DE1694224A1 - Schwingungsgedaempfte Verbundsysteme mit Zwischenschichten aus Pfropfpolymerisaten von Styrol oder Styrol/Acrylsaeure auf Vinylacetat/2-AEthylhexylacrylat/Dibutylmaleinat/Crotonsaeure-Copolymerisaten - Google Patents
Schwingungsgedaempfte Verbundsysteme mit Zwischenschichten aus Pfropfpolymerisaten von Styrol oder Styrol/Acrylsaeure auf Vinylacetat/2-AEthylhexylacrylat/Dibutylmaleinat/Crotonsaeure-CopolymerisatenInfo
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Description
FARBWERKE HOECHST AG.
Frankfurt (M)-Hoechst
Anlage I
zur Patentanmeldung Fw 8· November 1967
Dr.Stk/sch
795
Schwlngvngsgedämpfte Verbundsysteme mit Zwischenschichten aus
Pfroofpolymer!säten von Styrol oder Styroi/Acrylsäure auf
Vinylacetat/2-Äthylhexylacrylat/Dibutylmaleinat/Crotonsäure-
Copolymeri säten ...,,.,.
Aus der belgischen Patentschrift 598 6Ö3 ist bekannt, daß man
hochwertige Temperaturbreitband-Entäröhnungsmittel zur Dämpfung
der Biegeschwingungen von Bleehkonstruktionen durch Copolymerisation
von Monomeren herstellen kann, deren Homopolymerisate sich in ihrer Einfriertemperatur um mindestens 2o°C unterscheiden.
Tn dieser Patentschrift wurde auch bereits darauf hingewiesen, daß als Temperaturbreitband-EntdrShnimgsmittel u.'a. überwiegend
amorphe Copolymerisate aus Estern auja Alkoholen mit 4 bis 12
C-Atomen und Acryl- und Maleinsäure und Vinylester von Fettsäuren mit 2 oder $ C-Atomen in Präge'kommen, also z.B. Vinylacetat-2-Kthyl-hexylacrylat-
und/oder Dibutylmaleinat-Copolymerisate.
Es wurde nun gefunden, daß Pfropfpolymerisate von Styrol oder gegebenenfalls auch Styrol mit geringen Mengen einer copolymer!-
slerbaren Carbonsäure, besonders Acrylsäure und/oder Methacrylsäure,
auf Copolymerisäten aus Vinylacetat, geeigneten Estern
ungesättigter, polymerisationsfähiger Carbonsäuren und einer unge-•Ättigten,
eopoiymerisationsfäiiigen Säure, bevorzugt Crotonsäure,
überraschend gute Dämpfungseigenschaften, vor allem im Hinblick
auf die Temperaturbandbreite aufweisen und somit besonders zur
109830/15Oi
zur Schwingungsdämpfung von Verbundsystemen aus harten Platten, insbesondere von Blechen geeignet sind. Als Ester kommen insbesondere
die der Acryl- und Maleinsäure mit zwischen1 j5 und 12 C-Atomen enthaltenen
Alkoholreeten in Betracht, bevorzugt ^Äthylhexyl-acrylat
unci Dibutylmaleinat. Mit diesen Copolymer!säten, bei denen die entdröhnende
Wirkung kritisch vom Gewichtsverhältnis der Monomeren abhängt, kann man sehr breite Dämpfungskurven mit beachtlich hohen
Maximalwerten, der Dämpfung erhalten. Vom wirtschaftlichen Standpunkt bieten sie außerdem den Vorteil, daß sie preisgünstig sind.
DJe Pfropfpolymerisate aus Styrol oder ggf. von Styrol zusammen mit
einer copolymerlsierbaren Carbonsäure (Acrylsäure und/oder Methacrylsäure)
auf Copolymerisate aus 30 bis 40 OeW.-% Vinylacetat, ^O bis
■ΊΟ Qew.-Ji 2-Äthyl^hexylÄcrylat» 30 bis 10 öew.-# Dibutyimaleinat und
ca. 10 Gew.-Crotonsäure werden durch Lösen des Copolymerisate?* in
monomerem Styrol - ggf. Styrol zusammen mi ti einer oopolymeris J erbaren
Carbonsäure (Acrylsäure und/oder Methacrylsäure) - mit beigefügtem Katalysier durch radikalisohe Polymerisation bei Temperaturen von ca.
