Композиция для преобразования энергии - RU2185765C2

Чертежи

Показать все 84 чертежа(ей)

Описание

Область техники
Данное изобретение в общем относится к композициям, предназначенным для преобразования энергии (за исключением преобразования электрической энергии в механическую), которые могут эффективно поглощать и гасить энергию, например, кинетическую, тепловую и/или электрическую, за исключением оптической энергии.

Предпосылки изобретения
Известен виброгасящий материал, состоящий из мягкой винилхлоридной смолы и пластификатора.

Такая мягкая винилхлоридная смола может лишь в очень ограниченной степени гасить энергию вибрации на поверхности и/или внутри себя за счет преобразования энергии вибрации в тепло, вызванное трением.

В японской выложенной патентной публикации 5-332047 раскрыт жидкий материал, который в известной степени поглощает или гасит энергию вибрации. Этот жидкий материал или вязкая жидкость включает в качестве главного ингредиента гликоль. Энергия вибрации или сейсмическая энергия генерирует электрическое поле в вязкой жидкости и изменяет вязкость жидкости, следствием чего является эффективное гашение кинетической энергии.

Для эффективного гашения огромной сейсмической энергии, например, при значительном землетрясении, требуется очень большое количество жидкого материала. Вследствие постепенного окисления жидкого материала его поглощающая способность со временем снижается, требуя периодического обновления жидкого материала. Поэтому существуют жесткие требования к виброгасящему материалу, который в минимальном количестве способен эффективно гасить сейсмическую энергию или вибрации в течение более длительного периода времени без такого обновления.

Известен содержащий стекловату материал, поглощающий или гасящий звук или шум. Стекловата может гасить звук или шум за счет поглощения энергии в виде вызванного трением тепла при столкновении звука с поверхностью, состоящей из волокон стекловаты, и прохождении через нее.

Однако для обеспечения достаточного звукопоглощения, звукопоглощающий материал в виде стекловаты необходимо изготавливать сравнительно толстым. Материал не может эффективно поглощать звук низкой, ниже 1000 Гц, частоты. Материал плохо работает на частоте ниже 500 Гц.

Существует материал, поглощающий или гасящий удары. В японской выложенной патентной публикации 6-300071 раскрыт поглощающий удары материал, который включает короткие волокна, распределенные во вспененном полимере. Этот поглощающий удары материал может гасить удар, нанесенный по поверхностному участку вспененного материала вследствие разрушения структурной целостности вспененного материала. Распределенные во вспененном материале короткие волокна действуют в качестве физического связующего, повышающего прочность материала на разрыв и предотвращающего его растрескивание.

Однако для обеспечения достаточного гашения удара требуется, чтобы этот поглощающий удары материал имел значительные толщину и объем. Поэтому, если отсутствует достаточное пространство для установки, этот поглощающий удары материал использовать неудобно.

Существует предложенный в японской выложенной патентной публикации 5-255521 экранирующий от электромагнитных волн материал, который может в некоторой степени поглощать электромагнитную энергию. Этот материал включает поглощающее ультрафиолетовое излучение соединение, способное поглощать или гасить ультрафиолетовое излучение с длиной волны от 250 до 400 нм за счет возбуждения молекул соединения и преобразования лучистой энергии в тепловую.

Для обеспечения достаточного поглощения ультрафиолетового излучения необходимо, чтобы этот материал имел толщину от 10 до 20 мм. Лист такой толщины ухудшает видимость. Существует острая потребность в материале, который может обеспечить создание тонкого, но эффективного экрана от электромагнитных волн.

Бутиловый каучук или NBR обычно используется для создания гасящего вибрации материала. Такой материал из резины является экономически приемлемым и легким в обработке, а также обладает значительной механической прочностью.

Среди полимеров такой материал демонстрирует отличное свойство гасить вибрации, однако если материал из резины используется самостоятельно, то его гасящая способность все же ограничена. Поэтому в резиновый виброгасящий материал обычно вводят металлическую пластину, или сердечник, или масляный амортизатор, что довольно сложно и дорого при изготовлении.

Поэтому существует острая потребность в виброгасящем материале, который сам может обеспечить отличное поглощение или гашение вибраций.

Керамический материал для привода или матричного принтера обладает свойством преобразования электрической энергии. Пьезоэлектрические эффекты в таком традиционном керамическом материале достижимы, но малы. Существует потребность в улучшенном материале для преобразования электрической энергии.

В японской выложенной патентной публикации 5-5215 раскрыт эндотермический волокнистый материал. Этот материал является полимером, включающим алифатическую карболовую кислоту с открытой цепью и алифатический диол с открытой цепью, например полиэтиленадипат, полипентаметиленадипат или политетраметиленглютарат. Полимер поглощает тепло вследствие того, что он плавится и обеспечивает гашение тепловой энергии, хотя требуется большое количество полимера для обеспечения достаточного поглощения тепла.

Вязкая жидкость, в основном состоящая из гликоля, обеспечивает возможность использовать среду с высоким скрытым теплом в качестве охладителя трансмиссий, охлаждающей жидкости для двигателей или охладителя литейных форм. Охладительная способность жидкости задается следующим уравнением
(ΔH-RT)/V = (SP)²
где ΔH - скрытое тепло, SP - значение показателя растворимости.

Значение SP является индикатором полярности и возрастает при росте диполей. Вода имеет наибольшее значение SP, однако использование воды непрактично вследствие того, что вода стремится вызвать коррозию металлов. Гликоль обладает отличным свойством замедления коррозии металлов, однако гликоль не обеспечивает высокую способность накапливать скрытое тепло.

Как описано выше, обычные материалы или композиции для преобразования (гашения) энергии имеют недостаточные гасящие способности или требуют значительной толщины или объема для обеспечения удовлетворительной гасящей способности.

Изобретатели, проведя длительные исследования композиций для преобразования энергии, установили, что величина или значение дипольного момента композиций непосредственно связаны с их способностью поглощать (преобразовывать) или гасить энергию.

Изобретатели также установили, что коэффициент диэлектрических потерь композиций связан с их способностью поглощать (преобразовывать) или гасить энергию.

Поэтому целью данного изобретения является создание композиции для преобразования энергии (за исключением преобразования электрической энергии в механическую), которая обладает значительно улучшенной способностью поглощать (преобразовывать) или гасить энергию, например, кинетическую, тепловую и/или электрическую, за исключением оптической энергии. Другой целью данного изобретения является создание композиции для преобразования (гашения) энергии, которая может обеспечить значительно улучшенную поглотительную способность при минимальной толщине или объеме.

Сущность изобретения
Композиция для преобразования энергии в соответствии с данным изобретением может быть получена в виде виброгасящего элемента свободного или несвободного типа, например листа, краски, бумаги, битумного материала (для автомобильных покрытий), или виброгасящего материала для асфальтированных дорог (бесшумные дороги), или звуко- или шумопоглощающего материала для звукопоглощающих листов, волокон, вспененных материалов, пленок или форм, или поглощающего удары материала для подошвы тренировочных туфель, ограждений, защитных шлемов, повязок, матов, опорных элементов, рукояток и седел велосипедов и мотоциклов, передних вилок, рукояток теннисных или бадминтонных ракеток, бейсбольных бит или клюшек для гольфа, рукояток молотков, тормозных колодок, прикладов ружей, наплечников или пуленепробиваемых жилетов, или виброзащитного резинового материала прокладок или опалубки для защиты от землетрясений, или экранирующего от электромагнитных волн материала для листов, защищающих от рентгеновского или ультрафиолетового излучения, пьезоэлектрических материалов (за исключением тех, которые преобразуют электрическую энергию в механическую) или эндотермического материала для эндотермических волокон или таблеток, или вязкой жидкости для устройств, гасящих землетрясения, или полярной жидкости для автомобильных амортизирующих жидкостей, масел, поглощающих удары, охлаждающих жидкостей для трансмиссий источников питания, охлаждающих жидкостей для двигателей, материалов для напольных нагревателей или солнечных нагревателей.

Композиция для преобразования энергии по данному изобретению характеризуется тем, что ее основной материал содержит промотор или активатор момента, который повышает или активирует величину или значение дипольного момента в основном материале.

Такой основной материал может быть полимерным материалом, например поливинилхлоридом, полиэтиленом, полипропиленом, этилен-винил ацетатным сополимером, полиметил метакрилатом, поливинилиден фторидом, полиизопреном, полистиролом, стирол-бутадиен-акрилонитриловым сополимером, стирол-акрилонитриловым сополимером, акрилонитрил-бутадиеновым каучуком (NBR), стирол-бутадиеновым каучуком (SBR), бутадиеновым каучуком (BR), натуральным каучуком (NR), изопреновым каучуком (IR) и или выбранной из них смесью, среди которых поливинилхлорид является предпочтительным из-за его технологичности и низкой стоимости. (Возможные материалы не ограничены перечисленными).

Если из такой композиции для преобразования энергии необходимо изготовить шумо- или ударопоглощающий материал, экранирующий от электромагнитных волн материал, эндотермический материал или полярный материал, то ее основной материал может быть дополнен полиэстером, полиуретаном, полиамидом, поливинилиденом, полиакрилонитратом, поливинилалкоголем или целлюлозой. В частности, если из композиции необходимо изготовить звукопоглощающий материал, то может быть добавлен пенообразователь для создания пористого материала с целью повышения гашения звука.

Если из композиции необходимо изготовить резиновый материал для гашения вибраций, то основной материал может быть акрилонитрил-бутадиеновым каучуком (NBR), стирол-бутадиеновым каучуком (SBR), бутадиеновым каучуком (BR), натуральным каучуком (NR) или изопреновым каучуком (IR). Если необходимо получить полярную жидкость, то основным материалом может быть гликоль или вода.

Листовая слюда, кусочки стекла, углеродные волокна, карбонат кальция, барит, осажденный сульфат бария, ингибитор коррозии, краситель, антиоксидант, вещество для электрического контроля, стабилизатор или увлажнитель могут быть селективно добавлены в основной материал, если это желательно.

