DE1769082A1 - Entdroehnungsmittel - Google Patents

Description

'Dipi..ii,.<w.map. T7B9082 "SUSS!* *·.*"'**

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH - T.won, Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN
PATENTANWÄLTE

Dr. Alois Stanfciewicz 4PI
Chemische Erzeugnisse
Adel^heidsdorf "bei Gelle

Patentanmeldung Entdröhnunftsmittel

Die Erfindung "betrifft Entdröhnungsmittel mit maximaler Dämpfung in zwei voneinander getrennten, Temperaturbereichen.

Entdröhnungsmassen werden "bekanntlich auf Bleche aufgebracht, um deren Schwingungen» vor allem deren Biegeschwingungen, zu dämpf en und somit ihre SchallaBstrahlung herabzusetzen. Sie "bestehen aus plastischen Bindemitteln» die Füllstoffe und nötigenfalls Weichmacher enthalten. Als Bindemittel kommen "beispielsweise Polymerisate der Vinylester, wie Vinylazetat oder Vinylpropionat, oder von Betern der Acrylsäure ₉ wie Acrylsäuremethylester, Aerylsäureäthylester, Acrylsäurebutylester oder die entsprechenden Beter der Methacrylsäure in frage,■Sohlieaelloli sind als solche Binäemittsl amoh Mischpolymerisate der genannten VerMm&ungeB ggf» mit anä©r®n meren, wie Vi^l^islöyieU Tinyliöismehlox'äd^ /^rylnitj?!! ■ oß®3?. Styrol bekannt (MB 1 Ιββ 4ββ)*

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Nun sollen Entdröhnungsmassen in demjenigen Temperatur- und Frequenzbereich optimal dämpfen, in dem diese Dämpfung benötigt wird. Dieser bevorzugte Bereich maximaler Dämpfung kann durch geeignete Wahl vor allem der Bindemittel eingestellt werden. Es sind daher auch bereits Mischpolymerisate der erwähnten Zusammensetzungen bekannt (DAS 1 166 466). Der Dämpfungs■ bereich ist aber in Bezug auf die Temperatur nur schmal, wenn die genannten Polymerisate oder Mischpolymerisate allein als Bindemittel verwendet werden. Insbesondere wurde (DAS 1 200 458) ™ eine Mischung aus'

a) einer oder mehreren homo- und/oder copolymerem Komponenten, die mit geeigneten Weichmachern äusserlich weich gemacht sind und

b) einer oder mehreren homo- und/oder copolymeren Komponenten, die diese Weichmacher gar nicht oder nur wenig aufnehmen und

c) ggf. Füllstoffen,

™ wobei die einzelnen polymeren Komponenten sioh in ihrer Einfriertemperatur um mindestens 10° C unterscheiden und in der Mischung ihre unterschiedlichen Einfriertemperaturen im wesentlichen beibehalten, als sog. femperaturbreitband-Entdröhnungsmittel vorgeschlagen.

Als Temperaturbandbreite wird für die hier allein interden

essitren/praktischen Anwendungsfälle der Temperaturbereich gewählt, in dem der Wert d =0,05 des Verlustfaktors überschritten wird. Üblicherweise wird in dieses Zusammenhang der Yer-

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lustfaktor ά als Dämpfungsmass verwendet* Der genannte Bezugswert für die Festlegung des Temperaturbandes ist durch die Verdampfung der Bleche gegeben, die sich "bein Einbau durch die · Randbefestigung, z.B. Versehraubungen oder Vernieten, ergibt, Aue der Entwicklung dieser Entdröhnungsmittel ist es "bekannt geworden, dass die Breite des Temperaturbandes hoher Dämpfung nur auf Kosten der maximalen Dämpfung erreicht werden kann, d.h. die maximale Schwingungsdämpfung nimmt mit zunehmender Temperaturbandbreite ab. Wenn man also sehr hohe Temperaturbandbreiten fordert (z.B, einen Bereich von O - 100° C), so können Werte voi d J> 0,05 nicht mehr erreicht werden (DAS 1 200 458}.