^0°c bis ca. l8o°C hergestellt. Besonderes Interesse haben Pfropfpolymerisate
von 40 bis 80 Gew.-% Styrol oder Styrol zusammen mit einer co·
nolymerisierbaren Carbonsäure (Acrylsäure und/oder Methacrylsäure) auf
^O bis 20 Gew.-ίί der oben beschriebenen Copolymerisate z.B. ein PTronfpjlymerisat
von $Q Gew.-^ Styrol ,oder von 50 Gew.-% einer Mltchunr
-ms 90 Gew.-5< Styrol und 10 Gew.-% Acrylsäure auf jeweils 50 Gew.-?'
des obengenannten Copolymerisates. Als Initiator der Polymerisat.] on
i;:ira z.B. tertiäres Butylhydroperoxid in Üblichen Konzentrationen verwendet
werden. (
■•'rfLndungsgemäS wurden deshalb Verbundsysteme aus harten Platten,
aus Blechen mit schwingunßsdämpfenden selbsthaftendcn
aus Pfropfpolymerisaten von Styrol, ggf. von i'tyrM
mit einer copolymer!sierbaren Carbonsäure (Acrylsäure und/
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Pw 555^ - α»
oder Methacrylsäure) auf Copolymerisate aus Vinylacetat/2-Äthyl-Hexyl·*'
anrylat/Dibutylmaleinat/Crotonsäure vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet
sind, daß für die Zwischenschichten Pfropfpolymerisate von ko bis 80 Gew.-% Styrol oder Styrol zusammen mit einer copolymer
isierbaren Carbonsäure (Acrylsäure und/oder Methacrylsäure) auf
60 bin PO Gew.-% eines Copolymerlsates aus 30 Me 40 Gew.-# Vinylacetat,
30 bis 40 Gew. -% 2-Kthyl-hexylacrylat, 30 bis 10 Oew.-jG
Dibutylmaleinat und 5 bis 10 Gew.i% Crotonsäure verwendet werden»
Ein Vergleich der Figuren 1 a bis 1 c veranschaulicht, die überlegene
Leistungsfähigkeit der neuen Systeme. Die Kurven 1 ft und 1 b aeigen
den Verlustfaktor d b zweier erfindungsgemäßen Vtrbundbleche in
Abhängigkeit von der Temperatur. Zum Vergleich wurde eines der beeten
bekannten Entdröhnungsmittel für Verbundbleche, ein weiohmacherhaltiges
modifiziertes Vinylacetat-Copolymeri»at (Kurve 1 e), herangezogen.
Bei dem Copolymerisat der Kurve 1 ο handelt ee sich-tun einen Schmelzkleber,
der besonders gut für die Herstellung sehwingüngegedKmpfter
Verbundbleche, bestehend aus zwei äußeren Blechen und einem selbethaftenden
Schmelzkleber als dämpfender Zwischenschicht, geeignet ist. Mit derartigen Systemen werden im Maximum extrem hohe Dämpfungen erreicht,
die aus physikalischen Gründen nicht mehr übertroffen werden kennen. Siehe dazu H, Oberst und A. Schommer, Kunststoffe ££ (196?),
('M1 vir allem Abbildung 9· Für eine symmetrische Anordnung, bestehend
aus zwei 0,5 mm dicken Stahlblechen und einer Zwischenschicht von G,' rrr Dicke, kommt der Verlustfaktor d b des kombinierten Systems,
gemessen im Biegeschwingungsverfahren, (vgl. z.B. H. Oberst, L. Bonn
und F. Vinbardt, Kunststoffe ^l (196I), ^95), dem Wert dcQmb - 1 sehr
nahe. Beijder seit langem bekannten Blechdämpfung durch einseitige
dämni'entfe Beläge, die als spritz-, spachtel- oder aufklebbare Schichten
Reff. Entdröhnungsmittel angewendet werden, sind die Verlustfaktoren
des kombinierten Systems bei technisch vertretbaren Schichtdicken
oder Verhältniesen der Belagmasse zur Blechmasse im allgemeinen kleiner als dCOJnb » 0,2. Mit den neuerdings sieh immer stärker durchsetzenden
Verbundbleehsyetemen können, wie das hier angeführte Beispiel
eeigt, bei optimaler Einstellung des Zwischenschichtmaterials um ein Mehrfache« höhere Dämpfungswerte erreicht werden.
