МНОГОСЛОЙНОЕ ПОЛИМЕРНОЕ ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ
MULTILAYER POLYMER SOUND-ABSORBING COATING

Изобретение относится к акустическим материалам и конструкциям, которые могут быть применены в машиностроении, строительстве и в других отраслях промышленности.
Известны различные технические решения по созданию звукоизолирующих и звукопоглощающих полимерных материалов. Полимерный звукопоглощающий материал "Пластизоль" (Патент RU 2155780 МПК, опубл. 10.09.2000, кл. C08L 27/06), предназначенный для нанесения покрытия на металлические поверхности, например на днища автомобилей, в качестве глушителя звука, который включает суспензионный сополимер винилхлорида и винилацетата, пластификатор, адгезионную добавку, наполнитель и целевые добавки.
Звукопоглощающий материал (патент RU 2185765, опубл. 27.07.2002, кл. G10K 11/16) содержит основной материал, который включает по крайней мере один полимер, выбранный из группы полярных полимеров, состоящей из поливинилхлорида, хлорсодержащего полиэтилена, акрилового каучука, акрилонитрил-бутадиенового каучука, стирол-бутадиенового каучука и хлоропренового каучука.
Известно звукопоглощающее покрытие (патент RU №2161825, опубл. 10.01.2001, кл. G10K 11/16), выполненное в виде прессованной пластины резиноподобного материала, состоящей из наружного герметизирующего слоя, соединенного с ним звукопоглощающего слоя с воздушными полостями и звукоотражающего слоя, при этом воздушные полости звукопоглощающего слоя выполнены в виде усеченных конусов, поперечное сечения которых увеличивается в направлении, противоположном герметизирующему слою не менее чем в 5 раз, причем общая площадь оснований конусов составляет 0,2-0,6 общей площади слоя, а в звукоотражающем слое выполнены цилиндрические воздушные полости, причем высота цилиндрических полостей составляет 0,2-1,5 высоты конуса звукопоглощающего слоя. Недостатком известного акустического покрытия является возможность использования материала только в области гидроакустики.
Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков и достигаемому результату выбрано покрытие, раскрытое в патенте RU №2110852, опубл. 10.05.1998, кл. G10K 11/16, выполненное из шумозащитного материала, включающего по крайней мере один шумозащитный слой на основе органических связующих с минеральными наполнителями и магнитный слой с использованием ферритовых порошков, при этом в качестве минеральных наполнителей шумозащитного слоя используют полые микросферы с магнитными свойствами, являющиеся выделенной фракцией золы-унос тепловых электростанций, работающих на каменном угле; материал дополнительно включает один слой из алюминиевой фольги. Недостатком приведенного акустического покрытия является высокая трудоемкость в изготовлении, а также узкий диапазон звуковых частот применения.
Задачей предлагаемого изобретения является создание на базе полимерной композиции звукопоглощающего покрытия, которое обеспечивало бы образование шумозащитного слоя, с коэффициентом звукопоглощения от 0,3 до 0,6 на любой поверхности ограждающей конструкции здания или агрегата.
Поставленная цель достигается тем, что многослойное полимерное звукопоглощающее покрытие создается на основе полимерной композиции, состоящей из полимерного связующего на базе дисперсии сополимера бутилакрилата и стирола, функциональных наполнителей из частиц микробарита, микросфер оксида алюминия, этиленпропиленового эластомера и целевых добавок из триполифосфат натрия, изотиазолона, эмульгированного минерального масла, бутилгликоля, полиакрилата натрия, диоксида титана при следующем соотношении компонентов, мас. %:
дисперсия сополимера бутилакрилата и стирола
55-30
частицы микробарита
10-15
микросферы оксида алюминия
15-20
частицы этиленпропиленового эластомера
10-15
триполифосфат натрия
0,5-2,0
изотиазолон
0,4-0,8
эмульгированное минеральное масло
0,5-2,0
бутилгликоль
1-3
полиакрилат натрия
2-4
диоксид титана
5-10
В качестве полимерных связующих используют полимеры, отвердевающие на воздухе после нанесения. Связующие могут быть как в виде дисперсии указанных полимеров в воде, так и в виде раствора в органических растворителях.
3
3
В состав функциональных наполнителей входит: наполнители - полые микросферы из оксида алюминия с размером частиц от 1 до 500 мкм и насыпной плотностью до 700 кг/м; тяжелые наполнители - микробарит с плотностью выше 4 г/см и демпфирующий наполнитель - гранулы этиленпропиленового эластомера размером от 10 до 1000 мкм с содержанием этилена 70%.
В состав целевых добавок входит: триполифосфат натрия, эмульгированное минеральное масло, производные изотиазолона, бутилгликоль, полиакрилат натрия. В качестве пигмента используют диоксид титана.
В таблице 1 показаны примеры состава полимерной композиции, используемые для получения звукопоглощающего покрытия.
Предлагаемая полимерная композиция для изготовления звукопоглощающего покрытия существенно отличается от приведенных выше аналогов звукопоглощающих материалов.
Данную полимерную композицию готовят из материалов, приведенных в таблице 1, на обычном смесительном оборудовании.
В смесительную емкость заливают половину от рецептурного количества растворителя, в которую затем добавляют целевую добавку.
После этого при перемешивании в емкость добавляют основное полимерное связующее, пигмент, дополнительное полимерное связующее, тяжелый наполнитель, демпфирующий наполнитель. После гомогенизации в полученную смесь добавляют полые микросферы и оставшееся количество растворителя. После гомогенизации полученной смеси в нее добавляют функциональную добавку и далее фасуют и упаковывают в тару.
Применяют данную полимерную композицию по схеме, которая приведена на рисунке 1:
- На подготовленную поверхность ограждающей конструкции (1) наносится сплошным, равномерным слоем с помощью кисти, валика или краскопультом грунтовочный слой (2) из водно-дисперсионной полиакриловой грунтовки толщиной, 0,1÷0,2 мм.
- Затем происходит нанесение (n) слоев жидкого полимерного звукопоглощающего материала, количество слоев которого вычисляется по формуле (1), толщина данного слоя (3) должна составлять d=0,4*n, мм.
- На основной слой звукоизоляции наносится защитно-декоративный слой (4) из акриловой высокоэластичной краски, толщиной слоя 0,3 мм, который обеспечивает снижение времени реверберации и реализацию заданного декоративного вида поверхности.
где:
n - количество слоев;
R - необходимый уровень шумоизоляции;
Основные физико-химические свойства полимерного звукопоглощающего покрытия приведены в таблице 2.
Заявленное звукопоглощающее покрытие успешно испытано в акустических лабораториях. Испытание проводились в "акустической трубе" по ГОСТ 23124 и в акустической камере по ГОСТ 27296.
В таблице 3 приведены физические показатели звукопоглощающего покрытия толщиной 3,0 мм в зависимости от состава полимерной композиции.
Таким образом, полученная полимерная композиция имеет способность к образованию на поверхности материалов любой формы многослойного, микропористого, звукопоглощающего покрытия с высокими акустическими показателями, работающего в диапазоне звуковых частот от 100 до 2000 Гц.
Полимерное звукопоглощающее покрытие наносится послойно на ограждающие конструкции, на стены, потолки, перекрытия, на различные архитектурные элементы, акустические экраны и на промышленное оборудование. Формируемый поверхностный слой данного покрытия может быть гладким или рельефно-декоративным.