ВИБРОПОГЛОЩАЮЩИЙ СЛОИСТЫЙ МАТЕРИАЛ
VIBRATION ABSORBER LAMINAR MATERIAL

Изобретение относится к области слоистых полимерных огнестойких вибропоглощающих материалов, предназначенных для использования в качестве покрытий различных тонкостенных конструкций, работающих в широком диапазоне температур, в авиационной, аэрокосмической и других отраслях промышленности.
Известен слоистый вибропоглощающий самозатухающий материал авиационного назначения, состоящий из слоев полиуретанового полимера, поливинилацетатной пленки и фольгированной стеклосетки (патент РФ №2285023).
Известный материал обеспечивает эффективное вибропоглощение, но недостатком его является невысокая теплостойкость (рабочая температура +60°С), что делает невозможным его применение при температурах до +180°С.
Известен слоистый материал, содержащий слой нетканого материала, дополнительные слои, представляющие собой фольгу и прокладку из перкаля и расположенные по обе стороны от основы, с которой соединены посредством полимерных липко-вязких слоев (патент РФ №2117582).
Недостаткам известного материала является низкий коэффициент механических потерь (tgδ при комнатной температуре <0,1), а также недостаточная тепло-морозостойкость и огнестойкость.
Известен слоистый термоформуемый акустический материал, состоящий из волокнистых слоев, выполненных из синтетических, натуральных волокон или их смесей, и полимерного слоя из термопластичной пленки (заявка США №2004/0180177).
Недостатком известного материала является то, что используемые при изготовлении этого материала низкоплавкие полимеры (полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталат, их сополимеры и смеси) не могут обеспечить работоспособность и эффективное вибропоглощение материала при температурах до +180°. Кроме того, указанные материалы не являются огнестойкими.
Известен также слоистый вибропоглощающий материал, состоящий из одного или нескольких слоев эластомерного материала с низкой твердостью по Шору А. (10-45 усл.ед.) и промежуточного слоя, выполненного из арамидных волокон, используемый для облицовки поверхностей различного спортинвентаря (рукояток бейсбольных бит, теннисных ракеток и т.п.) (заявка № WO 03/103949).
Недостатком этого материала также является недостаточная термостойкость.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является многослойный материал, включающий слой нетканого материала, полимерную пленку и дополнительный слой, представляющий собой бумагу на основе смеси синтетических и натуральных волокон или слой пенополиуретана, имеющего 90-100% открытых пор, при соотношении слоев по толщине, мм:
Нетканый войлок
3-30
Термопластичная пленка
0,04-0,2
Дополнительный слой:
бумаги
0,2-2,0
или пенополиуретана
3-30
(авт. свид. СССР №515660).
Материал-прототип имеет невысокие вибропоглощающие свойства (tgδ при комнатной температуре <0,1) и недостаточную тепло-морозостойкость и огнестойкость, что делает невозможным его применение для защиты от вибрации конструкций, работающих в диапазоне температур от -60° до +180°С, например, в пневмо- гидро- и топливных системах авиационной техники.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание вибропоглощающего слоистого термостойкого пожаробезопасного эластичного листового материала, обеспечивающего эффективное вибропоглощение в интервале температур от -60°С до +180°С (tgδ>0,1).
Для решения поставленной задачи предложен вибропоглощающий слоистый материал, содержащий нетканый материал, полимерную пленку и дополнительный слой, в котором в качестве нетканого материала используют синтетический волокнистый материал, полимерная пленка выполнена из сополимера тетрафторэтилена и гексафторпропилена, дополнительный слой представляет собой синтетическую ткань, при этом полимерная пленка и синтетическая ткань расположены последовательно на нетканом синтетическом волокнистом материале при следующем соотношении толщин слоев, мм:
Нетканый синтетический волокнистый материал
2,0-2,5
Указанная полимерная пленка
0,1-0,2
Синтетическая ткань
0,1-0,5
Нетканый синтетический волокнистый материал представляет собой иглопробивной материал, выполненный из полиоксидиазольных или арамидных волокон, и дополнительно он может содержать армирующую сетку из полиоксидиазольных волокон.
Синтетическая ткань выполнена из арамидных волокон.
