CN107428907B - 具有基于粘弹性聚氨酯的隔声和隔热的电气设备 - Google Patents

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Abstract

通过一层粘弹性聚氨酯泡沫为电气设备或其组件提供隔热和隔音。选择此密度的粘弹性泡沫提供有效的隔热以及隔音。

Description

具有基于粘弹性聚氨酯的隔声和隔热的电气设备
本发明涉及具有施用的隔声和隔热的电气设备。
家用电器如洗碗机、衣服烘干机、洗衣机、真空吸尘器等通常采用隔热制造并且也绝缘降低噪声和振动。
隔音材料通常为纤维绝缘絮垫、沥青胶或地沥青粘剂或高密度聚合物。这些材料提供隔音，但是为差的热绝缘体。因此，已必需并入多层的绝缘材料以获得隔音和隔热两者。这导致产品重量和生产成本不期望的提高。
此外，这些常规绝缘材料在大多数情况下分别制造和构造以形成装配到电气设备上的特定部分。
已推荐施用某些类型的聚氨酯材料作为绝缘材料。这具有若干潜在优点，因为聚氨酯材料可呈喷雾施用，这使施用容易并且潜在地昂贵。举例来说，在WO 2013/117685中，描述了具有充当绝缘材料的喷洒的聚氨酯弹性体的电气设备。此聚氨酯弹性体为高度填充和非多孔的，因此密度为1到3g/cm3。此相当重的材料增加大量重量并且作为隔音材料不是特别有效。
WO 2011/086076和US 2011/0168217描述尝试使用刚性或半刚性的聚氨酯泡沫作为用于电气设备的隔热和隔音。与WO 2013/117685的高密度聚氨酯弹性体相比较，这些泡沫具有为电气设备增加较小重量的优点。然而，如在WO 2011/086076中的数据明确示出，这些刚性聚氨酯泡沫不提供热和声特性的良好组合。对于这些泡沫，实际上存在在这些特性之间的折衷，使得当泡沫提供有效隔音时，他们具有较差的隔热特性，且反之亦然。
在一个方面本发明为包含至少一个热和声绝缘组件的电气设备，其中绝缘组件具有施用到其至少一个表面的绝缘结构，绝缘结构包括至少一层的粘弹性聚氨酯泡沫，粘弹性聚氨酯特征在于：
a)粘弹性聚氨酯泡沫具有如根据ASTM 3574所测量的最多15％的回弹性值；
b)粘弹性聚氨酯泡沫具有如根据ASTM D3574测试M所测量的至少3秒的恢复时间；和
c)粘弹性聚氨酯泡沫在芳香族多异氰酸酯与异氰酸酯反应性材料的混合物的反应中制备，所述异氰酸酯反应性材料的混合物包括以在混合物中所有异氰酸酯反应性材料的组合重量计，至少20重量％的分子量为至少750，羟基当量为225到450并且2到4个羟基每分子的至少一种多元醇，和以每100重量份异氰酸酯反应性材料的混合物至少0.2份的量的水，其中异氰酸酯指数为60到100。
本发明也为使电气设备绝缘的方法，包含将绝缘结构施用到电气设备的至少一个组件，其中绝缘结构包括至少一层的粘弹性泡沫，粘弹性聚氨酯特征在于：
a)粘弹性聚氨酯泡沫具有如根据ATM 3574所测量的最多20％的回弹性值；
b)粘弹性聚氨酯泡沫具有如根据ASTM D3574-08测试M所测量的至少3秒的恢复时间；和
c)粘弹性聚氨酯泡沫在芳香族多异氰酸酯与异氰酸酯反应性材料的混合物的反应中制备，所述异氰酸酯反应性材料的混合物包括以在混合物中所有异氰酸酯反应性材料的组合重量计，主要量的分子量为至少750，羟基当量为225到450并且2到4个羟基每分子的至少一种多元醇，和以每100重量份异氰酸酯反应性材料的混合物至少0.2份的量的水，其中异氰酸酯指数为60到100。
出人意料地，与例如WO 2011/086076和US 2011/0168217的刚性和半刚性的聚氨酯泡沫相比，粘弹性泡沫提供有效隔音以及隔热。粘弹性泡沫可使用喷洒技术容易地并且以低成本施用，例如允许泡沫在适当的位置形成并且这样避免与预制造和构造相关联的成本。当粘弹性泡沫具有稍微低的体积密度时，看到另一个优点。这准许在给定(并且一般低)添加质量下获得尤其有效的绝缘(声和热两者)。
电气设备可为(例如)家用或市售机械装置，如洗碗机、烘箱、冰箱、冷冻柜、洗衣机、衣服干燥机、垃圾处理机、垃圾压实机、吸尘器、HVAC(加热、通风和/或空气调节)装置等。