При приложении к основному материалу вибрации, звука, удара, электричества, давления или тепловой энергии диполи 12 в основном материале, как показано на фиг.1, переходят в состояние, показанное на фиг.2. Этот переход диполей 12 может быть вызван вращением или сдвигом фазы внутри основного материала 11.

Перед приложением энергии диполи 12 в основном материале 11, как показано на фиг.1, являются стабильными. При приложении энергии к основному материалу диполи 12 в основном материале 11 переходят в неустойчивое состояние. Затем они, как показано на фиг.1, "подталкиваются" к возвращению в устойчивое состояние.

Во время этого процесса эффективно расходуется приложенная энергия. Предполагается, что расходование энергии, создаваемой перемещением и возвратом диполей, вызывает гашение шума, удара, вибрации, электромагнитной волны или тепла.

Механизм поглощения (гашения) энергии связан с величиной дипольного момента в основном материале 11. Когда величина дипольного момента в основном материале 11 велика, тогда основной материал 11 обладает высокой способностью поглощения энергии.

Величина дипольного момента в основном материале зависит от используемого основного материала. Даже тогда, когда основной материал является тем же, величина дипольного момента, создаваемого в основном материале, меняется при изменении рабочей температуры. На величину дипольного момента также влияют тип и величина конкретной энергии, приложенной к основному материалу. Так, чтобы обеспечить наибольшую возможную величину дипольного момента, основной материал следует выбирать, учитывая возможную или ожидаемую рабочую температуру, а также тип и величину прикладываемой энергии.

При выборе ингредиента или ингредиентов основного материала желательно также учитывать такие факторы, как технологичность, доступность, температурные характеристики (температурное сопротивление), устойчивость к внешним условиям и цена основного материала.

В основной материал для значительного повышения величины дипольного момента подмешивают активатор момента.

Сам активатор момента может или не может обеспечивать высокую величину дипольного момента, однако в сочетании с основным материалом он может значительно стимулировать общую величину дипольного момента в основном материале.

Величина дипольного момента в основном материале 11 при примешивании в него активатора момента будет повышаться от трех до десяти раз при тех же температурных и энергетических условиях, что и в примере, показанном на фиг. 3. Расходование энергии, обеспечиваемой возвратом диполей в основном материале, является неожиданно высоким, обеспечивая неожиданно улучшенную общую способность поглощать (гасить) энергию.

Активатором момента, который может давать такой неожиданный эффект, может быть соединение или соединения, имеющие радикал бензотиазила, например N, N-дициклогексилбензотиазил-2-сульфамид (DCHBSA), дибензотиазил-сульфид (MBTS), N-циклогексилбензотиазил-2-сульфенамид (CBS), N-терт-бутилбензотиазил-2-сульфенамид (BBS), N-оксидиэтиленбензотиазил-2-сульфенамид (OBS) или N, N-диизопропилбензотиазил-2-сульфенамид (DPBS),
или радикал бензотриазола, например 2-{ 2'-гидрокси-3'-(3", 4", 5", 6"тетрагидрофталимидеметил)-5'-метилфенил} -бензотриазол (2НРММВ), 2-{2'-гидрокси-5'-метилфенил} -бензотриазол (2НМРВ), 2-{2'-гидрокси-3'-t-бутил-5'-метилфенил} -5-хлоробензотриазол (2НВМРСВ), 2-{2'-гидрокси-3',5'-ди-t-бутилфенил}-5-хлоробензотриазол (2HDBPCB), имеющий в качестве ядра бензотриазол, включающий в себя радикал азола, связанный с бензольным кольцом, с которым связан фенильный радикал, или с дифенилакрилатом, например этил-2-циано-3, 3-ди-фенилакрилатом.

Активаторы момента обладают собственным дипольным моментом. Величина дипольного момента основного материала, содержащего активатор момента, зависит от рабочей температуры, а также типа и величины энергии, приложенной к основному материалу. Следовательно, активатор момента, предназначенный для примешивания в основной материал, следует выбирать таким образом, чтобы обеспечить наибольшую возможную величину дипольного момента в основном материале, учитывая рабочую температуру и тип и величину прикладываемой энергии.

Когда в качестве основного материала используется полимерный материал, важно выбрать активатор момента, предназначенный для примешивания к основному материалу, учитывая их совместимость или их соответствующие значения SP, причем выгодно, чтобы они были близки для лучшей смешиваемости.

Изделие для преобразования энергии по данному изобретению может быть получено путем смешивания выбранного основного материала, выбранного активатора момента и, необязательно, добавок, например наполнителя или красителя, и формовки или прядения смеси в виде пленки, волокна или блоков. Могут быть использованы обычные средства для смешивания, формования или прядения.

Краткое описание чертежей
Фиг. 1 является схематичным рисунком, показывающим состояние диполей в основном материале.

Фиг. 2 является схематичным рисунком, показывающим состояние диполей в основном материале после приложения энергии.

Фиг. 3 является схематичным рисунком, показывающим состояние диполей в основном материале, в который примешан активатор момента.

Фиг. 4 является графиком, показывающим соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″) в основном материале.

Фиг. 5 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и тангенсами упругости (tan δ) в Реализации 1 и Аналоге 1.

Фиг. 6 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и тангенсами упругости (tan δ) в Реализациях 2-5 и Аналоге 2.

Фиг. 7 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и тангенсами упругости (tan δ) в Реализациях 6-9 и Аналоге 3.

Фиг. 8 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и тангенсами упругости (tan δ) в Реализациях 10-12 и Аналоге 4.

Фиг. 9 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и тангенсами упругости (tan δ) в Аналогах 5-9.

Фиг.10 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и коэффициентами потерь (η) в Реализациях 13-14 и Аналоге 10.

Фиг.11 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и коэффициентами потерь (η) в образцах 1-6.

Фиг.12 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и коэффициентами потерь (η) в образцах 7-10.

Фиг.13 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и коэффициентами потерь (η) в образцах 11-13.

Фиг.14 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и коэффициентами потерь (η) в образцах 14-17.

Фиг. 15 является схематичным рисунком, показывающим звукопоглощающую пленку, в состав которой входит звукопоглощающий материал по данному изобретению.

Фиг. 16 является схематичным рисунком, показывающим звукопоглощающий лист, в состав которого входит звукопоглощающие волокна по данному изобретению.

Фиг. 17 является схематичным рисунком, показывающим звукопоглощающий пенопласт по данному изобретению.

Фиг. 18 является схематичным рисунком, показывающим звукопоглотитель, включающий звукопоглощающий лист по данному изобретению.

Фиг. 19 является схематичным рисунком, показывающим пористый полиуретанановый пенопласт, содержащий звукопоглощающие волокна по данному изобретению.

Фиг.20 является схематичным рисунком, показывающим гасящую звуки бумагу, включающую звукопоглощающие волокна по данному изобретению.

Фиг. 21 является схематичным рисунком, показывающим гасящую звуки ткань, включающую звукопоглощающие волокна по данному изобретению.

Фиг. 22 является графиком, показывающим зависимость звукопоглощающей способности образца 4 от частоты.

Фиг. 23 является графиком, показывающим зависимость звукопоглощающей способности образца 3 от частоты.

Фиг. 24 является графиком, показывающим зависимость звукопоглощающей способности образца 2 от частоты.

Фиг. 25 является графиком, показывающим зависимость звукопоглощающей способности образца 1 от частоты.

Фиг.26 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между температурой и тангенсами динамических потерь (tan δ) звукопоглощающих листов в Реализациях 15-17 и Аналогах 11-13.

Фиг. 27 является графиком, показывающим соответствующие зависимости от частоты звукопоглощающих способностей звукопоглощающих листов в Реализации 15 и Аналоге 11.

Фиг. 28 является графиком, показывающим соответствующие зависимости от частоты звукопоглощающих способностей звукопоглощающих листов в Реализации 16 и Аналоге 12.

Фиг. 29 является графиком, показывающим соответствующие зависимости от частоты звукопоглощающих способностей звукопоглощающих листов в Реализации 17 и Аналоге 13.

Фиг. 30 является графиком, показывающим соответствующие зависимости от частоты звукопоглощающих способностей образцов для испытаний в Реализациях 18-20 и Аналоге 14.

Фиг. 31 является графиком, показывающим соответствующие зависимости от частоты звукопоглощающих способностей образцов для испытаний в Реализации 21 и Аналоге 15.

Фиг. 32 является схематичным рисунком, показывающим туфлю, включающую поглощающий удары материал по данному изобретению.

Фиг. 33 является схематичным рисунком, показывающим поглощающую удары повязку, включающую нетканый материал с поглощающими удары волокнами по данному изобретению.

Фиг. 34 является схематичным рисунком, показывающим покрытие седла велосипеда, включающее поглощающий удары материал по данному изобретению.

Фиг.35 является схематичным рисунком, показывающим поглощающую удары ручку велосипеда, включающую поглощающий удары материал по данному изобретению.

Фиг.36 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между толщиной и ударной вязкостью образцов в Реализации 22 и Аналогах 16-20.

Фиг. 37 является видом спереди, показывающим устройство для измерения ударной вязкости.

Фиг.38 является видом сбоку, показывающим устройство для измерения ударной вязкости.

Фиг. 39 является увеличенным видом, показывающим часть устройства для измерения ударной вязкости.

Фиг. 40 является видом сбоку, показывающим увеличенную часть устройства для измерения ударной вязкости.

Фиг.41 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между толщиной и ударной вязкостью образцов в Реализациях 22-25 и Аналоге 21.

Фиг. 42 является увеличенным аксонометрическим видом, показывающим амортизатор ударов по данному изобретению.

Фиг. 43 является схематичным рисунком, показывающим устройство для измерения уровня вибрационного ускорения амортизаторов ударов по Реализации 26 и Аналогам 22-24.

Фиг. 44 является графиком, показывающим соответствующие уровни вибрационного ускорения амортизаторов ударов по Реализации 26 и Аналогам 22-24.

Фиг.45 является видом сбоку, схематично показывающим устройство для измерения уровня вибрационного ускорения (дБ) лент рукояток по Реализации 27, Аналогу 25 и серийных образцов 1-5.

