Композиция для преобразования энергии

Композиция для преобразования энергии

Реферат

 

Изобретение относится к композициям для преобразования энергии, кроме электрической энергии в механическую, которые могут эффективно поглощать и гасить энергию, например, кинетическую, тепловую и/или электрическую, за исключением оптической энергии. Композиция включает основной материал, способный поглощать энергию в сочетании с активатором момента - соединением, увеличивающим величину дипольного момента в основном материале, и активатор момента - соединение, содержащее радикал, отличный от радикала меркаптобензотиазила. Количество активатора момента составляет 10-500 мас.ч. на 100 мас.ч. основного материала. Из композиции изготавливают изделия очень тонкие и небольшие. Композицию используют в виброгасящем, звукопоглощающем, ударопоглощающем, виброзащитном, поглощающем электромагнитные волны, пьезоэлектрическом и эндотермическом материале. Технический результат состоит в улучшении способности преобразовывать или гасить энергию, а также в улучшении преобразовывающей способности при минимальной толщине и объеме. 18 с. и 118 з.п.ф-лы, 69 ил., 15 табл.

Область техники Данное изобретение в общем относится к композициям, предназначенным для преобразования энергии (за исключением преобразования электрической энергии в механическую), которые могут эффективно поглощать и гасить энергию, например, кинетическую, тепловую и/или электрическую, за исключением оптической энергии.

Предпосылки изобретения Известен виброгасящий материал, состоящий из мягкой винилхлоридной смолы и пластификатора.

Такая мягкая винилхлоридная смола может лишь в очень ограниченной степени гасить энергию вибрации на поверхности и/или внутри себя за счет преобразования энергии вибрации в тепло, вызванное трением.

В японской выложенной патентной публикации 5-332047 раскрыт жидкий материал, который в известной степени поглощает или гасит энергию вибрации. Этот жидкий материал или вязкая жидкость включает в качестве главного ингредиента гликоль. Энергия вибрации или сейсмическая энергия генерирует электрическое поле в вязкой жидкости и изменяет вязкость жидкости, следствием чего является эффективное гашение кинетической энергии.

Для эффективного гашения огромной сейсмической энергии, например, при значительном землетрясении, требуется очень большое количество жидкого материала. Вследствие постепенного окисления жидкого материала его поглощающая способность со временем снижается, требуя периодического обновления жидкого материала. Поэтому существуют жесткие требования к виброгасящему материалу, который в минимальном количестве способен эффективно гасить сейсмическую энергию или вибрации в течение более длительного периода времени без такого обновления.

Известен содержащий стекловату материал, поглощающий или гасящий звук или шум. Стекловата может гасить звук или шум за счет поглощения энергии в виде вызванного трением тепла при столкновении звука с поверхностью, состоящей из волокон стекловаты, и прохождении через нее.

Однако для обеспечения достаточного звукопоглощения, звукопоглощающий материал в виде стекловаты необходимо изготавливать сравнительно толстым. Материал не может эффективно поглощать звук низкой, ниже 1000 Гц, частоты. Материал плохо работает на частоте ниже 500 Гц.

Существует материал, поглощающий или гасящий удары. В японской выложенной патентной публикации 6-300071 раскрыт поглощающий удары материал, который включает короткие волокна, распределенные во вспененном полимере. Этот поглощающий удары материал может гасить удар, нанесенный по поверхностному участку вспененного материала вследствие разрушения структурной целостности вспененного материала. Распределенные во вспененном материале короткие волокна действуют в качестве физического связующего, повышающего прочность материала на разрыв и предотвращающего его растрескивание.

Однако для обеспечения достаточного гашения удара требуется, чтобы этот поглощающий удары материал имел значительные толщину и объем. Поэтому, если отсутствует достаточное пространство для установки, этот поглощающий удары материал использовать неудобно.

Существует предложенный в японской выложенной патентной публикации 5-255521 экранирующий от электромагнитных волн материал, который может в некоторой степени поглощать электромагнитную энергию. Этот материал включает поглощающее ультрафиолетовое излучение соединение, способное поглощать или гасить ультрафиолетовое излучение с длиной волны от 250 до 400 нм за счет возбуждения молекул соединения и преобразования лучистой энергии в тепловую.