电气设备包括根据本发明声绝缘和热绝缘的至少一个组件。“组件”可为电气设备的任何部分、组合件或子组合件。组件可为(例如)外壳，如用于马达、泵、流体处理系统或所述外壳的一部分；电气设备的外部板，如包封电气设备的功能组件的机柜或这类机柜的底部、顶部、垂直壁或门；包括两个或更多个这类板的外部壳体；或形成电气设备的一部分的任何功能组件或装置。
将绝缘结构施用到这类组件。绝缘结构包括至少一层的粘弹性聚氨酯泡沫。粘弹性泡沫为柔性泡沫，其特征在于具有如根据ATM 3574所测量的最多20％的回弹性值。回弹性值可为最多15％、最多8％，或最多5％。
粘弹性泡沫特征进一步在于具有如根据ASTM D3574-08测试M所测量的至少3秒的恢复时间。恢复时间可为至少5秒或至少10秒。
粘弹性泡沫的体积密度可为例如50kg/m3到500kg/m3。在一些实施例中，体积密度为250kg/m3到500kg/m3、300kg/m3到500kg/m3或300kg/m3到450kg/m3。在其它实施例中，粘弹性泡沫的体积密度为50kg/m3到300kg/m3、50kg/m3到250kg/m3或100kg/m3到150kg/m3。出于本发明的目的，计算体积密度没有考虑可归因于如可存在的任何颗粒填充剂的泡沫的重量。因此，通过从泡沫的质量减去任何这类填充剂的重量调节测量的体积密度。体积密度为调节的质量除以样品体积。
粘弹性泡沫在芳香族多异氰酸酯与异氰酸酯反应性材料的混合物的反应中制备，所述异氰酸酯反应性材料的混合物包括以在混合物中所有异氰酸酯反应性材料的组合重量计，主要量的分子量为至少750，并且羟基当量为225到450的至少一种多元醇，和以每100重量份异氰酸酯反应性材料的混合物至少0.2份的量的水。
异氰酸酯反应性材料的混合物含有与异氰酸酯基至少双官能反应的两种或更多种液体(在23℃和1大气压力下)异氰酸酯反应性化合物。异氰酸酯反应性化合物中的一种为水。水消耗两个异氰酸酯基以形成尿素键并且释放二氧化碳，其充当发泡气体。水占每100重量份异氰酸酯反应性材料的混合物的至少0.2重量份，并且可占每100重量份混合物的例如0.2到3、0.25到2，或0.25到1.5重量份。
除了水之外，异氰酸酯反应性材料的混合物包括数均分子量为至少750，羟基当量为225到450并且2到4个羟基每分子的至少一种多元醇。在一些实施例中，数均分子量为800到1300或800到1200，并且在此类实施例中，羟基当量为250到400或275到400。通过凝胶渗透色谱法适当地测定分子量。通过滴定法方便地测量当量。此多元醇可为聚醚多元醇，如1,2-环氧丙烷的均聚物或1,2-环氧丙烷和环氧乙烷的共聚物。羟基可为伯或仲羟基或每种中的一些；在一些实施例中，至少70％或至少90％的羟基为仲羟基。在一些实施例中，此多元醇具有3到4个羟基每分子。如果存在这类多元醇的混合物，那么混合物可具有2.8到3.5或2.8到3.3个羟基每分子的平均值。在聚醚多元醇的情况下，此官能度为“标称”官能度，其为用于制备聚醚的在引发剂化合物上的可烷氧基化基团的平均数。聚醚多元醇的标称官能度通常比多元醇的实际羟基官能度更高，这是由于在环氧烷聚合期间出现形成聚醚的副反应。
分子量为至少750，羟基当量为225到450并且具有2到4个羟基每分子的多元醇或这类多元醇的混合物占在混合物中异氰酸酯反应性化合物的总重量的至少20％、优选地至少50％、更优选地至少60％、并且甚至更优选地至少70％。多元醇可占其高达99.8重量％，其高达95重量％，其高达90重量％或其高达85重量％。出于进行此计算的目的，填充剂、催化剂、物理发泡剂和表面活性剂不被认为是异氰酸酯反应性化合物。
除了水和分子量为至少750，羟基当量为225到450并且具有2到4个羟基每分子的一种或多种多元醇之外，异氰酸酯反应性材料的混合物可包括一种或多种化合物。这类额外异氰酸酯反应性化合物每分子具有一个或多个，优选地两个或更多个异氰酸酯反应性基团。异氰酸酯反应性基团的实例为伯或仲羟基、伯或仲氨基、硫醇基等。具有一个或多个伯或仲氨基的化合物为次优选的，并且如果存在，那么优选地占异氰酸酯反应性材料的混合物的最多20重量％、更优选地最多5重量％。这些额外异氰酸酯反应性材料不同于分子量为至少750，羟基当量为225到450并且具有2到4个羟基每分子的多元醇，因为这些参数中的至少一个不同，即，分子量小于750，羟基当量小于225或大于450，和/或官能度小于2或大于4。
