Виброшумопоглощающий листовой материал
Владельцы патента RU 2368630:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (RU)
Изобретение относится к виброшумопоглощающим материалам, изготавливаемым на основе битума и предназначенным для изоляции салона транспортных средств от вибрации конструкций и шума двигателя. Изобретение касается виброшумопоглощающего листового материала, выполненного из композиции на основе нефтяного битума, пластификатора, смолы, наполнителя - мела, материал включает смолу стирольно-инденовую, получаемую из кубовых остатков ректификации сырого бензола и смолы пиролиза, а также из полимеров бензольного отделения, пластификатор - ди-(2-этилгексил)-фталат и дополнительно включает наполнители - слюду флогопит молотую для металлургической промышленности марки СМФФ-160 и слюду дробленую марки СДФ-3, микросферы, получаемые из водной суспензии золы тепловой электростанции, микроволластонит фракционированный (МИВОЛЛ), полученный путем измельчения, некондиционную базальтовую вату при следующем соотношении, мас.%: битум нефтяной 20,0-25,0; стирольно-инденовая смола 9,0-12,0; ди-(2-этилгексил)-фталат 1,0-3,0; мел 25,0-30,0; слюда СМФФ-160 3,0-4,0; слюда СДФ-3 3,0-4,0; микросферы, получаемые из водной суспензии золы тепловой электростанции 20,0-25,0; микроволластонит фракционированный (МИВОЛЛ) 3,0-7,0; некондиционная базальтовая вата 3,0-7,0. 2 табл.
Изобретение относится к виброшумопоглощающим 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 листовые материалы на основе битумных композиций способствуют значительной изоляции салона транспортных средств от вибрации - это, как правило, битумные прокладки панелей пола, щитка передка (перегородки между салоном и моторным отсеком), дверей и крыши.
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 является наличие в рецептуре в большом количестве 13-15 мас.% канцерогенного наполнителя асбеста и труднодоступного, дорогого наполнителя - баритового концентрата.
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, а также труднодоступность и небольшие объемы другого исходного сырья графитовой стружки.
Известен виброшумопоглощающий листовой материал, изготовленный из композиции на основе битума, включающей, мас.%: битум нефтяной «Пластбит II» - 20,0-26,0, продукт термической полимеризации ненасыщенных ароматических углеводородов - смола «Политер» - 8,0-10,0, ди-(2-этилгексил)-фталат - 2,0, мел - 38,0-41,0, микросферы, получаемые из водной суспензии золы тепловой электростанции, - 15,0-17,0, некондиционная базальтовая вата - 6,0-10,0 [Патент RU 2326142 C1, C08/L 95/00, В32В 11/02, B60R 13/08].
Недостатками данного материала являются длительное время изготовления битумной смеси и недостаточно хорошие технологические свойства.
В качестве прототипа выбран 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 2188214, МПК С08L 95/00, В32В 11/02, B60R 13/08].
Недостатками данного материала являются недостаточная термостойкость и низкое значение коэффициента потерь.
Задачей изобретения является расширение спектра ассортимента виброшумопоглощения, в частности, материалов на основе битума, улучшение вибропоглощающих и технологических характеристик, сокращение времени изготовления битумной смеси, что позволит сократить время изготовления готового материала.
Это достигается тем, что созданный виброшумопоглощающий листовой материал выполнен из композиции на основе битума, включающей, мас.%: битум нефтяной - 20,0-25,0; смола стирольно-инденовая, получаемая из кубовых остатков ректификации сырого бензола и смолы пиролиза, а также из полимеров бензольного отделения - 9-12; ди-(2-этилгексил)-фталат - 1,0-3,0; слюда флогопит молотая для металлургической промышленности СМФФ-160 - 3,0-4,0; слюда дробленая СДФ-3 - 3,0-4,0; микросферы, получаемые из водной суспензии золы тепловой электростанции - 20,0-25,0; мел - 25,0-30,0; микроволластонит фракционированный (МИВОЛЛ), полученный путем измельчения, классификации и модификации природного или обогащенного волластонита - 3-7; некондиционная базальтовая вата - 3,0-7,0.