Для обеспечения достаточного поглощения ультрафиолетового излучения необходимо, чтобы этот материал имел толщину от 10 до 20 мм. Лист такой толщины ухудшает видимость. Существует острая потребность в материале, который может обеспечить создание тонкого, но эффективного экрана от электромагнитных волн.

Бутиловый каучук или NBR обычно используется для создания гасящего вибрации материала. Такой материал из резины является экономически приемлемым и легким в обработке, а также обладает значительной механической прочностью.

Среди полимеров такой материал демонстрирует отличное свойство гасить вибрации, однако если материал из резины используется самостоятельно, то его гасящая способность все же ограничена. Поэтому в резиновый виброгасящий материал обычно вводят металлическую пластину, или сердечник, или масляный амортизатор, что довольно сложно и дорого при изготовлении.

Поэтому существует острая потребность в виброгасящем материале, который сам может обеспечить отличное поглощение или гашение вибраций.

Керамический материал для привода или матричного принтера обладает свойством преобразования электрической энергии. Пьезоэлектрические эффекты в таком традиционном керамическом материале достижимы, но малы. Существует потребность в улучшенном материале для преобразования электрической энергии.

В японской выложенной патентной публикации 5-5215 раскрыт эндотермический волокнистый материал. Этот материал является полимером, включающим алифатическую карболовую кислоту с открытой цепью и алифатический диол с открытой цепью, например полиэтиленадипат, полипентаметиленадипат или политетраметиленглютарат. Полимер поглощает тепло вследствие того, что он плавится и обеспечивает гашение тепловой энергии, хотя требуется большое количество полимера для обеспечения достаточного поглощения тепла.

Вязкая жидкость, в основном состоящая из гликоля, обеспечивает возможность использовать среду с высоким скрытым теплом в качестве охладителя трансмиссий, охлаждающей жидкости для двигателей или охладителя литейных форм. Охладительная способность жидкости задается следующим уравнением (H-RT)/V = (SP)² где H - скрытое тепло, SP - значение показателя растворимости.

Значение SP является индикатором полярности и возрастает при росте диполей. Вода имеет наибольшее значение SP, однако использование воды непрактично вследствие того, что вода стремится вызвать коррозию металлов. Гликоль обладает отличным свойством замедления коррозии металлов, однако гликоль не обеспечивает высокую способность накапливать скрытое тепло.

Как описано выше, обычные материалы или композиции для преобразования (гашения) энергии имеют недостаточные гасящие способности или требуют значительной толщины или объема для обеспечения удовлетворительной гасящей способности.

Изобретатели, проведя длительные исследования композиций для преобразования энергии, установили, что величина или значение дипольного момента композиций непосредственно связаны с их способностью поглощать (преобразовывать) или гасить энергию.

Изобретатели также установили, что коэффициент диэлектрических потерь композиций связан с их способностью поглощать (преобразовывать) или гасить энергию.

Поэтому целью данного изобретения является создание композиции для преобразования энергии (за исключением преобразования электрической энергии в механическую), которая обладает значительно улучшенной способностью поглощать (преобразовывать) или гасить энергию, например, кинетическую, тепловую и/или электрическую, за исключением оптической энергии. Другой целью данного изобретения является создание композиции для преобразования (гашения) энергии, которая может обеспечить значительно улучшенную поглотительную способность при минимальной толщине или объеме.

