На правах рукописи
ЛИТУС АННА АЛЕКСАНДРОВНА
ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ШУМО- ПОНИЖАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ РАЗЛИЧНОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Технология и переработка полимеров и композитов
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
2008
Научный руководитель:
доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
доктор химических наук, профессор
Ведущая организация
С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Саратовского государственного технического университета.
Автореферат разослан
Ученый секретарь
диссертационного совета
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Проблема создания эффективных звукоизолирующих и вибропоглощающих материалов весьма актуальна, т.к. эксплуатация транспортных средств сопровождается шумом и вибрацией. В последние годы все больше внимания уделяется кардинальному улучшению экологических характеристик автомобилей. Наряду с работой по уменьшению содержания вредных веществ в отработанных газах двигателей автомобилей ведутся исследования по уменьшению акустического загрязнения воздушного бассейна. Требования национальных и международных стандартов к акустическому комфорту в салонах самолетов, автомобилей и других транспортных средств, городских и населенных пунктах регулярно повышаются и производители автомобилей вынуждены постоянно увеличивать количество применяемых шумопонижающих материалов, улучшать их качество. Значение показателей шума для транспортных средств нормируется ГОСТами и международными стандартами.
Одним из приоритетных направлений является создание новых -звуко- и вибропонижающих композиционных материалов с улучшенными свойствами и внедрение этих материалов в производство. Старейшими шумопонижающими материалами являются битумные композиции на основе волокнистых или дисперсных минеральных наполнителей. Многообразие свойств волокнистых наполнителей открывает широкие возможности направленного регулирования физико-механических свойств композиционных материалов - прочности, термостойкости и др. При этом важно, чтобы волокнистые наполнители были экологически чистыми и широко доступными. Именно поэтому отношение к такому наполнителю как асбест становится с каждым годом все более отрицательным и его замена при изготовлении шумопонижающих материалов в автомобильной промышленности весьма актуальна. В последние годы все увереннее вытесняют канцерогенный асбест в разных технологических процессах композитов базальтовые волокна, которые относятся к самым перспективным волокнам для армирования полимерных композиционных материалов (ПКМ).
Шумопонижающие звукоизолирующие и вибропоглощающие материалы, изготавливаемые на основе битумных композиций, предназначены для применения в автомобилестроении для эффективного снижения внешнего и внутреннего шума в салоне транспортного средства. Кроме того, это самые недорогие шумопонижающие материалы, что делает их привлекательными на автомобильном рынке.
Целью настоящей работы является расширение спектра ассортимента и повышение эффективности шумопонижающих материалов на основе битума, повышение их вибропоглощающих, звукоизолирующих и прочностных свойств с одновременным снижением массы материала, исключение из рецептуры канцерогенного асбеста с сохранением высокой термостойкости полимерного композиционного материала.
Для достижения поставленной цели решались следующие научно-технические задачи:
- исследование эффективности использования базальтовых волокон (БВ), базальтовой ваты (отходы теплоизоляции азотно-кислородной станции) в битумных вибропоглощающих материалах;
- исследование эффективности использования базальтовых волокон в битумных звукоизолирующих материалах;
- установление закономерностей и технологических параметров изготовления битумных шумопонижающих материалов на основе базальтовых волокон;
- изучение механизма взаимодействия в системе «базальтовые волокна - битумное связующее» и структуры шумопонижающих материалов;
- определение физико-химических, механических и акустических характеристик шумопонижающих материалов на основе БВ;
- исследование влияния модификации базальтовой ваты на физико-механические и акустические характеристики шумопонижающих материалов;
- сравнительное исследование характеристик разработанных шумопонижающих материалов с серийно-применяемыми материалами.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые:
- доказана целесообразность и эффективность использования базальтовых волокон для производства вибропоглощающих и звукоизолирующих материалов;
- установлен механизм взаимодействия базальтовых волокон и битумного связующего;
- определена оптимальная рецептура битумных звукоизолирующих и вибропоглощающих материалов на основе БВ;
- доказано испытаниями в лабораториях АвтоВАЗа и ОАО «Балаковорезинотехника» повышение акустических и прочностных характеристик разработанных материалов в сравнении со стандартными. Так в диапазоне частот 400-800 Гц способность к звукоизоляции превышает в 1,5-2 раза, в остальном диапазоне преимущественно на 2-5 Дб.