Фиг.46 является видом сверху устройства, показанного на фиг. 45.

Фиг. 47 является графиком, показывающим соответствующие уровни вибрационного ускорения (дБ) лент рукояток по Реализации 27, Аналогу 25 и серийных образцов 1-5.

Фиг.48 является схематичным рисунком, показывающим устройство для измерения уровня вибрационного ускорения амортизаторов ударов по Реализациям 28-31 и Аналогам 26-33.

Фиг. 49 является графиком, показывающим уровни вибрационного ускорения амортизаторов ударов по Реализациям 28-31 и Аналогам 26-33, измеренные устройством, показанным на фиг.48.

Фиг.50 является схематичным рисунком, показывающим устройство для измерения уровня вибрационного ускорения амортизаторов ударов, примененных на спецобуви (продукция фирмы JIS product) по Реализациям 28-31 и Аналогам 26-33.

Фиг. 51 является графиком, показывающим уровни вибрационного ускорения амортизаторов ударов по Реализациям 28-31 и Аналогам 26-33, измеренные устройством, показанным на фиг.50.

Фиг.52 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между частотой и характеристикой поглощения электромагнитных волн образцами для испытаний по Реализациям 32-35 и Аналогу 34.

Фиг.53 является графиком, показывающим соответствующие соотношения между частотой и характеристикой поглощения электромагнитных волн поглощающими слоями по Реализациям 36-39 и Аналогу 35.

Фиг. 54 является схематичным рисунком, показывающим устройство для измерения пьезоэлектрических свойств пьезоэлектрических материалов по Реализациям 40-42 и Аналогу 36.

Фиг. 55 является схематичным рисунком, показывающим эндотермические таблетки по данному изобретению.

Фиг. 56 является схематичным рисунком, показывающим оболочку защищенного от сейсмических вибраций устройства и вязкую жидкость в оболочке.

Фиг. 57 является графиком, показывающим соотношение между коэффициентом потерь и степенью поглощения энергии вибрации обычными амортизаторами колебаний свободного и несвободного типа.

Фиг. 58 является увеличенным видом спереди амортизатора ударов, частично гофрированного и ламинированного.

Фиг. 59 является увеличенным видом спереди другого амортизатора ударов, включающего амортизирующие удары цилиндры, показанные на фиг.61, и листы, покрывающие их верхнюю и нижнюю поверхности.

Фиг.60 является разрезом поглощающего удары пенопласта по данному изобретению.

Фиг. 61 является аксонометрической проекцией амортизирующих удары цилиндров по данному изобретению.

Фиг.62 является аксонометрической проекцией амортизатора в виде пчелиных сотов.

Фиг. 63 является схематичным рисунком, показывающим переднюю вилку, включающую амортизирующий удары материал по данному изобретению.

Фиг. 64 является схематичным рисунком, показывающий другой тип передней вилки, в состав которой входит амортизирующий удары материал по данному изобретению.

Фиг. 65 является увеличенным поперечным сечением, показывающим другое состояние передней вилки, изображенной на фиг.64.

Фиг. 66 является увеличенным поперечным сечением, показывающим ленту для рукоятки по данному изобретению.

Фиг. 67 является увеличенным поперечным сечением, показывающим другую ленту для рукоятки по этому изобретению.

Фиг.68 является аксонометрической проекцией, показывающей еще одну ленту для рукоятки по данному изобретению.

Фиг. 69 является схематичным рисунком, показывающим туфлю, в состав которой входит амортизирующая подошва по данному изобретению.

Лучший вариант осуществления изобретения
Теперь композиции для преобразования энергии по данному изобретению описываются подробно. Во-первых, описывается материал по этому изобретению, предназначенный для гашения вибраций. Материал для гашения вибраций по этому изобретению включает активатор момента, введенный в основной материал в количестве от 10 до 100 вес.ч. на 100 вес.ч. основного материала.

Основной материал может быть полимерным материалом, например поливинилхлоридом, полиэтиленом, полипропиленом, этилен-винил ацетатным сополимером, полиметил метакрилатом, поливинилиден фторидом, полиизопреном, полистиролом, стирол-бутадиен-акрилонитриловым сополимером, стирол-акрилонитриловым сополимером, акрилонитрил-бутадиеновым каучуком (NBR), стирол-бутадиеновым каучуком (SBR), бутадиеновым каучуком (BR), натуральным каучуком (NR), изопреновым каучуком (IR) или выбранной из них смесью. (Возможные материалы не ограничены перечисленными). Поливинилхлорид является предпочтительным из-за его технологичности и низкой стоимости.

Описывается соотношение между величиной дипольного момента и характеристикой поглощения энергии вибрации. На фиг.1 показано естественное состояние или начальная ориентация диполей 12 в основном материале 11 до передачи ему энергии вибрации. В этом состоянии диполи 12 стабильны. Однако, когда основному материалу передается энергия вибрации, диполи 12 в основном материале 11 переходят, как показано на фиг. 2, в неустойчивое состояние. Диполи 12 в основном материале 11 "подталкиваются" к возвращению в устойчивое состояние, такое, как показано на фиг.1.

При этом происходит расходование энергии. Предполагается, что энергия вибрации поглощается или ослабляется благодаря расходованию энергии при смещении и возвращении в начальное положение диполей в основном материале 11.

Ослабляющая способность основного материала, основанная на этом расходовании энергии, может быть повышена путем повышения величины или значения дипольного момента в основном материале 11. Следовательно, основной материал, который по своей природе способен обеспечивать большой дипольный момент в молекулах, следует выбирать так, чтобы обеспечить высокую способность поглощать энергию вибрации.

Основной материал, способный по своей природе обеспечить большую величину дипольного момента, может быть полярным полимером, например поливинилхлоридом, хлорсодержащим полиэтиленом, акриловым каучуком (ACR), акрилонитрил-бутадиеновым каучуком (NBR), стирол-бутадиеновым каучуком (SBR) или хлоропреновым каучуком (CR). Такие полярные полимеры могут по своей природе также обеспечивать высокую механическую прочность и технологичность.

Так как такой виброгасящий материал может быть использован в автомобилях, отделочных материалах, строительных материалах и электрических приборах, то важно максимально увеличить способность гашения энергии вибрации при рабочих температурах (область рабочих температур от -20^oС до 40^oС).

Для максимального увеличения способности гашения энергии вибрации в области рабочих температур в этом изобретении предложено использовать такой полимер, как поливиннлхлорид, полиэтилен, полипропилен, этилен-винил ацетатный сополимер, полиметил метакрилат, поливинилиден фторид, полиизопрен, полистирол, стирол-бутадиен-акрилонитриловый сополимер или стирол-акрилонитриловый сополимер, к которым для сдвига их точки или температуры стеклования (T_g ) в рабочую область температур добавлен пластификатор, например ди-2-этилгексафталат (DOP), дибутилфталат (DBP) или диизононилфталат (DINP); или полимер, сам имеющий точку стеклования внутри рабочей области температур, например акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR), бутадиеновый каучук (BR), натуральный каучук (NR), изопреновый каучук (IR), хлоропреновый каучук (CR) или хлорсодержащий полиэтилен.

При выборе подходящего полимера для основного материала, поглощающего или гасящего вибрации по данному изобретению, в расчет следует принимать также применимость, формуемость, доступность, температурные свойства, такие как тепло- и холодостойкость, стойкость к внешним условиям и цена.

Основной материал включает в себя в количестве от 10 до 100 весовых частей на 100 весовых частей основного материала активатор момента, который увеличивает дипольный момент в основном материале. Активатором момента может быть соединение, имеющее радикал бензотиазила, или радикал бензотриазола, или радикал дифенилакрилата, например этил-2-циано-3,3-ди-фенилакрилат.

Для улучшения способности поглощения энергии вибрации в основной материал могут быть примешаны необязательно листовая слюда, кусочки стекла, углеродные волокна, карбонат кальция, барит или осажденный сульфат бария.

За счет смешивания такого основного материала и активатора момента поглотитель вибрации по данному изобретению может быть необязательно снабжен добавкой такого наполнителя с помощью обычного аппарата для плавки и смешивания, например, термобарабана, миксера Banbury, двухкоординатного пластикатора или экструдера.

Такой виброгасящий материал, содержащий активатор момента, может значительно активизировать дипольный момент в основном материале и дать отличную повышенную способность поглощать энергию вибрации. Дипольный момент в вибропоглощающем материале может быть определен как разность (ε′) между А и В, показанными на фиг.4. Поэтому дипольный момент возрастает при возрастании разницы диэлектрических постоянных (ε ′) между А и В.

Фиг. 4 является графиком, показывающим соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″ ). Соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″) дано следующим образом: коэффициент диэлектрических потерь (ε″ ) = диэлектрическая постоянная (ε′) × тангенс диэлектрических потерь (tan δ).
Проведя длительные исследования виброгасящих материалов, изобретатели установили, что способность поглощать энергию вибрации может быть улучшена путем повышения коэффициента диэлектрических потерь (ε″). Тангенс диэлектрических потерь (tan δ), указывающий на электронные свойства полимеров, непосредственно связан тангенсом упругости (tan δ), указывающим на динамическую упругость.

После испытаний виброгасящих материалов на коэффициент диэлектрических потерь (ε″) изобретатели также обнаружили, что, когда на частоте 110 Гц коэффициент диэлектрических потерь равен 50 или более, тогда гасящие материалы имеют высокий тангенс упругости (tan δ) и обеспечивают отличную способность поглощения энергии вибрации.

Благодаря такой отличной способности поглощения энергии вибрации виброгасящие материалы по данному изобретению выгодно использовать в качестве амортизатора колебаний свободного типа.

Амортизаторы вибраций делятся на амортизаторы вибраций свободного и несвободного типа. Амортизаторы вибраций свободного типа поглощают или гасят энергию вибрации за счет вибраций вязкоупругого слоя (макромолекулярного слоя) создаваемого вибрационной деформацией пластинчатого элемента, например стальной пластины, и/или благодаря расходованию энергии на трение.

