Конструкционный слоистый изолирующий материал

 

Изобретение относится к конструкционным слоистым изолирующим материалам, которые могут быть использованы как вибро-, звуко- и теплоизолирующие материалы в авиа-, судо-, ракето-, вагоно- и автомобилестроении, в строительстве, лифтостроении, при изготовлении вагонеток подвесных дорог, воздуховодов и промышленных вентиляторов, корпусов акустических систем, радиоприемников и телевизоров. В первом варианте изобретения предложен конструкционный слоистый изолирующий материал, содержащий наружные упругие слои, по крайней мере один из которых выполнен металлическим, и промежуточный вязкоупругий слой, отличающийся тем, что по крайней мере один из наружных упругих слоев выполнен из пористого алюминиевого сплава с пористостью 0,25 - 0,85. При этом он может быть выполнен с порами размером 1-1000 мкм и/или с порами размером 1000 - 20000 мкм. В соответствии с вторым вариантом изобретения заявлен конструкционный слоистый изолирующий материал, содержащий наружные упругие металлические слои и промежуточный вязкоупругий слой, отличающийся тем, что наружные упругие слои выполнены из пористого алюминиевого сплава с пористостью 0,25 - 0,85. Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение повышения звуко-, вибро- и теплоизоляции материала. 2 с. и 28 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к конструкционным слоистым изолирующим материалам и может быть использовано как вибро-, звуко- и теплоизолирующий материал в авиа-, судо-, ракето-, вагоно- и автомобилестроении, в строительстве, лифтостроении, при изготовлении вагонеток подвесных дорог, воздуховодов и промышленных вентиляторов, корпусов акустических систем, радиоприемников и телевизоров.

Известен шумозащитный слоистый элемент, состоящий из двух наружных слоев, одинаковых или различающихся по жесткости, плотности и толщине, и промежуточного, мягкого по сравнению с наружными, слоя, например, из полиуретана, прессованных тканей (Заявка ФРГ N 281 8252, G 10 K 11/00, B 32 B 27/06, 1979).

Недостатком этого материала является невысокая эффективность шумозащиты на низких и высоких частотах, сложность изготовления и возможность использования только для звукоизоляции.

Известен слоистый вибропоглощающий материал, состоящий из двух металлических пластин, соединенных вязкоупругим слоем (А. С. Никифоров. Справочник "Акустическое проектирование судовых конструкций", Ленинград, Судостроение, 1990 г., стр. 165, 166, прототип).

Недостатком этого материала является невысокая степень звукоизоляции, т. к. материал работает в основном на отражение.

Изобретение решает задачу существенного повышения звукоизоляциии панелей (перегородок, изделий из этого материала) при сохранении неизменной поверхностной массы изделия; одновременно решается задача получения более высоких виброизолирующих и теплоизолирующих характеристик.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение повышения звуко-, вибро- и теплоизоляции материала.

Технический результат - повышение звукоизоляции - достигается за счет рассеивания звуковой волны, падающей на пористую поверхность упругого слоя предлагаемого материала, многократных отражений от границ слоев и отдельных пор, что приводит к существенному увеличению длины пробега звуковой волны (т.е. эквивалентной толщины материала), за счет поглощения звука резонаторами, образованными стенками пузырьков и их "сообществ", отверстиями в перфорированном слое, а также резонатором, образованным слоем с дискретно расположенными элементами из пористого алюминиевого сплава, за счет более высоких внутренних механических потерь энергии колебаний как в пористом алюминиевом сплаве, так и слоистом конструкционном материале в целом.

В первом варианте изобретения предложен конструкционный слоистый изолирующий материал, содержащий наружные упругие слои, по крайней мере один из которых выполнен металлическим, и промежуточный вязко-упругий слой, отличающийся тем, что по крайней мере один из наружных упругих слоев выполнен из пористого алюминиевого сплава с пористостью 0,25 -0,85.

При этом по крайней мере один из наружных слоев может быть выполнен из пористого алюминиевого сплава с порами размером 1-1000 мкм и/или с порами размером 1000 - 20000 мкм.

При этом по крайней мере один из наружных слоев может быть выполнен из пористого алюминиевого сплава с открытыми порами.

По крайней мере один из наружных слоев может быть выполнен из пористого алюминиевого сплава с плавно изменяющейся по толщине пористостью.

По крайней мере один из наружных слоев может быть выполнен из пористого алюминиевого сплава со ступенчато изменяющейся пористостью.

