Виброшумопоглощающий звукоизолирующий материал
Владельцы патента RU 2340640:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (RU)
Изобретение относится к виброшумопоглощающим звукоизолирующим материалам, изготавливаемым на основе битумных композиций и предназначенным для применения в автомобилестроении для эффективного снижения вибраций инженерных конструкций и шума двигателя в салоне транспортного средства. Виброшумопоглощающий звукоизолирующий листовой материал выполнен из композиции на основе битума, каучука и наполнителя, в качестве каучука используют каучук синтетический бутадиен-стирольный, в качестве наполнителя он содержит мел, материал дополнительно включает сополимер этилена с винилацетатом, дибутилфталат и некондиционную базальтовую вату при следующем соотношении мас.%:
2 табл.
Изобретение относится к виброшумопоглощающим звукоизолирующим материалам, изготавливаемым на основе битумных композиций и предназначенным для применения в автомобилестроении для эффективного снижения вибраций инженерных конструкций и шума двигателя в салоне транспортного средства. Широко применяемые виброшумопоглощающие звукоизолирующие листовые материалы на основе битумных композиций способствуют значительной изоляции салона транспортных средств от вибрации и шума - это, как правило, термошумоизоляция салона (пола и щитка передка), состоящая из ворсового ковра, тяжелого изолирующего слоя (на российских автомобилях - битумный септум) и пористого слоя, например нетканое хлопковое полотно - «порозо».
Известна композиция для изготовления вибропоглощающего материала, включающая битум, асбест, латекс и дополнительно стирольно-инденовую смолу и баритовый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум 25-27, асбест 13-15, латекс - 1-2, стирольно-инденовая смола - 4-6, баритовый концентрат - 50-57 [Авт. св. СССР 0960052, кл. В32В 11/00, С04В 43/00].
Недостатками данной композиции являются наличие в рецептуре в большом количестве 13-15 мас.% канцерогенного наполнителя - асбеста и труднодоступного, дорогого наполнителя - баритового концентрата.
Известен виброшумопоглощающий листовой материал, предназначенный, например, для применения в автотракторной технике для изоляции салона транспортного средства от вибрации и шума двигателя, выполненный из композиции на основе битума, включающей мас.ч.: битум нефтяной 100, графит 8,0-12,0, каолин 60-80, тальк 40-60 [Патент RU 188214, 2 МПК С08L 95/00, В32В 11/02, В60R 13/08].
Недостатками данного материала являются недостаточная термостойкостью и низкое значение коэффициента потерь.
Известен листовой шумопоглощающий материал, изготавливаемый из битума, резиновой крошки и в качестве наполнителя - графитовой стружки и асбеста, взятых в следующем соотношении, мас.%: битум 53-54, резиновая крошка 34-35, графитовая стружка 2-10, асбест 2-10 [Авт. св. СССР 1060602, МПК С04В 43/04, 43/02].
Недостатками данного материала являются наличие в рецептуре канцерогенного наполнителя - асбеста, низкая прочность материала и способность к звукоизоляции, а также труднодоступность и небольшие объемы другого исходного сырья - графитовой стружки.
В качестве прототипа выбран вибропоглощающий материал, состоящий из каучука, битума, пластификатора, смазки и наполнителя в соотношении, мас.%: битум - 60-70, бутиловый каучук - 10-20, масло индустриальное - 10-20, кислота стеариновая 2-3, углерод технический 34-44, микросферы алюмосиликатные - 17-22 [Патент RU 2235106, 2 МПК C08L 95/00, C08L 23/22, C08L 93/00, C08K 3/04, C08K 7/18].
Недостатком данного материала является недостаточно высокая звукоизолирующая способность.
Задачей изобретения является расширение спектра ассортимента виброшумопоглощения и звукоизоляции, в частности, материалов на основе битума, улучшение вибропоглощающих, звукоизолирующих и прочностных свойств с одновременным снижением массы деталей автомобилей и сохранением высоких термостойких свойств материала.