- доказана эффективность замены асбеста на базальтовые волокна в разработанных вибропоглощающих и звукоизолирующих материалах. При этом в производственных условиях доказано сохранение высоких термостойких свойств материала в отсутствии канцерогенного асбеста;
- установлено, что при меньшей массе резино-битумный материал на основе базальтовых волокон обладает более высокой прочностью при растяжении и более высоким относительным удлинением при разрыве, что положительно влияет на процесс формования многослойных шумоизолирующих изделий для автомобилей;
Практическая значимость работы состоит в том, что
- разработаны технология производства эффективных вибропоглощающих и звукоизолирующих композиционных материалов с применением базальтовой ваты;
- доказано, что отходы базальтовой ваты являются ценным компонентом для изготовления шумопонижающих материалов.
- выпущены опытно-промышленные партии композиционных материалов на ЗАО «Химформ», которые соответствуют требованиям, предъявляемым к вибропоглощающим и звукоизолирующим материалам.
На защиту выносятся следующие основные положения:
- результаты исследования эффективности использования базальтовой ваты для замены асбеста и регулирования свойств получаемых вибропоглощающих и звукоизолирующих материалов;
- эффективность модификации базальтовой ваты на свойства звукоизолирующих и вибропоглощающих материалов;
- результаты комплексных исследований по влиянию базальтовой ваты на структуру и свойства шумопонижающих материалов.
Апробация результатов работы. Результаты работы доложены на Международной конференции «Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология.» (Саратов, 2007г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 1 патент, 1 положительное решение, 1 статья в центральной печати, ОТРЕДАКТИРОВАТЬ!!!
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, методической части 6 глав, выводов, списка библиографических источников. Работа изложена на __ страницах, включает __ рисунков, __ таблиц и __ приложений.
Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту кандидату технических наук, доценту Балаковского института техники, технологии и управления СГТУ Синицыной И.Н. за участие в исследованиях и помощь в работе над диссертацией.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение содержит обоснование актуальности темы, цели и задачи исследований, научную новизну и практическую значимость работы.
Глава 1. Литературный обзор
Содержит анализ современного состояния проблемы использования базальтовых наполнителей и полимерных композиционных материалов на их основе. Проведен анализ литературы, отражающий развитие и современное состояние проблемы создания шумопонижающих материалов. Проанализированы литературные данные об используемых компонентах и средствах достижения эффективности шумопонижения. На основании проведенного анализа подтверждена необходимость замены канцерогенного асбеста в составе шумопонижающих материалов и актуальность создания новых эффективных материалов с высокими эксплуатационными свойствами
Глава 2. Объекты и методы исследования
При выполнении исследований использовались следующие материалы со следующим химическим составом: смола «Политер» по ТУ 2451-012-00149452-99; ди-(2-этилгексил)-фталата по ГОСТ 8728-88; мел МТД-Б по ТУ 5743-114-00149289-2000 микросферы полые по ТУ 5717-37-00284351-20002; смола стирольно-инденовая по ТУ 14-6-89-73; слюда марки СДФ по ГОСТ 19571-74; слюда флогопит молотая для металлургической промышленности СМФФ-160 по ТУ 21-25-241-80; микроволластонит фракционированный (МИВОЛЛ) м. 03-97 по ТУ 5777-006-40705684-2003; каучук синтетический бутадиен-стирольный СКС-30АРКМ-15 по ГОСТ 11138-78; сополимер этилена с винилацетатом «Сэвилен» по ТУ 6-05-1636-97; кондиционная базальтовая вата ТУ 21-23-247-88; некондиционная базальтовая вата, длительно использовавшаяся в качестве теплоизоляции реакторов азотно-кислородной станции ОАО «Саратоворгсинтез»; битум нефтяной «Пластбит II» по ТУ 38 101580-75; асбест хризотиловый по ГОСТ 12871-93.
Исследования проводились с применением комплекса современных независимых и взаимодополняющих методов: ИК-спектроскопии, рентгенографического анализа (РГА), термогравиметрического анализа (ТГА), газовой хроматографии (ГХ), стандартных методов испытаний технологических параметров и физико-механических свойств разрабатываемых ПКМ.
