DE1469996C - Schwingungsdämpfende Materialien mit großer Temperaturbandbreite hoher Wirksamkeit aus Mischungen hochpolymerer Stoffe ohne äußeren Weichmacher - Google Patents

Description

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a) Vinyläther, Ester aus Alkoholen mit 4 bis 12 und entsprechender Mischung von Mischpolymeri-C-Atomen und Acrylsäure, Methacrylsäure oder säten hohen und niedrigen Acrylatgehaltes kann man Maleinsäure, Vinylester von Fettsäuren mit 4 einen Breitbandabsorber z.B. von —80 bis +80° bis 12 C-Atomen und Butadien und/oder der ohne Schwierigkeiten erhalten. Darf der Temperatur-Gruppe 5 bereich für die optimale Schwingungsdämpfung

_UN τ,·!. τ- .₄ -. -^nAi r> λ*~ schmaler sein, etwa nur von 10 bis 40°, was für

b) Vinylester von Fettsauren mit 2 oder 3 C-Ato- , „.„ ' ..... ... , ,' ,

' τ- * α n u ι -j. λ u· η <-> α* manche Falle völlig ausreicht, so kann durch ent-

men, Ester aus Alkoholen mit 1 bis 3C-AtO- _{hende Wam} ^ _Mischkomponenten ein Tem-

menundAcry saure oder Methacrylsäure Acryl- _p ^P _{eraturschmalband}__{Entdröhnu s} ^P _{mittel erl t wer}.

mtnl, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid und Styrol ^ J^ _{we]ches sich gegeQÜber dei}f _{Absorbern m} ^S _{it brei}_

als Entdröhnungsmittel für Bleche vorgeschlagen, teren Temperaturbereichen durch eine höhere mitt-

wobei die Mischungen zur Erzielung einer gleichmä- lere Dämpfung auszeichnet.

ßigen Entdröhnung in einem breiten Temperatur- Die Herstellung solcher Mischpolymerisate kann

bereich außer den Grenzpolymerisaten mit der hoch- nach bekannten Verfahren durchgeführt werden. Ein

sten und der tiefsten Einfriertemperatur gegebenen- 15 so erhaltenes Temperaturbreitband-Entdröhnungs-

falls ein oder mehrere Polymerisate mit dazwischen- mittel erfüllt ferner die für die Praxis erforderliche

liegenden Einfriertemperaturen enthalten. Bedingung, daß die Stoff komponenten miteinander

Darüberhinaus können die Mischpolymerisate an- verträglich und stabil, d. h. lagerfähig sind und daß

dere Zumischungen enthalten, beispielsweise Natur- beim Versetzen mit Füllstoffen (zweckmäßig ver-

kautschuk, Copolymerisate aus Butadienstyrol oder 20 wendet man leichte Füllstoffe, wie geblähten Glim-

Butadienacrylnitril, Copolymerisate mit hohem mer, Holzmehl oder Korkmehl) keine Mischungs-

Acrylnitrilgehalt oder z. B. Epoxidharze, Polyester- komponenten ausfallen.

harze, Phenolformaldehyd- oder Melaminformalde- Das erfindungsgemäße Entdröhnungsmittel kann

hydharze. als Dispersion mit oder ohne Füllstoff auf die zu ent-

Die zu fordernde Heterogenität des chemischen 25 dröhnenden Bleche gespritzt werden, es kann aber

Aufbaus kann dadurch erreicht werden, daß man auch als Folie auf einem Blech oder zwischen meh-

geeignete Monomere, die sich z.B. durch verschie- reren Blechen angebracht sein,

dene Polymerisationsgeschwindigkeiten auszeichnen, , . · , ₁

copolymerisiert. Es werden hierdurch Polymerisat- Beispiel 1

anteile erzeugt, die sowohl an den Monomeren der 30 Ein Suspensionsmischpolymerisat der Zusammen-