Если хотя бы один из наружных слоев выполнен из материала с открытой пористостью, то его поры могут быть заполнены вязкоупругим материалом, при этом коэффициент заполнения составляет 0.01 - 100% от объема пор.

В заявленном материале по крайней мере между одним из наружных слоев из пористого алюминиевого сплава и промежуточным слоем из вязкоупругого материала может быть размещен перфорированный слой из пористого алюминиевого сплава.

Отверстия в перфорированном слое из пористого алюминиевого сплава могут быть заполнены вязкоупругим материалом, при этом коэффициент заполнения составляет 0.01 - 100% от объема отверстий перфорации.

По крайней мере между одним из наружных слоев из пористого алюминиевого сплава и слоем из вязкоупругого материала может быть помещен слой из дискретно расположенных элементов из пористого алюминиевого сплава.

Дискретно расположенные элементы из пористого алюминиевого сплава могут быть выполнены с одинаковой пористостью.

Дискретно расположенные элементы из пористого алюминиевого сплава могут быть выполнены с различной пористостью по толщине.

По крайней мере на один из наружных слоев заявленного материала может быть нанесено декоративное покрытие.

Декоративное покрытие может быть выполнено из декоративной пленки, кожи, базальтопластика, стеклоткани.

В соответствии со вторым вариантом изобретения заявлен конструкционный слоистый изолирующий материал, содержащий наружные упругие металлические слои и промежуточный вязкоупругий слой, отличающийся тем, что наружные упругие слои выполнены из пористого алюминиевого сплава с пористостью 0,25 - 0,85.

Наружные слои материала могут быть выполнены из пористого алюминиевого сплава с одинаковой пористостью 0,25 - 0,85.

Наружные слои могут быть выполнены из пористого алюминиевого сплава с разной пористостью 0,25 - 0,85.

Наружные слои материала могут быть выполнены из пористого алюминиевого сплава с порами размером 1-1000 мкм.

Наружные слои материала могут быть выполнены из пористого алюминиевого сплава с порами размером 1000 - 20000 мкм.

Наружные слои материала могут быть выполнены из пористого алюминиевого сплава с порами разного размера: один с порами размером 1-1000 мкм, второй - с порами размером 1000 - 20000 мкм.

По крайней мере один из наружных слоев может быть выполнен из пористого алюминиевого сплава с открытыми порами.

По крайней мере один из наружных слоев материала может быть выполнен из пористого алюминиевого сплава с плавно изменяющейся по толщине пористостью.

По крайней мере один из наружных слоев может быть выполнен из пористого алюминиевого сплава со ступенчато изменяющейся пористостью.

Поры по крайней мере одного из наружных слоев могут быть заполнены вязкоупругим материалом, при этом коэффициент заполнения составляет 0.01 - 100 % от объема пор.

По крайней мере между одним из наружных слоев из пористого алюминиевого сплава и промежуточным слоем из вязкоупругого материала может быть размещен перфорированный слой из пористого алюминиевого сплава.

Отверстия в перфорированном слое из пористого алюминиевого сплава могут быть заполнены вязкоупругим материалом, при этом коэффициент заполнения составляет 0.01 - 100 % от объема отверстий перфорации.

По крайней мере между одним из наружных слоев из пористого алюминиевого сплава и слоем из вязкоупругого материала может быть помещен слой из дискретно расположенных элементов из пористого алюминиевого сплава.

Дискретно расположенные элементы из пористого алюминиевого сплава могут быть выполнены с одинаковой пористостью.

Дискретно расположенные элементы из пористого алюминиевого сплава могут быть выполнены с различной пористостью по толщине.

По крайней мере на один из наружных слоев может быть нанесено декоративное покрытие.

Декоративное покрытие может быть выполнено из декоративной пленки, кожи, базальтопластика, стеклоткани.

Изобретение иллюстрируется примерами выполнения конструкционного слоистого изолирующего материала.

