close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12123

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.08.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
D 04H 1/64
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
(21) Номер заявки: a 20061036
(22) 2006.10.25
(43) 2008.06.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт механики
металлополимерных систем имени
В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Сергиенко Владимир Петрович; Злотников Александр Игоревич (BY)
BY 12123 C1 2009.08.30
BY (11) 12123
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) АДИНЦОВА З.Н. и др. Волокнистые
шумоизолирующие материалы.- Гомель:
Инфотрибо, 1996.- С. 47.
SU 1320294 A1, 1987.
SU 907101, 1982.
GB 1218172, 1971.
US 5667307 A, 1997.
BY 3155 C1, 1999.
SU 380021, 1973.
SU 486762, 1975.
(57)
1. Способ обработки волокнистого материала, включающий пропитку материала раствором связующего и сушку, отличающийся тем, что осуществляют пропитку материала
в форме плиты путем ее окунания в 5-30 %-ный раствор связующего на глубину, составляющую 0,1-0,3 ее толщины, и выдержки плиты в растворе в течение 2-3 мин, сушку плиты осуществляют в горизонтальном положении, пропитанным слоем вниз.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сушку осуществляют при температуре на
5-20 ºС выше температуры кипения раствора связующего.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сушку осуществляют путем нагрева плиты
токами сверхвысокой частоты.
Изобретение относится к области создания волокнистых широкополосных звукопоглощающих материалов и может быть использовано в промышленном и гражданском
строительстве для борьбы с внутренними источниками шума, а также в машиностроении
для увеличения звукопоглощения кабин, защитных кожухов и экранов двигателей.
Наиболее широко для борьбы с шумом в машиностроении и строительстве используются волокнистые материалы на основе природных, химических, стеклянных и минеральных волокон. Их применяют обычно в виде плит, матов, листов, холстов, полотен с
низкой плотностью. Механическая прочность таких волокнистых нетканых изделий обеспечивается либо введением связующего, склеивающего волокна в отдельных точках, либо
иглопробивным способом. Однако в исходном состоянии такие однослойные материалы
обладают низкой звукопоглощающей способностью. Например, величина звукоизоляции
BY 12123 C1 2009.08.30
(соответственно и звукопоглощения) минераловатными и стекловолокнистыми плитами
толщиной 50 мм и плотностью около 100 кг/м3 на частоте 63 Гц близка к нулю и только
далее увеличивается на 3 дБ при каждом удвоении частоты [1].
Для повышения звукопоглощающих свойств материалы комбинируют в многослойные пакеты, обеспечивая тем самым улучшение акустических свойств. Однако при этом
оказываются нереализованными в полной мере звукопоглощающие свойства отдельных
слоев материалов.
Значительного повышения функциональных свойств (акустических, механических,
огнестойкости и др.) волокнистых материалов можно добиться, применяя различные виды
пропитки. Так, например, при изготовлении шумопоглощающего нетканого материала,
применяемого для отделки салонов автомобилей и напольных покрытий, холст, изготовленный из термопластичных волокон и скрепленный иглопробивным способом, пропитывают водной эмульсией термопластичной смолы с содержанием твердой фазы 15-300 % от
массы волокна и сушат до полного удаления воды [2]. Эмульсия может наноситься переносным валом, окунанием, разбрызгиванием; с одной или обеих сторон нетканого материала. В эмульсию могут добавляться наполнители (карбонат кальция, оксид железа,
сульфат бария и др.), а также легкоплавкие частицы (полиэтилен, полистирол, сополимеры этиленвинилацетата). Данный способ позволяет значительно повысить механическую
прочность нетканого материала, однако при этом значительно повышается его плотность
(до 500 кг/м3), что отрицательно сказывается на шумопоглощающих свойствах материала.
Известен способ получения текстильного звукопоглощающего материала, согласно которому нетканый материал из полиэфирных, хлопковых, шерстяных, полиакрильных и др. волокон пропитывают латексом, содержащим 25 мас. % сухого вещества, 5-50 мас. %
наполнителей типа карбоната кальция, глины, оксида цинка, а также полимеров (поливинилхлорид, поливинилацетат, акриловый эфир и др.) и 1-5 мас. % пластификатора. Латекс наносят промазыванием, разбрызгиванием или пропиткой на глубину от 10 до 100 % от общей
толщины материала. Затем материал сушат и обрабатывают в форме для придания объемности. Недостатком данного способа является значительная плотность получаемого после пропитки материала. Кроме того, готовые материалы могут иметь толщину не более 1,2 см [3].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки волокнистого материала, применяемый при изготовлении материалов типа
"Ворсонит", согласно которому нетканую основу пропитывают связующим содержащим
латекс, метазин, диспергатор, полиметилсилоксановую жидкость и воду, после пропитки
холст отжимают, сушат и каландруют [4]. Данный способ позволяет значительно повысить износостойкость и прочность волокнистого материала, однако звукопоглощающие
свойства при этом остаются низкими.
