ВИБРОЗВУКОИЗОЛИРУЮЩИЙ ЛИСТОВОЙ МАТЕРИАЛ

Полезная модель относится к слоистым виброзвукоизолирующим материалам и представляет собой конструкцию, предназначенную для использования в автомобильной промышленности, сельскохозяйственной технике, строительстве и других областях промышленности, где необходимо демпфирование и звукоизоляция конструкций, их герметизация, а также их гидроизоляционная и антикоррозионная защита.
Как известно, виброзвукоизолирующие материалы на основе битумных композиций широко применяются для защиты от вибрации и шума автотранспортных средств.
Известны листовые виброшумопоглощающие материалы (пат. РФ 2326142, опубл. 10.06.2008 г. и пат. РФ 2368630, опубл. 27.09.2009 г.) на основе битумных композиций. Материал включает лицевой слой из алюминиевой фольги толщиной 100 мкм и клеевой монтажный слой с постоянной липкостью, например, на основе водной акриловой дисперсии, защищенный антиадгезионной бумагой, или термореактивный клеевой слой на основе, например, сополимера метилакрилата, бутилакрилата и метакриловой кислоты.
Недостатками данных материалов являются невысокие вибродемпфирующие и адгезионные свойства к металлической поверхности. Даже при, наличии клеевого монтажного слоя в виде водной акриловой дисперсии монтаж материала возможен только на ровные поверхности (вертикальные или горизонтальные) при его предварительном разогреве до 40-50°C.
Известен также виброшумопоглощающий звукоизолирующий полимерный материал (пат РФ 2340640, опубл. 10.12.2008 г.). Материал выполнен из композиции на основе битума, каучука и наполнителя, в качестве каучука используют каучук синтетический бутадиен-стирольный, в качестве наполнителя - мел.
Недостатком материала являются невысокие адгезионные свойства к металлической поверхности и монтаж материала только на ровные поверхности при предварительном разогреве до 40-50°C.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели, принятым за прототип, является виброшумопоглощающий листовой материал (пат. РФ 2188214, опубл. 27.08.2002 г.), представляющий собой многослойный материал, состоящий из битумного слоя, который расположен между лицевым слоем из алюминиевой фольги и клеевым монтажным слоем на основе водной акриловой дисперсии, защищенным антиадгезионной прокладкой.
Битумный слой состоит из композиции, содержащей, масс.ч %
Битум нефтяной
100
Графит
8-12
Каолин
60-80
Тальк
40-60
Композиция дополнительно может включать волокнистые отходы хлопчатобумажного производства в количестве 3-5 масс.ч.
Однако этот виброшумопоглощающий материал имеет следующие недостатки:
1. Недостаточно высокие демпфирующие свойства конструкции для защиты от вибрации при толщине материала 1,5-2,5 мм.
2. Недостаточно высокие звукоизолирующие свойства конструкций из-за низкой массы материала при толщине 1,5-2,5 мм.
3. Недостаточно высокие адгезионные свойства, оцениваемые по прочности связи с металлом при отслаивании. Эти свойства требуются для обеспечения надежного монтажа на металл и защиты транспортного средства от вибрации в течение всего срока эксплуатации автомобиля.
4. Отсутствие гибкости и эластичности битумного слоя с тонкослойным клеевым монтажным слоем на основе водной акриловой дисперсии позволяет монтировать вибродемпфирующий материал только на ровные горизонтальные, наклонные или вертикальные поверхности.
Сущность полезной модели
Задачей полезной модели является разработка виброзвукоизолирующего листового материала, содержащего слой битумного материала, включающего битум нефтяной, каолин, графит, минеральный наполнитель и отходы волокнистые хлопкозаводов, размещенного между лицевым слоем и клеевым монтажным слоем, защищенным антиадгезионной прокладкой, который имел бы более высокие вибродемпфирующие, звукоизолирующие, адгезионные свойства и возможность монтироваться на сложные поверхности.
Поставленная задача решена виброзвукоизолирующим листовым материалом, содержащим слой битумного материала, включающего битум нефтяной, каолин, графит, минеральный наполнитель и отходы волокнистые хлопкозаводов, размещенный между лицевым слоем и клеевым монтажным слоем, защищенным антиадгезионной прокладкой, в котором битумный материал имеет толщину 1,8-2,2 мм и дополнительно содержит дивинил-стирольный термоэластопласт и масло индустриальное, при следующем содержании компонентов, масс.%:
битум нефтяной
30,0-33,0
дивинил-стирольный термоэластопласт
0,3-0,4
масло индустриальное
1,0-1,2
каолин
8,0-11,0
графит
2,4-3,6
доломитовый наполнитель
50,0-56,0
отходы волокнистые хлопкозаводов
1,2-1,4,
а клеевой монтажный слой представляет собой эластичный полимерный слой толщиной 1,0-2,6 мм, содержащий следующие компоненты, масс.%:
регенерат на основе бутилкаучука
8,0-12,0
эфир глицериновый таловой канифоли
1,0-1,8
масло ПН-6ш
18,0-20,0
мел
52,0-58,0
полиэтилен высокого давления в виде пленки
0,9-1,3
отходы волокнистые хлопкозаводов
0,8-1,0
тальк
11,0-13,0,
при этом лицевой слой выполнен или из фольги алюминиевой, или пленки полиэтиленовой, или полотна термоскрепленного, или фольги кашированной.