Как показано на фиг.57, обычные амортизаторы колебаний свободного типа не обеспечивают коэффициент потерь (η), равный 0,1 или более. Для обеспечения такого коэффициента потерь необходимо, чтобы обычный амортизатор стал бы очень толстым или был ограничен за счет помещения гасящего материала между основанием и ограничивающим слоем.

Толстый амортизатор колебаний свободного типа может обеспечить повышенную способность поглощения энергии вибрации, однако технически трудно обрабатывать такой толстый материал, например, путем резки или гибки его до желаемого размера и формы. Кроме того, такой толстый амортизатор вибраций не может быть с легкостью установлен в месте применения.

Превращение такого обычного виброгасящего материала в амортизатор вибрации несвободного типа требует значительных издержек, которые будут довольно тяжелыми, во всяком случае по весу.

Виброгасящий материал по данному изобретению может соответствующим образом устранить такие технические недостатки обычных виброгасящих материалов. Амортизатор вибрации свободного типа по данному изобретению способен обеспечить поглощение энергии вибрации, которое сравнимо с обеспечиваемым обычными амортизаторами вибраций несвободного типа, и является более легким и тонким, чем эти обычные амортизаторы.

Амортизатор вибрации свободного типа по данному изобретению содержит в своем основном материале активатор момента в количестве от 101 до 500 весовых частей в 100 частях по весу основного материала, который увеличивает дипольный момент.

Ниже описывается соотношение между дипольным моментом и способностью поглощения энергии вибрации. На фиг.1 показано исходное состояние диполей 12 в основном материале 11 перед приложением к нему энергии. В этой структуре диполи 12 стабильны. При приложении энергии вибрации к основному материалу 11 диполи 12 в основном материале 11 смещаются, как показано на фиг.2, и удерживаются в неустойчивом состоянии. Затем диполи 12 "подталкиваются" к возвращению в стабильное состояние, показанное на фиг.1.

Предполагается, что энергия вибрации поглощается или гасится за счет этого процесса расходования энергии диполями 12 в основном материале 11.

Основанная на этой гипотезе гашения вибрации способность виброгашения основного материала 11 может быть улучшена за счет повышения величины дипольного момента в основном материале 11. Следовательно, полимер, который по своей природе имеет большой дипольный момент в молекулах, может быть с выгодой использован для обеспечения высокого поглощения энергии вибрации.

Полимеры, чьи молекулы по своей природе обеспечивают большой дипольный момент, являются полярными полимерами, например поливинилхлоридом, хлорсодержащим полиэтиленом, акриловым каучуком (ACR), акрилонитрил-бутадиеновым каучуком (NBR), стирол-бутадиеновым каучуком (SBR) или хлоропреновым каучуком (CR). Такой полярный полимер обеспечивает отличную механическую прочность и легок в обработке.

Так как амортизатор вибрации свободного типа по данному изобретению может быть с успехом использован в автомобилях, отделочных материалах, строительных материалах или электрических приборах, возможно максимально увеличить способность гашения энергии вибрации в их рабочем температурном диапазоне.

Для максимального увеличения способности поглощения энергии вибрации в рабочем температурном диапазоне полимер, который имеет или будет иметь точку стеклования в рабочем температурном диапазоне, следует преимущественно использовать в качестве основного материала. Такими полимерами являются поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, этилен-винил ацетатный сополимер, полиметил метакрилат, поливинилиден фторид, полиизопрен, полистирол, стирол-бутадиен-акрилонитриловый сополимер и стирол-акрилонитриловый сополимер, к которым для сдвига их точки или температуры стеклования (T_g) в рабочую область температур от -20^o С до 40^oС добавлен пластификатор, например ди-2-этилгексафталат (DOP), дибутилфталат (DBP) или диизононилфталат (DINP); или полимеры, сами имеющие точку стеклования внутри рабочей области температур, например акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR), бутадиеновый каучук (BR), натуральный каучук (NR), изопреновый каучук (IR), хлоропреновый каучук (CR) и хлорсодержащий полиэтилен.

При выборе подходящего полимера для основного материала амортизатора вибраций по данному изобретению следует учитывать не только величину дипольного момента и рабочий температурный диапазон, но также применимость, формуемость, доступность, температурные свойства, стойкость к внешним условиям и цену.

Основной материал снабжен активатором момента в виде соединения или соединений, выбранных из соединений, содержащих радикал бензотиазила, или радикал бензотриазола, или радикал дифенилакрилата, например этил-2-циано-3,3-ди-фенилакрилат.

От 101 до 500 весовых частей активатора момента подмешивают к 100 частям по весу основного материала. Если смешано менее 101 части по весу активатора момента, то активатор момента не обеспечит активизацию достаточного дипольного момента, в то время как если подмешано более 500 весовых частей активатора момента, то результатом будет недостаточная смешиваемость с основным материалом.

Для выбора подходящего активатора момента, который должен быть подмешан в основной материал, следует учитывать смешиваемость (величина SP) между активатором момента и основным материалом. Значения SP активатора момента и основного материала должны быть достаточно близки друг другу для обеспечения желательной смешиваемости.

Величина или значение дипольного момента в основном материале зависит от компонента или компонентов основного материала и активатора момента. Величина также зависит от рабочей температуры и величины энергии, прикладываемой к основному материалу. Следовательно, основной материал и активатор момента, который должен быть подмешан в основной материал, следует выбирать так, чтобы обеспечить наибольший возможный дипольный момент для вероятного рабочего температурного диапазона и величины прикладываемой энергии вибрации.

Активатор момента, включающий множество различных соединений или различных активаторов момента, может быть подмешан в основной материал, в этом случае два или более типов активаторов момента, имеющих существенно отличающиеся точки стеклования, могут быть с успехом использованы для расширения эффективной зоны рабочих температур за счет объединения их соответствующих рабочих температурных диапазонов. Такие активаторы момента могут быть выбраны из комбинаций DCHP и DCHBSA или DCHP, DCHBSA и ECDPA для основного материала из поливинилхлорида.

В дополнение к такому активатору момента в основной материал, для дополнительного повышения способности основного материала поглощать вибрации, могут быть подмешаны наполнитель или наполнители, например листовая слюда, кусочки стекла, углеродные волокна, карбонат кальция, барит или осажденный сульфат бария. Предпочтительней, чтобы в основной материал были подмешаны от 20 до 80 весовых частей наполнителя или наполнителей. При подмешивании такого наполнителя менее 20 весовых частей наполнитель не будет в достаточной степени улучшать способность поглощать вибрации, в то время как при подмешивании такого наполнителя более 80 весовых частей наполнитель не будет смешиваться хорошо с основным материалом или будет снижать механическую прочность виброгасящего изделия.

Амортизатор вибрации свободного типа по данному изобретению может быть получен путем смешивания основного материала и активатора момента и, необязательно, наполнителя с помощью обычного аппарата для плавки и смешивания, например термобарабана, миксера Banbury, двухкоординатного пластикатора или экструдера.

Как описано выше, активатор момента, подмешанный в основной материал амортизатора вибрации свободного типа по данному изобретению, может значительно активизировать дипольный момент в основном материале и дать замечательный эффект по поглощению энергии вибрации. Величина дипольного момента в амортизаторе вибрации свободного типа задана как разность диэлектрических постоянных (ε′) между А и В, показанными на фиг.4. Дипольный момент возрастает при возрастании разницы диэлектрических постоянных (ε′) между А и В, показанными на фиг.4.

Фиг. 4 является графиком, показывающим соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″). Соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″) дано следующим образом: коэффициент диэлектрических потерь (ε″) = диэлектрическая постоянная (ε′) × тангенс диэлектрических потерь (tan δ).
Проведя длительные исследования амортизаторов вибрации свободного типа, изобретатели установили, что коэффициент потерь (η) возрастает при возрастании коэффициента диэлектрических потерь (ε″). Коэффициент диэлектрических потерь (ε″), указывающий на электронные свойства полимеров, связан с коэффициентом потерь (η), указывающим на динамические характеристики.

Исследуя коэффициент диэлектрических потерь (ε″) амортизаторов вибрации свободного типа, изобретатели обнаружили, что когда коэффициент диэлектрических потерь на частоте 110 Гц равен 50 или более, тогда виброгасящий материал свободного типа имеет отличный коэффициент потерь (η) и обеспечивает отличное поглощение энергии вибрации.

Описанные выше виброгасящие материалы могут быть также использованы как гасящие или поглощающие вибрации краски.

Обычно виброгасящие листы наносят на автомобили, отделочные материалы, строительные материалы и электрические приборы там, где присутствует вибрация.

Такой виброгасящий лист вырезают по размеру и форме так, чтобы он соответствовал месту нанесения, причем часто устанавливают вручную в этом месте с помощью клея. Нанесение такого амортизатора на искривленный участок или узкий зазор отнимает время и является проблематичным.

Ввиду таких недостатков были недавно предложены краски из обычных виброгасящих материалов, в которых листовая слюда смешана с красящим основным материалом, обычно вязкоупругим полимером, например каучуком, пластиком или битумом. Такие виброгасящие краски на основе обычных материалов создают гасящий слой за счет распыления или окраски кистью, не вызывая проблем, связанных с резкой или приклеиванием на даже искривленные поверхности или в узкие зазоры. Так как возможно нанесение распылением, то может быть использован робот для выполнения операции нанесения, что существенно повышает эффективность работы и снижает стоимость.

Несмотря на эти преимущества пленки не могут обеспечить достаточного и существенного гашения вибраций так, как толщина виброгасящих пленок или слоев из обычных материалов, обеспечиваемая такой гасящей краской, ограничена 2 мм или около того.

Виброгасящая краска, полученная по данному изобретению может устранить этот технический недостаток и обеспечить тонкий, но обладающий отличными свойствами виброгасящий слой или пленку.

Виброгасящая краска по данному изобретению включает активатор момента в основном материале, который повышает дипольный момент в краске.