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Die Temneraturbandbreite der Dfe'mnfung z.B. dec V^-rhundhlonl,:-.v;r f-rnr
hänp;t r IcM" üiT von den vj sk">c lat": i achen Kenr-gr"pen de~ ?v;: r.pi-.er schicht
und der StWilbleohe, sondern auch stark von der "Geoiw-f r!'·
der Anordnung ab, d.h. von den fehichtdickenveri l'A tni p.sen fv-:'. Λ.
(1965), Abb, β - IQ)). Hei Verbundblechsystemen int es.r.wockn1^':!^,
als Ban dt reite die Breite des Temneraturinterval ! s zu def 1 r.: <ror,
Ir. dem der Wert von d . - 0,05 überschritten wird. Pin Ποπίγ Γ:;η.-nicht
durch zusätzliche EriLdröhnungsmaßnahmen gedämpfter Hlt;f:i': in
Blechkonsfcrukt±!n verschiedener Art entspricht Werten f3norn[ ^ ■'»
Der Fezucswert d . - 0.05 bedeutet alsoeine beträcl t"! iche fiilv^V-w
com π
erhöhung (um etwa 15 dB (Dezibel)) gegenüber der "Nulldä
Tn Kurve 1 c wird der Bezugswert d ffi, ~ 0,05 im .hauptsächlich interessierenden
Frequenzbereich zwischen 100 und 1000 Hz bei df.r Temperaturen
etwa zwischen 0°C und 50°C überschritten, die Temporaturbandbreite
befcragt also rund 500C. Damit sind dieee Verbundsysteme H;r
zahlreiche technische Anwendungen geeignet. Durch Modifikation der
Weichmachergehaltes kann das Temperaturband hoher dämpfender Wlrkur.p:
nach höheren Temperaturen verschoben werden und damit speziellen technischen Anwendungen angepaßt werden, z.B. in Maschinenaggregaton
mit erhöhter Betriebstemperatur, Dieses Beispiel von Verbündt1 po\---
systemen mit optimal eingestellter selbcthaftender Zwischenschicht
eines Temperaturbreitband-Dämpfun^sstoffes, hergertellt du^ch C'^y^iymerisation
nässend gewählter monomerer Komponenten, w!r-d hi3vor v:n
anderen inordr.ungen ähnlicher Art nicht übertreffen und kann deshalb
als Standardsystem angesehen werden, an dem die akustische Wirkrarkeit
des erfindungsgerTü"?en Systems durch Vergleich beurteilt werden
kann.
Tn Fig. 1 a bis 1 c sind die Temperaturkurven des Verlustfaktor.·;
deomb von Verbundblechsystemen aus 0,5 mm dicken Stahlblechen ml* ca,
0,7 mm bzw. 0,3 mm (in Fig. 1 c) dicken dämpfenden Zwischenschichten
für 100 und 1000 Hz wiedergegeben.