Gruppe a) als auch an denen der Gruppe b) angerei- setzung Vinylchlorid-2-Äthylhexylacrylat 90:10 zeigt

chert sind. Durch die verschiedenen Einfriertempera- auf Grund der größeren Reaktionsgeschwindigkeit

türen dieser heterogen zusammengesetzten Polymer- des 2-Äthylhexylacrylates den gewünschten chemisch

anteile wird auf diesem Weg ein Kunststoff erhalten, heterogenen Aufbau, da zu Beginn der Polymerisa-

der schon in zwei oder mehreren Temperaturberei- 35 tion ein Mischpolymerisat aus 60 Teilen Vinylchlo-

chen schwingungsdämpfende Eigenschaften besitzt. rid und 40 Teilen 2-Äthylhexylacrylat und am Ende

Alle Temperaturbreitbandabsorber sind in ihren reines Polyvinylchlorid entsteht, so daß das Produkt

Grenzen durch die Polymerisate bzw. die Polymeri- praktisch eine Mischung von Polyvinylchlorid mit

satanteile des heterogenen Mischpolymerisats mit der einer Reihe von Mischpolymerisaten von 1 bis 40% tiefsten bzw. höchsten Einfriertemperatur bestimmt. 40 2-Äthylhexylacrylat darstellt. Da die- Entdröhnung

Es: ist durch eine geeignete Mischung von Polymeri- von z. B. Blechen bei einer bestimmten Temperatur

säten verschiedener Einfriertemperatur dafür zu sor- und bei einer bestimmten Gebrauchsfrequenz bedingt

gen, daß nicht nur die beiden Grenzkomponenten, ist durch die Menge eines Stoffes, der bei dieser Tem-

sondern in möglichst stufenlosem Übergang auch die peratur sich gerade in einem Umwandlungsgebiet Polymerisationsbestandteile zwischen den beiden 45 von hart nach weich oder umgekehrt befindet (Be-

Grenzkomponenten in genügender Menge in den reich der Einfriertemperatur), ist dieses Mischpoly-

Breitbandabsorber eingebaut werden. merisat im Bereich der Einfriertemperatur des an

Zur Auffindung dieser, in einem breiten Tempe- Äcrylat reichsten Mischpolymerisatanteils, bestehend raturbereich dämpfenden Entdröhnungsmischungen . aus 60 Teilen Vinylchlorid und 40 Teilen 2-Äthylmußte also das Vorurteil überwunden werden, daß 50 hexylacrylat, einerseits und Polyvinylchlorid ander-

die Entdröhnungsmittel, die die höchsten Dämp- seits zwar wirksam, aber nicht mit gleicher Dämp-

fungsmaxima haben, die besten sind. Das Maximum fungshöhe im gesamten Temperaturbereich. Die Mes-

der hier vorgeschlagenen Mischungen liegt niedriger sung der Schwingungsdämpfung und des E-Moduls

als bei den bisher üblichen homogenen Copolymeren bestätigen dies (Anlage Blatt 1,1).
oder Homopolymeren. Dafür gewinnt man aber 55 Dieses Produkt ist bereits allein in der Praxis in

Stoffe, deren Dämpfung über einen weiten Tempe- vielen Fällen erfolgreich einsetzbar. Will man jedoch

raturbereich hoch genug ist und die die Forderungen die optimalen Grenzen dieser Monomeren erfassen

der Praxis, daß die Dämpfung auch bei wechselnden und zugleich eine gleichmäßige Dämpfung über den

Temperaturen wirksam sein soll, zur Zufriedenheit er- gesamten Temperaturbereich erhalten, so ist es notfüllen. 60 wendig, dem obengenannten Mischpolymerisat noch

Um zu der erfindungsgemäßen Lösung des Pro- ein oder mehrere Mischpolymerisate höheren Acryl-

blems zu kommen, bedurfte es einer erfinderischen gehaltes zuzumischen. Durch den Zusatz dieser wei-

Kombination des Wissens aus mehreren Gebieten: chen Mischpolymerisate wird jedoch der Dämpfungs-

der Akustik, der Makromolekularchemie, der Physik bereich des obengenannten Mischpolymerisates bei der Hochpolymeren und der Schwingungsmechanik. 65 höheren Temperaturen vermindert, so daß es zweck-