Экспериментальная часть работы
Глава 3. Модификация битумных и резино-битумных материалов базальтовыми волокнами с целью повышения комплекса физико-механических и акустических свойств вибропоглощающих шумопонижающих материалов
3.1 Исследование влияния базальтовых волокон на свойства битумных вибропоглощающих и резино-битумных звукоизолирующих композиций
Основными задачами при решении проблемы создания битумных композиционных материалов на основе базальтовых волокон являются улучшение их вибропоглощающих, звукоизолирующих и прочностных свойств с одновременным снижением массы, и исключение из рецептуры канцерогенного асбеста с сохранением высоких термостойких свойств материала. В качестве контрольных образцов использовались широко применяемые серийные резинобитумная и битумная смеси, в состав которых входят битум, сэвилен, микросферы, диоктифталат, мел, асбест и др. компоненты (табл 1). Асбест входит в состав резинобитумных композиций в количестве 2-3%, битумных - 4-5%.
Свойства композиции определяются как количественным соотношением, так и свойствами отдельных составляющих. Базальтовая вата используется в качестве теплоизоляционного материала в азотно-кислородных установках, атомных станциях, магистральных теплопроводах и др. После истечения срока эксплуатации некондиционная (отработанная) вата вывозится на свалку. Поэтому использование такой ваты, наряду с кондиционной, при разработке вибропоглощающих битумных и звукоизолирующих резино-битумных материалов является перспективным направлением.
С этой целью изготовлены и исследованы образцы звукоизолирующей резино-битумной композиции по ТУ 38.105.1619-87 с различным процентным содержанием некондиционной базальтовой ваты, заменяющей асбест (табл.1, 2).
Таблица1
Составы резино-битумных звукоизолирующих композиций
|
|
Наименование
компонента
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
|
Массовые доли, %
|
|
|
Битум (марка
«Пластбит2»)
|
17,0
|
19,0
|
20,0
|
20,0
|
21,0
|
23,0
|
|
|
Сэвилен м. 11306-075
|
1,0
|
1,0
|
1,0
|
1,0
|
2,0
|
1,0
|
|
|
Дибутилфталат
|
1,0
|
1,0
|
1,0
|
1,0
|
1,0
|
1,0
|
|
|
Мел (марка МТД-Б)
|
65,0
|
64,0
|
63,0
|
65,0
|
63,0
|
62,0
|
|
|
Бутадиен-сти-рольный каучук
|
8,0
|
8,0
|
10,0
|
8,0
|
8,0
|
8,0
|
|
|
Вата базальтовая (некондиц)
|
8,0
|
7,0
|
5,0
|
5,0
|
5,0
|
5,0
|
|
|
По внешнему виду полученная смесь технологична, пластична, волокна равномерно распределены по всему объему замеса, материал легко каландруется. При использовании кондиционной базальтовой ваты для изготовления битумных композиций не достигается равномерное распределение в объеме смеси и в результате получается неоднородный материал. Для достижения равномерности распределения волокон в смеси необходимо увеличивать продолжительность перемешивания и проводить дополнительную подготовку кондиционной ваты путем её разволокнения. При этом, как видно из таблицы 2, физико-механические показатели резинобитумных материалов на основе некондиционной ваты не ухудшаются. Это ранее было доказано и для базальтопластиков.
Таблица 2
Физико-механические свойства резинобитумных материалов на основе кондиционной и некондиционной базальтовой ваты
|
|
Базальтовая
вата
|
Условная прочность при растяжении, кгс/см2
|
Относительное удлинение при разрыве, %
|
Плотность, кг/м3
|
|
|
в продольном направлении
|
в поперечном направлении
|
в продольном направлении
|
в поперечном направлении
|
|
|
|
Кондиционная
|
3,50
|
2,9
|
71,0
|
77,0
|
1415
|
|
|
Некондиционная
|
3,65
|
2,7
|
70,0
|
76,0
|
1406
|
|
|
Примечание: содержание базальтовой ваты: 8%.
Из табл. 3 видно, что из шести отработанных композиций наиболее соответствуют требованиям ТУ по способности к звукоизоляции первые три, содержание некондиционной базальтовой ваты в которых составляет 5-8%. Первая композиция наиболее интересна, так как при наименьшей плотности 1406 кг/м3 материал обладает практически максимальной способностью к звукоизоляции. Серийные материалы при плотности материала менее 1550 кг/мі не обеспечивают требуемой звукоизоляции, поэтому в технических условиях требование к плотности материала одно из самых определяющих.