Ниже разъясняется соотношение между дипольным моментом и способностью поглощения энергии вибрации. На фиг.1 показано расположение диполей 12 в виброгасящем слое (основной материал) 11 перед приложением к нему энергии вибрации. Здесь диполи 12 удерживаются в стабильном состоянии. Однако при передаче энергии вибрации гасящему слою 11 диполи 12 в слое 11 перемещаются в неустойчивое состояние, показанное на фиг.2. Затем диполи 12 "подталкиваются" к движению или возвращению в стабильное состояние, показанное на фиг.1.

В этом процессе происходит расходование энергии. Энергия вибрации благодаря этому процессу расходования энергии, обеспечиваемому смещением и возвратом диполей 12 в гасящей пленке или основном материале 11, в значительной степени поглощается.

Способность гасить вибрации амортизирующим слоем 11 может быть улучшена путем активизации дипольного момента в гасящей пленке 11. Следовательно, для основного материала для виброгасящей краски следует использовать материал, который по своей природе обеспечивает большой дипольный момент в молекулах.

Такой материал может быть полярным полимером, например поливинилхлоридом, хлорсодержащим полиэтиленом, акриловым каучуком (ACR), акрилонитрил-бутадиеновым каучуком (NBR), стирол-бутадиеновым каучуком (SBR) или хлоропреновым каучуком (CR).

Так как виброгасящую краску по данному изобретению удобно наносить на автомобили, отделочные материалы, строительные материалы и электрические приборы, то существенно, чтобы способность гашения энергии вибрации была максимальной в рабочем диапазоне температур от -20^oС до 40^oС.

Для максимального увеличения способности поглощать энергию вибрации в рабочем температурном диапазоне в данном изобретении предлагается, чтобы в качестве основного материала использовались полимер или полимеры, которые будут иметь точку стеклования в рабочей области температур, например поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, этилен-винил ацетатный сополимер, полиметил метакрилат, поливинилиден фторид, полиизопрен, полистирол, стирол-бутадиен-акрилонитриловый сополимер и/или стирол-акрилонитриловый сополимер, к которым для сдвига их точки или температуры стеклования (Т_g) в рабочую область температур от -20^oС до 40^oС добавлен пластификатор, например ди-2-этилгексафталат (DOP), дибутилфталат (DBP) или диизононилфталат (DINP); или полимер или полимеры, сами имеющие точку стеклования внутри рабочей области температур, например акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR), бутадиеновый каучук (BR), натуральный каучук (NR), изопреновый каучук (IR). хлоропреновый каучук (CR) и/или хлорсодержащий полиэтилен.

Кроме указанных соединений могут также примешиваться другие материалы, которые обычно используются в качестве основных материалов для виброгасящих красок, например полиуретан или битум.

При выборе подходящего основного материала для виброзащитной краски, соответственно, в расчет следует принимать также применимость, легкость в обработке, доступность, температурные свойства, стойкость к внешним условиям и цену.

Активатор момента, предназначенный для примешивания в основной материал, выгодно выбрать из соединений, содержащих радикал бензотиазила или бензотриазола, или соединений, содержащих радикал дифенилакрилата, например этил-2-циано-3,3-ди-фенилакрилат.

Предпочтительней, чтобы в 100 весовых частей основного материала примешивалось от 10 до 100 весовых частей активатора момента. Если примешивается менее 10 весовых частей, то дипольный момент не будет в достаточной степени активизирован, в то время как более 100 весовых частей приведут к недостаточной смешиваемости с основным материалом и, следовательно, недостаточной долговечности или целостности.

Для выбора подходящего активатора момента, который должен быть примешан в краску, должна быть отличной смешиваемость между активатором момента и основным материалом краски, или оба значения SP должны быть достаточно близки.

Величина дипольного момента зависит от используемых основного материала краски и активатора момента. Величина дипольного момента также изменяется с изменением рабочей температуры и на нее влияет величина энергии, передаваемой слою гасящей вибрации краски. Следовательно, основной материал краски и активатор момента следует выбирать так, чтобы обеспечить наибольший возможный дипольный момент, учитывая ожидаемые рабочую температуру и величину энергии вибрации.

Множество различных активаторов момента или активатор момента, включающий в себя множество активирующих соединений, могут быть примешаны в основной материал, в этом случае выгодно, чтобы они соответственно имели достаточно разные точки стеклования для расширения области рабочих или эффективных температур. Такие активаторы момента могут быть выбраны из комбинации DCHP и DCHBSA или DCHP, DCHBSA и ECDPA для основного материала из поливинилхлорида.

Кроме того, в основной материал для дополнительного повышения способности основного материала поглощать вибрации и повышения механической целостности виброгасящей краски могут быть избирательно и необязательно подмешаны наполнитель или наполнители, например листовая слюда, кусочки стекла, углеродные волокна, карбонат кальция, барит или осажденный сульфат бария. Предпочтительней, чтобы в 100 весовых частей основного материала были подмешаны от 10 до 90 весовых частей наполнителя. Менее 10 весовых частей не будут в достаточной степени улучшать способность поглощать вибрации, в то время как подмешивание более 90 весовых частей будет непрактично, так как ухудшится целостность основного материала.

Виброгасящая краска по данному изобретению может быть получена в форме эмульсии путем смешивания красящего материала и активатора момента и необязательного наполнителя, и разведения смеси в воде или спирте. Другие материалы, например диспергатор, смачивающее вещество, сгуститель, противопенная добавка или краситель, могут быть добавлены по выбору.

Для использования таких виброгасящих красок могут быть применены обычные воздушный распылитель, безвоздушный распылитель или кисть.

Как описано выше, активатор момента примешивают в основной материал виброгасящей краски для того, чтобы значительно активизировать дипольный момент в краске и обеспечить отличную улучшенную способность поглощать энергию вибрации. Величина дипольного момента в гасящей краске представлена разностью диэлектрических постоянных (ε′) между А и В, показанными на фиг.4. Величина дипольного момента возрастает при возрастании разницы диэлектрических постоянных (ε′) между А и В.

Фиг. 4 показывает соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″), которое задано следующим образом: коэффициент диэлектрических потерь (ε″) = диэлектрическая постоянная (ε′) × тангенс диэлектрических потерь (tan δ).
Изобретатели установили, что коэффициент потерь (η) и тангенс потерь (tan δ) возрастают при возрастании коэффициента диэлектрических потерь

Испытания на коэффициент диэлектрических потерь (ε″) виброгасящих красок доказали, что когда коэффициент диэлектрических потерь на частоте 110 Гц равен 50 или более, тогда виброгасящий слой, образованный с этими виброгасящими красками, имеет отличный улучшенный коэффициент потерь (η) и тангенс потерь (tan δ), и, следовательно, отличное поглощение энергии вибрации.

Дальше описаны звуко- или шумопоглощающие материалы по данному изобретению.

Обычные звукопоглощающие или звукогасящие материалы получают из асбеста, стекловаты или отливок из пенополиуретана с открытыми ячейками, часто покрытых пленочным материалом. В таком звукопоглощающем материале акустическая волна падает на волокнистую или пористую поверхность, проходит сквозь нее и теряет свою энергию в виде тепла благодаря трению. Следовательно, главное значение в улучшении гашения звука в таких обычных звукопоглощающих материалах имело увеличение поверхностного акустического сопротивления волокнистой или пористой поверхности.

Необходимо, чтобы такой обычный звукопоглощающий материал был относительно толстым для обеспечения достаточного звукопоглощения, особенно для эффективного гашения звука низкой частоты, например 1000 Гц или ниже, или, в частности, 500 Гц или ниже. Однако толщина не может быть увеличена без появления многочисленных сопровождающих недостатков.

Звукопоглощающие материалы по данному изобретению, даже когда они очень тонки, могут обеспечить отличное звуко- или шумопоглощение, включая звук низкой частоты, например 1000 Гц или ниже или даже 500 Гц или ниже.

Из звукопоглощающего материала по данному изобретению могут быть изготовлены звукопоглощающая пленка, волокно (пряжа), вспененный материал, бумага и отливки. Звукопоглощающий материал по данному изобретению включает активатор момента (или активаторы), который может активизировать дипольный момент в основном материале.

Основной материал может быть полимерным материалом, например поливинилхлоридом, полиэтиленом, полипропиленом, этилен-винил ацетатным сополимером, полиметил метакрилатом, поливинилиден фторидом, полиизопреном, полистиролом, стирол-бутадиен-акрилонитриловым сополимером, стирол-акрилонитриловым сополимером, полиэстером, полиуретаном, полиамидом, поливинилиденом, полиакрилонитрилом, поливинилалкоголем, целлюлозой, акрилонитрил-бутадиеновым каучуком (NBR), стирол-бутадиеновым каучуком (SBR), бутадиеновым каучуком (BR), натуральным каучуком (NR), изопреновым каучуком (IR) или выбранной из них смесью.

Звук падает на волокнистую или пористую поверхность, проходит сквозь нее и очень хорошо ослабляется вследствие преобразования в тепло благодаря трению.

Энергия звука дополнительно гасится, если звук наталкивается на основной материал. Как показано на фиг.1, диполи 12 в основном материале 11 за счет вращения или сдвига фазы в основном материале 11 перемещаются в состояние, показанное на фиг.2.

Перед приложением звуковой энергии диполи 12 в основном материале 11 стабильны, однако звуковой удар вызывает перемещение диполей 12 в неустойчивое состояние. Затем диполи 12 "подталкиваются" к перемещению обратно в устойчивое состояние.

При этом расходуется энергия. Звукопоглощающая функция обеспечивается за счет генерирования вызванного трением тепла на поверхности основного материала и расходованием энергии при смещении и возврате диполей 12 в основном материале 11.

Предполагается, что звукопоглощение, обеспечиваемое данным изобретением, связано как с величиной поверхностного сопротивления на единице площади основного материала (как в обычных звукопоглощающих материалах), так и величиной дипольного момента, создаваемого в основном материале 11. Эксперимент, проведенный изобретателями, показал, что
звукопоглощающая способность основного материала 11 улучшается при повышении значения дипольного момента в основном материале 11.

