной массой от 900 до 2300 г/моль и индустриального масла с кинематической вязкостью при +40°C от 6 до 110 мм/с. Указанный вибродемпфирующий материал, для придания ему необходимых физико-механических и технологических свойств, содержит в составе полимерного слоя наполнитель.
2
Основным фактором, определяющим достижение технического результата, является использование смеси пластификаторов, состоящей из низкомолекулярного полиизобутилена с молекулярной массой от 900 до 2300 г/моль и индустриального масла с кинематической вязкостью при +40°C от 6 до 110 мм/с. Смещение пика коэффициента механических потерь в диапазоне температур от -20 до +10°C регулируется за счет изменения общего содержания смеси пластификаторов в полимерном слое вибродемпфирующего материала, за счет изменения содержания индустриального масла по отношению к низкомолекулярному полиизобутилену и за счет изменения молекулярной массы низкомолекулярного полиизобутилена. Для смещения пика коэффициента механических потерь в отрицательную область, а именно в область температур от -20 до +10°C, увеличивается содержание индустриального масла и уменьшается содержание низкомолекулярного полиизобутилена, либо увеличивается общее содержание смеси пластификаторов и соответственно уменьшается содержание бутилкаучука или наполнителя, либо уменьшается молекулярная масса полиизобутилена. Интенсивность пика коэффициента механических потерь вибродемпфирующего материала может регулироваться за счет изменения толщины полимерного слоя и изменения толщины алюминиевой фольги.  Соответственно, 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 +10°C.
Вибродемпфирующий материал выполнен в конструкции с алюминиевой фольгой толщиной 40-300 мкм и имеет следующий состав полимерного слоя:
1) Бутилкаучук - 6-15 масс.%;
2) Полиизобутилен - 4-24 масс. %;
3) Индустриальное масло - 4-24 масс. %;
4) Наполнители - 50-80 масс. %.
Вибродемпфирующий материал, согласно настоящей полезной модели, содержит в составе полимерного слоя наполнитель, который может быть неорганической и органической природы. В качестве наполнителя неорганической природы рекомендуется использовать мел, тальк, каолин, барит и другие крупнотоннажные наполнители. В качестве органического наполнителя - целлюлозосодержащие наполнители с содержанием целлюлозы не менее 50%.
Вибродемпфирующий материал, согласно настоящей полезной модели, является самоклеящимся, при этом полимерный слой 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, полимерного слоя и антиадгезионного материала.
Основным параметром вибродемпфирующего материала является коэффициент механических потерь, определяемый по ГОСТ Р 56803-2015 (ИСО 6721-3:1994) «Пластмассы. Определение механических свойств при динамическом нагружении. Часть 3. Колебания изгиба. Метод резонансной кривой». Коэффициент механических потерь вибродемпфирующего материала обеспечивается предложенным составом. Эксплуатационные характеристики вибродемпфирующего материала, в частности, адгезионные свойства, хладотекучесть и теплостойкость, регулируются содержанием бутилкаучука, содержанием смеси пластификаторов, содержанием и природой наполнителей.
2
Варианты осуществления вибродемпфирующего материала толщиной 2 мм в конструкции с алюминиевой фольгой толщиной 90 мкм и включающего в себя полимерный слой при различном содержании индустриального масла с кинематической вязкостью при +40°C от 61 до 75 мм/с по отношению к полиизобутилену приведены в таблице 1.
Таблица 1
Наименование компонента
Состав вибродемпфирующего материала, масс. %
1
2
3
Бутилкаучук
10,8
10,8
10,8
Полиизобутилен с молекулярной массой 1500 г/моль
19,2
15,4
11,5
Индустриальное масло с кинематической вязкостью при +40°C от 61 до 75 мм<sup>2</sup>/с
0,0
3,8
7,7
Мел
70,0
70,0
70,0
Температура, °C
Коэффициент механических потерь, приведенный к 200 Гц, у.е.