Таблица 3
Физико-механические характеристики резино-битумных звукоизолирующих композиций на основе некондиционных базальтовых волокон.
|
Физико-механические
показатели
|
Технические условия, ТУ
38.105.1619-87
|
Состав
|
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
|
Плотность, кг/м3, не менее
|
1550
|
1406
|
1489
|
1550
|
1580,0
|
1548,0
|
1536,0
|
|
Способность к звукоизоляции, Дб, не менее, при частоте Гц
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
4000
5000
6300
|
5
6
10
12
16
18
22
30
29
29
35
40
48
|
8,2
12,4
17,8
23,0
24,5
29,3
36,7
43,8
36,7
34,2
41,5
43,5
48,6
|
8,4
12,5
17,9
23,1
24,3
29,3
35,8
42,9
36,8
33,6
41,3
43,4
46,6
|
9,6
13,3
18,5
23,5
24,2
29,4
34,9
42,9
34,1
33,7
41,4
41,9
48,4
|
9,7
13,2
18,6
23,6
24,8
29,6
34,3
43,1
34,2
33,2
42,3
42,1
45,2
|
9,2
12,8
17,2
21,3
22,2
23,6
31,2
38,6
36,9
29,8
34,5
34,6
36,1
|
6,6
12,1
15,4
19,4
20,3
20,9
29,4
33,6
31,4
28,5
29,6
29,9
30,2
|
|
|
Преимущество первых трех композиций доказывает и зависимость условной прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве в продольном и поперечном направлениях для испытанных составов резинобитумных материалов. При нормах условной прочности при растяжении не менее 3,0 и 2,0 кгс/смІ и относительного удлинения при разрыве - не менее 60 и 65% в продольном и поперечном направлениях, разработанные материалы обладают условной прочностью 3,0 -3,8 и 2,0-2,8 кгс/смІ, относительным удлинением 70-89 и 76-91%.
Рис. 1.Зависимость условной Рис. 2. Зависимость относительного
прочности при растяжении удлинения при разрыве
Анализируя полученные результаты определено оптимальное содержание некондиционной базальтовой ваты при изготовлении композиций для резинобитумных звукоизолирующих материалов - 5-8%.
В качестве битумного вибропоглощающего материала по ТУ38.105-15-40-84 изготовлены и исследованы образцы на основе некондиционной базальтовой ваты вместо асбеста (табл. 3,4). Анализируя физико-механические характеристики разработанных материалов видно, что лучшими характеристиками обладают композиции 4-7, содержание некондиционной базальтовой ваты в которых 6-10%. Данные образцы обладают высокой термостойкостью в отсутствии асбеста, масса 1 мІ материалов находится в интервале 3,2-3,5 кг, а коэффициент потерь колебательной энергии на частоте (200±5) Гц при Т= 20 и 40єС не уступает серийно изготавливаемой продукции 0,1 и 0,18.
Данные табл. 3-4 свидетельствуют, что для решения задач улучшения вибропоглощающих и технологических характеристик, снижения массы разрабатываемых материалов, сокращения времени изготовления битумной смеси и в конечном итоге времени изготовления готового материала была отработана другая битумная вибропоглощающая композиция (Таблица 5,6), в состав которой дополнительно были введены слюда марки СДФ по ГОСТ 19571-74; слюда флогопит молотая для металлургической промышленности СМФФ-160 по ТУ 21-25-241-80; микроволластонит фракционированный (МИВОЛЛ) м. 03-97 по ТУ 5777-006-40705684-2003. Это позволило сократить на 25% время изготовления битумной смеси, сохранить термостойкость и коэффициент потерь материала при значительно меньшей массе 1 мІ - 2,7-3,2 кг. Оптимальное содержание некондиционной базальтовой ваты в данной композиции составляет 5-7%.