Durch Auswahl eines Monomerenpaares, wie z. B. mäßig ist, für eine Mischung mit optimalem Dämp-

2-Äthylhexylacrylat-Vinylchlorid (dieses Paar hat fungsbereich noch reines Polyvinylchlorid zuzuset-

sich beispielsweise als besonders geeignet erwiesen), zen. Eine solche Mischung mit solchen technisch in-

teressanten Dämpfungseigenschaften hat folgende Zusammensetzung:

Polymerisatzusammensetzung in Gewichtsteilen	2-Athylhexyl- acrylat	Teile	Dämpfungs kurve
Vinylchlorid	10		Blatt 1
90	30	79	1
70	50	5	2
50	70	3	3
30	0	3	4
100	10	5

Diese Mischung wird mit Stabilisatoren versetzt und mittels Extruder oder Kalander zu einer Folie verarbeitet und auf die zu entdröhnenden Materialien in geeigneter Form aufgebracht. Das Produkt aus Schwingungsdämpfung und Ε-Modul zeigt in Anlage Blatt 1 die Maxima der Entdröhnung der Einzelkomponenten sowie das Temperaturbreitband der Mischung von etwa —80 bis 80° (Anlage Blatt 1,1).

Bringt man eine aus der genannten Mischung hergestellte Kalanderfolie von 1,5 mm Dicke auf ein Stahlblech von 1 mm Dicke (Massenverhältnis Belag zu Blech = 0,25), so zeigt die Kombination die in Anlage Blatt 1, II gezeigte Dämpfungskurve.

Bei gleicher Belagmenge muß die mittlere Dämpfungshöhe eines Breitbandabsorbers niedriger sein als die mittlere Höhe eines Absorbers mit geringer Temperaturbreite (s. Anlage Blatt 1, II und III). Bei der vorliegenden großen Bandbreite ist diese bezogen auf den Verlustfaktor d = 0,01. Zum Vergleich sei erwähnt, daß Pappe bzw. Holz eine Dämpfung in der Größenordnung von 1 % besitzen.

Will man jedoch die dämpfenden Beläge in Form von Dispersionen auf zu entdröhnenden Materialien aufbringen, so stellt man ein solches Produkt in Emulsion her.

Beispiel 2

Ein Emulsionsmischpolymerisat der Zusammensetzung Vinylchlorid-2-Äthylhexylacrylat 80:20 zeigt bereits in einem weiten Temperaturbereich eine gute Dämpfung (s. Anlage Blatt 2,1). Zur Erreichung der optimalen Grenzen des Temperaturbreitbandes ist es jedoch vorteilhaft, höheracrylathaltige Mischpolymerisate sowie Polyvinylchlorid obigem Mischpolymerisat zuzusetzen. Bringt man z. B. folgende Mischung

Polymerisatzusammensetzung	2-Äthylhexylacrylat	Teile
ίο Vinylchlorid	0
100	20	20
80	50	70
50	70	5
15 30	5

in Dispersionsform oder als Folie in einer Stärke von etwa 1,5 mm auf ein 1-mm-Stahlblech, so erhält man eine Entdröhnung im Bereich von —80 bis +80° (s. Anlage Blatt 2, I und II).

Beispiel 3

Als Beispiel für ein erfindungsgemäßes Entdrönungsmittel mit kleinerer Temperaturbandbreite, dafür aber sehr hohen Dämpfungswerten sei folgendes angeführt:

Mischung aus den Stoffen I, II und III, wo

I. eine nach dem deutschen Patent 1029 565 hergestellte homopolymere Polyvinylacetatdispersion,

II. eine 55°/oige Mischpolymerisatdispersion aus Vinylacetat und Dicarbonsäurediester, z. B. im Monomerenverhältnis 77 : 23,
III. eine 50%ige Dispersion aus Polyacrylsäurebutylester , .

ist, gefüllt mit Vermiculit (expandierter Glimmer) und im Verhältnis Belagmasse zu Blechmasse = 2O°/o auf Blech aufgebracht. Anlage Blatt 3 zeigt oben die Wirkung der einzelnen Komponenten auf Blech, unten den Effekt der Mischung aus I, II und III.