Величина дипольного момента зависит от основного материала, хотя, даже при использовании того же полимерного материала, величина дипольного момента, который должен быть обеспечен в основном материале, изменяется при изменении рабочей температуры и частоты звука. На величину дипольного момента также влияет величина звуковой энергии, приложенной к основному материалу. Таким образом, полимер для основного материала следует выбирать так, чтобы для определенного применения звукогасящего материала по данному изобретению обеспечить наибольшее возможное значение дипольного момента, учитывая вероятную рабочую температуру, частоту звука и величину звуковой энергии.

Для выбора подходящего полимера для основного материала следует в соответствии с определенным применением учитывать соответственно не только величину дипольного момента в основном материале, но также применимость, формуемость, доступность, температурные свойства, стойкость к внешним условиям и цену.

Звукопоглощающий материал по данному изобретению содержит в основном материале активатор момента, который может значительно активизировать дипольный момент в основном материале. Активатор момента является соединением или соединениями, содержащими радикал бензотиазила или бензотриазола или радикал дифенилакрилата, например этил-2-циано-3,3-ди-фенилакрилат.

Звукопоглощающий материал может быть получен смешиванием выбранного основного материала и такого активатора момента и, необязательно, с ингибитором коррозии или красителем, если это желательно, и формовкой или прядением смеси в виде пленки, волокна или блоков. Для получения звукопоглощающих изделий по данному изобретению могут быть использованы обычные средства для формования или прядения.

В звукопоглощающем материале, содержащем активатор момента, значение дипольного момента в основном материале значительно возрастает и обеспечивает превосходное гашение энергии звука. Величина дипольного момента задается как разность диэлектрических постоянных (ε′) между А и В, показанными на фиг. 4. Значение дипольного момента возрастает при возрастании разницы диэлектрических постоянных (ε ′) между А и В.

Фиг. 4 показывает соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″). Соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″) дано следующим образом: коэффициент диэлектрических потерь (ε″) = диэлектрическая постоянная (ε′) × тангенс диэлектрических потерь (tan δ).
В результате напряженных исследований вибропоглощающих материалов изобретатели установили, что способность поглощать энергию вибрации может быть значительно улучшена за счет повышения и коэффициента диэлектрических потерь (ε″).
При изучении коэффициента диэлектрических потерь (ε″) звукопоглощающих материалов изобретатели также открыли, что отличное поглощение энергии обеспечивается тогда, когда коэффициент диэлектрических потерь на частоте 110 Гц равен 7 или более.

Звукопоглощающий материал по данному изобретению может быть использован в виде звукопоглощающего листа, который может быть использован в качестве бумаги для японских раздвижных дверей, обоев или ткани для потолков.

Обычные звукопоглощающие листы включают асбест, стекловату или войлок. В таком обычном звукопоглощающем листе звук гасится вследствие превращения в вызванное трением тепло.

Поверхностное акустическое сопротивление волокон, входящих в состав обычного звукопоглощающего листа, может до некоторой степени улучшено, однако для обеспечения достаточного снижения шума требуется, чтобы такой обычный звукопоглощающий лист имел толщину от 5 до 10 мм или даже от 20 до 30 мм. Поэтому такой толстый материал использовали в качестве материала-заполнителя для дверей, стен или потолочных панелей, а не непосредственно в качестве бумаги для дверей, обоев или ткани для потолков.

Звукопоглощающий лист по данному изобретению может эффективно устранить недостатки и может быть использован непосредственно в виде листа бумаги или ткани.

Звукопоглощающий лист по данному изобретению может принять форму волокнистого листа, на который нанесен полимерный материал. Хотя этот лист тонок, как бумага, он может обеспечить достаточное звукопоглощение.

Таким волокнистым листом может быть любой лист, составленный из волокон по данному изобретению. Выгодно использовать нетканый материал.

Подходящий полимерный материал или материалы для использования в качестве основного материала по данному изобретению смешивают с активатором момента, который увеличивает дипольный момент в основном материале. Соотношение между величиной дипольного момента и звукопоглощающей способностью описано здесь еще раз. На фиг.1 показано примерное размещение диполей 12 в полимерном материале 11 (основной материал) перед приложением звуковой энергии. Размещение диполей 12 стабильно. Звуковая энергия, как показано на фиг. 2, переводит в неустойчивое состояние находящиеся в основном материале 11 диполи 12, которые "подталкиваются" к возвращению в стабильное состояние.

При этом расходуется звуковая энергия. Представляется, что уникальная звукопоглощающая способность, обеспечиваемая данным изобретением, обеспечивается за счет этого расходования энергии, вызванного перемещением и возвратом диполей 12 в полимерном или основном материале 11.

Звукопоглощающая способность полимерного материала 11, основанная на этой теории звукопоглощения, может быть улучшена за счет повышения величины дипольного момента полимерного материала 11. Следовательно, выгодно использовать полимерный материал, который сам имеет большой дипольный момент молекул для обеспечения улучшенного звукопоглощения.

Полярные полимеры могут обеспечить большую величину дипольного момента. Такими полярными полимерами могут быть поливинилхлорид, хлорсодержащий полиэтилен, акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR) и хлоропреновый каучук (CR). Такой полярный полимер может обеспечить отличную механическую прочность и легок в обработке.

Звукопоглощающий лист по данному изобретению может быть использован в качестве бумаги для дверей, обоев или ткани для потолков, поэтому он выгоден для максимального увеличения звукопоглощающей способности в рабочем диапазоне температур от -20^oС до 40^oС.

Для максимального увеличения звукопоглощающей способности в рабочем диапазоне температур звукопоглощающий лист по данному изобретению включает по выбору полимер или полимеры, имеющие точку стеклования в рабочем диапазоне температур, например поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, этилен-винил ацетатный сополимер, полиметил метакрилат, поливинилиден фторид, полиизопрен, полистирол, стирол-бутадиенакрилонитриловый сополимер и стирол-акрилонитриловый сополимер, к которым для сдвига их точки или температуры стеклования (T_g) в рабочую область температур от -20^oС до 40^oС добавлен пластификатор, например ди-2-этилгексафталат (DOP), дибутилфталат (DBP) или диизононилфталат (DINP); или полимеры, сами имеющие точку стеклования (T_g) в рабочей области температур от -20^oС до 40^oС, например акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR), бутадиеновый каучук (BR), натуральный каучук (NR), изопреновый каучук (IR), хлоропреновый каучук (CR) и хлорсодержащий полиэтилен.

При выборе подходящего полимерного материала для конкретного использования следует должным образом учитывать не только значение дипольного момента и область рабочих температур, но также применимость, формуемость, доступность, температурные свойства, стойкость к внешним условиям и цену.

Активатор момента, предназначенный для подмешивания, может быть одним соединением или множеством соединений, выбранных из соединений, содержащих радикал бензотиазила или бензотриазола, и соединений, содержащих радикал дифенилакрилата, например этил-2-циано-3,3-ди-фенилакрилат.

Предпочтительней, чтобы в 100 весовых частей основного полимерного материала подмешивалось от 10 до 300 весовых частей активатора момента. Если смешивается менее 10 весовых частей, то добавление активатора момента не будет в достаточной степени активизировать дипольный момент, в то время как при подмешивании более 300 весовых частей активатора момента он не будет достаточно хорошо смешиваться с основным полимерным материалом.

Следовательно, при выборе подходящего активатора момента, который должен быть подмешан в основной материал, следует соответствующим образом учитывать смешиваемость между активатором момента и полимерным основным материалом, то есть их значения SP должны быть достаточно близки друг другу.

Величина дипольного момента зависит от полимерного материала и активатора момента. Величина дипольного момента также меняется при изменении рабочей температуры, на нее также влияет и величина прикладываемой звуковой энергии. Следовательно, полимерный основной материал и активатор момента следует выбирать так, чтобы обеспечить наибольшее возможное значение дипольного момента, учитывая ожидаемую температуру и величину звуковой энергии.

Звукопоглощающий лист по данному изобретению может быть получен в форме нанесенной на волокнистый основной лист эмульсии, включающей в себя выбранный полимерный материал, смешанный с выбранным активатором момента. Количество полимерного материала, нанесенного на волокнистый лист, особо не ограничивается, но предпочтительней, если оно равно от 20 до 300 г/м², а более предпочтительно - от 40 до 200 г/м² . При нанесении на лист менее 20 г/м² полимерного материала не будет обеспечено достаточное звукопоглощение, в то время как нанесение на лист более 300 г/м² полимерного материала даст плохой внешний вид и худшие свойства.

В области звукопоглощающих материалов известно, что звукопоглощающая способность звукопоглощающего материала зависит от частоты звука. Звукопоглощающий лист по данному изобретению за счет управления его толщиной и размером может справляться с различными типами звуков. Например, для низких частот уменьшают толщину звукопоглощающего листа и/или увеличивают его площадь. Для высоких частот увеличивают толщину листа и/или уменьшают его площадь.

Как описано выше, в звукопоглощающем листе по данному изобретению, на который нанесены выбранные полимерный основной материал и смешанный с ним активатор момента, величина дипольного момента в полимерном основном материале значительно активизируется и обеспечивает отличное звукопоглощение. Величина дипольного момента в звукопоглощающем листе задается как разность диэлектрических постоянных (ε′) между А и В, показанными на фиг.4. То есть величина дипольного момента возрастает при возрастании разницы диэлектрических постоянных (ε′) между А и В.

Фиг. 4 является графиком, показывающим соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″). Соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″) дано следующим образом: коэффициент диэлектрических потерь (ε″) = диэлектрическая постоянная (ε′) × тангенс диэлектрических потерь (tan δ).
В результате исследований звукопоглощающих листов изобретатели установили, что звукопоглощающая способность может быть улучшена путем повышения коэффициента диэлектрических потерь (ε″).
При изучении коэффициента диэлектрических потерь (ε″) звукопоглощающих листов по данному изобретению изобретатели обнаружили, что листы обеспечивают отличное улучшенное звукопоглощение тогда, когда коэффициент диэлектрических потерь на частоте 110 Гц равен 7 или более.

Звукопоглощающий материал по данному изобретению может быть введен во вспененный звукопоглощающий лист, предназначенный для применения на автомобилях, в отделочных материалах, строительных материалах или электрических приборах.