Задачей изобретения является улучшение звукопоглощающих характеристик волокнистого материала в широком диапазоне частот.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе обработки волокнистого
материала, включающем пропитку материала раствором связующего и сушку, согласно
изобретению, осуществляют пропитку материала в форме плиты путем ее окунания в
5-30 %-ный раствор связующего на глубину, составляющую 0,1-0,3 ее толщины, и выдержки плиты в растворе в течение 2-3 мин, сушку плиты осуществляют в горизонтальном положении, пропитанным слоем вниз, при этом сушку предпочтительно осуществлять при температуре на 5-20 °С выше температуры кипения раствора связующего
или осуществлять путем нагрева токами сверхвысокой частоты.
Сущность изобретения заключается в следующем. При погружении заготовки в раствор связующего происходит полное заполнение связующим свободного объема погруженной части заготовки, и одновременно происходит капиллярный подъем раствора
связующего в волокнистом материале выше уровня погружения. Поскольку капиллярная
структура рыхлых волокнистых материалов неоднородна по объему, то и капиллярный
2
BY 12123 C1 2009.08.30
подъем связующего будет различным в разных частях материала. После извлечения из
связующего волокна в заготовке оказываются пропитанными неравномерно: нижний край
полностью пропитан, а по мере удаления от него степень пропитки уменьшается; верхние
же слои вообще не смочены связующим. После сушки до полного удаления растворителя
в материале создается градиент плотности, причем самый нижний, очень тонкий слой, куда связующее частично стекает в процессе сушки, представляет собой монолитную беспористую пластину. Кроме того, верхняя граница волокон, затронутых смачиванием,
является неплоской вследствие различной высоты капиллярного подъема раствора. Все
это создает структуру, наиболее благоприятную с точки зрения максимального шумопоглощения, при условии, что звуковая волна падает на непропитанную сторону материала.
При выдержке в растворе менее 2 мин пропитка заготовки и капиллярный подъем раствора связующего могут не завершиться, а выдержка более 3 мин не приводит к дополнительному положительному эффекту.
Если использовать связующее с концентрацией менее 5 мас. %, то после сушки градиент плотности материала будет незначительным и не приведет к заметному улучшению
звукопоглощения. При использовании связующего с концентрацией более 30 мас. % получают материал с высокой плотностью нижнего края и невысокой высотой капиллярного
подъема, что также не способствует заметному повышению звукопоглощения.
При окунании материала на глубину менее 0,1 от его толщины пропитанный слой оказывается незначительным и мало улучшает акустические характеристики. При погружении на глубину более 0,3 толщины почти весь материал оказывается пропитанным
вследствие капиллярного подъема, что значительно повышает его плотность, снижает пористость и ухудшает акустические свойства.
После завершения процесса пропитки сушку материала необходимо проводить в горизонтальном положении пропитанным слоем вниз, чтобы избежать перетекания связующего из пропитанной области материала в непропитанную.
Если проводить сушку при температуре на 5-20 °С выше температуры кипения раствора связующего, то, во-первых, ускоряется процесс удаления растворителя, а во-вторых,
связующее вспенивается и отверждается в виде пены, заполняющей пространство между
волокнами, что улучшает шумопоглощающие свойства готового материала. Проводить
сушку при температуре, превышающей температуру кипения связующего менее чем на
5 °С, нецелесообразно, так как из-за низкой теплопроводности волокнистого материала
связующее будет долго нагреваться до необходимой температуры; а сушка при температуре более чем на 20 °С превышающей температуру кипения связующего не приводит к
дополнительному положительному результату, но требует дополнительного расхода энергии.
Еще большего ускорения процесса сушки и улучшения шумопоглощающих свойств
готового материала можно добиться, если сушку осуществлять путем нагрева токами
сверхвысокой частоты. В этом случае сильное поглощение электромагнитной энергии
раствором связующего, находящейся в микропорах, приводит к его закипанию и вспениванию еще задолго до того, как объемная температура материала достигнет соответствующего уровня.
В качестве связующих могут быть использованы растворы органических и неорганических полимеров, мономеров, смолы и латексы.
Предлагаемый способ прост в осуществлении, не требует сложного или нестандартного оборудования и может быть осуществлен как в условиях экспериментальной лаборатории, так и в условиях крупнотоннажного промышленного производства.
Предлагаемый способ обработки волокнистых материалов реализован следующим образом.
Пример 1.
Минераловатную плиту марки ППЖ-ГС 175 (ГОСТ 22950-95) прямоугольной формы
толщиной 40 мм окунали в раствор поливинилацетатной (ПВА) эмульсии, разбавленной
3
BY 12123 C1 2009.08.30
водой до содержания сухого вещества 30 мас. %, на глубину 4 мм и выдерживали 3 мин.