Это достигается тем, что созданный виброшумопоглощающий звукоизолирующий листовой материал выполнен из композиции на основе битума, включающей, мас.%: битум нефтяной - 17,0-23,0, каучук синтетический бутадиен-стирольный - 8,0-10,0, сополимер этилена с винилацетатом - 1,0-2,0, дибутилфталат - 1,0, мел - 60,0-65,0, некондиционная базальтовая вата - 5,0-10,0.
Отличительными признаками заявленного виброшумопоглощающего листового материала от прототипа являются: использование в качестве наполнителя вместо углерода технического - мела - 60,0-65,0%; вместо бутилового каучука - каучука синтетического бутадиен-стирольного-15 - 8,0-10,0% и сополимер этилена с винилацетатом 1,0-2,0%; вместо микросфер алюмосиликатных - некондиционной базальтовой ваты - 5,0-10,0% от общей массы композиции.
Эффективная толщина листа, изготавливаемого из указанной композиции, составляет 1,5-3,5 мм.
Способ получения предлагаемого вибропоглощающего звукоизолирующего листового материала включает приготовление битумной композиции в смесителе, куда в разогретый до 150-170°С битум вводят частями остальные инградиенты, перемешивание в течение 30 минут и калибрование на вальцах в лист.
Для изготовления листового виброшумопоглощающего звукоизолирующего материала использовали сырье и материалы, приведенные в табл.1
Некондиционная базальтовая вата - это отходы теплоизоляции реакторов азотно-кислородных станций ОАО «Саратоворгсинтез». Некондиционная и кондиционная базальтовая вата м. БСТВ (производитель ОАО «ИВОТСТЕКЛО» г.Ивот Брянская обл., ТУ 21-23-247-88) упоминается Степановой Е.В. в диссертации на соискание ученой степени кандитата технических наук по спец. 05.11.06 «Технология и переработка полимерных композиций», тема которой «Структура и свойства базальтопластиков, армированных базальтовыми нитями разных производителей, и модификация их физическими и химическими методами» (22.11.2006 г.).
Примеры выполнения листового виброшумопоглощающего материала и результаты его испытаний приведены в табл.2.
Предложенный вибропоглощающий листовой материал может использоваться самостоятельно и являться слоем звукоизолирующей звукопоглощающей сэндвичевой панели, включающей дополнительно слой пористого материала на основе хлопчато-бумажных и синтетических волокон, пенополиуретана, полипропилена, базальтовых и других волокон. На поверхности пористого материала может быть нанесен слой декоративного материала.
Способность образцов материалов к звукоизоляции определялась в соответствии с методикой И 3173.37.101.011-99 «Определение способности материала к звукоизоляции». При определении способности к звукоизоляции использовалась стендовая установка «Башня Пиза» (изготовитель фирма «Ритер» Италия). Суть используемого метода заключается в определении разницы (в дБ) между уровнями звукового давления в измерительной камере стенда при установке стальной подложки толщиной 1 мм без исследуемого звукоизолирующего образца материала и установке стальной подложки с исследуемым звукоизолирующим образцом материала.
Источники информации
1. А.С. 0960052; заявл. 01.11.2000; опубл. 27.08.2002.
2. Патент RU 2235106, 2 МПК С08L 95/00, C08L 23/22, C08L 93/00, C08K 3/04, C08K 7/18.
3. Степанова Е.В. Диссертация на соискание ученой степени кандитата технических наук «Структура и свойства базальтопластиков, армированных базальтовыми нитями разных производителей, и модификация их физическими и химическими методами» (22.11.2006).