В традиционных звукопоглощающих материалах используют отливки из вспененного материала, полученные из полимера, например полиуретана, полиэтилена или поливинилхлорида. Когда звук сталкивается с таким традиционным вспененным звукопоглощающим материалом, вибрации передаются пористым участкам в звукопоглощающем материале, где имеет место вязкое трение воздуха, частично преобразующее звуковую энергию в тепло, и обеспечивается гашение звуковой энергии.

Проблема, связанная с такими традиционными вспененными звукопоглощающими материалами, заключается в том, что они не обеспечивают достаточного гашения для звуков с частотой ниже 2000 Гц.

Для того чтобы в достаточной степени поглощать и гасить звук с частотой ниже 2000 Гц требуется, чтобы традиционный вспененный звукопоглощающий материал был толстым, толщиной 3,4 см для звука частотой 10 кГц, а для звука частотой 100 Гц - даже 3,4 м, что было непрактично для применения из-за ограничения, накладываемого доступным пространством и ценой.

Были сделаны попытки повысить плотность материала, степень увеличения в объеме или степень пористости традиционных вспененных гасителей звука для улучшения их способности гасить звуки с частотами ниже 2000 Гц. В лучшем случае такие попытки дали улучшение только от 20 до 30%. С помощью традиционных гасителей звука получение достаточного звукопоглощения не было успешным.

Вспененные звукопоглощающие материалы по данному изобретению могут соответствующим образом справляться с этими недостатками и в значительной степени гасить звуки с частотами ниже 2000 Гц.

Вспененный гаситель звука по данному изобретению может быть получен путем формования вспененного материала. Формование вспененного материала может быть осуществлено путем формования полимера, например полиуретана, поливинилалкоголя, поливинилхлорида, хлорсодержащего полиэтилена, полиэтилена, полипропилена, этилен-винил ацетатного сополимера, полиметил метакрилата, полистирола, стирол-бутадиен-акрилонитрилового сополимера, поливинилформала, эпоксидной смолы, фенола, мочевины или кремния, или каучукового полимера, например акрилового каучука (ACR), акрилонитрил-бутадиенового каучука (NBR), стирол-бутадиенового каучука (SBR), бутадиенового каучука (BR), натурального каучука (NR), изопренового каучука (IR) или хлоропренового каучука (CR), с помощью обычных вспенивающих средств, использующих термический разлагающий вспенивающий агент или летучий растворитель, или путем получения инертного газа, предназначенного для поглощения полимером при высоком давлении и вспенивания при нормальном давлении.

Степень увеличения объема такого вспененного материала для конкретного применения можно по желанию выборочно контролировать, хотя предпочтительней обеспечить увеличение объема от 5 до 50 раз, более предпочтительно - от 10 до 30 раз по отношению к объему исходного полимерного материала. Если эта степень увеличения объема составляет менее 5, то гасящая способность будет недостаточной, в то время как если эта степень составляет более 50, то будет принесена в жертву механическая прочность. Звукогасящая способность возрастает при возрастании числа ячеек и плотности вспененной отливки. Таким образом, следует задавать степень увеличения объема, учитывая эти факторы.

Вспененная отливка, в зависимости от ее конкретного применения или типа звука (высокой или низкой частоты) может иметь структуру с открытыми или закрытыми ячейками.

Вспененный звукопоглотитель по данному изобретению содержит в основном материале активатор момента, который может активизировать величину дипольного момента в изделии. Ниже еще раз разъясняется соотношение между величиной дипольного момента и звукопоглощающей способностью.

Известно, что при столкновении звука со вспененным звукопоглощающим материалом колебания воздуха передаются пористым участкам в звукопоглощающем материале, вызывая вязкое трение воздуха в пористых участках, частично преобразующее звуковую энергию в тепловую, за счет чего обеспечивается частичное гашение звуковой энергии.

Колебания звука ослабляются сопротивлением от движения воздуха.

Изобретатели обнаружили, что действует также другой прекрасный эффект звукопоглощения, который отличается от описанного выше. Изобретатели обратили внимание на диполи во вспененной отливке, которые при приложении звуковой энергии претерпевают смещение и возвращение назад.

Подробности этого приведены ниже. На фиг.1 показаны диполи 12 во вспененной отливке 11 (основной материал) до распространения звука (звуковой энергии). Здесь диполи 12 стабильны. Как показано на фиг.2, при подаче звуковой энергии диполи 12 во вспененной отливке 11 переходят в неустойчивое состояние и "подталкиваются" к возврату в их стабильное состояние, показанное на фиг.1.

Во время этого процесса происходит значительное расходование энергии. Предполагается, что уникальная звукопоглощающая способность по данному изобретению обеспечивается за счет расходования энергии при смещении и возврате назад диполей 12.

Пенопласт по данному изобретению может обеспечить отличное звукопоглощение за счет расходования энергии звука при вязком трении воздуха в пористых участках одновременно со смещением и возвратом в исходное состояние диполей во вспененном материале.

Звукопоглощающую способность вспененной отливки 11 можно активизировать путем активизации дипольного момента. Следовательно, необходимо использовать вспененный материал, который сам обладает большим дипольным моментом в молекулах для обеспечения в значительной степени улучшенной звукопоглощающей способности.

Таким материалом, который сам обладает большим дипольным моментом, могут быть полярные полимеры, например поливинилхлорид, хлорсодержащий полиэтилен, акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR) и хлоропреновый каучук (CR). Такой полярный полимер имеет отличную механическую прочность и легок в обработке.

Вспененный звукопоглощающий материал по данному изобретению может быть применен на автомобилях, в отделочных материалах, строительных материалах или электрических приборах, поэтому важно максимально увеличить звукопоглощающую способность в диапазоне рабочих температур от -20^oС до 40^o С.

Для максимального увеличения звукопоглощающей способности в области рабочих температур вспененный звукопоглощающий материал по данному изобретению включает в себя полимер, который имеет или будет иметь точку стеклования в области рабочих температур. Полимером, который будет иметь точку стеклования в области рабочих температур, может быть поливинилхлорид, хлорсодержащий полиэтилен, полиэтилен, полипропилен, этиленвинил ацетатный сополимер, полиметил метакрилат, полистирол или стирол-бутадиен-акрилонитриловый сополимер, к которым для сдвига их точки или температуры стеклования (T_g) в рабочую область температур от -20^oС до 40^oС добавлен пластификатор, например ди-2-этилгексафталат (DOP), дибутилфталат (DBP) или диизононилфталат (DINP); или каучуковый полимер, сам имеющий точку стеклования (T_g) в рабочей области температур от -20^oС до 40^oС, например акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR), бутадиеновый каучук (BR), натуральный каучук (NR), изопреновый каучук (IR), хлоропреновый каучук (CR).

При выборе подходящего полимерного материала следует учитывать не только величину дипольного момента и область рабочих температур, но также применимость, формуемость, доступность, температурные свойства, стойкость к внешним условиям и цену.

Активатор момента, предназначенный для смешивания с таким основным полимерным материалом, может быть выбран из полимеров, содержащих радикал бензотиазила или бензотриазола, и соединений, содержащих радикал дифенилакрилата, например этил-2-циано-3,3-ди-фенилакрилат.

Предпочтительней, чтобы в 100 весовых частей вспененного полимера подмешивалось от 10 до 200 весовых частей активатора момента. Если смешивается менее 10 весовых частей, то добавление активатора момента не будет в достаточной степени активизировать дипольный момент, в то время как при подмешивании более 200 весовых частей активатора момента результатом будет недостаточно хорошая смешиваемость с вспенивающимся полимером.

Для выбора подходящего активатора момента, который должен быть смешан с вспенивающимся полимером, следует учитывать смешиваемость между активатором момента и формообразующим полимером, то есть их значения SP должны быть достаточно близки друг другу.

Значение дипольного момента, которое должно обеспечиваться в полимерном основном материале, зависит от типов активатора момента и формообразующего полимера. Одни и те же материалы будут обеспечивать разную величину дипольного момента при разных рабочих температурах. На величину дипольного момента также влияет значение звуковой энергии. Следовательно, активатор момента и вспенивающийся полимер следует выбирать так, чтобы обеспечить наибольшую возможную величину дипольного момента, учитывая эти факторы.

В области звукопоглощающих материалов известно, что звукопоглощающая способность материала зависит от типа звука или частоты. Традиционные вспененные звукопоглощающие материалы справляются с разными типами звука при повышении или понижении их толщины. Для низких частот толщину материала повышают, а для высоких - понижают.

Как описано выше, активатор момента подмешивают в вспенивающийся материал для значительного повышения величины дипольного момента во вспененной отливке для обеспечения значительно увеличенной звукопоглощающей способности. Величина дипольного момента во вспененном звукопоглощающем материале (вспененная отливка) задается как разность диэлектрических постоянных (ε′) между А и В, показанными на фиг.4. То есть величина дипольного момента возрастает при возрастании разницы диэлектрических постоянных (ε′) между А и В.

На фиг. 4 показано соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″). Соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″) дано следующим уравнением: коэффициент диэлектрических потерь (ε″) = диэлектрическая постоянная (ε′) × тангенс диэлектрических потерь (tan δ).
Проведя длительные исследования вспененных звукопоглощающих материалов, изобретатели установили, что способность поглощения энергии звука может быть улучшена за счет повышения коэффициента диэлектрических потерь (ε″).
Исследовав коэффициент диэлектрических потерь (ε″) вспененных звукопоглощающих материалов, изобретатели обнаружили, что, когда коэффициент диэлектрических потерь на частоте 110 Гц равен 10 или более, тогда материалы обеспечивают отличное повышенное звукопоглощение.

Хотя вспененный звукопоглощающий материал по данному изобретению сам может обеспечивать отличное звукопоглощение, он может быть зафиксирован на пленке синтетической смолы из поливилхлорида, полиэтилена, полипропилена, полиэтилена или на волокнистом листе бумаги, ткани или нетканого материала, которые обеспечивают комбинированное гашение звука пленкой синтетической смолы или волокнистого листа и вспененного звукопоглощающего материала по данному изобретению, еще больше увеличивая звукопоглощающую способность изделия.