这些额外异氰酸酯反应性材料可占异氰酸酯反应性材料的混合物的零到49.8重量％。在一些实施例中，额外异氰酸酯反应性材料可占其4.8重量％到39.8重量％，其4.8重量％到29.8重量％或其9.8重量％到29.8重量％。
在额外异氰酸酯反应性材料之中为羟基当量为451或更大，如500到4000、500到2000或800到1750的单醇或多元醇。在这种类型的额外异氰酸酯反应性材料之中为聚醚单醇和聚醚多元醇。这类聚醚单醇和多元醇可为1,2-环氧丙烷的均聚物或环氧丙烷和环氧乙烷的共聚物。这类共聚物可为(例如)50重量％到80重量％环氧乙烷和相对应地50重量％到20重量％环氧丙烷的共聚物，或大于80重量％环氧丙烷和小于20重量％环氧乙烷的共聚物。
其它有用的额外异氰酸酯反应性材料包括具有至少两个羟基、至少一个羟基和至少一个伯或仲氨基、至少一个伯氨基、至少一个伯氨基和至少一个仲氨基，或至少两个仲氨基的低当量化合物，并且其每异氰酸酯反应性基团的当量在二醇情况下高达100，并且否则，150，优选地30到100并且更优选地30到75。这些的实例包括二乙醇胺、三乙醇胺、二乙二醇、乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、赤藻糖醇和1,4-丁二醇和其烷氧基化物。
芳香族多异氰酸酯为每分子具有平均至少2个芳香族结合的异氰酸酯基的一种或多种化合物。芳香族多异氰酸酯每分子可具有例如2到6，优选地2到4个异氰酸酯基。如果使用芳香族异氰酸酯化合物的混合物，那么混合物每分子可具有例如平均2到4或2.3到3.2个异氰酸酯基。异氰酸酯当量可为(例如)80到250、85到200，或120到180。有用的芳香族多异氰酸酯的实例包括间亚苯基二异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酯、亚萘基-1,5-二异氰酸酯、1,3-和/或1,4-双(异氰酸酯基甲基)环己烷(包括顺式-和/或反式异构体)、甲氧苯基-2,4-二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、二苯基甲烷-2,4'-二异氰酸酯、4,4'-亚联苯基二异氰酸酯、3,3'-二甲氧基-4,4'-联苯基二异氰酸酯、3,3'-二甲基-4-4'-联苯基二异氰酸酯、3,3'-二甲基二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、4,4',4"-联三苯甲烷三异氰酸酯、聚亚甲基聚苯基异氰酸酯(PMDI)、甲苯-2,4,6-三异氰酸酯和4,4'-二甲基二苯基甲烷-2,2',5,5'-四异氰酸酯。含有氨基甲酸酯、尿素、缩二脲、碳化二亚胺、脲酮亚胺、脲基甲酸酯、异氰脲酸酯或其它基团的改性的芳香族多异氰酸酯通过异氰酸酯基与自身或异氰酸酯反应性化合物(如也为有用的乙醇、胺或水)的反应形成。
优选地聚异氰酸酯为二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、二苯基甲烷-2,4'-二异氰酸酯、PMDI、甲苯-2,4-二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酯或其混合物。二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、二苯基甲烷-2,4'-二异氰酸酯和其混合物一般被称为MDI，并且全部可以使用。可使用“聚合物MDI”，其为PMDI和MDI的混合物。甲苯-2,4-二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酯和其混合物一般被称为TDI，并且全部可以使用。另一种优选的多异氰酸酯为MDI、PMDI和/或用聚醚多元醇改性以形成具有氨基甲酸酯基团的半预聚物的聚合物MDI，预聚物的异氰酸酯当量为120到180并且平均异氰酸酯官能度为2.3到3.2。
足够的芳香族多异氰酸酯用于提供60到100的异氰酸酯指数。异氰酸酯指数是指100乘以通过起始材料(即，在形成泡沫的固化反应中消耗那些基团中的任一个之前)提供的异氰酸酯基与异氰酸酯反应性基团的比率。优选的异氰酸酯指数为60到85，并且更优选的异氰酸酯指数为70到85。
通过形成含有异氰酸酯反应性材料和一种或多种多异氰酸酯的混合物的反应混合物并且固化混合物制备粘弹性泡沫。水和多种其它异氰酸酯反应性材料在其与多异氰酸酯组合之前全部可混合在一起。替代地，其可单独地与多异氰酸酯组合(即，作为分开的流)，或可形成为随后与多异氰酸酯组合的一种或多种子混合物。由于固化反应的速度，优选地同时或几乎同时(如在5秒内)将水和其它异氰酸酯反应性化合物与多异氰酸酯组合。反应通常在室温(22℃)下自发地继续。高温可用于加速固化或将其朝完成方向驱使。这可通过在将其组合之前加热成分中的一些或全部，通过在其固化时对反应混合物施用热量，或每种的某种组合来完成。固化继续直到反应混合物已足够膨胀和固化以形成稳定泡沫。
在一些实施例中，将反应混合物直接施用到待绝缘的一个或多个组件并且在其上固化以形成粘弹性泡沫。在一些实施例中，通过将反应混合物喷洒到一个或多个组件上施用所述反应混合物。
替代地，反应混合物分别发泡(即，与将在其上待使用的一个或多个组件隔开)以形成粘弹性泡沫，其随后构造(若需要)成期望的几何结构并且附连到待绝缘的一个或多个组件。喷洒、模制、自由发起(板材)和其它发泡方法适合于制备粘弹性泡沫。一旦制备，泡沫可以不同方式，如通过使用粘合剂、熔融粘结或经由机械装置附连到电气设备组件。在一些实施例中，构造泡沫以配合到组件上，而不需要额外紧固装置。
为了有助于快速固化，反应混合物优选地含有一种或多种反应催化剂。合适的催化剂包括例如包括叔胺、环脒、叔膦、各种金属螯合物、酸性金属盐、强碱、各种金属醇化物和酚盐以及有机酸金属盐。含金属催化剂的实例为铋、钴和锌盐。最重要的催化剂为叔胺催化剂、环脒和锡催化剂。叔胺催化剂的实例包括：三甲胺、三乙胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N,N-二甲基苄胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N,N',N'-四甲基-1,4-丁二胺、N,N-二甲基哌嗪、1,4-二氮双环-2,2,2-辛烷、双(二甲氨基乙基)醚、三亚乙基二胺以及二甲基烷基胺，其中烷基含有4到18个碳原子。通常使用这些叔胺催化剂的混合物。
反应性胺催化剂，如二甲基乙醇胺(DMEA)或二甲氨基丙基胺(DMAPA)或胺引发的多元醇(充当自催化多元醇)还可用于降低VOC(挥发性有机化合物)。
锡催化剂的实例包括氯化锡、氯化亚锡、辛酸亚锡、油酸亚锡、二月桂酸二甲基锡、二月桂酸二丁基锡、蓖麻油酸锡和式SnRn(OR)4-n的其它锡化合物，其中R为烷基或芳基并且n为0到18，硫醇锡、硫代乙醇酸锡等。其中羧酸基团具有6到18个碳原子的羧酸锡在VE泡沫中有时与较低VOC缔合。如果使用的话，那么锡催化剂一般与一种或多种叔胺催化剂结合使用。
催化剂通常以少量使用，例如每种催化剂以约0.0015重量％到约5重量％的一种或多种多元醇采用。锡催化剂一般以在此范围内的极小量使用，如0.0015重量％到0.25重量％。
高度优选的是在反应混合物中包括泡沫稳定表面活性剂。泡沫稳定表面活性剂帮助在发泡过程期间形成的气泡稳定直到聚合物已固化。如在制备聚氨酯泡沫中常用的多种多样的聚硅氧烷表面活性剂可用于使用本发明的聚合物多元醇或分散体制备泡沫。这类聚硅氧烷表面活性剂的实例是以商品名TegostabTM(戈尔德施密特公司(Th.Goldschmidt andCo.))、NiaxTM(通用电气OSi有机硅公司(GE OSi Silicones))以及DabcoTM(空气化工产品有限公司)市售的。
可能需要在反应混合物中包括辅助发泡剂。这类辅助发泡剂包括物理(吸热)发泡剂，如多种低沸点氯氟碳化物、碳氟化合物、烃等；以及化学(放热)发泡剂(除水之外)，其在形成聚氨酯反应的条件下分解或反应。此外，如二氧化碳、空气、氮气或氩气的气体可以用作起泡过程中的辅助发泡剂。二氧化碳也可用作液体或超临界流体。可忽略这些辅助发泡剂中的任一中或全部。
除了上述组分之外，反应混合物可含有多种其它任选的成分，如开孔剂；填充剂，如三聚氰胺、碳酸钙、硫酸钡、核-壳橡胶颗粒、聚合物颗粒(包括研磨的弹性体颗粒，如回收橡胶以及接枝聚合物颗粒如在所谓的聚合物多元醇产品中存在的)；颜料和/或着色剂，如二氧化钛、氧化铁、氧化铬、偶氮/重氮染料、酞菁、二恶嗪和碳黑；增强剂，如纤维玻璃、碳纤维、薄片状玻璃、云母、滑石等；杀生物剂；防腐剂；抗氧化剂；阻燃剂；塑化剂、石蜡油、植物或动物油或脂肪、环氧化蔬菜油和/或动物脂肪、蜡颗粒、凝胶颗粒等。
在绝缘结构中的粘弹性泡沫的层可为(例如)1mm到100mm厚、5mm到100mm厚、10mm到100mm厚、10mm到50mm厚，或17mm到50mm厚。更大的厚度一般来说对应于更高的隔音和隔热，但是随着增加厚度同样重量提高，并且因此粘弹性泡沫层的厚度在许多情况下为在一方面的绝缘值和在另一方面的空间和重量限制之间的折衷。
在某些实施例中，连同这类层的体积密度选择粘弹性泡沫层的厚度，使得粘弹性泡沫层的面积密度(包括如可存在的任何填充剂重量为1000克/平方米到12,000克/平方米的由粘弹性泡沫层覆盖的基材表面积。在一些实施例中，面积密度可为2500克/平方米到10,000克/平方米、3000克/平方米到9000克/平方米、3000克/平方米到7500克/平方米或3000克/平方米到6000克/平方米的由粘弹性泡沫层覆盖的基材面积。在这些范围内，获得特别良好的隔热连同良好的声音和振动吸收。面积密度等于泡沫层的重量除以泡沫层施用到其上的总基材表面积；此值也等于泡沫的体积密度乘以层的厚度。因此，当泡沫的体积密度低时，需要稍微较厚的粘弹性泡沫层以实现前述面积密度，并且当泡沫的体积密度较高时，需要稍微较薄的层。
在本文所述的体积密度范围内，在给定面积密度下，较低体积密度的粘弹性泡沫层一般比较高体积密度的泡沫提供较好的隔热。泡沫的体积密度被认为在给定面积密度下对噪声和振动抑制具有极少影响。对于给定面积密度，较低体积密度的粘弹性泡沫的稍微较厚的层由于较好的热特性比较高体积密度的泡沫的较薄的层优选。
在一些具体实施例中，泡沫体积密度(没有考虑如可存在的任何填充剂)为50kg/m3到300kg/m3，泡沫层的厚度为3.3mm到100mm，并且面积密度(包括任何填充剂的重量)为1000g/m2到10,000g/m2、3000g/m2到7500g/m2或3500g/m2到6000g/m2。在其它具体实施例中，泡沫体积密度为100kg/m3到150kg/m3，泡沫层的厚度为17mm到50mm，并且面积密度为3000g/m2到7500g/m2，优选地3000g/m2到6000g/m2。
在一些实施例中，粘弹性泡沫的层为绝缘结构的唯一组件；即，粘弹性泡沫层(与用于在适当的位置附连泡沫层的装置隔开)构成在电气设备的特定组件上的全部绝缘结构。
在其它实施例中，绝缘结构包括其它材料，通常呈可下覆或上覆(或这两者)粘弹性泡沫的层的一层或多层的额外绝缘(声、热或这两者)材料的形式。这类额外层可包括(例如)一层或多层的高体积密度(>500kg/m3)聚合物泡沫；一层或多层的胶料；一层或多层的纤维絮垫；一层或多层的低体积密度(<50kg/m3)聚合物泡沫；各种类型的挡板等。这些层中的任一个的厚度可为(例如)1mm到100mm、1mm到50mm、1mm到25mm或1mm到20mm。
粘弹性泡沫层可具有如根据EN 12667所测量的小于0.1W/m-°K的λ值。粘弹性泡沫层的λ值可小于0.075W/m-°K或小于0.06W/m-°K。
在一些实施例中，绝缘组件呈现大于未绝缘的(裸)组件的声音传输损耗至少8分贝、至少10分贝，或至少12分贝的声音传输损耗。出于本发明的目的，声音传输损耗根据ENISO 15186:2010测量，其中传输损耗根据以下关系式计算：
TL＝Lp,s-Ll.r-6DB。
提供以下实例来说明本发明，但并不旨在限制其范畴。除非另有指示，否则所有份数和百分比均按重量计。在以下实例中：
MEG为单乙二醇。
开孔剂为环氧丙烷和主要量的环氧乙烷的高分子量共聚物。
DEOA为二乙醇胺。
催化剂A为可商购的双(2-二甲氨基乙基)醚溶液。
催化剂B为可商购的三亚乙基二胺溶液。
催化剂C为可商购的锡催化剂。
表面活性剂A为可以Ortegol 501从赢创公司(Evonik)商购的聚硅氧烷表面活性剂。
表面活性剂B为可以Tegostab B8715LF2从赢创公司商购的聚硅氧烷表面活性剂。
多元醇A为标称三官能聚(环氧丙烷)，分子量为约1000并且羟基当量为约335。
多元醇B为标称三官能，5000分子量环氧乙烷封端的聚(环氧丙烷)。
多元醇C为标称三官能，450分子量聚(环氧丙烷)。
异氰酸酯为高分子量三官能聚醚多元醇和MDI与PMDI的混合物的预聚物。异氰酸酯具有2到3的平均异氰酸酯官能度和大约140g/mol的异氰酸酯当量。
为了生产以下实例，粘弹性泡沫由以下配制物制备：
Figure BDA0001411161090000091
由配制物1和2制备的粘弹性泡沫具有如根据ATM 3574所测量的低于15％的回弹性值和如根据ASTM D3574-08测试M所测量的大于3秒的恢复时间。
如下制备测试试样：混合除异氰酸酯之外的全部组分以形成固化剂。固化剂和异氰酸酯通过喷雾机器人处理以形成喷洒到钢板(500mm×500mm×0.5mm，称重为650g)上并且在钢板上固化的反应混合物。在每种情况下测量涂布板的重量和泡沫厚度。
根据EN 12667测定涂布板的热导率。
根据EN ISO 15186:2010测量声音传输损耗。根据以下关系式计算传输损耗(TL)：
TL＝Lp,s-Ll.r-6DB
其中Lp,s为在含有声音源的房间中以分贝(DB)为单位的声压级，并且Ll,r为在含有测试试样的房间中以DB为单位的测量的声压。在50Hz到10,000Hz的频率范围内测量声音传输损耗。
通过使用两个弹性细绳悬挂涂布的板因此其任意振动测量阻尼损耗。悬挂板通过用锤撞击它悬挂。锤为通过PCB 353B18加速计控制的PCB 086D05冲击锤。在接近底部拐角的点处测量加速度，并且在板的不同区域中选择五个激发点。对于每个激发点，使用8通道Samurai Sound Book和软件进行三次测量。以100Hz到800Hz的第1/3倍频程频带计算结构混响时长。将结果平均以获得混响时长RT，根据20DB的衰变计算但是参考60DB的标准化衰变。测试在室温下进行。
实例1到5通过以如在表1中指示的涂层重量用配制物1或配制物2涂布钢板制备。比较样品A为未经涂布的钢，并且比较样品B为用沥青层涂布的钢板。比较C通过用配制物3涂布钢板制备。来自这些多种样品的测试结果如在表1中指示。
表1
Figure BDA0001411161090000101
*不是本发明的实例。
比较样品A表示基线情况，根据其可评估涂层的隔音和隔热能力。在比较样品B中，常规沥青涂层非常显著地提高阻尼因子和传输损耗，但是为差的热绝缘体。比较样品C的致密聚氨酯弹性体涂层类似于比较样品B起作用，具有良好的声特性但是差的热特性。
实例1到5示出粘弹性泡沫层的高度有益的效果。阻尼和传输损耗与比较样品A和B的那些相当。与比较样品A和B不同，实例1到5呈现非常低的λ值，表明粘弹性泡沫除了极佳声特性之外提供极佳热阻。
在实例6到10中，颗粒添加剂包括在配制物1中，并且因此并入到泡沫中。比较样品D、E和F使用配制物3制备，在每种情况下用颗粒添加剂改性。在每种情况下添加剂为：
Figure BDA0001411161090000102
Figure BDA0001411161090000111
对于实例6到8和比较样品D和E中的每个，泡沫材料的层通过将填充的配制物喷洒到板上和在板上固化配制物施用到钢板。对于实例9和10和比较样品E，填充剂材料手动地混合到泡沫配制物中，其随后扩散到板上并且固化。对于这些样品，这产生稍微较高的体积密度。这些样品的测试结果如在表2中指示。
表2
Figure BDA0001411161090000112
1体积密度不包括填充剂的重量。2面积密度包括填充剂重量。
实例6到10均提供极佳隔热和隔音。在这些情况下，添加剂对隔热特性几乎无效果，但是相较于实例1到5提高声特性。实例6到10的声特性与比较样品D、E和F相当。比较实例D、E和F具有差的隔热特性。
在实例11到17中，绝缘系统包括第一层粘弹性泡沫(配制物1或2)和第二层几乎致密的聚氨酯泡沫(配制物3)。在制备这些实例时，如前所述施用并且固化粘弹性泡沫层，并且随后将配制物3喷洒在粘弹性泡沫层顶上并且固化以产生最终样品。来自测试这些实例的结果如在表3中指示。
表3
Figure BDA0001411161090000121
实例11到17示出，通过施用包括粘弹性泡沫层和几乎致密的聚氨酯外涂层的双层绝缘系统，可获得甚至更好的声特性，而无隔热特性的损耗。
实例18
粘弹性泡沫配制物4、5和6通过对泡沫配制物2进行小调节到较低体积密度，并且在配制物6的情况下降低拉伸模量来制备。泡沫4、5和6具有以下特性：
特性 泡沫4 泡沫5 泡沫6
体积密度，g/L(ASTM D3574) 213 107 116
λ，20/40C(mW/K*m) 53 41 40
回弹性，％(ASTM D3574) 17 12 8
50％压缩永久变形(％)ASTM D3574 4.2 1.8 11.9
撕裂强度，N/m，ASTM D3574 0.18 0.13 0.10
断裂伸长率，％ASTM D3575 127 102 129
这些泡沫具有如根据ASTM D3574-08测试M所测量的大于3秒的恢复时间。
泡沫配制物4、5和6中的每个分别通过将泡沫配制物直接施用在滚筒和门的外表面的顶部上，并且允许施用的配制物在室温下固化并且形成粘附到在下面的金属的泡沫层，分别施用到市售家用洗碗机的滚筒和门。在泡沫配制物4的情况下，施用泡沫的量为11kg。在泡沫配制物5和6中的每个的情况下，施用泡沫的量为5,9kg到6.7kg。由泡沫覆盖的表面积大约为1.7m2。对于泡沫配制物4，面积密度为6470g/m2，并且对于配制物5和6中的每个，面积密度为3470g/m2到3941g/m2。对于泡沫配制物4，平均泡沫层厚度为约30.4mm，对于泡沫配制物5，平均泡沫层厚度为32.4mm到36.8mm，并且对于泡沫配制物6，平均泡沫层厚度为29.9mm到34.0mm。当运行时，洗碗机释放比当未处理时显著较小的噪声，并且由于降低通过滚筒和门损耗的热量的量使用较小的能量。

Claims (28)

1.一种包含至少一种热和声绝缘组件的电气设备，其中所述绝缘组件具有施用到其至少一个表面的绝缘结构，所述绝缘结构包括至少一层的粘弹性聚氨酯泡沫，所述粘弹性聚氨酯泡沫特征在于：
a)所述粘弹性聚氨酯泡沫具有根据ASTM 3574所测量的最多20％的回弹性值；
b)所述粘弹性聚氨酯泡沫具有根据ASTM D3574测试M所测量的至少3秒的恢复时间；和
c)所述粘弹性聚氨酯泡沫在芳香族多异氰酸酯与异氰酸酯反应性材料的混合物的反应中制备，所述异氰酸酯反应性材料的混合物包括以在所述混合物中所有异氰酸酯反应性材料的组合重量计，至少20重量％的分子量为至少750，羟基当量为225到450并且2到4个羟基每分子的至少一种多元醇，和以每100重量份所述异氰酸酯反应性材料的混合物至少0.2份的量的水，其中所述异氰酸酯指数为60到100，另外其中所述粘弹性聚氨酯泡沫的体积密度为50kg/m3到500kg/m3和面积密度为1000克/平方米到12,000克/平方米。
2.根据权利要求1所述的电气设备，所述电气设备为洗碗机、烘箱、冰箱、冷冻柜、洗衣机、衣服干燥机、垃圾处理机、吸尘器或HVAC装置。
3.根据权利要求1所述的电气设备，所述电气设备为垃圾压实机。
4.根据权利要求2所述的电气设备，其中所述热和声绝缘组件为用于流体处理系统的外壳或这类外壳的一部分，或包封所述电气设备的功能组件的机柜的底部、顶部、垂直壁或门。
5.根据权利要求2所述的电气设备，其中所述热和声绝缘组件为用于马达、泵的外壳或这类外壳的一部分，或包封所述电气设备的功能组件的机柜的底部、顶部、垂直壁或门。
6.根据权利要求2所述的电气设备，其中所述热和声绝缘组件为形成所述电气设备的一部分的功能组件或装置。
7.根据权利要求1所述的电气设备，其中所述粘弹性聚氨酯泡沫的体积密度为50kg/m3到300kg/m3并且厚度为3.3mm到100mm。
8.根据权利要求1所述的电气设备，其中所述粘弹性聚氨酯泡沫的面积密度为3000克/平方米到7500克/平方米，体积密度为100kg/m3到150kg/m3，并且厚度为17mm到50mm。
9.根据权利要求1到6中任一项所述的电气设备，所述粘弹性聚氨酯泡沫的所述体积密度为250kg/m3到500kg/m3，所述泡沫的所述回弹性值最多为15％，并且所述异氰酸酯反应性材料的混合物包括以在所述混合物中所有异氰酸酯反应性材料的组合重量计，至少50重量％的分子量为至少750，羟基当量为225到450并且2到4个羟基每分子的所述多元醇。
10.根据权利要求1到6中任一项所述的电气设备，其中所述粘弹性聚氨酯泡沫的回弹性值最多为8％并且恢复时间为至少10秒。
11.根据权利要求1到6中任一项所述的电气设备，其中所述粘弹性聚氨酯泡沫构成全部绝缘结构。
12.根据权利要求1到6中任一项所述的电气设备，其中绝缘结构包括一个或多个的额外隔音和/或隔热材料层。
13.根据权利要求12所述的电气设备，其中所述一个或多个的额外隔音和/或隔热材料层为一种或多种高密度聚合物泡沫；一层或多层的胶料；一层或多层的纤维絮垫；或一层或多层的低密度聚合物泡沫，其中所述高密度聚合物泡沫为体积密度>500kg/m3的聚合物泡沫，且所述低密度聚合物泡沫为体积密度<50kg/m3的聚合物泡沫。
14.一种使电气设备绝缘的方法，所述方法包含将绝缘结构施用到所述电气设备的至少一个组件使得所述电气设备包含至少一种热和声绝缘组件，其中所述绝缘结构包括至少一层的粘弹性聚氨酯泡沫，粘弹性聚氨酯泡沫特征在于：
a)所述粘弹性聚氨酯泡沫具有根据ATM 3574所测量的最多20％的回弹性值；
b)所述粘弹性聚氨酯泡沫具有根据ASTM D3574-08测试M所测量的至少3秒的恢复时间；和
c)所述粘弹性聚氨酯泡沫在芳香族多异氰酸酯与异氰酸酯反应性材料的混合物的反应中制备，所述异氰酸酯反应性材料的混合物包括以在所述混合物中所有异氰酸酯反应性材料的组合重量计，至少20重量％的分子量为至少750，羟基当量为225到450并且2到4个羟基每分子的至少一种多元醇，和以每100重量份所述异氰酸酯反应性材料的混合物至少0.2份的量的水，其中所述异氰酸酯指数为60到100，另外其中所述粘弹性聚氨酯泡沫的体积密度为50kg/m3到500kg/m3和面积密度为1000克/平方米到12,000克/平方米。
15.根据权利要求14所述的方法，所述电气设备为洗碗机、烘箱、冰箱、冷冻柜、洗衣机、衣服干燥机、垃圾处理机、吸尘器或HVAC装置。
16.根据权利要求14所述的方法，所述电气设备为垃圾压实机。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述热和声绝缘组件为用于流体处理系统的外壳或这类外壳的一部分，或包封所述电气设备的功能组件的机柜的底部、顶部、垂直壁或门。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述热和声绝缘组件为用于马达、泵的外壳或这类外壳的一部分，或包封所述电气设备的功能组件的机柜的底部、顶部、垂直壁或门。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述热和声绝缘组件为形成所述电气设备的一部分的功能组件或装置。
20.根据权利要求14所述的方法，其中所述芳香族多异氰酸酯和异氰酸酯反应性材料的混合物直接施用到所述组件并且其固化以形成所述粘弹性聚氨酯泡沫。
21.根据权利要求14所述的方法，其中所述粘弹性聚氨酯泡沫与所述组件隔开发泡，并且随后附连到所述组件。
22.根据权利要求14所述的方法，其中所述粘弹性聚氨酯泡沫的体积密度为50kg/m3到300kg/m3并且厚度为3.3mm到100mm。
23.根据权利要求14所述的方法，其中所述粘弹性聚氨酯泡沫的面积密度为3000克/平方米到7500克/平方米，体积密度为100kg/m3到150kg/m3，并且厚度为17mm到50mm。
24.根据权利要求14到19中任一项所述的方法，其中所述粘弹性聚氨酯泡沫的所述体积密度为250kg/m3到500kg/m3，所述泡沫的所述回弹性值最多为15％，并且所述异氰酸酯反应性材料的混合物包括以在所述混合物中所有异氰酸酯反应性材料的组合重量计，至少50重量％的分子量为至少750，羟基当量为225到450并且2到4个羟基每分子的所述多元醇。
25.根据权利要求14到19中任一项所述的方法，其中所述粘弹性聚氨酯泡沫的回弹性值最多为8％并且恢复时间为至少10秒。
26.根据权利要求14到19中任一项所述的方法，其中所述粘弹性聚氨酯泡沫构成全部绝缘结构。
27.根据权利要求14到19中任一项所述的方法，其中绝缘结构包括一个或多个的额外隔音和/或隔热材料层。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述一个或多个的额外隔音和/或隔热材料层为一种或多种高密度聚合物泡沫；一层或多层的胶料；一层或多层的纤维絮垫；或一层或多层的低密度聚合物泡沫，其中所述高密度聚合物泡沫为体积密度>500kg/m3的聚合物泡沫，且所述低密度聚合物泡沫为体积密度<50kg/m3的聚合物泡沫。
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