Сущность изобретения Композиция для преобразования энергии в соответствии с данным изобретением может быть получена в виде виброгасящего элемента свободного или несвободного типа, например листа, краски, бумаги, битумного материала (для автомобильных покрытий), или виброгасящего материала для асфальтированных дорог (бесшумные дороги), или звуко- или шумопоглощающего материала для звукопоглощающих листов, волокон, вспененных материалов, пленок или форм, или поглощающего удары материала для подошвы тренировочных туфель, ограждений, защитных шлемов, повязок, матов, опорных элементов, рукояток и седел велосипедов и мотоциклов, передних вилок, рукояток теннисных или бадминтонных ракеток, бейсбольных бит или клюшек для гольфа, рукояток молотков, тормозных колодок, прикладов ружей, наплечников или пуленепробиваемых жилетов, или виброзащитного резинового материала прокладок или опалубки для защиты от землетрясений, или экранирующего от электромагнитных волн материала для листов, защищающих от рентгеновского или ультрафиолетового излучения, пьезоэлектрических материалов (за исключением тех, которые преобразуют электрическую энергию в механическую) или эндотермического материала для эндотермических волокон или таблеток, или вязкой жидкости для устройств, гасящих землетрясения, или полярной жидкости для автомобильных амортизирующих жидкостей, масел, поглощающих удары, охлаждающих жидкостей для трансмиссий источников питания, охлаждающих жидкостей для двигателей, материалов для напольных нагревателей или солнечных нагревателей.

Композиция для преобразования энергии по данному изобретению характеризуется тем, что ее основной материал содержит промотор или активатор момента, который повышает или активирует величину или значение дипольного момента в основном материале.

Такой основной материал может быть полимерным материалом, например поливинилхлоридом, полиэтиленом, полипропиленом, этилен-винил ацетатным сополимером, полиметил метакрилатом, поливинилиден фторидом, полиизопреном, полистиролом, стирол-бутадиен-акрилонитриловым сополимером, стирол-акрилонитриловым сополимером, акрилонитрил-бутадиеновым каучуком (NBR), стирол-бутадиеновым каучуком (SBR), бутадиеновым каучуком (BR), натуральным каучуком (NR), изопреновым каучуком (IR) и или выбранной из них смесью, среди которых поливинилхлорид является предпочтительным из-за его технологичности и низкой стоимости. (Возможные материалы не ограничены перечисленными).

Если из такой композиции для преобразования энергии необходимо изготовить шумо- или ударопоглощающий материал, экранирующий от электромагнитных волн материал, эндотермический материал или полярный материал, то ее основной материал может быть дополнен полиэстером, полиуретаном, полиамидом, поливинилиденом, полиакрилонитратом, поливинилалкоголем или целлюлозой. В частности, если из композиции необходимо изготовить звукопоглощающий материал, то может быть добавлен пенообразователь для создания пористого материала с целью повышения гашения звука.

Если из композиции необходимо изготовить резиновый материал для гашения вибраций, то основной материал может быть акрилонитрил-бутадиеновым каучуком (NBR), стирол-бутадиеновым каучуком (SBR), бутадиеновым каучуком (BR), натуральным каучуком (NR) или изопреновым каучуком (IR). Если необходимо получить полярную жидкость, то основным материалом может быть гликоль или вода.

Листовая слюда, кусочки стекла, углеродные волокна, карбонат кальция, барит, осажденный сульфат бария, ингибитор коррозии, краситель, антиоксидант, вещество для электрического контроля, стабилизатор или увлажнитель могут быть селективно добавлены в основной материал, если это желательно.

При приложении к основному материалу вибрации, звука, удара, электричества, давления или тепловой энергии диполи 12 в основном материале, как показано на фиг.1, переходят в состояние, показанное на фиг.2. Этот переход диполей 12 может быть вызван вращением или сдвигом фазы внутри основного материала 11.

Перед приложением энергии диполи 12 в основном материале 11, как показано на фиг.1, являются стабильными. При приложении энергии к основному материалу диполи 12 в основном материале 11 переходят в неустойчивое состояние. Затем они, как показано на фиг.1, "подталкиваются" к возвращению в устойчивое состояние.

Во время этого процесса эффективно расходуется приложенная энергия. Предполагается, что расходование энергии, создаваемой перемещением и возвратом диполей, вызывает гашение шума, удара, вибрации, электромагнитной волны или тепла.

Механизм поглощения (гашения) энергии связан с величиной дипольного момента в основном материале 11. Когда величина дипольного момента в основном материале 11 велика, тогда основной материал 11 обладает высокой способностью поглощения энергии.

