CN1007051B

CN1007051B - 柔性多层复合材料

Info

Publication number: CN1007051B
Application number: CN 87101832
Authority: CN
Inventors: 让-比尔·贝舒; 雅克·约瑟夫·尚勒布
Original assignee: Rubber Products & Plastic Co
Current assignee: Rubber Products & Plastic Co
Priority date: 1987-03-12
Filing date: 1987-03-12
Publication date: 1990-03-07
Also published as: CN87101832A

Abstract

本发明的隔音、隔热的多层复合材料结构中具有密实的弹性材料和蜂窝状弹性材料。这种结构至少是由三层弹性材料交替组成，其特征是蜂窝材料(2)的密底低于或等于200kg/m³，压缩到50%时，模数至少等于0.1Mpa，上述复合材料整个结构可产生弹性变形。

Description

本发明涉及建筑业、运输业、以及遮盖设备的结构等领域，在这些专业领域要求隔音与隔热。

现有的以坚实的、蜂窝状材料为主要成份的复合材料结构，一般来说，只能保证隔音，或是只能隔热;法国专利FR2517728介绍了一种多层复合材料，其构成是：在一层膨胀的聚合物上，粘上一层以沥青为主要成份的弹性中间层，该中间层两面用玻璃纤维或玻璃柱加固。然后，再加上一层含有硬质无机料的弹性沥青层。这种材料的优点在于具有良好的隔音效果，但不能隔热。法国液化气体公司申请的专利FR2101078中介绍了一种多层隔热复合材料，该材料含有聚氯乙烯和聚苯乙烯泡沫塑料，将此膨胀的材料置于压缩状态，以便消除热膨胀引起的尺寸变化。这种材料在低温时隔热效果极为有效，并具有材料轻的优点，但它质地坚硬，因此，不能弹性变形，这种材料不能隔音。

人们还知道，有些复合材料既能隔热，也能隔音，象美国孟山都公司申请的专利US3911190中介绍的。就是这种既能隔音又能隔热的复合材料。这种复合材料的构成如下：在一薄层热塑性材料上，粘上一层腈基橡胶，在这上面再粘上一层蜂窝状结构材料，这种蜂窝状材料，一般是以聚胺酯为主要成份，蜂窝状材料的孔内充满卤化气体。这种复合材料具有质地轻、隔音、隔热等优点，但它不能弹性变形，就其性质来说，它不可能做成自承重结构。

在法国专利2218179中，拜耳公司公开了三层复合材料的制法，其中夹在两层密实弹性材料板之间的中间层由低弹性模数蜂窝状热塑性材料构成，没有弹性，即变形后不能复原。

而且，该中间层使用时不能承受剪应力，因为其材质必然是“软而无弹性”的材料。

对已有发明进行分析后表明，目前尚没有这样一种复合材料，它既能隔音、又能隔热、质地轻、受压后能弹性变形和自承重的复合材料。

本发明的复合材料是由密实的、蜂窝状、弹性材料组成，由于这种复合材料内有蜂窝状弹性物，故从大体上说，可以产生相似性变形，而且，这种材料由于它的蜂窝状材料与相邻的密实材料层连接而起桁架作用，这样，利用这种复合材料做成的各种结构，就可以保证具有自承重能力。

这种复合材料结构是由下列各层连接而成;

（1）一层密实的弹性材料层，该层保证密封性，并能抵抗各种恶劣天气和种种大气因素。

（2）一层（或是数层）蜂窝状材料层，其弹性变形性能极好，可弹性恢复原形，弹性模数高，该层保证此复合材料质地轻、能隔音隔热，板壁具有自承重能力，且在变形后，此种复合材料中的其它组成部分的间隔仍保持不变。

（3）一层密实的弹性材料层，有时用高弹性模数的纺织纤维布或金属缆绳加固，此层材料可保证起到防止破裂和耐各种撞击的作用。

本发明的技术特征以及各种不同的实施方案可参看以下说明与附图：

图1所示为根据本发明的多层复合材料的各种不同组成部分。

图2表示上述复合材料的一种应用。

图3画出利用多层复合材料做成连接在法兰盘上的一种板壁。

图4和图5表示用加入或不加增强材料的弹性橡胶混合材料做成的薄板和各种不同结构中多层复合材料的隔音性能。

图1表示这种复合材料各组成部分的各种不同的组合。

在图1a上，本发明的复合材料组成部分如下：

-（1）层，该层为密实的以高弹体为主的混合材料，最好用氯丁橡胶为主要成份，以保证其防火性能。

-（2）层中间层，中间层用蜂窝状材料做成，可产生弹性变形，质量密度最多等于200kg/m³，最好在70和100kg/m³之间，压缩时，弹性模数高，也就是说，在弹性变形达到50%的情况下，至少要等于0.10MPa，最好是用乙烯、丙烯和二烯三聚网状混合物为主要成份经膨胀做成。