Таблица 3
Составы битумных вибропоглощающих композиций
|
Наименование
компонента
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
|
Битум (марка
«Пластбит II»)
|
22,0
|
23,0
|
24,0
|
24,0
|
24,0
|
24,0
|
24,0
|
26,0
|
27,0
|
28,0
|
|
|
Смола (марка «Политер» )
|
6,0
|
8,0
|
9,0
|
9,0
|
9,0
|
9,0
|
9,0
|
10,0
|
10,0
|
11,0
|
|
|
Ди-(2-этилгексил)-фталат
|
2,0
|
2,0
|
2,0
|
2,0
|
2,0
|
2,0
|
2,0
|
2,0
|
2,0
|
2,0
|
|
|
Мел (марка МТД-Б)
|
48.0
|
45,0
|
44,0
|
42,0
|
40,0
|
38,0
|
40,0
|
36,0
|
35,0
|
34,0
|
|
|
Микросферы
|
20,0
|
19,0
|
18,0
|
17,0
|
17,0
|
17,0
|
15,0
|
16,0
|
16,0
|
15,0
|
|
|
Некондиц. базальтов. ваты
|
2,0
|
3,0
|
3,0
|
6,0
|
8,0
|
10,0
|
10,0
|
10,0
|
10,0
|
10,0
|
|
|
Таблица 4
Физико-механические характеристики битумных вибропоглощающих композиций
|
|
Физико-механические показатели
|
Норма по ТУ 38.105-
15-40-84
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
|
|
Огнестойкость
|
Самозат.
|
Самозат.
|
Самозат.
|
Самозат.
|
Самозат.
|
Самозат.
|
Самозат.
|
Самозат.
|
Самозат.
|
Самозат.
|
Самозат.
|
|
|
Масса 1мІ, кг
|
Не более 3,6
|
3,3
|
3,4
|
3,6
|
3,5
|
3,4
|
3,3
|
3,2
|
2,9
|
2,8
|
2,6
|
|
|
Толщина ,мм
|
3,0-3,3
|
3,0
|
3,1
|
3,2
|
3,2
|
3,2
|
3,1
|
3,2
|
2,6
|
2,5
|
2,3
|
|
Термостойкость
при температуре (180±2)єС
|
Материал должен плотно прилегать к ме-таллу. На по-верхности образцов не должно быть пузырей,
подтеков
|
Не
соответ.
|
Не
соответ.
|
Соответ.
|
Соответ.
|
Соответ.
|
Соответ.
|
Соответ.
|
Соответ.
|
Соответ.
|
.Соответ.
|
|
|
Стабильность в размерах, %
|
В пределах ±5
|
3
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
|
|
Коэффициент потерь на частоте (200±5) Гц ,
при Т=40єС
при Т=20єС
|
Не менее
0,1
0,17
|
0,06
0,1
|
0,09
0,15
|
0,1
0,16
|
0,1
0,17
|
0,1
0,18
|
0,11
0,18
|
0,1
0,18
|
0,09
0,17
|
0,09
0,16
|
0,08
0,15
|
|
|
Таблица 5
Составы битумных вибропоглощающих композиций
|
Наименование
компонента
|
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 ТУ
38.105-15-40-84
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
|
|
Огнестойкость
|
Самозатухаю-
щий
|
Самозат.
|
Самозат.
|
Самозат.
|
Самозат.
|
Самозат.
|
Самозат.
|
Самозат.
|
Самозат.
|
Самозат.
|
Самозат.
|
|
|
Масса 1мІ, 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
|
|
Термостойкость
при температуре (180±2)єС
|
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=40єС
при Т=20єС
|
Не менее
0,1
0,17
|
0,1
0,11
|
0,09
0,12
|
0,1
0,16
|
0,1
0,17
|
0,11
0,18
|
0,11
0,18
|
0,1
0,18
|
0,1
0,17
|
0,1
0,18
|
0,1
0,18
|
|
|
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 40єС 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 ТУ
38.105-
15-40-84
|
Фактические показатели
|
|
|
|
|
Серийный произво-дствен-ный ма-териал (6% асбеста)
|
Материал, содержащий 6%
|
Материал, содержащий 10%
|
|
|
|
|
|
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 мІ,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)єС
в 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 ТУ
38.305-
57-077-
93
|
Характеристики образцов,
изготовленных из различных смесей
|
|
|
|
|
Серий-ный производственный материал
(асбест 4%)
|
Мате-риал, содержащий 5%
|
Мате-риал, содержащий 8%
|
|
|
|
|
|
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
|
3,0
2,0
|
3,1
2,3
|
2,3
1,33
|
2,5
1,50
|
3,65
2,7
|
3,50
2,9
|
|
|
2
|
Относительное удлинение при разрыве, %, не менее
- в продольном направлении
- в поперечном направлении
|
60,0
65,0
|
65,0
67,0
|
92,0
97,0
|
90,0
98,0
|
70,0
76,0
|
71,0
77,0
|
|
|
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 ком ...........
Страницы: [1] | 2 |
|