Die Kurven wurden gemessen an Verbundsystemen mit
1 a) einem Pfropfpolymerisat aue 50 Gew.-# Styrol auf
50 Gew.-Jt eines Copolymerisate ε aus 35 Gew.-£ Vinylacetat,
35 Gew.-% 2-fthyl-hexylacrylat, 20 Gew.-# Dibutylmaleinat
und 10 Gew.-# Crotonsäure als Zwischenschicht (erfindungs-
gemäß) j 1 ° 9 8 3 °! 15 0 9 BAD omQmß
Fw 5551» » Gm
1 b) einem Pfropfpolymerisat aus 50 Gew.-% einer Mischung
aus 90 Gew. -% Styrol und 10 Gew.·% Acrylsäure auf 50 Gew.J*
eines Copolymerisates aus 35 Gew. -% Vinylacetat, 35 Gew.-S^
S-Äthyl-Hexylacrylat, 20 Gew„-j6 Dibutylmaleinat und 10
Gew.-# Crotonsäure als Zwischenschicht (erfindungsgemäß)
und
1 c) einem weichmacherhaltigen modifizierten Vinylacetat-Copolymerlsat
als Zwischenschicht,'
Die erfindungsgemäßen Anordnungen 1 a und 1 b, deren Monomerenverhältnisse
im optimalen Bereich liegen« weisen sehr große Temperaturbandbreiten
bei verhältnismäßig hohen Dämpf ungsmaxima auf. D»r Schwerpunkt
der Dämpfung liegt für di· Anordnung 1 a bei 35 bis 55°C mit Dkmpfungs
höchstwerten von 0,5 his ca. 0,8. Die Temperaturbandbreite beträgt
l45°C für 100 Hz bzw. rd. 110°C für 1000 Hs. Die vorzüglichen schwin-
o gungsdämpfenden Eigenschaften bleiben von etwa -5 C bis zu einer
mittleren Temperatur von ca. 120°C erhalten« Sehr vorteilWt ist der
im Vergleich zu 1 c langsame Abfall der Dämpfung na^hhohert wie auch
nach niederen Temperaturen. PUr die Anordnung 1 b liegt bei Höchstwerten
von d . - 0,5 bis ca. 0,8 der Dejtpfungsschwerpunkt gleichfalls im
Temperaturbereich um 35 bis 55°C. Die Temperaturbandbreite beträgt
ca. 14O°C (für 100 Hz) bzw. 115°C (für 1000 Hz). Wie bei Anordnung
! a Ist auch hier der langsame Abfall der Dämpfung nach hohen wie
auch nach niederen Temperaturen besonders günstig. Der Bezugswert
do *k ~ 0,05 wird in einem Temperaturbereich von rd. 5°C bis ca.
Y*iO C Überschritten. Gegenüber dem Standardsystem 1 c weisen die
Anordnunsger 1 a und 1 b bei erheblich größeren TemperaturbandbreJ ten
ο günstigeres Dämpfungsverhalten bei Temperaturen oberhalb ?0 C auf,
s> daß sie für zahlreiche Anwendung fälle in Maschinen und Geräten
mit normalen und erhöhten Betriebstemperaturen in Präge kommen. Beide
Pfropfpolymerisate (l a und 1 b) bieten wegen ihres Gehaltes von
10 Gew.~# Crotonsäure bzw. Acrylsäure und/oder Methacrylsäure außerdem
die Möglichkeit, durch eine vernetzende Reaktion mit einer bi- oder tr1funktionellen Verbindung (z.B. mehrere Epoxyd-, Isocyanatgruppen
usw. enthaltene Verbindungen) den Erweichungsbereioh und
damit den Bereich hoher Dämpfung für spezielle Anwendungen noch welter
nach höheren Temperaturen zu verschieben.
BAD 109830/150a
Pw 555* * Om 79
Ein besonderer Vorteil dieses Dämpfungsstoffes ist es, daß er f.: eh.
hervorragend zur kontinuierlichen Auftragung für die Massenproduktion
von Verbundblechen eignet. Zu diesem Zweck kann er: 1. als fertiges Pfropfpolymerisat angewandt werden; 2. als Lösung de? beschriebenen
Copolymerisate in dem aufzupfropfenden Styrol bzw.