Пример 1. Конструкционный слоистый изолирующий материал, один из наружных слоев которого выполнен из пористого алюминиевого сплава с открытыми порами размером от 1000 - 20000 мкм; пористость материала этого слоя равна 85,5 %, толщина слоя - 1,8 см. Второй наружный слой выполнен из пористого алюминиевого сплава с плавно изменяющейся по толщине пористостью: от 89% на поверхности, граничащей с промежуточным вязкоупругим споем, до 35% на внешней поверхности этого слоя. Толщина этого слоя равна 3,0 см. Промежуточный вибропоглощающий слой выполнен из термопластичной пластифицированной поливинилацетатной пленки "Випонит" толщиной 0,5 см. Из приведенной модификации предлагаемого конструкционного материала была изготовлена панель размером 0,5 х 0,9 м. Поверхностный вес изготовленной панели равен 4,95 г/см². Индекс звукоизоляции такой панели равен 41 дБ.

Пример 2. Конструкционный слоистый изолирующий материал, один из наружных слоев которого выполнен из пористого алюминиевого сплава с открытыми порами размером 1000 - 20000 мкм; пористость материала этого слоя равна 88,5%, толщина слоя - 2,2 см. Второй наружный слой выполнен из пористого алюминиевого сплава с открытыми порами и пористостью 69%. Толщина этого слоя равна 3,5 см. Между промежуточным вязкоупругим слоем из термопластичной пластифицированной поливинилацетатной пленки "Випонит" толщиной 0,5 см и первым наружным слоем размещен слой из дискретно расположенных элементов из пористого алюминиевого сплава с открытыми порами и пористостью 75%. Поры второго наружного слоя частично заполнены вязкоупругим материалом СКЛГ, степень заполнения пор составляет примерно 30%. На внешнюю поверхность этого слоя нанесен декоративный слой из базальтопластика. Толщина этого слоя равна 0,1 см. Из этой модификации предлагаемого конструкционного материала также была изготовлена панель размером 0,5 х 0,9 м. Поверхностная плотность панели равна 5,1 г/см². Индекс звукоизоляции такой панели равен 45 дБ.

Пример 3 - прототип. Конструкционный слоистый материал, наружные слои которого выполнены из алюминиевого сплава АМг. Толщины наружных слоев выбраны таким образом, чтобы поверхностная масса каждого слоя была равна поверхностной массе соответствующего слоя в примере 1. Толщины наружных слоев h₁ = 1,25 см, h₃ = 0,25 см; промежуточный слой выполнен из того же материала, что и в примере 1, и той же толщины. Индекс звукоизоляции панели размером 0,5 х 0,9 м равен 30 дБ.

Пример 4 (дополнительный). Конструкционный слоистый изолирующий материал, один из наружных слоев которого выполнен из стеклопластика толщиной 1,1 см. Второй наружный слой выполнен из пористого алюминиевого сплава с открытыми порами размером 1-1000 мкм и закрытыми порами размером 1000-20000 мкм. Пористость материала этого слоя равна 79,1 %. Толщина этого слоя равна 3,0 см. Промежуточный вибропоглащающий слой выполнен из пластифицированного поливинилхлорида "ВМЛ-25" толщиной 0,8 см. Из приведенной модификации предлагаемого конструкционного материала была изготовлена панель размером 0,5 х 0,9 м. Поверхностный вес изготовленной панели равен 5,0 г/см². Индекс звукоизоляции такой панели равен 39,5 дБ.

Таким образом, предлагаемый материал позволяет существенно повысить звукоизоляцию панелей (перегородок, изделий из этого материала) при сохранении неизменной поверхностной массы изделия; одновременно он имеет более высокие виброизолирующие и теплоизолирующие по сравнению с прототипом характеристики.

Формула изобретения

1. Конструкционный слоистый изолирующий материал, содержащий наружные упругие слои, по крайней мере один из которых выполнен металлическим, и промежуточный вязкоупругий слой, отличающийся тем, что по крайней мере один из наружных упругих слоев выполнен из пористого алюминиевого сплава с пористостью 0,25 - 0,85.

2. Материал по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере один из наружных слоев выполнен из пористого алюминиевого сплава с порами размером 1 - 1000 мкм и/или с порами размером 1000 - 20000 мкм.

3. Материал по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере один из наружных слоев выполнен из пористого алюминиевого сплава с открытыми порами.

4. Материал по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере один из наружных слоев выполнен из пористого алюминиевого сплава с плавно изменяющейся по толщине пористостью.

5. Материал по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере один из наружных слоев выполнен из пористого алюминиевого сплава со ступенчато изменяющейся пористостью.

6. Материал по п.3, отличающийся тем, что поры по крайней мере одного из наружных слоев заполнены вязкоупругим материалом, при этом коэффициент заполнения составляет 0,01 - 100,0% от объема пор.