Величина дипольного момента в основном материале зависит от используемого основного материала. Даже тогда, когда основной материал является тем же, величина дипольного момента, создаваемого в основном материале, меняется при изменении рабочей температуры. На величину дипольного момента также влияют тип и величина конкретной энергии, приложенной к основному материалу. Так, чтобы обеспечить наибольшую возможную величину дипольного момента, основной материал следует выбирать, учитывая возможную или ожидаемую рабочую температуру, а также тип и величину прикладываемой энергии.

При выборе ингредиента или ингредиентов основного материала желательно также учитывать такие факторы, как технологичность, доступность, температурные характеристики (температурное сопротивление), устойчивость к внешним условиям и цена основного материала.

В основной материал для значительного повышения величины дипольного момента подмешивают активатор момента.

Сам активатор момента может или не может обеспечивать высокую величину дипольного момента, однако в сочетании с основным материалом он может значительно стимулировать общую величину дипольного момента в основном материале.

Величина дипольного момента в основном материале 11 при примешивании в него активатора момента будет повышаться от трех до десяти раз при тех же температурных и энергетических условиях, что и в примере, показанном на фиг. 3. Расходование энергии, обеспечиваемой возвратом диполей в основном материале, является неожиданно высоким, обеспечивая неожиданно улучшенную общую способность поглощать (гасить) энергию.

Активатором момента, который может давать такой неожиданный эффект, может быть соединение или соединения, имеющие радикал бензотиазила, например N, N-дициклогексилбензотиазил-2-сульфамид (DCHBSA), дибензотиазил-сульфид (MBTS), N-циклогексилбензотиазил-2-сульфенамид (CBS), N-терт-бутилбензотиазил-2-сульфенамид (BBS), N-оксидиэтиленбензотиазил-2-сульфенамид (OBS) или N,N-диизопропилбензотиазил-2-сульфенамид (DPBS), или радикал бензотриазола, например 2-{ 2'-гидрокси-3'-(3", 4", 5", 6"тетрагидрофталимидеметил)-5'-метилфенил} -бензотриазол (2НРММВ), 2-{2'-гидрокси-5'-метилфенил} -бензотриазол (2НМРВ), 2-{2'-гидрокси-3'-t-бутил-5'-метилфенил} -5-хлоробензотриазол (2НВМРСВ), 2-{2'-гидрокси-3',5'-ди-t-бутилфенил}-5-хлоробензотриазол (2HDBPCB), имеющий в качестве ядра бензотриазол, включающий в себя радикал азола, связанный с бензольным кольцом, с которым связан фенильный радикал, или с дифенилакрилатом, например этил-2-циано-3,3-ди-фенилакрилатом.

Активаторы момента обладают собственным дипольным моментом. Величина дипольного момента основного материала, содержащего активатор момента, зависит от рабочей температуры, а также типа и величины энергии, приложенной к основному материалу. Следовательно, активатор момента, предназначенный для примешивания в основной материал, следует выбирать таким образом, чтобы обеспечить наибольшую возможную величину дипольного момента в основном материале, учитывая рабочую температуру и тип и величину прикладываемой энергии.

Когда в качестве основного материала используется полимерный материал, важно выбрать активатор момента, предназначенный для примешивания к основному материалу, учитывая их совместимость или их соответствующие значения SP, причем выгодно, чтобы они были близки для лучшей смешиваемости.

Изделие для преобразования энергии по данному изобретению может быть получено путем смешивания выбранного основного материала, выбранного активатора момента и, необязательно, добавок, например наполнителя или красителя, и формовки или прядения смеси в виде пленки, волокна или блоков. Могут быть использованы обычные средства для смешивания, формования или прядения.

Краткое описание чертежей Фиг. 1 является схематичным рисунком, показывающим состояние диполей в основном материале.

Фиг. 2 является схематичным рисунком, показывающим состояние диполей в основном материале после приложения энергии.