Физико-механические характеристики используемых компонентов соответствуют требованиям технических документов, приведенным в таблице 1. Наиболее существенными являются следующие физико-механические показатели. Для битума нефтяного «Пластбит II»: глубина проникновения иглы при 25°С, 0.1 мм - 30-40; температура размягчения, °С - 80-90; температура хрупкости, °С - -17; растяжимость при 25°С, см, не менее - 2,2; температура вспышки, °С, не ниже - 230. Для смолы стирольно-инденовой: температура размягчения, °С - 80-100; зольность, %, не более - 3; массовая доля влаги, %, не более - 0,4; кислотность или щелочность, %, не более - 0,05. Для ди-(2-этилгексил)-фталата: плотность при 20°С, г/см3 - 0,982-0,986; температура вспышки, °С, не ниже - 205; кислотное число, мг КОН/г, не более - 0,07. Для мела: массовая доля углекислого кальция и углекислого магния в пересчете на углекислый кальций (CaCO3+MgCO3), %, не менее - 96, массовая доля влаги, %, не более - 0,2; массовая доля песка, %, не более - 0,05. Для микросфер: массовая доля фракции более 0,5 мм, % - 0; насыпная плотность, г/см3, не более - 0,5; массовая доля фракций плотностью более 1 г/см3, %, не более - 10; влажность, %, не более - 5,0. Для слюды марки СДФ: остаток на сетке №7,%, не более - 1,0; просев через сито №016,%, не более - 5,0; содержание песка крупностью более - 0,5 мм, %, не более - 1,0; содержание влаги, %, не более - 2,0. Для слюды флогопит молотой для металлургической промышленности СМФФ-160: тонина помола, остаток, %, не более на сетке №063 - 6; содержание влаги, %, не более - 1; содержание двуокиси кремния, %, не более - 32. Для микроволластонита фракционированного (МИВОЛЛ): массовая доля кальция (CaO), %, - 44-50; массовая доля кремния в пересчете на диоксид кремния, %, - 48-52; массовая доля железа в пересчете на окись железа, %, - 0,1-0,4; массовая доля алюминия в пересчете на окись алюминия, %, - 0,3-0,4; массовая доля влаги, %, не более - 0,5; массовая доля остатка на сите, %, не более на сетке №0,045 - 0,01; диаметр частиц, мкм, средний - 3, максимальный - 25.
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.).
Материал дополнительно может включать лицевой слой из алюминиевой фольги, например, марки А-5М (ГОСТ 745), АД 1М (ГОСТ 618) толщиной 100 мкм. Для монтажа на месте применения используется клеевой монтажный слой с постоянной липкостью, например на основе водной акриловой дисперсии, защищенный силиконизированной бумагой, или термореактивный клеевой слой на основе, например, сополимера метилакрилата, бутилакрилата и метакриловой кислоты.
Эффективная толщина листа, изготавливаемого из указанной композиции, составляет 2,0-3,5 мм.
Способ получения предлагаемого вибропоглощающего листового материала включает приготовление битумной композиции в смесителе, куда в разогретый до 120°С битум вводят частями остальные ингредиенты, перемешивание в течение 30 минут и калибрование на вальцах в лист, совмещенное с дублированием с силиконизированной бумагой или фольгой.
Отличительными признаками заявленного виброшумопоглощающего листового материала от прототипа являются: материал включает смолу стирольно-инденовую, получаемую из кубовых остатков ректификации сырого бензола и смолы пиролиза, а также из полимеров бензольного отделения, пластификатор ди-(2-этилгесил)-фталата и дополнительно включает наполнители - слюду флогопит молотую для металлургической промышленности марки СМФФ-160 и слюду дробленую марки СДФ-3, микросферы, получаемые из водной суспензии золы тепловой электростанции, микроволластонит фракционированный (МИВОЛЛ), полученный путем измельчения, некондиционную базальтовую вату. Примеры выполнения листового виброшумопоглощающего материала и результаты его испытаний приведены в таблице 2.
Измерение коэффициента механических потерь осуществляют по методу вынужденных резонансных колебаний на установке для измерения динамического модуля упругости консольно зажатого составного стержня [И.И.Боголепов «Промышленная звукоизоляция», 1986, с.313]. В положении резонанса определяют резонансную частоту (fрез) и максимальную амплитуду (Amax). Затем определяют частоты, соответствующие 0,7 Amax (f1 и f2). Изменяя длину образца от 265 до 150 мм находят несколько резонансов и определяют коэффициент механических потерь составного стержня (η) по формуле η=(f1-f2)/fрез. Затем строят график зависимости η от fрез. По графику методом интерполяции определяют η на частоте 200 Гц.
Источники информации
1. Боголепов И.И. Промышленная звукоизоляция. - М. - 1986. - 313 с.
2. А.С. 0960052; заявл. 01.11.2000; опубл. 27.08.2002.