Styrol/Acrylsäure und/oder Me-thacryisäure-Gemisch, das den Polymer JL-satlonsinitiator
enthält und durch thermische Nachbehandlung der mit dieser Lösung als Zwlsehenschichtmaterial versehenen Verbundsysteme
bei Temperaturen zwischen ca. 60°C und ca. l80°C In das
beschriebene Pfropfpolymerisat übergeführt wird. Es handelt sicn
ebenfalls um einen Schmelzkleber, der bei höheren Temperaturen auflgespachtelt,
aufgestrichen oder aufgegossen werden kann. Das Verbundsystem wird anschließend am besten zwischen Walzen unter Druck
abgekühlt. Außer einem Entfetten ist keine Vorbehandlung der Bleche
und keine weitere Klebschicht erforderlich. Auf Grund der Gehalte?
der Pfroofpolymerisate"an Crotonsäure bzw. Acrylsäure und/oder
Methacrylsäure kann ggf. sogar auf das Entfetten verzichtet werden. Man erreicht eine ausgezeichnete Haftung.
Der Dämpfungsstoff hat eine gute Fließbeständigkeit. Die Vererbettbarkeit
der Verbundbleche entspricht in wetten Grenzen der von normalen
Blechen; d.h. die Verbundbleche können abgekantet, gebogen,
geformt, geschweißt und genietet werden. Man erhält universell verwendbare
Verbundbleche mit f.'iner Dämpfungshöhe und einem Temnera'~!.rbereich
der Dämpfung, die für eine Vielzahl von Anwendungen toi η jrrr-a-
!en und höheren Temperaturen sehr <?ut geeignet ist.
Kleine Mengen FülTdtof fe, z.B. zur Verbesserung der ul ektris'v or T.e1t;-filhL-'keit
(Verbesserung der Widerstandsschweißun^) können dvr Dl'rrpfungsstoffen
zugesetzt werden. Um die Di.:mnfungswirkur.g nichi zu verschlechtern,
sollte die PU3 Istoffmenge 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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Fw 555'* = Om 795
Dif GeFamtdicke des Verbundbleches liegt vorzugsweise zwischen 1 und
*■'■ rrm. i;ie Zwischenschichten können 0,1 biß 1 mm, vorzugsweise 0,2
M:: o, 1S mm retracer, Die naximale Dämpfung erhält man bei nymmetrir..·::··.
V'-Hnndbl echen. Die Biegesteifigkeit und Festigkeit 1st aber
'•?pi i-lei· Ί€·?τ, Gewicht bei unsymmetrischen Verbundanordnun^en cr?^er·
I'fii ''r.wendungen, bei denen, bezogen auf das Gewicht, eine möglichst
1 Λ-u Fnr.tigkeit erreicht werden soll, wird man deshalb uneymmetri f;<<t·'
Vcrbundblcche bevorzugen. Das Verhältnis der Dicken der äußeren
Platten i:zw. Bleche soll vorzugsweise zwischen 1 ; 1 und 1 : H
: it-Ken.
P zeigt erfindungsgemäße Verbundbleohe in symmetrischer (a)
und unsymmetrischer (b) Anordnung. Zwischen den beiden äußeren
Blechen (I) 31ept die Dämpfungsschicht (2).
BAD ORIGINAL 109830/1509
Claims (3)
1. Verbundsysteme aus harten Platten, insbesondere Ple-chen mit
schVfingunß.sdämDf enden, selbsthaftenden Zwischenschichten, dadurch
gekennzeichnet, daß für die Zwischenschichten Pfropfpolymerisate"
von J\Ö bis 80 Gew. -% Styrol oder Styrol mit einer copolymer!~
sierbaren Carbonsäure, z.B. Acrylsäure und/oder Methacrylsäure in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf Styrol, auf 60
bis 20 Gew.-iÜ eines Copolymer!sates aus 30 biß 40 Gew.-5t Vinylacetat,
30 Ms HQ Gew."% 2-fithyl-Hexylacrylat, 30 bis 10 Gew.-JL'
Mbutylmaleinat und 5 biß 15 Gew.-^ Crotonsäure verwendet werden.
2, Verbundsysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Pfropfpolynierisat der iwiachenschicht bis zu 1 Gew.-^, bezogen
auf das Pfropfpolymerisat, Füllstoffe beigemischt sind.
3. Verbundsysteme nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, da·?
das Verhältnis der Dicken der äußeren Platten bzw. Bleche vorzugsweise
zwischen 1 : 1 und 1 : 4 liegt.
BAD ORIGINAL 109830/1509
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