Фиг. 3 является схематичным рисунком, показывающим состояние диполей в основном материале, в который примешан активатор момента.

Фиг. 4 является графиком, показывающим соотношение между диэлектрической постоянной () и коэффициентом диэлектрических потерь () в основном материале.

Фиг. 5 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и тангенсами упругости (tan ) в Реализации 1 и Аналоге 1.

Фиг. 6 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и тангенсами упругости (tan ) в Реализациях 2-5 и Аналоге 2.

Фиг. 7 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и тангенсами упругости (tan ) в Реализациях 6-9 и Аналоге 3.

Фиг. 8 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и тангенсами упругости (tan ) в Реализациях 10-12 и Аналоге 4.

Фиг. 9 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и тангенсами упругости (tan ) в Аналогах 5-9.

Фиг.10 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и коэффициентами потерь () в Реализациях 13-14 и Аналоге 10.

Фиг.11 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и коэффициентами потерь () в образцах 1-6.

Фиг.12 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и коэффициентами потерь () в образцах 7-10.

Фиг.13 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и коэффициентами потерь () в образцах 11-13.

Фиг.14 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и коэффициентами потерь () в образцах 14-17.

Фиг. 15 является схематичным рисунком, показывающим звукопоглощающую пленку, в состав которой входит звукопоглощающий материал по данному изобретению.

Фиг. 16 является схематичным рисунком, показывающим звукопоглощающий лист, в состав которого входит звукопоглощающие волокна по данному изобретению.

Фиг. 17 является схематичным рисунком, показывающим звукопоглощающий пенопласт по данному изобретению.

Фиг. 18 является схематичным рисунком, показывающим звукопоглотитель, включающий звукопоглощающий лист по данному изобретению.

Фиг. 19 является схематичным рисунком, показывающим пористый полиуретанановый пенопласт, содержащий звукопоглощающие волокна по данному изобретению.

Фиг.20 является схематичным рисунком, показывающим гасящую звуки бумагу, включающую звукопоглощающие волокна по данному изобретению.

Фиг. 21 является схематичным рисунком, показывающим гасящую звуки ткань, включающую звукопоглощающие волокна по данному изобретению.

Фиг. 22 является графиком, показывающим зависимость звукопоглощающей способности образца 4 от частоты.

Фиг. 23 является графиком, показывающим зависимость звукопоглощающей способности образца 3 от частоты.

Фиг. 24 является графиком, показывающим зависимость звукопоглощающей способности образца 2 от частоты.

Фиг. 25 является графиком, показывающим зависимость звукопоглощающей способности образца 1 от частоты.

Фиг.26 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и тангенсами динамических потерь (tan ) звукопоглощающих листов в Реализациях 15-17 и Аналогах 11-13.

Фиг. 27 является графиком, показывающим соответствующие зависимости от частоты звукопоглощающих способностей звукопоглощающих листов в Реализации 15 и Аналоге 11.

Фиг. 28 является графиком, показывающим соответствующие зависимости от частоты звукопоглощающих способностей звукопоглощающих листов в Реализации 16 и Аналоге 12.

Фиг. 29 является графиком, показывающим соответствующие зависимости от частоты звукопоглощающих способностей звукопоглощающих листов в Реализации 17 и Аналоге 13.

Фиг. 30 является графиком, показывающим соответствующие зависимости от частоты звукопоглощающих способностей образцов для испытаний в Реализациях 18-20 и Аналоге 14.

Фиг. 31 является графиком, показывающим соответствующие зависимости от частоты звукопоглощающих способностей образцов для испытаний в Реализации 21 и Аналоге 15.

Фиг. 32 является схематичным рисунком, показывающим туфлю, включающую поглощающий удары материал по данному изобретению.

Фиг. 33 является схематичным рисунком, показывающим поглощающую удары повязку, включающую нетканый материал с поглощающими удары волокнами по данному изобретению.

Фиг. 34 является схематичным рисунком, показывающим покрытие седла велосипеда, включающее поглощающий удары материал по данному изобретению.