| Таблица 1 | ||
| № п/п | Наименование инградиента | Обозначение НТД |
| 1 | Битум нефтяной марки «Пластбит - II» | ТУ 38 101580-75 |
| 2 | Каучук синтетический бутадиен-стирольный СКС-30АРКМ-15 | ГОСТ 11138-78 |
| 3. | Диоктифталат ДБФ | ГОСТ 8728-88 |
| 4. | Мел МТД-Б | ТУ 5743-114-00149289-2000 |
| 5. | Сополимер этилена с винилацетатом «Сэвилен» | ТУ 6-05-1636-97 |
| 6. | Некондиционная базальтовая вата |
| Таблица 2 | |||||||
| Наименование компонента | НТД | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Битум (марка «Пластбит 2») | 17,0 | 19,0 | 20,0 | 20,0 | 21,0 | 23,0 | |
| Сэвилен м. 11306-075 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 2,0 | 1,0 | |
| Дибутилфталат | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
| Мел (марка МТД-Б) | 65,0 | 64,0 | 63,0 | 65,0 | 63,0 | 62,0 | |
| Бутадиен-стирольный каучук | 8,0 | 8,0 | 10,0 | 8,0 | 8,0 | 8,0 | |
| Отходы базальтовой ваты | 8,0 | 7,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | |
| Физико-механические показатели | ТУ 38.105.161 9-87 | ||||||
| Условная прочность при растяжении, кгс/см2, не менее | |||||||
| - в продольном направлении | 3,0 | 3,65 | 3,62 | 2,8 | 2,5 | 2,3 | 2,2 |
| - в поперечном направлении | 2,0 | 2,7 | 2,6 | 1,6 | 1,4 | 1,33 | 1,3 |
| Относительное удлинение при разрыве, %, не менее | |||||||
| - в прод. направл. | 60,0 | 70,0 | 75,0 | 89,0 | 92,0 | 80,0 | 82,0 |
| - в поперечном направлении | 65,0 | 76,0 | 82,0 | 91,0 | 97,0 | 83,0 | 83,0 |
| Плотность, кг/м3, не менее | 1550 | 1406 | 1489 | 1550 | 1580,0 | 1548,0 | 1536,0 |
| Способность к звукоизоляции, Дб, не менее, при частоте Гц | |||||||
| 400 | 5 | 8,2 | 8,4 | 9,6 | 9,7 | 9,2 | 6,6 |
| 500 | 6 | 12,4 | 12,5 | 13,3 | 13,2 | 12,8 | 12,1 |
| 630 | 10 | 17,8 | 17,9 | 18,5 | 18,6 | 17,2 | 15,4 |
| 800 | 12 | 23,0 | 23,1 | 23,5 | 23,6 | 21,3 | 19,4 |
| 1000 | 16 | 24,5 | 24,3 | 24,2 | 24,8 | 22,2 | 20,3 |
| 1250 | 18 | 29,3 | 29,3 | 29,4 | 29,6 | 23,6 | 20,9 |
| 1600 | 22 | 36,7 | 35,8 | 34,9 | 34,3 | 31,2 | 29,4 |
| 2000 | 30 | 43,8 | 42,9 | 42,9 | 43,1 | 38,6 | 33,6 |
| 2500 | 29 | 36,7 | 36,8 | 34,1 | 34,2 | 36,9 | 31,4 |
| 3150 | 29 | 34,2 | 33,6 | 33,7 | 33,2 | 29,8 | 28,5 |
| 4000 | 35 | 41,5 | 41,3 | 41,4 | 42,3 | 34,5 | 29,6 |
| 5000 | 40 | 43,5 | 43,4 | 41,9 | 42,1 | 34,6 | 29,9 |
| 6300 | 48 | 46,6 | 46,6 | 48,4 | 45,2 | 36,1 | 30,2 |
Виброшумопоглощающий звукоизолирующий листовой материал, выполненный из композиции на основе битума, каучука и наполнителя, отличающийся тем, что в качестве каучука используют каучук синтетический бутадиен-стирольный, в качестве наполнителя он содержит мел, материал дополнительно включает сополимер этилена с винилацетатом, дибутилфталат и некондиционную базальтовую вату при следующем соотношении, мас.%:
| битум нефтяной | 17,0-23,0 |
| каучук синтетический бутадиен-стирольный | 8,0-10,0 |
| сополимер этилена с винилацетатом | 1,0-2,0 |
| дибутилфталат | 1,0 |
| мел | 60,0-65,0 |
| некондиционная базальтовая вата | 5,0-10,0 |