Die sehr hohe Dämpfung ist zum Teil durch die schmalere Bandbreite, zum Teil durch die Füllung mit einem leichten Füllstoff erreicht worden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

Acustica, 2 [1952], AB 181; H. Oberst, G. W.

Patentanspruch: Becker, K. Frankenfeld, Acustica, 4 [1954],

S. 433), und zwar muß das Produkt aus dem dyna-

Verwendung von bekannten Mischungen aus mischen Elastizitätsmodul und dem mechanischen weichmacherfreien, gegebenenfalls füllstoffhalti- 5 Verlustfaktor (Maß für die Hystereseverluste des Entgen Homo- und/oder Copolymerisaten, die sich dröhnungsstoffes) möglichst groß werden,
in ihren Einfriertemperaturen um mindestens 10 Bei den Entdröhnungsmitteln wird im allgemeinen

bis maximal 200° C unterscheiden, aus Monome- ein bei Schwingungsbeanspruchung bei allen Hochren der Gruppe polymeren im Übergang vom harten zum weichen

a) Vinylether, Ester aus Alkoholen mit 4 bis ¹⁰ Stoffzustand (Einfrierbereich) auftretendes Maximum 12 C-Atomen und Acrylsäure, Methacryl- . ^{der m}f™ mechanisch«! Veruste (Hysterese) aussäure oder Maleinsäure, Vinylester von-Fett- 8»«^ ?ie Tto^turlageha^ von der meistens säuren mit 4 bis 12 C-Atomen und Butadien ™^l™^&t™^ch _T bestimmten Emfnertemperatur des und/oder der Gruppe ^Stoffe* ^abJ ^{Im fo}jg^{enden so11 unter} Emfnertempera-

k\ \/-„ ι * τ-. K ■■ ·* ι j <! ^ 15 tür ledoch stets die Temperatur verstanden werden,

b) Vinylester von Fettsauren mit 2 oder 3 C- , · '■ , ■ _F ·. ^r ... , * τ>
Atomen, Ester aus Alkoholen mit 1 bis 3 C- ^{bei der bei} Kurzzeitmessung mit der genannten BeAtomen und Acrylsäure oder Methacryl- ^gsfrequenz von 100 bzw. 200 Hz das Maximum säure, Acrylnitril, Vinylchlorid, Vinyliden- ^der _t mechanischen Verluste auftritt. Diese im Kurzchlorid und Styrol zeitexpenment definierte Einfriertemperatur hegt im

^J 20 allgemeinen etwa 50° C oberhalb der volumetrisch

als Entdröhnungsmittel für Bleche, wobei die bestimmten.

Mischungen zur Erzielung einer gleichmäßigen Die üblichen Entdröhnungsmittel bestehen aus

Entdröhnung in einem breiten Temperaturbereich amorphen Homopolymeren oder relativ homogen außer den Grenzpolymerisaten mit der höchsten aufgebauten Copolymeren mit oder ohne Weichma- und der tiefsten Einfriertemperatur gegebenen- ^a5 eher und mit Füllstoffen. Sie weisen einen scharfen falls ein oder mehrerer Polymerisate mit dazwi- Übergang zwischen dem Glaszustand und dem weischenliegenden Einfriertemperaturen enthalten. chen Stoffzustahd auf. Durch einen solchen scharfen

Übergang erreicht man ein hohes Dämpfungsmaximum bei einer bestimmten Temperatur bzw. Fre-

3° quenz. Es hat nicht an Versuchen gefehlt, die Höhe

des Dämpfungsmaximums zu steigern, und der theoretisch mögliche Wert ist annähernd erreicht worden. Trotzdem ergaben diese Entdröhnungsmittel bei An-

