Патент на изобретение №2368630

(54) ВИБРОШУМОПОГЛОЩАЮЩИЙ ЛИСТОВОЙ МАТЕРИАЛ

(57) Реферат:

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 (f_рез) и максимальную амплитуду (A_max). Затем определяют частоты, соответствующие 0,7 A_max (f₁ и f₂). Изменяя длину образца от 265 до 150 мм находят несколько резонансов и определяют коэффициент механических потерь составного стержня () по формуле =(f₁-f₂)/f_рез. Затем строят график зависимости от f_рез. По графику методом интерполяции определяют 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

Формула изобретения

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