-（3）层，最后第三层是用密实的弹性混合材料做成，此层有时可以与（1）层所用的混合材料的性质相同，但不是必须如此，该层材料的配方应保证具有良好的耐火性。

下表作为非限制性实例，列出蜂窝状材料的物理性能（密度），机械性能（刚度、压缩模数、拉伸模数、断裂强度和伸长率以及撕裂强度）和热性能（导热率）。这些数据是根据法国标准测出的，其参照标准也已列出。这种蜂窝状材料可用来做多层复合材料的中间层（2）。

图1b与图1a的区别在于，在第三层（3）中间加上一层（或数层）纺织纤维或金属增强布（4），以保证具有防止破裂的性能。

图1c表示一种五层的复合材料的构成部分。这种复合材料中，交错夹有密实的弹性体和蜂窝状弹性体。这种复合材料的第一层（1）是一层密实的弹性物质，第二层（2）用蜂窝状弹性物质做成，第一层和第二层与图1a和1b中所介绍的材料相同;然后是第五层（5），该层以密实的弹性物质为主要成份的混合材料制成，目的是增加各种不同材料分界面的数目，这样，就可增强隔音效果，减少声音传输的可能性。然后，在（5）层之后，再加上一层蜂窝状弹性材料层（2），和一层以弹性材料为主要成份的密实混合材料层（8），有时，这层材料内还加入纤维或金属增强布（4）。这种复合材料的组成部分（2）、（3）和（4）部分与图1b中所介绍的相同。

图2说明多层复合材料可用来制作火车车厢（8）间旅客来往的整体通道（7）。同样，这种材料也可用于地铁车辆或公路车辆，例如，通道式有轨电车或公共汽车。

图2a表明整体通道（7），它允许旅客来往通过，并可保护旅客。

图2b表明这样一种车厢通道与车辆的轴成正交的剖面图，该通道安装在法兰盘（6）上，该法兰盘用来将通道固定在车厢的正前方。

这种车辆通道采用的复合材料结构如下：从外向里看，先是一层密实的材料（1），用来抵抗恶劣天气。然后，是蜂窝状材料层（2），该层作为隔音和隔热板，再是一层密实材料层（3），用来防火、防止撕破和撞击。在通道上加上一种可变形的地板（9），以便保证车辆地板的连续性，并可在列车运行方向增强隔音效果。

在同类性质的应用中（没有图示），该多层复合材料呈现出许多优点，可以做成供船舶或飞机旅客上下用的活动扶梯的可变形部件，使旅客从飞机场登上飞机，或是从码头上登上轮船。

由于这种复合材料具有自承重能力，能弹性变形、质地轻盈的特点，所以不论用在铁路、市内交通、机场或港口上，都可以减少上述通道变形时所需要的能量。此外，它能够抵抗恶劣天气和破裂，这也是很有利的因素。

图3是采用多层复合材料做成板壁的纵剖面图。该图说明板壁的各组成部分与坚固的金属法兰盘（6），或是用坚固的复合材料做成的法兰盘连接的一种方式。从图3上可看出，（1）层用密实弹性体为主要成份的混合材料做成，（2）层用蜂窝状弹性材料做成，（3）层延伸到法兰盘下，一直到达（7）区内。在该图上，（3）层内包含有纺织纤维或金属增强部分（4）。用纺织纤维布或金属缆绳做成的一层（12）称为连接层，由于在板壁与固定用的法兰盘（6）之间复盖了一层加强层（4），连接层（12）就起到进一步连接的作用。

图4以曲线表明随频率变化的声音衰减试验结果。试验采用两种材料，一是用密实的弹性混合材料（1）做成的薄板，另一是用相同的材料（1）但经过金属缆绳（4）加强的薄板，这两种材料厚度相同。

图4a与图4b表明两种试样的结构，图4a的试样曲线为（C），图4b的试样对应曲线为图4c上的（R），在图4c上，横座标轴（X）表示测试的八度频率，纵座标轴（Y）表示声音衰减的分贝数。

曲线（C）与曲线（R）表示声音衰减试验中测出的实验值，两种试样经过试验后的结果列表如下：

通过对曲线图中（C）和（R）的分析，可以推断，在密实的混合材料层（1）内，加入增强成份（4）后，隔音效果改变不大，声音衰减差别在-0.5和+2分贝之间。

图5以曲线表示用多层复合材料进行相同试验所得到的结果。

图5a与图5b表示复合材料的结构（其对应曲线分别是图5c和图5d上的A与B），这种复合材料的组成部分如下：第一层是密实弹性材料层（1），第二层是蜂窝状材料层（2），第三层是密实弹性体为主要成份组成的混合材料层（3），并经过金属缆绳（4）增强。在图5b的复合材料上，在蜂窝状材料的一半厚处加进一层密实弹性材料层（5）。

