Вибропоглощающий слоистый материал

Вибропоглощающий слоистый материал

Реферат

Изобретение относится к области слоистых полимерных огнестойких вибропоглощающих материалов, предназначенных для использования в качестве покрытий различных тонкостенных конструкций, работающих в широком диапазоне температур, в авиационной, аэрокосмической и других отраслях промышленности.

Известен слоистый вибропоглощающий самозатухающий материал авиационного назначения, состоящий из слоев полиуретанового полимера, поливинилацетатной пленки и фольгированной стеклосетки (патент РФ №2285023).

Известный материал обеспечивает эффективное вибропоглощение, но недостатком его является невысокая теплостойкость (рабочая температура +60°С), что делает невозможным его применение при температурах до +180°С.

Известен слоистый материал, содержащий слой нетканого материала, дополнительные слои, представляющие собой фольгу и прокладку из перкаля и расположенные по обе стороны от основы, с которой соединены посредством полимерных липко-вязких слоев (патент РФ №2117582).

Недостаткам известного материала является низкий коэффициент механических потерь (tgδ при комнатной температуре <0,1), а также недостаточная тепло-морозостойкость и огнестойкость.

Известен слоистый термоформуемый акустический материал, состоящий из волокнистых слоев, выполненных из синтетических, натуральных волокон или их смесей, и полимерного слоя из термопластичной пленки (заявка США №2004/0180177).

Недостатком известного материала является то, что используемые при изготовлении этого материала низкоплавкие полимеры (полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталат, их сополимеры и смеси) не могут обеспечить работоспособность и эффективное вибропоглощение материала при температурах до +180°. Кроме того, указанные материалы не являются огнестойкими.

Известен также слоистый вибропоглощающий материал, состоящий из одного или нескольких слоев эластомерного материала с низкой твердостью по Шору А. (10-45 усл.ед.) и промежуточного слоя, выполненного из арамидных волокон, используемый для облицовки поверхностей различного спортинвентаря (рукояток бейсбольных бит, теннисных ракеток и т.п.) (заявка № WO 03/103949).

Недостатком этого материала также является недостаточная термостойкость.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является многослойный материал, включающий слой нетканого материала, полимерную пленку и дополнительный слой, представляющий собой бумагу на основе смеси синтетических и натуральных волокон или слой пенополиуретана, имеющего 90-100% открытых пор, при соотношении слоев по толщине, мм:

Нетканый войлок	3-30
Термопластичная пленка	0,04-0,2

Дополнительный слой:

бумаги	0,2-2,0
или пенополиуретана	3-30

(авт. свид. СССР №515660).

Материал-прототип имеет невысокие вибропоглощающие свойства (tgδ при комнатной температуре <0,1) и недостаточную тепло-морозостойкость и огнестойкость, что делает невозможным его применение для защиты от вибрации конструкций, работающих в диапазоне температур от -60° до +180°С, например, в пневмо- гидро- и топливных системах авиационной техники.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание вибропоглощающего слоистого термостойкого пожаробезопасного эластичного листового материала, обеспечивающего эффективное вибропоглощение в интервале температур от -60°С до +180°С (tgδ>0,1).

Для решения поставленной задачи предложен вибропоглощающий слоистый материал, содержащий нетканый материал, полимерную пленку и дополнительный слой, в котором в качестве нетканого материала используют синтетический волокнистый материал, полимерная пленка выполнена из сополимера тетрафторэтилена и гексафторпропилена, дополнительный слой представляет собой синтетическую ткань, при этом полимерная пленка и синтетическая ткань расположены последовательно на нетканом синтетическом волокнистом материале при следующем соотношении толщин слоев, мм:

Нетканый синтетический волокнистый материал	2,0-2,5
Указанная полимерная пленка	0,1-0,2
Синтетическая ткань	0,1-0,5

Нетканый синтетический волокнистый материал представляет собой иглопробивной материал, выполненный из полиоксидиазольных или арамидных волокон, и дополнительно он может содержать армирующую сетку из полиоксидиазольных волокон.

Синтетическая ткань выполнена из арамидных волокон.

Авторами установлено, что предлагаемый вибропоглощающий слоистый материал в заявляемых пределах по составу компонентов и соотношению слоев позволяет обеспечить высокий уровень вибропоглощения в интервале температур от -60°С до +180°С, а также пожаробезопасность при соблюдении требуемых весовых характеристик (поверхностная плотность не более 1,5 кг/м²). Любое изменение состава и соотношения слоев приводит либо к ухудшению вибропоглощающих свойств, либо к сужению температурного интервала эффективного вибропоглощения, либо к увеличению веса материала.

Материал в виде листов получают методом прессования при температуре 300-310°С и давлении Р_уд.=0,2-0,25 МПа.

В качестве нетканого синтетического волокнистого материала используют материал нетканый из полиоксидиазольных (ТУ 8397-003-11757835-2006) или из арамидных (ТУ 8397-017-00322318-2000) волокон.