-20
0,11
0,13
0,17
-10
0,15
0,22
0,32
0
0,27
0,32
0,34
+10
0,34
0,30
0,28
+20
0,31
0,21
0,17
+30
0,26
0,16
0,12
+40
0,18
0,14
0,10
2
Варианты осуществления вибродемпфирующего материала толщиной 2 мм в конструкции с алюминиевой фольгой толщиной 90 мкм и включающего в себя полимерный слой при различном содержании смеси пластификаторов, состоящей из низкомолекулярного полиизобутилена и индустриального масла с кинематической вязкостью при +40°C от 61 до 75 мм/с, приведены в таблице 2.
Таблица 2
Наименование компонента
Состав вибродемпфирующего материала, масс. %
1
2
3
Бутилкаучук
14,4
12,6
10,8
Полиизобутилен с молекулярной массой 1500 г/моль
15,4
13,4
11,5
Индустриальное масло с кинематической вязкостью при +40°C от 61 до 75 мм<sup>2</sup>/с
10,2
9,0
7,7
Мел
60,0
65,0
70,0
Температура, °C
Коэффициент механических потерь, приведенный к 200 Гц, у.е.
-20
0,30
0,29
0,17
-10
0,41
0,36
0,32
0
0,32
0,33
0,34
+10
0,20
0,22
0,28
+20
0,12
0,15
0,17
+30
0,09
0,10
0,12
+40
0,07
0,08
0,10
Варианты осуществления вибродемпфирующего материала толщиной 2 мм в конструкции с алюминиевой фольгой толщиной 90 мкм и включающего в себя полимерный слой при различной молекулярной массе низкомолекулярного полиизобутилена приведены в таблице 3.
Таблица 3
Наименование компонента
Состав вибродемпфирующего материала, масс. %
1
2
3
Бутилкаучук
10,8
10,8
10,8
Полиизобутилен с молекулярной массой 900 г/моль
11,5
Полиизобутилен с молекулярной массой 1500 г/моль
0,0
11,5
0,0
Полиизобутилен с молекулярной массой 2300 г/моль
0,0
0,0
11,5
Индустриальное масло с кинематической вязкостью при +40°C от 61 до 75 мм<sup>2</sup>/с
7,7
7,7
7,7
Мел
70,0
70,0
70,0
Температура, °C
Коэффициент механических потерь, приведенный к 200 Гц, у.е.
-20
0,25
0,17
0,16
-10
0,30
0,32
0,24
0
0,31
0,34
0,25
+10
0,23
0,28
0,28
+20
0,12
0,17
0,28
+30
0,10
0,12
0,15
+40
0,08
0,10
0,12
Варианты осуществления вибродемпфирующего материала толщиной 2 мм в конструкции с алюминиевой фольгой толщиной 90 мкм и включающего в себя полимерный слой при различной кинематической вязкости индустриального масла приведены в таблице 4.
Таблица 4
Наименование компонента
Состав вибродемпфирующего материала, масс. %
1
2
3
Бутилкаучук
10,8
10,8
10,8
Полиизобутилен с молекулярной массой 1500 г/моль
11,5
11,5
11,5
Индустриальное масло с кинематической вязкостью при +40°C от 6 до 8 мм<sup>2</sup>/с
7,7
0,0
0,0
Индустриальное масло с кинематической вязкостью при +40°C от 61 до 75 мм<sup>2</sup>/с
0,0
7,7
0,0
Индустриальное масло с кинематической вязкостью при +40 °С от 90 до 110 мм<sup>2</sup>/с
0,0
0,0
7,7
Мел
70,0
70,0
70,0
Температура, °С
Коэффициент механических потерь, приведенный к 200 Гц, у.е.
-20
0,28
0,17
0,16
-10
0,31
0,32
0,29
0
0,27
0,34
0,33
+10
0,21
0,28
0,30
+20
0,10
0,17
0,19
+30
0,09
0,12
0,14
+40
0,07
0,10
0,12