Фиг.35 является схематичным рисунком, показывающим поглощающую удары ручку велосипеда, включающую поглощающий удары материал по данному изобретению.

Фиг.36 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между толщиной и ударной вязкостью образцов в Реализации 22 и Аналогах 16-20.

Фиг. 37 является видом спереди, показывающим устройство для измерения ударной вязкости.

Фиг.38 является видом сбоку, показывающим устройство для измерения ударной вязкости.

Фиг. 39 является увеличенным видом, показывающим часть устройства для измерения ударной вязкости.

Фиг. 40 является видом сбоку, показывающим увеличенную часть устройства для измерения ударной вязкости.

Фиг.41 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между толщиной и ударной вязкостью образцов в Реализациях 22-25 и Аналоге 21.

Фиг. 42 является увеличенным аксонометрическим видом, показывающим амортизатор ударов по данному изобретению.

Фиг. 43 является схематичным рисунком, показывающим устройство для измерения уровня вибрационного ускорения амортизаторов ударов по Реализации 26 и Аналогам 22-24.

Фиг. 44 является графиком, показывающим соответствующие уровни вибрационного ускорения амортизаторов ударов по Реализации 26 и Аналогам 22-24.

Фиг.45 является видом сбоку, схематично показывающим устройство для измерения уровня вибрационного ускорения (дБ) лент рукояток по Реализации 27, Аналогу 25 и серийных образцов 1-5.

Фиг.46 является видом сверху устройства, показанного на фиг. 45.

Фиг. 47 является графиком, показывающим соответствующие уровни вибрационного ускорения (дБ) лент рукояток по Реализации 27, Аналогу 25 и серийных образцов 1-5.

Фиг.48 является схематичным рисунком, показывающим устройство для измерения уровня вибрационного ускорения амортизаторов ударов по Реализациям 28-31 и Аналогам 26-33.

Фиг. 49 является графиком, показывающим уровни вибрационного ускорения амортизаторов ударов по Реализациям 28-31 и Аналогам 26-33, измеренные устройством, показанным на фиг.48.

Фиг.50 является схематичным рисунком, показывающим устройство для измерения уровня вибрационного ускорения амортизаторов ударов, примененных на спецобуви (продукция фирмы JIS product) по Реализациям 28-31 и Аналогам 26-33.

Фиг. 51 является графиком, показывающим уровни вибрационного ускорения амортизаторов ударов по Реализациям 28-31 и Аналогам 26-33, измеренные устройством, показанным на фиг.50.

Фиг.52 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между частотой и характеристикой поглощения электромагнитных волн образцами для испытаний по Реализациям 32-35 и Аналогу 34.

Фиг.53 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между частотой и характеристикой поглощения электромагнитных волн поглощающими слоями по Реализациям 36-39 и Аналогу 35.

Фиг. 54 является схематичным рисунком, показывающим устройство для измерения пьезоэлектрических свойств пьезоэлектрических материалов по Реализациям 40-42 и Аналогу 36.

Фиг. 55 является схематичным рисунком, показывающим эндотермические таблетки по данному изобретению.

Фиг. 56 является схематичным рисунком, показывающим оболочку защищенного от сейсмических вибраций устройства и вязкую жидкость в оболочке.

Фиг. 57 является графиком, показывающим соотношение между коэффициентом потерь и степенью поглощения энергии вибрации обычными амортизаторами колебаний свободного и несвободного типа.

Фиг. 58 является увеличенным видом спереди амортизатора ударов, частично гофрированного и ламинированного.

Фиг. 59 является увеличенным видом спереди другого амортизатора ударов, включающего амортизирующие удары цилиндры, показанные на фиг.61, и листы, покрывающие их верхнюю и нижнюю поверхности.

Фиг.60 является разрезом поглощающего удары пенопласта по данному изобретению.

Фиг. 61 является аксонометрической проекцией амортизирующих удары цилиндров по данному изобретению.

Фиг.62 является аксонометрической проекцией амортизатора в виде пчелиных сотов.

Фиг. 63 является схематичным рисунком, показывающим переднюю вилку, включающую амортизирующий удары материал по данному изобретению.