В качестве синтетической ткани могут быть использованы различные ткани, но наилучший технический результат достигается при использовании тканей технических из арамидного волокна арт. 86-130-02 (ТУ 8378-011-00321069-2003), арт. 86-294-05 (ТУ 8378-001-11675847-2003) и арт. 86-153-04Н (ТУ 8378-026-00321069-2004).

В предлагаемом изобретении в качестве полимерной пленки используется пленка из сополимера тетрафторэтилена и гексафторпропилена марки Ф-4МБ (ТУ 2245-043-00203521-98) толщиной 0,1-0,2 мм и весом 1 м² = 220-440 г/м².

Примеры осуществления

Пример 1

Изготовление вибропоглощающего слоистого материала производили путем прессования на гидравлическом прессе при температуре 300-310°С и давлении 0,2-0,25 МПа пакета, состоящего из следующих слоев: нетканый иглопробивной материал из полиоксидиазольных волокон толщиной 2,5 мм, пленка из сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом толщиной 0,2 мм и ткань из арамидных волокон толщиной 0,5 мм.

Изготовление слоистого материала по примерам 2-4 производили аналогично примеру 1. В примере 2 использовали нетканый материал из арамидных волокон, в примере 3 - с армирующей сеткой.

Вибропоглощающие свойства оценивали по коэффициенту механических потерь материалов, который определяли на динамическом механическом анализаторе марки ДМА/SДТА 861 фирмы «Mettler Toledo» при частоте 100-1000 Гц. Горючесть определяли по методике авиационных правил «АП-25 Приложение F, часть 1» вертикальным способом; поверхностную плотность - по методике ГОСТ 17037.

Составы материалов по примерам 1-4 приведены в таблице 1; свойства - в таблице 2.

Таблица 1
Состав слоев	Толщина слоев по примерам, мм	Прототип
1	2	3	4
Нетканый синтетический волокнистый материал	2,5	2,0	2,5	2,3	3,0-30,0
Полимерный слой: пленка из сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом	0,2	0,2	0,15	0,1	0,04-0,2
Синтетическая ткань из арамидных волокон	0,5	0,25	0,25	0,1	-
Пенополиуретан	-	-	-	-	3,0-30,0

Таблица 2
Свойства	№№ примеров	Прототип
1	2	3	4
Коэффициент механических потерь (tgδ) при частоте 100-1000 Гц и температуре:
-60°С	0,13	0,11	0,12	0,11
+20°С	0,20	0,16	0,25	0,12	<0,1
+180°С	0,11	0,11	0,11	0,10
Поверхностная плотность, кг/м2	1,34	1,055	0,935	0,760	1,1
Огнестойкость	самозатухающие	сгорающий

Как видно из таблицы 2, предлагаемый вибропоглощающий слоистый материал по сравнению с прототипом имеет более высокий уровень вибропоглощения (tgδ>0,1) как при комнатной температуре, так и в интервале от -60°С до +180°С, что позволяет использовать его для снижения вибрации в конструкциях изделий авиационной и аэрокосмической техники, где могут иметь место указанные температуры.

Кроме того, предлагаемый вибропоглощающий слоистый материал обладает необходимой огнестойкостью, высокой атмосферостойкостью, эластичностью, в том числе при отрицательных температурах, обеспечивает требуемые весовые характеристики (поверхностная плотность не более 1,5 кг/м²) и может быть нанесен на поверхности любой конфигурации.

Применение предлагаемого вибропоглощающего слоистого материала позволит существенно снизить вибрацию и шум в конструкциях, работающих в широком диапазоне температур, в том числе транспортных средствах, и повысить их акустическую комфортность.

1. Вибропоглощающий слоистый материал, содержащий нетканый материал, полимерную пленку и дополнительный слой, отличающийся тем, что в качестве нетканого материала используют синтетический волокнистый материал, полимерная пленка выполнена из сополимера тетрафторэтилена и гексафторпропилена, дополнительный слой представляет собой синтетическую ткань, при этом полимерная пленка и синтетическая ткань расположены последовательно на нетканом синтетическом волокнистом материале при следующем соотношении толщин слоев, мм:

Нетканый синтетический волокнистый материал	2,0-2,5
Указанная полимерная пленка	0,1-0,2
Синтетическая ткань	0,1-0,5

2. Вибропоглощающий слоистый материал по п.1, отличающийся тем, что нетканый синтетический волокнистый материал представляет собой иглопробивной материал, выполненный из полиоксидиазольных или арамидных волокон.

3. Вибропоглощающий слоистый материал по п.2, отличающийся тем, что нетканый синтетический волокнистый материал содержит армирующую сетку, выполненную из полиоксидиазольных волокон.

4. Вибропоглощающий слоистый материал по п.1, отличающийся тем, что синтетическая ткань выполнена из арамидных волокон.