Ea wurde nun gefunden, dass man maximale Dämpfung in zwei voneinander getrennten Temperaturbereichen bei einem BKfcdroii»- nungsmittei, bestehend aus Mischungen thermoplastische Bindemittel, Füllstoffen und ggf. Weichmachern uadurch erhält, dass die Bindemittel für die Füllstoffe aus einer liiQiMmg von Polyvinylpropionat und Polyvinylazetat und ggf. Weicisa&eher bestehen? wobei in der Bindemittelmischung mindestens 40 ?6 -Polyvitsyl-· propionate enthalten sind.

Der technische Fortschritt, der mit einem solchen Entdröhnungsmittel erreicht wird, das zwei getrennte Temperaturbereiche mit hoher Dämpfung aufweist, kann an Hand von gemessenen Kurven der Fig· T der Zeichnung erläutert werden· In ihr ist der Verlustfaktor d verschiedener Entdröhnungemittel in Abhängigkeit von der Temperatur dargestellte Eingezeichnet ist mit einer punktierten Linie die Vordämpfung der eingebauten Bleche mit dem Erfahrimg^mittelw^rt d κ 0,05t Kurve 1 zeigt

den Temperaturgang der Dämpfung eines Entdröhnungsmittels, dessen Bindemittel aus einem der in der Einleitung erwähnten Kunststoffe allein besteht (Polyacrylsäureester). Die Vordämpfung der Bleche wird nur in einem schmalen Temperaturbereiche um 20° C überschritten. Kurve 2 zeigt den Temperaturgang der Dämpfung eines Entdröhnungsmittels, dessen Bindemittel aus einer Mischung von Mischpolymerisaten besteht, die ebenfalls in der Einleitung unter Bezug auf die DAS 1 200 458 und

fe DAS 1 166 466 erwähnt* wurde. Die Vordämpfung der Bleche wird bei der Anwendung dieses Entdreöhnungsmittels in dem breiten Temperaturbereich von unter 20° C bis über 50° C übersohritten. Kurve 3 zeigt den Temperaturgang der Dämpfung eines erfindungsgemässen Entdröhnungsmittels, das mit den folgenden Beispielen näher erläutert wird, bei dessen Anwendung die Vordämpfung der Bleche in zwei voneinander getrennten Temperaturbereichen überschritten wird, und zwar sowohl im Bereich von 15 - 30° 0 als auch im Bereich um 60° 0. Die Dämpfungsmaxima dieses Entdröhmingsiiiittele liegen auf den Flanken der Dämpfungs-

f kurve des Breitbandmaterials, das bedeutet, dass mit diesem Entdröhnungsmitt·! mmxim&le Dämpfung in Temperaturbereichen erzielt wird, in denen die Dämpfung des Breitbandmaterials bereits kleiner wird. Sollte das Breitbandmaterial auch in diesen Temperaturen stärker dämpfen, müsste es breitbandiger werden, was aber nur auf Kosten seiner maximalen Dämpfung erreicht werden kann. An Spülmaschinen, Waschmaschinen, Klimaanlagen und ggf. auch in Flugzeugen, also an technischen Lärmqulllen, die in zwei voneinander getrennten Temperaturen arbeiten und

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wenn die Zwisehentemperaturen in kurzer Zeit durchlaufen werden, ist die Verwendung eines erfindungsgemässen Doppelband-Entdröhnungsmittels vorteilhafter als die Verwendung eines Breifband-Entdröhnungsmittels oder gar eines Schmalbandmaterials.

In Pig. 2 ist die Dämpfung aufgetragen, die verschiedene Versuchsmischungen in Abhängigkeit von der Temperatur erreichen. Die Mess-Streif en für die Messungen waren einheitlich mit gleichen Mengen trockner Belagmasse versehen worden. Die Messungen wurden nach dem von H. Oberst und K. Prankenfeld in Acustica 2, 1952, AB 181 ff. beschriebenen Verfahren durchgeführt.

