способ получения формующегося звукопоглощающего материала

Формула изобретения

1. Способ получения формующегося звукопоглощающего материала на основе измельченного пенопласта, включающий смешение его со связующим, механическое уплотнение в форме и отверждение при повышенной температуре, отличающийся тем, что в качестве пенопласта используют измельченный эластичный пенополиуретан, преимущественно открытопористой структуры с плотностью 15-70 кг/м³, проходящий через сито с размером ячейки 7 мм, а в качестве связующего используют или карбамидоформальдегидную смолу с соотношением аминных и формальдегидных групп 1: 0,8, модифицированную меламином, с содержанием меламина от 1 до 100 мг и диэтиленгликолем с содержанием диэтиленгликоля от 1 до 20 мг на 100 мг полимера, с катализатором отверждения, или 45-50% водную дисперсию акрилового сополимера с соотношением метилметакрилата: бутилакрилата: метакриловой кислоты = 15: 80: 5 мас. %, или 45-50% водную дисперсию поливинилацетата, модифицированную эпоксидным олигомером, взятым в количестве 70-100 мг олигомера на 100 мг поливинилацетата, причем связующее берут в количестве 10-15 мас. ч. на 100 мас. ч. пенополиуретана, а механическое уплотнение материала осуществляют до плотности 100-160 г/м³, и формование проводят при 130-150^oС в течение 15-25 мин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что материал дополнительно включает частицы измельченного натурального или синтетического волокна и/или полиэтилентерефталатной пленки, проходящие через сито с размером ячейки 7 мм в количестве от 1 до 20 мас. ч. на 100 мас. ч. измельченного пенополиуретана.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что материал формуют толщиной 7-10 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к звукопоглощающим материалам, изготавливаемым преимущественно на основе открытопористых полимерных материалов, в частности пенополиуретана (ППУ), предназначенным, например, для применения, в частности в автотракторной технике, для изоляции салона транспортного средства от шума двигателя, а также для снижения уровня внутреннего шума подкапотного пространства автомобилей. Материал может быть использован как самостоятельно, так и в составе слоистых, в т.ч. формуемых материалов.

Уровень техники.

Упругие пенопласты с открытыми порами все чаще используются для звуко- и теплоизоляции зданий и автомобилей. Образующиеся при этом технологические и потребительские отходы должны подвергаться переработке.

Известен способ улучшения звукоизоляционных свойств пенопластов за счет дополнительной обработки отформованных плит из пенопласта многократным сжатием на 6090% исходной толщины. После обработки плотность плит возрастает с 1730 до 2035 кг/м³. Данный метод применяют для обработки блочных пенопластов, из которых затем будут получаться плиты [заявка 4330314, Германия, МПК В 29 С 67/20, опубл.1995].

Известен способ получения материалов из отходов ППУ, при котором отходы измельчают до частиц размера <50 мм, и приготавливают гранулят так, чтобы содержание частиц с размером 3 мм составляло не более 15%, а частиц размером 315 мм - 3070%. Подготовленные таким образом отходы обрабатывают специальным вяжущим веществом в количестве 6594%. Из полученной массы формуют плиты, покрываемые затем двусторонними или односторонними обкладками - гипсовыми, войлочными, жестяными, из синтетических материалов, или формируют блоки, из которых после 24 ч выдержки выдавливают фасонные элементы или плиты, которые затем обкладывают [Способ утилизации отходов пористых изделий, в частности пенополиуретанов. Sposob utylizacji odpaclow tworzyw porowatych, zwiaszcza pianek poliuretanowych, Polim.-tworz. Wielkoczasteczk, 1994, 39, 2, с. 128].

Известен способ получения теплоизоляционных изделий, состоящих из пористой фасонной детали кажущейся плотности 50350 кг/м³, предпочтительно 100250 кг/м³, получаемой в результате измельчения жесткого пластмассового пеноматериала с получением порошка или хлопьев и смешения их со связующим при одновременном или последовательном прессовании и формовании [патент РФ 2154577, МПК В 32 В 5/18, 7/02, опубл. 10.05.1999].

Известен способ получения деталей из пенопластов с использованием рециклата [заявка 4333330, Германия, МПК В 29 С 67/20, опубл. 06.04.1995], выбранный в качестве прототипа. Суть заявленного способа сводится к следующему: отходы пенопластов предварительно измельчают в хлопья с размерами частиц 0,150 мм, которые затем смешивают со связующим и отвердителем. В результате образуется смесь состава (в весовых частях): измельченный пенопласт -100; связующее - 550; отвердитель - 0,15; вода - 550.

Полученную смесь загружают в форму, где чисто механически уплотняют до плотности 2050 г/л. Затем форму продувают в течение 0,560 мин водяным паром с температурой 104158^oС и давлением 0,15 бар. В заключение полученную заготовку помещают в печь с температурой 180250^oC на 0,156 ч. В результате получают высококачественную деталь, пригодную для использования в строительстве, автомобилестроении и других отраслях промышленности.

Задачей изобретения является расширение арсенала звукопоглощающих материалов, предназначенных для снижения уровня шума в салоне автомобиля, а также внешнего шума, в частности за счет использования для их получения измельченного открытопористого эластичного пенополиуретана, источником которого являются технологические отходы или отходы потребления материалов и изделий, содержащих ППУ.