Фиг. 64 является схематичным рисунком, показывающий другой тип передней вилки, в состав которой входит амортизирующий удары материал по данному изобретению.

Фиг. 65 является увеличенным поперечным сечением, показывающим другое состояние передней вилки, изображенной на фиг.64.

Фиг. 66 является увеличенным поперечным сечением, показывающим ленту для рукоятки по данному изобретению.

Фиг. 67 является увеличенным поперечным сечением, показывающим другую ленту для рукоятки по этому изобретению.

Фиг.68 является аксонометрической проекцией, показывающей еще одну ленту для рукоятки по данному изобретению.

Фиг. 69 является схематичным рисунком, показывающим туфлю, в состав которой входит амортизирующая подошва по данному изобретению.

Лучший вариант осуществления изобретения Теперь композиции для преобразования энергии по данному изобретению описываются подробно. Во-первых, описывается материал по этому изобретению, предназначенный для гашения вибраций. Материал для гашения вибраций по этому изобретению включает активатор момента, введенный в основной материал в количестве от 10 до 100 вес.ч. на 100 вес.ч. основного материала.

Основной материал может быть полимерным материалом, например поливинилхлоридом, полиэтиленом, полипропиленом, этилен-винил ацетатным сополимером, полиметил метакрилатом, поливинилиден фторидом, полиизопреном, полистиролом, стирол-бутадиен-акрилонитриловым сополимером, стирол-акрилонитриловым сополимером, акрилонитрил-бутадиеновым каучуком (NBR), стирол-бутадиеновым каучуком (SBR), бутадиеновым каучуком (BR), натуральным каучуком (NR), изопреновым каучуком (IR) или выбранной из них смесью. (Возможные материалы не ограничены перечисленными). Поливинилхлорид является предпочтительным из-за его технологичности и низкой стоимости.

Описывается соотношение между величиной дипольного момента и характеристикой поглощения энергии вибрации. На фиг.1 показано естественное состояние или начальная ориентация диполей 12 в основном материале 11 до передачи ему энергии вибрации. В этом состоянии диполи 12 стабильны. Однако, когда основному материалу передается энергия вибрации, диполи 12 в основном материале 11 переходят, как показано на фиг. 2, в неустойчивое состояние. Диполи 12 в основном материале 11 "подталкиваются" к возвращению в устойчивое состояние, такое, как показано на фиг.1.

При этом происходит расходование энергии. Предполагается, что энергия вибрации поглощается или ослабляется благодаря расходованию энергии при смещении и возвращении в начальное положение диполей в основном материале 11.

Ослабляющая способность основного материала, основанная на этом расходовании энергии, может быть повышена путем повышения величины или значения дипольного момента в основном материале 11. Следовательно, основной материал, который по своей природе способен обеспечивать большой дипольный момент в молекулах, следует выбирать так, чтобы обеспечить высокую способность поглощать энергию вибрации.

Основной материал, способный по своей природе обеспечить большую величину дипольного момента, может быть полярным полимером, например поливинилхлоридом, хлорсодержащим полиэтиленом, акриловым каучуком (ACR), акрилонитрил-бутадиеновым каучуком (NBR), стирол-бутадиеновым каучуком (SBR) или хлоропреновым каучуком (CR). Такие полярные полимеры могут по своей природе также обеспечивать высокую механическую прочность и технологичность.

Так как такой виброгасящий материал может быть использован в автомобилях, отделочных материалах, строительных материалах и электрических приборах, то важно максимально увеличить способность гашения энергии вибрации при рабочих температурах (область рабочих температур от -20^oС до 40^oС).

