Исследование и разработка технологии шумопонижающих материалов различного функционального назначения (стр. 3 из 5)

Наименованиекомпонента	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Битум (марка «Пластбит II»)	20,0	20	21,0	21,0	22,0	22,0	23,0	24,0	24,0	25,0
Смола стирольно-инденовая	12,0	11,0	10,0	9,0	10,0	10,0	10,0	11,0	12,0	12,0
Ди-(2-этилгексил)-фталат	1,0	2,0	2,0	3,0	2,0	2,0	2,0	2,0	3,0	2,0
Мел (марка МТДБ)	30,0	29,0	29,0	28,0	28,0	27,7	27,0	26,0	25,0	25,0
Слюда СМФФ-160	3,0	3,0	4,0	3,0	4,0	3,1	3,0	3,0	3,0	3,0
Слюда СДФ-3	3,0	4,0	3,0	3,0	3,0	3,7	3,0	3,0	3,0	3,0
Микросферы	25,0	24,0	24,0	23,0	21,0	23,5	22,0	21,0	20,0	20,0
МИВОЛЛ	3,0	4,0	4,0	6,0	5,0	3,0	4,0	4,0	4,0	3,0
Некондиц. базальтовой ваты	3,0	3,0	3,0	4,0	5,0	5,0	6,0	6,0	6,0	7,0

Таблица 6

Физико-механические характеристики битумных вибропоглощающих композиций.

Физико-механические показатели	Норма по ТУ38.105-15-40-84	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Огнестойкость	Самозатухаю-щий	Самозат.	Самозат.	Самозат.	Самозат.	Самозат.	Самозат.	Самозат.	Самозат.	Самозат.	Самозат.
Масса 1м², кг	Не более 3,6	3,5	3,4	3,3	3,3	3,2	3,2	3,1	2,9	2,9	2,7
Толщина ,мм	3,0-3,3	3,0	3,1	3,2	3,2	3,2	3,1	3,2	3,0	3,0	3,0
Термостойкостьпри температуре (180±2)ºС	Материал должен плотно прилегать к ме-таллу.	Соответ.	Соответ..	Соответ.	Соответ.	Соответ.	Соответ.	Соответ.	Соответ.	Соответ.	.Соответ.
Стабильность в размерах, %	В пределах ±5	2	2	1	0	0	0	0	0	1	1
Коэффициент потерь на частоте (200±5) Гц , при Т=40ºС при Т=20ºС	Не менее0,10,17	0,10,11	0,090,12	0,10,16	0,10,17	0,110,18	0,110,18	0,10,18	0,10,17	0,10,18	0,10,18

Сравнительные результаты физико-механических показателей битумных вибропоглощающих материалов (Табл. 7) и резинобитумных звукоизолирующих материалов (Табл. 8) с серийными материалами показывают, что на основе некондиционной и кондиционной базальтовой ваты формируются композиционные шумопонижающие материалы, физико-механические показатели которых значительно превышают требования технических условий и характеристики серийно используемых материалов.

При меньшей массе битумный вибропоглощающий материал (Табл. 7) на основе некондиционной и кондиционной базальтовой ваты обладает высокими термо-, огне-, био-стойкостью, что важно для процесса монтажа и эксплуатации готовых изделий в автомобилях . При этом мера эффективности вибропоглощающих покрытий и конструкций – коэффициент потерь колебательной энергии не уступает серийно изготавливаемой продукции и не изменяется при хранении (рис. 3). Из рисунка видно, что коэффициент потерь материала с 10% некондиционной базальтовой ваты превышает коэффициент потерь материала с 6% базальтовой ваты как при 20, так и при 40ºС и остается практически постоянным в течение гарантийного срока хранения.

Таблица 7

Сравнительные физико-механические характеристики разработанных битумных вибропоглощающих материалов с серийно-выпускаемыми в промышленности аналогами

№ п/п	Наименование показателя	Норма по ТУ38.105-15-40-84	Фактические показатели
			Серийный произво-дствен-ный ма-териал (6% асбеста)	Материал, содержащий 6%			Материал, содержащий 10%
			Серийный произво-дствен-ный ма-териал (6% асбеста)	неконд.базал. ваты		конд.базал. ваты	неконд.базал. ваты	конд.базал. ваты
1	Огнестойкость	Самозатухаю-щий	Самоза-тухающий	Само- зат.		Само- зат.	Самозат.	Самозат.
2	Масса 1 м²,кг, не более	3,6	3,6	3,5	3,5		3,3	3,3
3	Толщина,мм , в пределах	3,0-3,3	3,3	3,2	3,2		3,1	3,1
4	Термостойкость при температуре(180 ±2)ºСв течение 30 мин.	Материал должен плотно прилегать к металлу. На повер-хности образцов не должно быть пузырей, подтеков	Соответствует	Соответствует	Соответствует		Соответствует	Соответствует
5	Стабильность в раз-мерах ,%, в пределах	±5	0	0	0		0	0
6	Слипаемость	Свободное отделение с незначительным усилием без разру-шения материала	Соответствует	Соответ.	Соответ.		Со-ответ.	Соответ