在图5c与5d上，横座标（Z）轴表示（A）或（B）试样中蜂窝状材料层（2）的厚度（e），纵座标（Y）轴表示声音衰减，以分贝表示。

图5c的曲线是在低频和中频区（频率一直达到500赫）测出的结果。图5d中的曲线是在高频区（由500赫至4000赫）测量中得出的结果。

将图5c与图5d中的曲线对应的试验值列表如下：（见第9页）

通过对5c与5d曲线图的分析，证明以下三点：

（1）蜂窝状材料层（2）增加高频区的声音衰减，因为图5a上列出的复合材料与对比试样的平均差别为15.9，图5b的平均差别是17.4。

（2）增加蜂窝状材料层（2）的厚度，其隔音效果改进不大，因为图5a与图5b上所指的两种复合材料（其厚度不同）的声音衰减差别各自只有0.8和2分贝。

（3）通过加进一层（5）来增加密实层和蜂窝状层之间的分界面，对高频的隔音效果也改进不大，因为图4a与图4b、或者是图5a与图5b上所说的各种复合材料的差别分别是1.6，2.1和0.9分贝，图5a与图5b上的那两种复合材料的蜂窝状层的厚度为23毫米或46毫米。

制作复合材料的方法之一，就是把经过硫化处理的各层，安装在一个模子里，然后，经过高压热处理。在形状合适的卡盘上，连续放入各种组成成份，接着，用带子扎紧，使这些组成成份保持原有位置，然后，再进行热处理，这样，就可获得回转结构。

总之，本发明介绍一种多层复合材料，可用来制造自承重结构，同时，具有隔音、隔热性能。这种材料具有弹性特征，变形后仍可恢复原有尺寸，这种材料还具有良好的抗裂强度，并能防火、防碳氢化合物和油污物质，质地轻、且有自承重能力。

这样一种复合材料适合制作许多工业制品，这些工业品可以利用这种材料所具有的全部或部分特性。

在制造铁路或公路车辆的来往通道时，正是几乎全部利用了这种材料的特性，这些车辆需要隔音、防止车轮运转声音，需要隔热、以便保持空调车厢的温度不变，需要防止恶劣气候和各种大气因素影响，防止各种油类喷射，防止火焰和锋利物的各种破裂和毁坏，这些车辆要求材料具有良好的机械性能，以便克服因车辆运动引起的重复变形。用本发明的这种复合材料做成的车厢来往通道具有自承重能力，这就可以避免再加入支撑结构，因而，既可减轻重量，又可增加灵活性。

同样，飞机或船舶上下旅客用的扶梯的活动部分也需要利用这种多层复合材料的全部性能。

用多层复合材料制作碳氢化合物或液化气的输送管道（其管壁用这种材料），主要是需要该材料具有的隔热性能、质地轻、机械性能好、以及能防碳氢化合物。

这种多层复合材料也可用来制作遮盖机器设备用的各种结构的活动部分，它可以保护环境、防止噪音、抵抗油类和脂肪类物质的喷溅，有助于保护设备器材防止恶劣天气和空气中灰尘的影响。

多层复合材料的应用并不仅限于以上所介绍的各种用途，该材料在建筑业和公共工程中用途甚广，一旦出现需要隔音、隔热、机械强度要求又高的情况，就可采用这种材料。

当然，本技术领域的普通技术人员可对前面介绍的设备和作为非限制性例子列出的各种应用，进行各种修改而又不会超出本发明范围。

Claims

1、由隔音隔热蜂窝状密实材料组合而成的多层复合材料结构，该结构至少由三层紧密结合弹性材料层交替构成，其特征是内层由密度低于200kg/m³和压缩变形50%时模数至少等于0.1MPa的乙烯/丙烯/二烯三聚物蜂窝状材料(2)构成，而至少外层(1)和(3)之一由用以提供良好耐火性的氯丁橡胶密实弹性材料构成且所说多层复合材料结构可产生整体弹性变形。

2、根据权利要求1所述的多层复合材料结构，其特征是蜂窝状材料（2）密度70-100kg/m³。

3、根据权利要求1所述的多层复合材料结构，其特征是密实材料（3）外层用至少一层纺织纤维布或金属缆绳（4）加强。

4、根据权利要求1所述的多层复合材料结构，其特征是在两层蜂窝状材料层之间夹入至少一层密实弹性材料层（5）。