Сущность изобретения.

Сущность заявляемого способа получения звукопоглощающего формующегося материала заключается в том, что частицы пенополиуретана измельченного, например, в роторном или ножевом измельчителе, проходящие через сито с размером ячейки 7 мм смешивают с полимерным связующим, механически уплотняют в форме до плотности 100160 г/м³ и отверждают при температуре 130150^oС в течение 1525 мин. В качестве пенополиуретана используют эластичный пенополиуретан преимущественно открытопористой структуры с плотностью 1570 кг/м³, а в качестве связующего - или карбамидоформальдегидную смолу с соотношением аминных и формальдегидных групп 1:0,8, модифицированную меламином, с содержанием меламина от 1 до 100 мг и диэтиленгликолем с содержание диэтиленгликоля от 1 до 20 мг на 100 мг полимера, с катализатором отверждения, или 4550% водную дисперсию акрилового полимера с соотношением метилметакрилата : бутилакрилата : метакриловой кислоты=15:80:5 мас.%, или 4550% водную дисперсию поливинилацетата (ПВА), модифицированную эпоксидным олигомером, взятым в количестве 70100 мг на 100 мг ПВА, причем связующего берут 1015 маc.ч. на 100 маc.ч. ППУ.

Для ускорения процесса отверждения связующего на основе модифицированной карбамидоформальдегидной смолы используют катализатор отверждения, например 25% водный раствор хлористого аммония. Соотношение смолы и катализатора отверждения в пересчете на сухое вещество составляет 97:3 мас.% соответственно.

Формующаяся композиция дополнительно может включать и другие измельченные материалы, также проходящие через сито с размером ячейки 7 мм, например ткани и нетканые материалы на основе натуральных или синтетических волокон, пленочных материалов (например, полиэтилентерефталатных), в количестве от 1 до 20 маc.ч. на 100 маc.ч. ППУ.

Композицию связующего на основе карбамидоформальдегидной смолы готовят в емкости с мешалкой, куда загружают смолу и при работающей мешалке добавляют катализатор отверждения - водный 25% раствор хлористого аммония. Перемешивание осуществляют в течение 5 минут.

Композицию связующего на основе дисперсии ПВА готовят в емкости с мешалкой, куда загружают дисперсию ПВА и при вращающейся мешалке с частотой 14001700 об/мин вводят эпоксидный олигомер, например марки ЭД-20 по ГОСТ 10587-84. Смешение ведут в течение 1520 мин.

Измельченный ППУ обрабатывают связующим в быстроходном смесителе в течение 815 минут при массовом соотношении 1015 маc.ч. связующего на 100 маc. ч. ППУ.

Формование материала осуществляют в пресс-форме пуансон-матричного типа. Перед загрузкой смеси пресс-форму изнутри обрабатывают силиконовой смазкой.

Формующуюся композицию равномерно распределяют по поверхности матрицы и механически уплотняют до плотности 100160 г/м³. Затем механически фиксируют форму в таком положении и помещают ее в термокамеру с температурой 130150^oC, где выдерживают в течение 1525 мин. Затем форму вынимают из термокамеры, открывают и сформованный материал извлекают.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Пенополиуретан с плотностью 25 кг/м³, измельченный в измельчителе ножевого типа, просеивают через сито с размером ячейки 7 мм.

Затем готовят композицию связующего на основе карбамидоформальдегидной смолы, модифицированной меламином в количестве 10 мг на 100 мг полимера и диэтиленгликолем в количестве 10 мг на 100 мг полимера, с катализатором отверждения - 25% водным раствором хлористого аммония. В емкость с мешалкой загружают указанную смолу и при работающей мешалке добавляют катализатор отверждения. Перемешивание осуществляют в течение 5 минут.

Соотношение карбамидоформальдегидной смолы, модифицированной меламином и диэтиленгликолем, и катализатора отверждения в пересчете на сухое вещество составляет 97:3 мас.% соответственно,

К измельченному ППУ добавляют измельченную полиэтилентерефталатную пленку и измельченное полиэфирное волокно в количестве 1 мас.ч. и 5 мас.ч. соответственно на 100 мас.ч. ППУ и полученную смесь обрабатывают связующим в быстроходном смесителе в течение 10 минут при массовом соотношении 12 мас.ч. смолы на 100 мас.ч. ППУ.

Формование материала осуществляют в пресс-форме пуансон-матричного типа. Пресс-форму предварительно прогревают в термокамере при температуре 140^oС в течение 15 минут, а внутреннюю поверхность формы обрабатывают силиконовой смазкой.

Смесь равномерно распределяют по поверхности матрицы и механически уплотняют до плотности 100 г/м³. Затем фиксируют форму в таком положении и помещают ее в термокамеру с температурой 140^oС, где ее выдерживают в течение 20 мин. Затем форму вынимают из термокамеры, открывают и сформованный материал извлекают, Толщина готового материала составляет 7 мм.

Получают материал с коэффициентом звукопоглощения в диапазоне частот 8006300 Гц - 0,400,95.

Примеры выполнения изобретения и показатели качества получаемых материалов приведены в таблице.