Kurve 1 zeigt diesen !Temperaturgang der Dämpfung einer Mischung aus

5,7 $> Polyvinylazetat,

17.1 $> Polyvinylpropionat»

77.2 i> Glimmer . (jeweils bezogen auf die Trockensubstanz). ·

Kurve 2 wurde mit einer Misohung au»

11,4 $> Polyvinylazetat, 11,4 ^S Polyvinylpropionat, 77,2 $> Glimmer,

und Kurve 3 mit einer Mischung aus

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17.1 i> Polyvinylazetat 5,7 $> Polyvinylpropionat

77.2 56 Glimmer

erhalten.

Kurve T zeigt nach einem steilen Anstieg der Dämpfung von

0° C bis 20° 0 ein Maximum und dann einen sehr flachen Ab-

ein fall der Dämpfung mit steigenden Temperaturen, wobei/zweites

Maximum angedeutet wird.

Kurve 2 zeigt ebenfalls nach einem Temperaturanstieg von 0 - 20° 0 eine steile Dämpfungszunähme bis zu einem ersten Maximum bei ca. 20° C und mit weiter steigenden Temperaturen zunächst eine Abnahme der Dämpfung, jedoch dann wieder einen weiteren Anstieg zu einem ssweiten Maximum der Dämpfung.

In Kurve 3 dagegen, die mit der dritten Versuohsmischung fe erhalten wurde, ist anstelle des Dämpfungsmaximums bei 20° C nur eine "Ausbeulung" der Dämpfungsfcurve angedeutet. In dieser Mischung ist »lso der Anteil an Polyvinylpropionat bereits so gering, dass im Temperaturbereich um 20° C die Dämpfung für die meisten praktischen Fälle nicht mehr ausreicht.

Die Kurven der Fig. 2 zeigen, dass mit einem höheren Anteil von Polyvinylazetat ein stärker ausgeprägte« Maximum oberhalb 60° 0 verbunden ist und mit steigendem Anteil von Polyvinylpropionat das Dämpfungemaximum im Temperaturbereich um

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20° G ansteigt. Die Kurve 2 zeigt insbesondere, äasB mit gleichgrossen Anteilen beider Komponenten nicht unbedingt gleich hohe Dämpfungsmaxima erreicht werden. Wird also der Anteil einer der beiden Mischungskoffiponentsn verringert_s vermindert sich zwar die Dämpfung des ihr zugehörigen jedoch wird das Dämpfungsmaximum, des durch die-andere ponente erzeugt wird, nicht in gleichem Mess®

Im Zusammenhang mit diesen
die elastisoh-djfnamischen Kennwerte der stimmt, also der ¥@rlustfaktor d„ des reinen B®lagae,t©rials und der Elastizitätsmodul des reinen lela^pate^ic.!® IL« Iskamitlioh nimmt der Elastizitätsmodul sel@k©y ln,mstst©ff© n Kunststoffmisohungen mit steigender
hat das gleiche Material in den beiden bereichen von 20° C und 60° C veraohiedefiO lQmmtearr©a₀ Figas? 3 zeigt die beiden Kennkurven, die für Sie L- :3<s&m$ 1 IbqI '20° 0 und bei 60° C ermittelt wurden. Di© KeirakurvO gifet lefeßamtlieli an, in welcher Weise die Dämpfung des Belagi&stesdQl© alt ü&n Verhältnis β d«r Belagdioke h₂ zur Bleohdick© h^ snaissant (relative Belagsdicke). Diese Zunahme ist für veresMeäen weislie bzw. für verschieden harte Materialien unterschiedlich. Da die Härte eines Materials sich mit der Temperatur ändert, ändert sich somit auch die Kennkurve dieses Materials.