Unter sogenannten »Entdröhnungsmitteln« ver- Wendung in der" Praxis, z. B. bei Fahrzeugen oder bei steht man Beläge aus Stoffen, die auf Blechkonstruk- 35 Maschinen, die sich beim Laufen erwärmen, keine tionen aufgebracht werden, um deren Schwingungen ausreichende Wirkung. Schon bei relativ geringen (»Dröhnen«) zu dämpfen. Im Gegensatz zu den be- Temperaturänderungen verliert sich die dämpfende kannten Luftschallabsorptionsmitteln, die den Zweck Wirkung fast vollständig, so daß sich die Kosten für haben, schon vorhandenen Luftschall zu absorbie- eine Entdröhnung in vielen Fällen überhaupt nicht ren, dienen die Entdröhnungsmittel dazu, die Kör- 4° lohnen. Hier liegt also ein wirklicher Bedarf vor, der perschallschwingungen fester Stoffe zu reduzieren, durch die bisherigen Versuche, Entdröhnungsmittel um eine Abstrahlung von Luftschall von vornherein mit möglichst hohem Maximum zu entwickeln, nicht zu vermeiden. gelöst werden kann. Durch Variation des Weichma-

Die Entdröhnungsmittel nehmen in der Technik chers oder durch Füllstoffzugabe ließ sich die Breite einen immer breiteren Raum ein. Außerdem werden 45 des .wirksamen Temperaturbereiches nicht beeinauch an die Qualität der dämpfenden Beläge immer flüssen.

größere Ansprüche gestellt. Das Bestreben der mo- Erst das Abweichen von der bisherigen Arbeits-

dernen Technik geht vor allem dahin, entdröhnende richtung und die Überwindung des Vorurteils, daß * Materialien zu entwickeln, die. sowohl bei extrem Entdröhnungsmittel ein möglichst hohes Dämpfungstiefen und hohen als auch bei üblichen Temperaturen 50 maximum haben müßten, führte zu einem Erfolg, eine wirksame Entdröhnung gewährleisten, d. h., das Während bisher immer Homopolymerisate oder mög-Entdröhnungstemperaturband soll bei den Ge- liehst homogene Copolymerisate verwendet wurden, brauchsfrequenzen von 100 bis 200 Hz so breit sein, stellten wir fest, daß heterogene Mischungen, die um allen Anforderungen einer modernen Technik vorzugsweise als eine der Mischungskomponenten entsprechen zu können. Ein Belagstoff, der, auf 55 heterogene Mischpolymerisate enthalten, Entdröh-Blechkonstruktionen aufgebracht, in einem breiten nungsmittel mit wesentlich breiteren Dämpfungsma-Temperaturband eine gleichmäßige entdröhnende xima in Abhängigkeit von der Temperatur ergeben. Wirkung erzielt, was durch den mechanischen Ver- Man muß dabei zwar auf die bisher üblichen sehr lustfaktord der Kombination aus Blech und Belag hohen Maxima verzichten, aber man erreicht dagemessen wird, wird im folgenden als Temperatur- 60 durch in einem weiten Temperaturbereich eine gleichbreitband-Entdröhnungsmittel bezeichnet. Ein sol- mäßige, für die meisten Anwendungen völlig ausreiches Breitbandentdröhnungsmittel hat zugleich auch chende Entdröhnung.

den Vorteil, daß es bei einer bestimmten Temperatur Erfindungsgemäß wird deshalb die Verwendung

in einem breiten Frequenzbereich wirksam ist. von an sich bekannten Mischungen aus weichmacher-

Die Bedingungen, die der Entdröhnungsstoff selbst 65 freien, gegebenenfalls füllstoffhaltigen Homo- und/ erfüllen muß, um z. B. auf Blechkonstruktionen eine oder Copolymerisaten, die sich in ihren Einiriertemmöglichst hohe dämpfende Wirkung zu erzielen, sind peraturen um mindestens 10 bis maximal 200° C bekannt (s. dazu H. Oberst, K. Frankenfeld, unterscheiden, aus Monomeren der Gruppe