При этом лицевой слой имеет толщину 0,06-0,35 мм.
При использовании в виброзвукоизолирующем материале битумного слоя большей толщины снижается эластичность материала и возрастает его хрупкость при отрицательных температурах, а при толщине битумного слоя ниже указанной снижаются вибродемпфирующие свойства материала.
При использовании эластичного полимерного слоя в качестве клеевого монтажного слоя меньшей толщины снижаются вибродемпфирующие, звукоизолирующие свойства материала, при большей толщине возрастает масса деталей из материала, устанавливаемых в автотранспортных средствах, что ведет к увеличению массы автомобиля.
На фигуре изображен разрез конструкции виброзвукоизолирующего материала, состоящего из лицевого слоя (1), битумного слоя (2), эластичного полимерного слоя (3), защищенного антиадгезионной прокладкой (4).
Виброзвукоизолирующий материал позволяет получить следующие преимущества:
1. Более высокие вибродемпфирующие свойства, характеризуемые коэффициентом механических потерь, который показывает степень рассеяния энергии вибрации и скорость затухания колебаний в системе;
2. Более высокие звукоизолирующие свойства за счет использования клеевого монтажного слоя в виде эластичного полимерного слоя.
Увеличение индекса изоляции воздушного шума, Rw, виброзвукоизолирующего материала на 1 дБ соответствует снижению звукового давления на 11% /И.П. Боголепов. Промышленная звукоизоляция, Л. «Судостроение», 1986. - с. 29-33/.
3. Высокие адгезионные свойства материала к металлической поверхности, которые способствуют тому, что материал не требует дополнительного подогрева при монтаже, что значительно облегчает его монтаж в салоне автотранспортного средства;
4. Заявляемый виброзвукоизолирующий материал легко монтируется не только на вертикальные, наклонные или горизонтальные поверхности, но и на поверхности со сложным рельефом (острые углы, изгибы, неровности, и др.), так как является гибким и эластичным.
К тому же материал обладает гидрофобностью и обеспечивает высокие антикоррозионные свойства защищаемой поверхности.
Температурный диапазон эксплуатации виброзвукоизолирующего материала от минус 40°C до плюс 110°C, что позволяет использовать его в различных климатических условиях.
Сведения, подтверждающие возможность воспроизведения полезной модели
Для изготовления битумного слоя виброзвукоизолирующего материала используются следующие материалы:
- битум нефтяной, например, марки БН 70/30 - ГОСТ 6617-76;
- дивинил-стирольный термоэластопласт, например, марки ДСТ-30Р-01 - ТУ 38.40327-98;
- масло индустриальное, например, марки И-40А - ГОСТ 20799-88;
- каолин, например, марки КР-1 - ГОСТ 19608-84;
- графит - ГОСТ 5279-74;
- доломитовый наполнитель - ТУ 5716-001-21079129-2009;
- отходы волокнистые хлопкозаводов - ГОСТ 6015-72.
Для изготовления эластичного полимерного слоя виброзвукоизолирующего материала используются следующие материалы:
- регенерат на основе бутилкаучука (ТУ 2539-001-25387684-2013), являющийся продуктом радиационной регенерации с поглощенной дозой 5-6 Мрад отработанных диафрагменных камер, изготовленных на основе бутилкаучука, и подвергнутый сдвиговым усилиям на валковом оборудовании с коэффициентом фрикции 1,00:1,07-1,00:2,55 в течение 3-5 минут;
- эфир глицериновый талловой канифоли - ТУ 13-00281074-152-95;
- масло ПН-6ш - ТУ 38.1011217-89;
- мел - ТУ 5743-008-05120542-96, ТУ 5743-008-05346453-97;
- полиэтилен высокого давления в виде пленки - ГОСТ 10354-82;
- тальк - ГОСТ 21235-75, ТУ 5727-007-13413086-2008.
Для изготовления лицевого слоя виброзвукоизолирующего материала можно использовать любой из следующих материалов:
- фольга алюминиевая - ГОСТ 618-73, ГОСТ 745-2003;
- пленка полиэтиленовая - ГОСТ 10354-82;
- полотно термоскрепленное - ТУ 8390-033-05283280-99;
- фольга каптированная - ТУ 9571-002-22564341-99.
В качестве антиадгезионной прокладки можно использовать или бумагу антиадгезионную - ТУ 5433-005-12963867-98, или материал антиадгезионный - ТУ 5459-055-39160180-00.
Заявленный виброзвукоизолирующий материал изготавливают следующим образом.