2
Авторами установлено, что предлагаемый вибропоглощающий слоистый материал в заявляемых пределах по составу компонентов и соотношению слоев позволяет обеспечить высокий уровень вибропоглощения в интервале температур от -60°С до +180°С, а также пожаробезопасность при соблюдении требуемых весовых характеристик (поверхностная плотность не более 1,5 кг/м). Любое изменение состава и соотношения слоев приводит либо к ухудшению вибропоглощающих свойств, либо к сужению температурного интервала эффективного вибропоглощения, либо к увеличению веса материала.
уд.
Материал в виде листов получают методом прессования при температуре 300-310°С и давлении Р=0,2-0,25 МПа.
В качестве нетканого синтетического волокнистого материала используют материал нетканый из полиоксидиазольных (ТУ 8397-003-11757835-2006) или из арамидных (ТУ 8397-017-00322318-2000) волокон.
В качестве синтетической ткани могут быть использованы различные ткани, но наилучший технический результат достигается при использовании тканей технических из арамидного волокна арт. 86-130-02 (ТУ 8378-011-00321069-2003), арт. 86-294-05 (ТУ 8378-001-11675847-2003) и арт. 86-153-04Н (ТУ 8378-026-00321069-2004).
2
2
В предлагаемом изобретении в качестве полимерной пленки используется пленка из сополимера тетрафторэтилена и гексафторпропилена марки Ф-4МБ (ТУ 2245-043-00203521-98) толщиной 0,1-0,2 мм и весом 1 м= 220-440 г/м.
Примеры осуществления
Пример 1
Изготовление вибропоглощающего слоистого материала производили путем прессования на гидравлическом прессе при температуре 300-310°С и давлении 0,2-0,25 МПа пакета, состоящего из следующих слоев: нетканый иглопробивной материал из полиоксидиазольных волокон толщиной 2,5 мм, пленка из сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом толщиной 0,2 мм и ткань из арамидных волокон толщиной 0,5 мм.
Изготовление слоистого материала по примерам 2-4 производили аналогично примеру 1. В примере 2 использовали нетканый материал из арамидных волокон, в примере 3 - с армирующей сеткой.
Вибропоглощающие свойства оценивали по коэффициенту механических потерь материалов, который определяли на динамическом механическом анализаторе марки ДМА/SДТА 861 фирмы «Mettler Toledo» при частоте 100-1000 Гц. Горючесть определяли по методике авиационных правил «АП-25 Приложение F, часть 1» вертикальным способом; поверхностную плотность - по методике ГОСТ 17037.
Составы материалов по примерам 1-4 приведены в таблице 1; свойства - в таблице 2.
Таблица 1
Состав слоев
Толщина слоев по примерам, мм
Прототип
1
2
3
4
Нетканый синтетический волокнистый материал
2,5
2,0
2,5
2,3
3,0-30,0
Полимерный слой: пленка из сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом
0,2
0,2
0,15
0,1
0,04-0,2
Синтетическая ткань из арамидных волокон
0,5
0,25
0,25
0,1
-
Пенополиуретан
-
-
-
-
3,0-30,0
Таблица 2
Свойства
№№ примеров
Прототип
1
2
3
4
Коэффициент механических потерь (tgδ) при частоте 100-1000 Гц и температуре:
-60°С
0,13
0,11
0,12
0,11
+20°С
0,20
0,16
0,25
0,12
<0,1
+180°С
0,11
0,11
0,11
0,10
Поверхностная плотность, кг/м<sup>2</sup>
1,34
1,055
0,935
0,760
1,1
Огнестойкость
самозатухающие
сгорающий
Как видно из таблицы 2, предлагаемый вибропоглощающий слоистый материал по сравнению с прототипом имеет более высокий уровень вибропоглощения (tgδ>0,1) как при комнатной температуре, так и в интервале от -60°С до +180°С, что позволяет использовать его для снижения вибрации в конструкциях изделий авиационной и аэрокосмической техники, где могут иметь место указанные температуры.
2
Кроме того, предлагаемый вибропоглощающий слоистый материал обладает необходимой огнестойкостью, высокой атмосферостойкостью, эластичностью, в том числе при отрицательных температурах, обеспечивает требуемые весовые характеристики (поверхностная плотность не более 1,5 кг/м) и может быть нанесен на поверхности любой конфигурации.
Применение предлагаемого вибропоглощающего слоистого материала позволит существенно снизить вибрацию и шум в конструкциях, работающих в широком диапазоне температур, в том числе транспортных средствах, и повысить их акустическую комфортность.