7. Материал по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере между одним из наружных слоев из пористого алюминиевого сплава и промежуточным слоем из вязкоупругого материала размещен перфорированный слой из пористого алюминиевого сплава.

8. Материал по п.7, отличающийся тем, что отверстия в перфорированном слое из пористого алюминиевого сплава заполнены вязкоупругим материалом, при этом коэффициент заполнения составляет 0,01 - 100% от объема отверстий перфорации.

9. Материал по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что по крайней мере между одним из наружных слоев из пористого алюминиевого сплава и слоем из вязкоупругого материала помещен слой из дискретно расположенных элементов из пористого алюминиевого сплава.

10. Материал по п.9, отличающийся тем, что дискретно расположенные элементы из пористого алюминиевого сплава выполнены с одинаковой пористостью.

11. Материал по п.9, отличающийся тем, что дискретно расположенные элементы из пористого алюминиевого сплава выполнены с различной пористостью по толщине.

12. Материал по любому из пп.1 - 11, отличающийся тем, что по крайней мере на один из наружных слоев нанесено декоративное покрытие.

13. Материал по п.12, отличающийся тем, что декоративное покрытие выполнено из декоративной пленки, кожи, базальтопластика, стеклоткани.

14. Конструкционный слоистый изолирующий материал, содержащий наружные упругие металлические слои и промежуточный вязкоупругий слой, отличающийся тем, что наружные упругие слои выполнены из пористого алюминиевого сплава с пористостью 0,25 - 0,85.

15. Материал по п.14, отличающийся тем, что наружные слои выполнены из пористого алюминиевого сплава с одинаковой пористостью 0,25 - 0,85.

16. Материал по п.14, отличающийся тем, что наружные слои выполнены из пористого алюминиевого сплава с разной пористостью 0,25 - 0,85.

17. Материал по п.15 или 16, отличающийся тем, что наружные слои выполнены из пористого алюминиевого сплава с порами размером 1 - 1000 мкм.

18. Материал по п.15 или 16, отличающийся тем, что наружные слои выполнены из пористого алюминиевого сплава с порами размером 1000 - 20000 мкм.

19. Материал по п.15 или 16, отличающийся тем, что наружные слои выполнены из пористого алюминиевого сплава с порами разного размера: один с порами размером 1 - 1000 мкм, второй - с порами размером 1000 - 20000 мкм.

20. Материал по п.14, отличающийся тем, что по крайней мере один из наружных слоев выполнен из пористого алюминиевого сплава с открытыми порами.

21. Материал по п.14, отличающийся тем, что по крайней мере один из наружных слоев выполнен из пористого алюминиевого сплава с плавно изменяющейся по толщине пористостью.

22. Материал по п.14, отличающийся тем, что по крайней мере один из наружных слоев выполнен из пористого алюминиевого сплава со ступенчато изменяющейся пористостью.

23. Материал по п.20, отличающийся тем, что поры по крайней мере одного из наружных слоев заполнены вязкоупругим материалом, при этом коэффициент заполнения составляет 0,01 - 100% от объема пор.

24. Материал по п.14, отличающийся тем, что по крайней мере между одним из наружных слоев из пористого алюминиевого сплава и промежуточным слоем из вязкоупругого материала размещен перфорированный слой из пористого алюминиевого сплава.

25. Материал по п.25, отличающийся тем, что отверстия в перфорированном слое из пористого алюминиевого сплава заполнены вязкоупругим материалом, при этом коэффициент заполнения составляет 0,01 - 100% от объема отверстий перфорации.

26. Материал по любому из пп.14 - 25, отличающийся тем, что по крайней мере между одним из наружных слоев из пористого алюминиевого сплава и слоем из вязкоупругого материала помещен слой из дискретно расположенных элементов из пористого алюминиевого сплава.

27. Материал по п.26, отличающийся тем, что дискретно расположенные элементы из пористого алюминиевого сплава выполнены с одинаковой пористостью.

28. Материал по п.26, отличающийся тем, что дискретно расположенные элементы из пористого алюминиевого сплава выполнены с различной пористостью по толщине.

29. Материал по любому из пп.14 - 27, отличающийся тем, что по крайней мере на один из наружных слоев нанесено декоративное покрытие.

30. Материал по п.29, отличающийся тем, что декоративное покрытие выполнено из декоративной пленки, кожи, базальтопластика, стеклоткани.