Битумный слой для виброзвукоизолирующего материала готовят в смесителе путем механического перемешивания смеси компонентов. Эластичный полимерный слой готовят аналогично. Затем при помощи двухвалкового калибровочного узла изготавливают эластичный полимерный слой толщиной 1,0-2,6 мм, защищенный антиадгезионной прокладкой. Далее последний дублируют с битумным слоем толщиной 1,8-2,2 мм и лицевым покрытием.
Для получения корректных сравнительных данных виброзвукоизолирующий материал по прототипу и заявленной полезной модели испытывали одинаково.
О вибродемпфирующих и звукоизолирующих свойствах материала судили, соответственно, по коэффициенту механических потерь, (КМП), приведенному к 200 Гц, и, определяемому по DIN EN ISO 6721-3:1996 (способ А) при 20°C и по индексу изоляции воздушного шума в диапазоне частот (100-3150) Гц, (Rw), определяемому по ГОСТ 27296-87. При испытаниях вибродемпфирующих свойств использовали стальную пластину с толщиной 0,8 мм.
Об адгезии клеевого монтажного слоя, Н/см, судили по прочности связи виброзвукоизолирующего материала с металлической поверхностью Ст. 3 при отслаивании под углом 90°C, оцениваемую на разрывной машине с ценой деления шкалы силоизмерителя 0,02 и скоростью подвижного зажима (100±10) мм/мин (ТУ 5772-006-48214265-2001, п. 4.7).
О гибкости и эластичности материала судили по показателю «пластичность при изгибе» (ТУ 5779-015-48214265-2002, п. 4.6). Образец материала, с расположенным сверху лицевым слоем, огибали вокруг цилиндров ⌀25 мм и ⌀8 мм при температуре плюс (20±2)°C, выдерживали его в течение 3-5 секунд и фиксировали наличие трещин и разрушение материала.
Для испытаний виброакустических и физико-механических свойств прототипа использовали виброзвукоизолирующий материал в виде битумного слоя толщиной 3,0 мм, размещенного между алюминиевой фольгой толщиной 0,1 мм и клеевым монтажным слоем, защищенным антиадгезионной бумагой, которая снимается перед монтажом на металлическую пластину.
Битумный слой в виброзвукоизолирующем материале по прототипу использовали следующего состава, масс.%:
Битум нефтяной
43,5
Графит
4,3
Каолин
30,4
Тальк
21,8
В качестве клеевого монтажного слоя для прототипа использовали водную акриловую дисперсию по ТУ 2241-044-51769914-2006.
Составы заявленного виброзвукоизолирующего материала и прототипа, а также их свойства приведены в таблице.
Таблица
Компоненты слоев виброзукоизолирующего материала, масс.%
Примеры
1
2
3
4
5
6
Прототип
1
2
3
4
5
6
7
8
Битумный слой
1 Битум нефтяной
30,0
30,0"
33,0
30,0
32,0
33,0
2 Дивинил-стирольный термоэластопласт
0,3
0,4
0,3
0,4
0,4
0,3
3 Масло индустриальное
1,0
1,2
1,1
1,2
1,0
1,2
4 Каолин
9,0
8,0
11,0
10,0
8,0
11,0
5 Графит
2,4
3,2
3,2
3,6
3,4
3,1
6 Доломитовый наполнитель
56,0
56,0
50,0
53,5
54,0
50,0
7 Отходы волокнистые хлопкозаводов
1,3
1,2
1,4
1,3
1,2
1,4
Эластичный полимерный слой
1 Регенерат на основе бутилкаучука
8,0
12,0
12,0
10,0
8,0
10,0
2 Эфир глицериновый талловой канифоли
1,3
1,8
1,7
1,4
1,0
1,6
3 Масло ПН-6ш
20,0
19,0
18,0
19,6
18,0
20,0
4 Мел
58,0
52,0
53,0
55,0
58,0
55,0
5 Полиэтилен высокого давления в виде пленки
0,9
1,2
1,3
1,0
1,2
0,9
6 Отходы волокнистые хлопкозаводов
0,8
1,0
1,0
1,0
0,8
1,0
7 Тальк
11,0
13,0
13,0
12,0
13,0
11,0
Толщина алюминиевой фольги, мм
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
Толщина битумного слоя, мм
1,8
2,0
2,2
2,0
1,9
2,0
Продолжение таблицы
1
2
3
4
5
6
7
8
Толщина эластичного полимерного слоя, мм
1,4
1,0
2,0
2,0
2,6
1,0
Свойства:
1 Коэффициент механических потерь, КМП
0,28
0,26
0,48
0,45
0,50
0,26
0,16
2 Индекс изоляции воздушного шума, Rw, дБ
30
30
31
31
32
30
29
3 Прочность связи материала с металлической поверхностью, Н/см
4,8
4,5
5,0
5,0
5,3
4,5
3,5
4. Пластичность при изгибе
⌀25 мм
Отсутствие трещин и разрушения
Трещины
⌀8 мм
Отсутствие трещин и разрушения
Разрушение материала