Die Eigenart der beiden Kennkurven in Fig. 3 besteht in ihrer Uberkreuzung, die bei^ = 3 zu sehen ist. Das bedeutet,

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BAD OHiQSNAL

dass bei der Anwendung dieser Mischung in der Praxis mi't diesem Verhältnis der Belagdioke zur Bleohdioke in den beiden Temperaturbereichen die Dämpfungen gleich gross sind, (β. Fig. 1, Kurve 3). Aus diesem Verhalten der Kennkuryen kann man nun folgende Regeln zum technischen Handeln herleiten:

1) Sollen In den getrennten Temperaturbereichen maximaler Dämpfung gleich hohe Dämpfungsmaxima erreicht werden, dann muss eine vorgegebene Mischung in einem bestimmten Verhältnis der Belagdioke zur Bleohdieke angewandt werden. Bei dem Misohungsbeiepiel 1 ist dies ein Verhältnis 3:1.

2a)Ist aus Platz- oder Gewichtsgründen nur eine geringe Schichtdicke der Dämpfungsbeläge möglich, dann wird man stets im unteren Bereichder beiden Kennkurven der Pig. 3 arbeiten müssen. Sollen in diesem Pail die beiden Dämpfungsmaxima in den getrennten Temperaturbereichen gleich hoch sein, müsste der Anteil der Komponente, die Ursache für das Dämpfungsmaximum oberhalb 60° C ist, erhöht werden, und/oder der Anteil der.Komponente, die Ursache für das Dämpfungsmaximum bei oa. 20° 0 ist, vermindert werden. Dies ist z.B. bei den Misohungsbeispielen 2 und 3 der Fall. Fig. 3a zeigt ergänzend die beiden Kennkurven für Beläge aus der Mischung 2. Diese Kennkurven zeigen, dass beispielsweise mit dieser die Verlustfaktoren in den beiden Dämpfungsmaxima bei 20° C bzw. oberhalb 60° C etwa gleich gross sind, wenn die Belagdioke nicht grosser ist als die Bleohdioke.

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2b) Ist besonders hohe Dämpfung notwendig, und die Anwendungen des Belagmaterials in einem besonders grossen Verhältnis der Belagdicke zur Blechdicke möglich, so muss man in dem oberen Bereich der beiden Kennkurven der Pig* 3 arbeiten. In diesem Falle erreicht man gleiohgrosse Dämpfung in den beiden voneinander getrennten Temperaturbereichen, wenn man den Anteil der Mischungskomponente, die das Dämpfungsmaximum um 20° bestimmt, erhöht gegenüber der hier benutzten Misohung, und/oder den Anteil der Misohungskomponente, die das Dämpfungsmaximum oberhalb 60° bestimmt, vermindert.

Die in Fig. 1 einegezeichnete Kurve 3 entspricht der Mischung 1, wenn sie mit einem Verhältnis der Belagdioke zur Blechdicke von ca. 3 angewendet wird.

Dass jetzt die Dämpfungsmaxima der Kurve 3 in Pig· 1 bei etwas niedrigeren Temperaturen liegen, ist auf den Weiohmachergehalt zurückzuführen. Der Einfluss des Weichmachers wurde untersucht, indem zu der oben genannten Misohung 2 Dibutylphthalat in verschiedenen Mengen zugesetzt wurden, und zwar maximal 5,2 #, 2,7 #» 1,6 56 jeweils auf die gesamte Trokkenmasse bezogen.

Pig. 4 zeigt den Temperaturgang der Dämpfung der weiohmacherfreien Misohung 1 im Vergleich zu dem der Mischung, der 5,2 56 Weichmacher auf die Gesamtsubstanz zugesetzt worden slmd. Die Mischung, mit der die Kurve 3 in Pig, 1 erhalten wurde, hatte etwa 1 56 Weichmacher, bezogen auf die gesamte Trookensub-,

^Btanz· 009846/1678

Diese Beispiele zeigen, dass man die Temperaturlagen der beiden voneinander getrennten Dämpfungebereiohe durch Weichmacherzugaben naoh tieferen Temperaturen versohleben kann.

Aus technologischen Gründen ist es oftmals zweokmässig, einem Entdrähnungsmlttel weitere Mischungsbestandteile zuzusetzen. In Pig· 5 ist der Temperaturgang der Dämpfung einer Mischung aus

™ 16 jt Polyvinylazetat

4 £ Polyacrylsäureester 14 $> Polyvinylpropionat 66 $> Glimmer

dargestellt· Diese Kurve zeigt, dass ohne weiteres das Polyvinylpropionat teilweise durch Polyacrylsäureester ersetzt werden kann.

In einer weiteren Versuchsreihe wurde Polyvinyläther " als Beimischung verwendet. In Fig. 6 zeigt die Kurve 1 den Temperaturgang der Dämpfung einer Misohung aus

16 i» Polyvinylazetat 4 * Polyvinyläther 14 Ί» Polyvinylpropionat 66 £ Glimmer.

Diese Kurve zeigt, dass duroh die Zugabe von Polyvinyläther offenbar das Dämpfungsmaximum oberhalb 60° naoh niedrigen

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Temperaturen, hier auf 50° verlagert wird_t während das Dämpfungemaximum bei 20° in seiner Temperaturlage nicht beeinflusst wird. Zur Klärung dieses Verhaltens wurden die beiden eineeinen Mischungsbestandteile, jeweils für sioh mit Polyvinyläther vermischt und die Lage der Dämpfungsmaxima bestimmt. Kurve 2 «eigt, dass die Temperaturlage des Dämpfungsmaximums von Polyvinylpropionat unbeeinflusst bleibt» wann z.B. 1/5 des Polyvinylpropionates durch Polyvinyläther ersetzt wird u.a. Kurve 3 eeigt den grossen Einfluss dee Polyvinylethers! auf die Temperatürlage des Dämpfungsmaximums von Polyvinylacetat· PUr diesen Versuah wurden Polyvinylazetat und Polyvinyläther in nahe cu gleiohen Mengenverhältnissen vermischt und mit Glimmer als Füllstoff versehen. Diese Vergehe zeigen, dass durch die Zugabe von Polyvinyläther zwar Äie lömpti'Si uriage des vom Polyvinylasetat bestimmten Dämpfungsmaxlmuse verschobn wird, jedoch nioht Äie des PolYYinylpropitmattfö» W.t einer Zugabe von Polyvinyläther lässt sich 4βκη* , der Abstand der getrennten Temperaturbereiche grosser Dämpfung ändern.

Bei allen Versuchen, die hier beschrieben «lirdsn, wurde einheitlich Glimmer als Füllstoff verwendet. Se int auch möglich, statt Glimmer das ihm verwandte Vermiculit als Füllstoff BU verwenden oder andere Mineral- oder Gesteinspulver. Soll mit der dämpfenden Wirkung dieser Materialien auch gleichseitig eine verbesserte Wärmeisolation verbunden werden,können geeohloeeeneellige Kunst- oder lfatursohaumstoffe zugesetzt werden. Als Naturechaua kommt s.B. sog. Perlit in Frage, der durch Expandieren vulkanischer Gläser, z.B, von Obsidian

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entsteht und ala geechloeeenzellige Kuneteohäume kommen in Präge Körner oder Flocken von geeohäumtem Polyetyrol und/oder Zellvulkollan· Durch die Zugabe dieser Schaumstoffe wird gleichzeitig das spezifische Gewioht des Dämpfungsbelages vermindert.

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Patentanenrüoheι

Claims (3)

Patentansprüche

1. Entdröhnungsmittel mit maximaler Dämpfung in zwei voneinander getrennten Temperaturbereichen, "bestehend aus Mischungen thermoplastischer Bindemittel, Füllstoffen und ggf. Weichmachern, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindemittel aus einer Mischung von Polyvinylpropionat und Polyvinylacetat bestehen, wobei in der Bindemittelmisohung mindestens 40 $> Polyvinylpropionat enthalten sind.

2. Entdröhnungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mittel ein Weichmaoher zugesetzt ist,

3. Entdröhnungsmittel nach Anspruoh 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Bindemittelkomponenten teilweise durch Polyacrylsäureester, Polymethacrylsäureester, Polystyrol oder Polyvinyläther ersetzt ist,

4-* Entdröhnungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei erhöhter relativer Belagsdioke auch der Polyvinylpropionatanteil im Bindemittel entsprechend erhöht ist.

Der Patentanwalt

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