За это время полностью завершались процесс пропитки погруженной части плиты и капиллярный подъем связующего по межволоконным каналам. Затем плиту извлекали из
раствора и сушили в горизонтальном положении в термошкафу при температуре 70-80 °С
до полного удаления влаги.
Пример 2.
Минераловатную плиту марки ППЖ-ГС 175 толщиной 40 мм окунали в водный раствор натриевого жидкого стекла (ГОСТ 13078-81) с концентрацией 15 мас. % на глубину
8 мм и выдерживали до завершения капиллярного подъема связующего (3 мин). Затем
плиту извлекали из раствора и сушили в горизонтальном положении в термошкафу при
температуре 80-90 °С до полного удаления влаги.
Пример 3.
Минераловатную плиту марки ППЖ-ГС 175 толщиной 40 мм окунали в раствор синтетического каучука марки СКН-40 в ацетоне с концентрацией 5 мас. % на глубину 12 мм
и выдерживали до завершения капиллярного подъема связующего (2 мин). Затем плиту
извлекали из раствора и сушили в горизонтальном положении в термошкафу при температуре 50-55 °С до полного удаления растворителей.
Пример 4.
Минераловатную плиту марки ППЖ-ГС 175 толщиной 40 мм окунали в водный раствор натриевого жидкого стекла с концентрацией 15 мас. % на глубину 8 мм и выдерживали 3 мин. Затем плиту извлекали из раствора и сушили в горизонтальном положении в
термошкафу при температуре 115-120 °С, превышающей температуру кипения связующего на 10-15 °С, до полного удаления влаги.
Пример 5.
Минераловатную плиту марки ППЖ-ГС 175 толщиной 40 мм окунали в водный раствор
натриевого жидкого стекла с концентрацией 15 мас. % на глубину 8 мм и выдерживали 3 мин.
Затем плиту извлекали из раствора и сушили в горизонтальном положении в микроволновой
печи типа MSD-2000 с рабочей частотой 2450 МГц до полного удаления влаги.
Пример 6 (по прототипу).
Минераловатную плиту марки ППЖ-ГС 175 толщиной 40 мм полностью погружали в
водный раствор натриевого жидкого стекла с концентрацией 15 мас. % и выдерживали
3 мин. Затем плиту извлекали из раствора, выкладывали на сетку для стекания избытка
связующего и сушили в горизонтальном положении в термошкафу при температуре 8090 °С до полного удаления влаги.
В качестве показателя звукопоглощения использовали коэффициент звукопоглощения, определяемый по стандартным методикам, на интерферометре, на образцах диаметром 100 мм.
Сравнительные акустические свойства минераловатных плит, обработанных по предлагаемому способу, по прототипу, а также без обработки приведены в таблице.
Коэффициент звукопоглощения минераловатных плит, %
Номер примера
1
2
3
4
5
6 (прототип)
Без обработки
400
53
52
56
54
54
22
40
500
59
58
61
60
60
28
51
630
68
68
69
68
69
38
64
4
Частота, Гц
800 1000 1250
78
84
87
77
83
85
80
85
90
78
84
87
80
84
89
52
65
78
77
82
85
1600
90
89
92
90
90
85
89
2000
88
86
89
88
89
84
86
BY 12123 C1 2009.08.30
Как следует из приведенных в таблице данных, обработка по предлагаемому способу
позволяет заметно повысить звукопоглощающие свойства волокнистых материалов по
сравнению с необработанным материалом, особенно на низких частотах. В то же время
обработка по известному способу ухудшает звукопоглощающие свойства получаемых изделий во всем испытанном диапазоне частот. Сравнение примеров 2 и 4 показывает, что
сушка при температуре, превышающей температуру кипения связующего, позволяет повысить звукопоглощающие свойства готового материала. При этом значительно сокращается время сушки. Сравнение примеров 2 и 5 показывает, что сушка, осуществляемая
путем нагрева токами сверхвысокой частоты, позволяет еще более улучшить свойства получаемого звукопоглощающего материала.
Опытные образцы теплозвукоизоляционных плит, обработанных по предлагаемому
способу, были изготовлены на ОАО "Гомельстройматериалы", что подтверждает соответствие заявляемого технического решению критерию "промышленная применимость".
Источники информации:
1. Заборов В.И., Клячко Л.Н., Росин Г.С. Защита от шума и вибрации в черной металлургии.- 2-е изд.- М.: Металлургия, 1988.- С. 49.
2. Заявка ЕПВ 0237665, МПК D 04H 1/00, 1987.
3. Патент США 4673616, МПК В 32В 5/06, 1987.
4. Адинцова З.Н., Прушак В.Я., Протасеня А.В. Волокнистые шумоизолирующие материалы.- Гомель: Инфотрибо, 1996.- С. 47 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
101 Кб
Теги
by12123, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа