DE1675565A1 - Schwingungsdaempfende Verbundsysteme mit Zwischenschichten aus Vinylacetat-AEthylen-Copolymerisaten - Google Patents

Description

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Schwixgingsdämpfende Verbundsysteme mit Zwischenschichten aus Vinylaoetat-Äthylen-Copolyraerisaten

Aus der belgischen Patentschrift 598 603 ist bekannt, dafl man hochwertige Temperaturbreitband-Entdröhnungsmlttel zur Dämpfung der Biegeschwingungen von Bleckkonstruktionen durch Copolymerisation von Monomeren herstellen kann, deren Homopolymerisate sich In ihrer Einfriertemperatur am mindestens 20 C unterscheiden. In dieser Patentschrift wurde* auch bereits darauf hingewiesen, daß als Temperaturbreitband-Entdröhnungsmittel u.a'. Überwiegend amorphe Copolymerisate aus Äthylen und Viny!estern, von Fettsäuren mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen in Frage können, also auch Vinylacetat-Äthylen-Copolymerisate. Die bisher verwendeten Äthylen/Vinylaeetat-Copolymerleate konnten jedoch nicht allen Anforderungen der Praxis genügen.

Es wurde nun gefunden, daß man Verbundsysteme aus harten Platten» insbesondere Blechen, mit einer wesentlich besseren Dämpfung in einem sehr breiten Temperaturbereich erhält, wenn man als schwiieingsdämpfende selbstklebende Zwischenschicht ein aus 20 - 40 3«wlehta-# Äthylen, 80 - 60 Oewichts-Jf Vinylacetat und 0-5 Gewichts-Ji Acryl- und/oder Methacrylsäure aufgebautes Copolymer!sat verwendet.

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Ein Vergleich der Figuren la - Ic veranschaulicht die Überlegene Leistungsfähigkeit der neuen Systeme. Kurve Ib zeigt den Verlustfaktor d . eines erfindungsgemäßen Verbundbleches in Abhängigkeit von der Temperatur. Zum Vergleich wurde ein handelsübliches Mischpolymerisat aus 28 Gew.-% Vinylacetat und 72 Gew.-% Äthylen (Kurve la) und eines der besten bekannten Entdröhnungsmittel für Verbundbleohe, ein w&chraacherhaltiges modifiziertes Vinylacetat-Copolyraerisat, (Kurve Ic) herangezogen. Bei dem Copolyaerisat der Kurve Io handelt es sich um einen Schmelzkleber, der besondere gut für die Herstellung schwimingejiedämpfter Verbundbleche, bestehend au« zwei äußeren Blechen und dem selbsthaftenden Schmelzkleber als dämpfender Zwischenschicht, geeignet ist. Mit derartigen Systemen werden im Maximum extrem hohe Dämpfungen erreicht, die aus physikalischen Gründen nicht mehr Ubertroffen werden können. Siehe dazu H. Oberst und A. Schommer: Kunststoffe gß, 634 (1965)» vor allem Abb. 9· PUr eine symmetrische Anordnung, bestehend aus zwei 0,5 nim dicken Stahlblechen und einer Zwischenschicht von 0,3 rom Dicke kommt der Verlustfaktor d_oo__b des kombinierten Systems, gemessen im Biegeachwingungsverfahren (vgl. z.B. H. Oberst, L. Bonn und P. Unhardt, Kunststoffe 51, 495 (1961)), dem Wert d_comb ■ 1 schon nahe. Bei der seit langem bekannten Blechdämpfung durch einseitige dämpfende Beläge, die als spritz-, spachtel- oder auklebbare Schichten sogenannter Entdröhnungsmittel angewendet werden, sind die Verlustfaktoren des kombinierten Systems bei technisch vertretbaren Sohichtdicken oder Verhältnissen der Belagraasse zur Blechmasse im allgemeinen Kleiner als d . » 0,2. Mit den neuerdings sich immer darker durchsetzenden Verbundblechsystemen können, wie das hier angeführte Beispiel zeigt, bei optimaler Einstellung des Zwlschenachiehtmaterlals um ein Mehrfaches ' höhere Dämpfungswerte erreicht werden.

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Die Temperaturbendbreite der Dämpfung dee Verbundblechsystems hingt nicht nur von den viskoelastischen Kenngrößen der Zwischenschicht und der Stahlbleche, sondern auch stark von der "Geometrie" der Anordnung ab, d.h. von den Schichtdiekenverhältnieeen (vgl. I.e. (1965), Abb. 8 bis 10). Bei Verbundbleehsystemen ist es zweckmäßig, als Bandbreite die ^!ireite dea Temperaturintervalls zu definieren, in dem der Wert von d ^k «0,05 überschritten wird. Die Dämpfung nicht durch zusätzliche Entdröhnungsmafinahmen gedämpfter Bleche in Bleohkonstruktionen versehtedenertort entspricht Werten d _b ¹Sf 0,01. Der Bezugswert d _b * 0,05 bedeutet also eine beträchtliche Dämpfungserhöhung (um etwa 15 dB (Dezibel)) gegenüber der "Nulldämpfung" d_COfflb ■ 0,01.

In Kurv· Io wird der Besugswert d_coajb » 0,05 im hauptsächlich interessierenden Frequenzbereich zwischen 100 und 1000 Hz bei den Temperaturen etwa zwischen 0° und 50 C überschritten, die Temperaturbandbreite beträgt also rund 50⁰C. Damit sind diese Verbundsysteme für zahlreiche technische Anwendungen geeignet. Durch Modifikation des Weichmachergehalt3 kann das Teaperaturband hoher dämpfender Wirkung nach höheren Temperaturen versohoben und daalt speziellen technischen Anwendungen angepalt werden, z.B. in Maschinenaggregaten mit erhöhter Betriebstemperatur. Diese« Beispiel von Verbundbleehsystemen mit opt1b» eingestellter, selbsthaftent3r Zwischenschicht eines Temperaturbreitband-Mfaspfungsstoffes, hergestellt durch Copolymerisation passend gewählter eonomerer Komponenten, wird bisher von anderen Anordnungen ähnlicher Art nicht übertroffen und kann deshalb als Standardaystem angesehen werden, an dem die akustische Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Systems durch Vergleich beurteilt werden kann.

In Figur 1 a-c sind die Temperaturkurven des Verlustfaktors d . von Verbundblechaystemen aus 0,5 ram dicken Stahlblechen •it 0,3 mm dicken dämpfenden Zwischenschichten für ICC und 1000 Hz wiedergegeben. Die Kurven wurden genessen an Verbundsystemen mit 009820/0985

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1 a) einen handeleüblichen Copolymeriaat aua 28 Gew.-* Vinyl acetat und 72 Qew.-% Äthylen al* Zwiachanachieht,

1 b) einem Copolyaeriaat aua 72 Gew.-Jt Vinylacetat und 28 Gew. -Jl Äthylen ale Zwiaehenachioht (erflndungsgeall) und

Ic) einem weiehmaeherhaltigen modifizierten Vinylacetat-Copolynerlaat ala Zwlachenaohicht·

Die Kurven 1 a) gelten für ein Monomerenverhltltnia außerhalb dea ala optimal angegebenen Bereicheβ der Gewichtaverhältniaae. Sie weiaen eine gewisse Breltbandigkelt auf, wie ale für ein solche· Copolymerlaat zu erwarten latj aber die <* -^-Werte der Maxima sind nicht höher ala die für Bleche mit optimal eingestellten einaeitigen Belägen und liegen ao weit unter der Standard-Anordnung Ic), daß dae Zwiachenachichteaterial der Anordnung la) technisch uninteressant lat.

Dagegen weist die erfindungagemKfie Anordnung 1 b), deren Monomerenverhältnia im optimalen Bereich liegt, eine überraschend große Temperaturbandbreite bei verhältnlaoäSig hohen Dämpfungamaxiaa auf. Die weniger hohen Maxima der Kursen 1 b) im Vergleich zu denjenigen der Kurven Ic) können angeeicht· der groien Bandbreite in'Kauf genommen werden. Auch die Einsattelung dar Kurve 1 b) für 100 Hs stOrt nicht j denn la ganzen Bereich von -10° bia 100⁰C werden Warte von <*_βοΒκ - 0,1 überaohritten, d.h., die Dämpfung liegt In ganzen Bareich ua ■ehr als 20 dB über der Nulldämpfung (d_eoeb ■ 0,01). Eine solch· Dämpfung reicht für die meiaten technlaohen Anwendungen völlig au·. Aueh bei 1000 Hs betrügt die Bandbreite bei Bezug auf ^dcosto " °'°5 ^{noon 90}°^c (*^{10 bie 8o}°C)· Dleae· Breitbandeaterlal

costo
kann also universell angewendet werden für beliebige Barelche der Gebraüchstemperatüren zwiachen -10° und etwa 100⁰C, z.B. aowohl in Fahrzeugen als auch in Maachinenaggregatan alt erhöhter Betriebstemperatur.

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Ein besonderer Vorteil dieses DMmpfungsstoffes ist es, daß er sich hervorragend zur kontinuierlichen Auftragung für die Massenproduktion von Verbundblechen eignet. Es handelt sich ebenfalls um einen Schmelzkleber, der bei höheren Temperaturen aufgespachtelt, aufgestrichen oder aufgegossen werden kann. Das Verbundsystem wird anschließend am besteh zwischen Walzen unter Druck abgekühlt. Aufler einem Bitfetten ist keine Vorbehandlung der Bleche und keine weitere Klebschicht erforderlich. Bei den Acryl- oder Methacrylsäuregruppen enthaltenden Mischpolymerisaten kann sogar auf das Entfetten verzichtet werden. Man erreicht eine ausgezeichnete Haftung.

Der Dämpfungsstoff hat eine gute Fließbeständigkeit auch bei höheren Temperaturen, die bei den Carboxylgruppen enthaltenden Mischpolymerisaten durch eine geringe Vernetzung, z.B. mit Epoxiden oder Isocyanaten noch weiter verbessert werden kann. Die VerarbeItbarkeit der Verbundbleche entspricht in weiten Grenzen der von normalen Blechen; d.h. die Verbundbleche können gekantet, gebogen, geformt, geschweißt und genietet werden. Bei nicht zu engen Krümmungsradien können sie auoh tiefgezogen werden. Man erhält universell verwendbare Verbundbleche mit einer Dämpfungshöhe und einem Temperaturbereich der Dämpfung, die für die meisten Anwendungen gut ausreicht.

Kleine Mengen Füllstoffe, z.B. zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit (Verbesserung der Widerstandssehweiflung) können· den Dänpfungsstoffen zugesetzt werden. Um die Dttrapfungswirkung nicht zu verschlechtern, sollte die Füllstoffmenge aber unter 1 Gew.-#, vorzugsweise unter 0,5 Gew.-#, bezogen auf das Polymerisat, gehalten werden. Als Füllstoffe eignen sich beispielsweise Schwerspat, Kieselsäure, Graphit und Ruß.

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Die Gesamt dicke des erfindungsgemäflen Verbundsystems liegt vorzugsweise zwischen 1 und 6 on. Die Zwischenschichten können 0,1 bis 1 Bra, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 em betragen. Dl· maximale Dämpfung erhält man bei symmetrischen Verbundsystemen. Die Biegeiteifigkeit und Festigkeit ist aber bei gleiche· Gewicht ImI unsymmetrischen Verbundanordnungen gröfier. Bei Anwendungen, bei denen, bezogen auf das Gewicht, ein· abglichst hohe Festigkeit erreicht werden soll, wird man deshalb unsymmetrische Verbundsysteme bevorzugen. Das Verhältnis der Dicken von z.B. Blechen soll vorzugsweise zwischen ItI und 1:4 liegen.

Figur /kzei&b erflndungsgemäfie Verbundsystem in symmetrischer

unaAuieymmet rl scher Anordnung. Zwischen den beiden äußeren Platten oder Blechen (1) liegt die Dämpfungsschicht (2).

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Claims (3)

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   Patentanspruch«:

   ^ Verbundsysteme au· harten Platten, insbesondere Blechen, alt ■ehwinpngedMepfenden Zwischenschichten, dadurch gekennzeichnet, dal für die Zwischenschichten Copolymerisate aus 20 bis 40 0·*»·^ Äthylen, 8o bis 60 Gew.-* Vinylacetat und O bis 5 Gew.-% Aorjrl- oder Methaerylsäure verwendet werden.
2. 2. Yerbundsysteae nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafi den Copolyasrlsat der Zwlschensehieht bis xu 1 Qew.-Ji, hexogen auf das Copolymerisate, PU11 et off· belgenlsoht sind.
3. 3. Yersundsysteae nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet« dafl die luleren Flatten bzw. Bleche gleiche oder ungleiche Dicken hafte«» wobei atm Verhlltnie der Dicken twlsohen Ix 1 und 1:4 liegt.

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   L e e r s e i t e