Для максимального увеличения способности гашения энергии вибрации в области рабочих температур в этом изобретении предложено использовать такой полимер, как поливиннлхлорид, полиэтилен, полипропилен, этилен-винил ацетатный сополимер, полиметил метакрилат, поливинилиден фторид, полиизопрен, полистирол, стирол-бутадиен-акрилонитриловый сополимер или стирол-акрилонитриловый сополимер, к которым для сдвига их точки или температуры стеклования (T_g) в рабочую область температур добавлен пластификатор, например ди-2-этилгексафталат (DOP), дибутилфталат (DBP) или диизононилфталат (DINP); или полимер, сам имеющий точку стеклования внутри рабочей области температур, например акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR), бутадиеновый каучук (BR), натуральный каучук (NR), изопреновый каучук (IR), хлоропреновый каучук (CR) или хлорсодержащий полиэтилен.

При выборе подходящего полимера для основного материала, поглощающего или гасящего вибрации по данному изобретению, в расчет следует принимать также применимость, формуемость, доступность, температурные свойства, такие как тепло- и холодостойкость, стойкость к внешним условиям и цена.

Основной материал включает в себя в количестве от 10 до 100 весовых частей на 100 весовых частей основного материала активатор момента, который увеличивает дипольный момент в основном материале. Активатором момента может быть соединение, имеющее радикал бензотиазила, или радикал бензотриазола, или радикал дифенилакрилата, например этил-2-циано-3,3-ди-фенилакрилат.

Для улучшения способности поглощения энергии вибрации в основной материал могут быть примешаны необязательно листовая слюда, кусочки стекла, углеродные волокна, карбонат кальция, барит или осажденный сульфат бария.

За счет смешивания такого основного материала и активатора момента поглотитель вибрации по данному изобретению может быть необязательно снабжен добавкой такого наполнителя с помощью обычного аппарата для плавки и смешивания, например, термобарабана, миксера Banbury, двухкоординатного пластикатора или экструдера.

Такой виброгасящий материал, содержащий активатор момента, может значительно активизировать дипольный момент в основном материале и дать отличную повышенную способность поглощать энергию вибрации. Дипольный момент в вибропоглощающем материале может быть определен как разность () между А и В, показанными на фиг.4. Поэтому дипольный момент возрастает при возрастании разницы диэлектрических постоянных () между А и В.

Фиг. 4 является графиком, показывающим соотношение между диэлектрической постоянной () и коэффициентом диэлектрических потерь (). Соотношение между диэлектрической постоянной () и коэффициентом диэлектрических потерь () дано следующим образом: коэффициент диэлектрических потерь () = диэлектрическая постоянная () тангенс диэлектрических потерь (tan ). Проведя длительные исследования виброгасящих материалов, изобретатели установили, что способность поглощать энергию вибрации может быть улучшена путем повышения коэффициента диэлектрических потерь (). Тангенс диэлектрических потерь (tan ), указывающий на электронные свойства полимеров, непосредственно связан тангенсом упругости (tan ), указывающим на динамическую упругость.

После испытаний виброгасящих материалов на коэффициент диэлектрических потерь () изобретатели также обнаружили, что, когда на частоте 110 Гц коэффициент диэлектрических потерь равен 50 или более, тогда гасящие материалы имеют высокий тангенс упругости (tan ) и обеспечивают отличную способность поглощения энергии вибрации.

Благодаря такой отличной способности поглощения энергии вибрации виброгасящие материалы по данному изобретению выгодно использовать в качестве амортизатора колебаний свободного типа.

Амортизаторы вибраций делятся на амортизаторы вибраций свободного и несвободного типа. Амортизаторы вибраций свободного типа поглощают или гасят энергию вибрации за счет вибраций вязкоупругого слоя (макромолекулярного слоя) создаваемого вибрационной деформацией пластинчатого элемента, например стальной пластины, и/или благодаря расходованию энергии на трение.

Как показано на фиг.57, обычные амортизаторы колебаний свободного типа не обеспечивают коэффициент потерь (), равный 0,1 или более. Для обеспечения такого коэффициента потерь необходимо, чтобы обычный амортизатор стал бы очень толстым или был ограничен за счет помещения гасящего материала между основанием и ограничивающим слоем.

Толстый амортизатор колебаний свободного типа может обеспечить повышенную способность поглощения энергии вибрации, однако технически трудно обрабатывать такой толстый материал, например, путем резки или гибки его до ж