Рис.3. Изменение коэффициента потерь колебательной энергии вибропоглощающего материала в течение гарантийного срока

Из таблицы 8 видно, что при меньшей плотности резинобитумный материал на основе кондиционной и некондиционной базальтовой ваты (содержание 8%) не только соответствует требованиям ТУ 38.305-57-077-93, но и обладает более высокой условной прочностью при растяжении и более высоким относительным удлинением при разрыве чем серийный материал, что важно для процесса формования многослойных шумоизоляционных готовых изделий для автомобилей. При этом способность к звукоизоляции разработанных материалов значительно выше уровня серийного материала, что демонстрирует рис. 4.

Таблица 8

Сравнительные физико-механические характеристики

разработанных резинобитумных материалов с серийно выпускаемыми в промышленности аналогами

№ п/п	Наименование показателя	Норма по ТУ38.305-57-077-93	Характеристики образцов,изготовленных из различных смесей
			Серий-ный производственный материал (асбест 4%)	Мате-риал, содержащий 5%		Мате-риал, содержащий 8%
			Серий-ный производственный материал (асбест 4%)	некон.базал. вата	кон.базал. вата	некон.базал. вата	кон.базал. вата
1	Условная прочность при растяжении, кгс/см², не менее- в продольном направлении- в поперечном направлении	3,02,0	3,12,3	2,31,33	2,51,50	3,652,7	3,502,9
2	Относительное удлинение при разрыве, %, не менее- в продольном направлении- в поперечном направлении	60,065,0	65,067,0	92,097,0	90,098,0	70,076,0	71,077,0
3	Плотность, кг/м³, не менее	1550	1520	1550	1540	1406	1415

На рис.4 представлены результаты определения способности к звукоизоляции опытных образцов резинобитумных материалов, содержащих 5% (образец №1) и 8% (образец №2) некондиционной базальтовой ваты в сравнении с серийно применяемым образцом №3. Способность к звукоизоляции значительно выше уровня серийного материала. Так в диапазоне частот 400-800 Гц способность к звукоизоляции превышает в 1,5-2 раза, в остальном диапазоне преимущественно на 2-5 Дб.

Рис.4 Способность к звукоизоляции композиционных материалов с разным содержанием БВ в сравнении с серийным на основе асбеста.

Полученные результаты исследования доказывают, что применение кондиционной и некондиционной базальтовой ваты позволит: исключить из битумных композиций асбест, сохранив термостойкость материала; уменьшить массу изделий, и, следовательно, снизить массу автомобиля; значительно улучшить в нем акустический комфорт. Важно также, что для этих материалов применяется и базальтовая вата, которая является отходом производства и в настоящее время не используется.

Глава 4. Модификация базальтовой ваты с целью улучшения свойств материала

Для активации поверхности БВ были использованы следующие методы модификации: термообработка (τ=1 ч, Т=100⁰С) и СВЧ-обработка (τ=3 мин, N=750 Вт). Эти методы по-разному влияют на параметры пористой структуры базальтовой ваты (табл.7).

При производстве базальтовой ваты в качестве связующего используется фенол-формальдегидная смола в количестве ~ 3%, которая закрывает поры, дефекты и трещины на поверхности волокон. Это снижает возможности базальтовых волокон в достижении высоких эксплуатационных характеристик готовых изделий. С целью повышения активности взаимодействия между компонентами битумной композиции и проводили модификацию базальтовых волокон. Проведенные исследования свидетельствуют о значительном улучшении характеристик разработанных материалов только после термообработки, что связано с большей возможностью взаимодействия базальтовых волокон с компонентами битумной системы.

Сравнительные результаты испытаний вибропоглощающих материалов на основе немодифицированной и модифицированной некондиционной базальтовой ваты доказывают (табл.9), что на основе модифицированной некондиционной базальтовой ваты формируются композиционные материалы, коэффициент потерь колебательной энергии которых (0,21 при 20ºС) превосходит композиционные материалы на основе обычной некондиционной базальтовой ваты (0,18 при 40ºС).