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. | Смола стирольно-инденовая | ТУ 14-6-89-73 |
| 3. | Ди-(2-этилгексил)-фталат ДОФ | ГОСТ 8728-88 |
| 4. | Мел МТД-Б | ТУ 5743-114-00149289-2000 |
| 5. | Микросферы | ТУ 5717-37-00284351-20002 |
| 6. | Слюда дробленая | ГОСТ 19571-74 |
| 7. | Слюда флогопит молотая для металлургической промышленности | ТУ 21-25-241-80 |
| 8. | Микроволластонит фракционированный (МИВОЛЛ) | ТУ 5777-006-40705684-2003 |
| 9. | Некондиционная базальтовая вата |
| Таблица 2 | ||||||||
| Наименование компонента | Содержание компонентов, % | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
| Битум (марка «Пластбит II») | 21,0 | 22,0 | 22,0 | 23,0 | 24,0 | 24,0 | 25,0 | |
| Смола стирольно- инденовая |
9,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 11,0 | 12,0 | 12,0 | |
| Ди-(2-этилгексил)-фталат | 3,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 3,0 | 2,0 | |
| Мел (марка МТДБ) | 28,0 | 28,0 | 27,7 | 27,0 | 26,0 | 25,0 | 25,0 | |
| Слюда СМФФ-160 | 3,0 | 4,0 | 3,1 | 3,0 | 3,0 | 3,0 | 3.0 | |
| Слюда СДФ-3 | 3,0 | 3,0 | 3,7 | 3,0 | 3,0 | 3,0 | 3,0 | |
| Микросферы | 23,0 | 21,0 | 23,5 | 22,0 | 21,0 | 20,0 | 20,0 | |
| МИВОЛЛ | 7,0 | 5,0 | 3,0 | 4,0 | 4,0 | 4,0 | 3,0 | |
| Отходы базальтовой ваты | 3,0 | 5,0 | 5,0 | 6,0 | 6,0 | 6,0 | 7,0 | |
| Физико- механические показатели |
Норма по ТУ 38.105-15-40-84 | |||||||
| Огнестойкость | Самозатухающий | Самозат. | Самозат. | Самозат. | Самозат. | Самозат. | Самозат. | Самозат |
| Масса 1 м2, кг | Не более 3,6 | 3,3 | 3,2 | 3,2 | 3,1 | 2,9 | 2,9 | 2,7 |
| Толщина, мм | 3,0-3,3 | 3,2 | 3,2 | 3,1 | 3,2 | 3,0 | 3,0 | 3,0 |
| Термостойкость при температуре (180±2)°С | Материал должен плотно прилегать к металлу. На поверхности образцов не должно быть пузырей, подтеков | Соответ. | Соответ. | Соотв ет. | Соответ. | Соответ.. | Соотв ет. | .Соответ. |
| Стабильность в размерах, % | В пределах ±5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| Коэффициент потерь на частоте (200±5) Гц, при Т=40°С при Т=20°С | ||||||||
| Не менее | ||||||||
| 0,1 | 0,1 | 0,11 | 0,11 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | |
| 0,17 | 0,17 | 0,18 | 0,18 | 0,18 | 0,17 | 0,18 | 0,18 |
Виброшумопоглощающий листовой материал, выполненный из композиции на основе нефтяного битума, пластификатора, смолы, наполнителя - мела, отличающийся тем, что материал включает смолу стирольно-инденовую, получаемую из кубовых остатков ректификации сырого бензола и смолы пиролиза, а также из полимеров бензольного отделения, пластификатор - ди-(2-этилгексил)-фталат и дополнительно включает наполнители - слюду флогопит молотую для металлургической промышленности марки СМФФ-160 и слюду дробленую марки СДФ-3, микросферы, получаемых из водной суспензии золы тепловой электростанции, микроволластонит фракционированный (МИВОЛЛ), полученный путем измельчения, некондиционную базальтовую вату при следующем соотношении, мас.%:
| Битум нефтяной | 20,0-25,0 |
| Стирольно-инденовая смола | 9,0-12,0 |
| Ди-(2-этилгексил)-фталат | 1,0-3,0 |
| Мел | 25,0-30,0 |
| Слюда СМФФ-160 | 3,0-4,0 |
| Слюда СДФ-3 | 3,0-4,0 |
| Микросферы, получаемые из водной | |
| суспензии золы тепловой электростанции | 20,0-25,0 |
| Микроволластонит фракционированный (МИВОЛЛ) | 3,0-7,0 |
| Некондиционная базальтовая вата | 3,0-7,0 |