Звукопоглощающий материал по данному изобретению можно использовать в виде звукопоглощающего волокна или звукопоглощающей пряжи или волокнистого материала, содержащего такие волокна.

Традиционные звукопоглощающие волокна или волокнистые материалы включают асбест, стекловату или войлок. Такие традиционные звукопоглощающие материалы гасят звуковую энергию благодаря превращению ее в вызванное трением тепло, передаваемое на поверхности волокон и через волокна.

Так как традиционные звукопоглощающие материалы обеспечивают гашение звука благодаря такому процессу, то не следует ожидать достаточного звукопоглощения без повышения толщины гасителя звука или диаметра волокон, длины и/или плотности волокон. Поэтому традиционный гаситель звука имеет тенденцию к утолщению и увеличению для обеспечения эффективной характеристики, что на практике не дает возможности использовать его в качестве бумаги для дверей, обоев, корпусов или крышек для электрических приборов.

Звукопоглощающие волокна, пряжа и волокнистые корпуса по данному изобретению могут адекватно решать указанные проблемы. Волокна по данному изобретению сами имеют повышенную звукопоглощающую способность.

Звукопоглощающие волокна по данному изобретению отличаются тем, что в основной полимерный материал подмешивают активатор момента, который может значительно активизировать дипольный момент в основном полимерном материале. Полимерный материал волокон может быть выбран из полиолефинов, например полиэтилена, хлорсодержащего полиэтилена, полипропилена, полиэстера и полиуретана, полиамидов, например нейлона 6, нейлона 66 или нейлона 12, поливинилхлорида, поливинилиден хлорида, полиакрилонитрила, поливини-лалкоголя, целлюлозы и их производных.

Такой полимер смешивают с активатором момента, который повышает величину дипольного момента в полимере. Соотношение между величиной дипольного момента и звукопоглощающей способностью разъясняется еще раз. Механизм звукопоглощения звукопоглощающими волокнами заключается в том, что, когда звуковая энергия сталкивается с волокнистой поверхностью и проходит через нее, звуковая энергия частично расходуется в виде вызванного трением тепла и гасится. Изобретатели обнаружили, что действует также другой замечательный механизм звукопоглощения, который отличается от описанного выше известного механизма звукопоглощения. Диполи в основном материале смещаются в неустойчивое состояние и затем возвращаются в стабильное состояние, расходуя существенную энергию.

Подробности этого приведены ниже. На фиг.1 показано расположение диполей 12 в основном полимере 11 (основной материал) до распространения звука или звуковой энергии. Здесь расположение диполей 12 стабильно. При проникновении звука в основной материал диполи 12 в полимере переходят в неустойчивое состояние и "подталкиваются" к возврату в стабильное состояние.

При этом происходит значительное расходование энергии. Предполагается, что звукопоглощение по данному изобретению обеспечивается за счет этого расходования энергии при смещении и возврате назад диполей 12 в основном материале 11.

Следовательно, звукопоглощающая способность основного полимера 11 может быть улучшена за счет повышения величины дипольного момента в полимере 11. Таким образом, полимер, сам имеющий большое значение дипольного момента в молекулах, может обеспечить улучшенную звукопоглощающую способность. Полимером, который сам может обеспечить большую величину дипольного момента, может быть полярный полимер, например поливинилхлорид, хлорсодержащий полиэтилен, полиуретан, полиамид, поливинилиден хлорид, полиакрилонитрил или целлюлоза.

Звукопоглощающие волокна по данному изобретению могут быть использованы различными способами, поэтому важно максимально увеличить звукопоглощающую способность в рабочем температурном диапазоне от -20^oС до 40^oС.

Для максимального увеличения звукопоглощающей способности в области рабочих температур звукопоглощающие волокна по данному изобретению включают в себя полимер, который имеет или будет иметь точку стеклования в области рабочих температур. Полимерами, которые будут иметь точку стеклования в области рабочих температур, могут быть поливинилхлорид, полиэтилен или полипропилен, к которым для сдвига их точки или температуры стеклования (Т_g) в рабочую область температур от -20^oС до 40^oС подмешан пластификатор, например ди-2-этилгексафталат (DOP), дибутилфталат (DBP) или диизононилфталат (DINP); или полимеры, сами имеющие точку стеклования (T_g) в рабочей области температур от -20^oС до 40^oС, например хлорсодержащий полиэтилен или полиуретан.

При выборе подходящего полимера следует учитывать не только величину дипольного момента и область рабочих температур, но также применимость, формуемость, доступность, температурные свойства, стойкость к внешним условиям и цену.

Активатор момента, предназначенный для смешивания с таким полимером, может быть полимером, содержащим радикал бензотиазила или бензотриазола, или радикал дифенилакрилата, например этил-2-циано-3,3-ди-фенилакрилат. Предпочтительней, чтобы в 100 весовых частей основного полимера подмешивались от 10 до 200 весовых частей активатора момента. Если смешивается менее 10 весовых частей, то результатом будет недостаточное улучшение, в то время как при подмешивании более 200 весовых частей активатора момента результатом будет недостаточно хорошая смешиваемость и изделие будет обеспечивать недостаточную целостность.

При выборе подходящего активатора момента должна быть удовлетворительной смешиваемость между активатором момента и основным полимером, то есть их значения SP должны быть достаточно близки друг другу.

Величина дипольного момента зависит от типов основного полимера и активатора момента. Величина дипольного момента меняется при изменении температуры во время подачи звуковой энергии на основной полимер. На величину дипольного момента также влияет значение звуковой энергии. Следовательно, основной полимер и активатор момента следует выбирать так, чтобы обеспечить наибольшую возможную величину дипольного момента, учитывая ожидаемую температуру и значение звуковой энергии.

Известно, что звукопоглощающая способность материала зависит от типа звука, т. е. его частоты. Звукопоглощающие материалы по данному изобретению могут справляться практически с любыми типами звука при соответствующем выборе основного полимера или полимеров для волокон и активатора момента, предназначенного для подмешивания в основной материал.

Как описано выше, активатор момента в смеси значительного активизирует дипольный момент основного материала звукогасящих волокон по данному изобретению и обеспечивает отличное улучшенное звукопоглощение. Величина дипольного момента в основном материале задается как разность диэлектрических постоянных (ε′) между А и В, показанными на фиг.4. Величина дипольного момента возрастает при возрастании разницы диэлектрических постоянных (ε′) между А и В.

Фиг. 4 является графиком, показывающим соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε ″), которое дано следующим образом: коэффициент диэлектрических потерь (ε″) = диэлектрическая постоянная (ε′) × тангенс диэлектрических потерь (tan δ ).
Исследования звукопоглощающих волокон, проведенные изобретателями, показали, что способность поглощения энергии звука может быть улучшена за счет повышения коэффициента диэлектрических потерь (ε″). Исследование коэффициента диэлектрических потерь (ε″) звукопоглощающих волокон, основанное на этом выводе, также показало, что основной полимерный материал обеспечивает отличную звукопоглощающую способность тогда, когда коэффициент диэлектрических потерь на частоте 110 Гц равен 10 или более.

Желательно, чтобы эффективное звукопоглощение обеспечивалось в широком диапазоне частот. Звукопоглощающие волокна по данному изобретению удовлетворяют этому требованию за счет введения активатора момента и полимера, которые демонстрируют существенно разные характеристики звукопоглощения в разных диапазонах частот. Такой эффект расширения частоты может быть обеспечен также за счет смешивания с основным материалом множества разных активаторов момента или соединений, проявляющих существенно разные частотные характеристики, или за счет подмешивания множества соединений-активаторов момента во множество разных основных полимеров, имеющих существенно разные частотные характеристики, или за счет подмешивания активатора момента в такое множество полимеров.

Звукопоглощающие волокна по данному изобретению могут быть получены любым подходящим традиционным способом прядения из основного материала, включающего выбранные подходящие полимер или полимеры и активатор момента. Звукопоглощающие волокна могут быть также получены в форме композита типа "оболочка-жила", "бок о бок", "оболочка-ядро" или "сэндвич" с использованием подходящих традиционных средств для прядения.

Звукопоглощающие волокна по данному изобретению можно использовать для хозяйственных изделий, например бумаги для дверей, обоев, ткани для потолков, занавесей, настилов для пола или ковров, основных материалов для транспортных средств, например, в качестве материалов для днища и стенок автомобиля, корпусов или крышек холодильников или стиральных машин, материалов для стен и пола в зданиях, пленочных материалов для куполов или строительных материалов для дорог или железнодорожного полотна.

Звукопоглощающие волокна по данному изобретению могут принимать форму, образующую поверхность из волокон и включающую выбранный полимер, смешанный с активатором момента. При желании могут быть заданы различные параметры таких звукопоглощающих волокон, например тип волокна, материал или форма.

Покрытие или поверхность таких звукопоглощающих волокон может полностью или частично состоять из полимера, содержащего активатор момента.

Такой полностью покрытый тип звукопоглощающих волокон может относиться к композитным волокнам типов "оболочка-жила" или "оболочка-ядро", в которых участки, составляющие оболочку, состоят из полимера, содержащего активатор момента. Такие звукопоглощающие волокна полностью покрытого типа могут быть также получены путем покрытия обычной волокнистой поверхности полимерным материалом, содержащим активатор момента.

Частично покрытые звукопоглощающие волокна могут относиться к композитному типу "бок о бок", "оболочка-ядро" или "сэндвич" композитных волокон, у которых участки одной стороны, ядра или слоя состоят из полимера, включающего в себя активатор момента. Такие частично покрытые звукопоглощающие волокна могут быть также получены путем частичного покрытия поверхности обычных волокон полимером, содержащим активатор момента.

Полимер, предназначенный для нанесения на волокнистую поверхность, может быть этилен-винил ацетатным сополимером, метилом полиметакриловой кислоты, поливинилиден фторидом, полиизопреном, полистиролом, стирол-бутадиен-акрилонитриловым сополимером или стиролакрилонитриловым сополимером, или каучуковым полимером, например акриловым каучуком (ACR), акрилонитрил-бутадиеновым каучуком (NBR), стирол-бутадиеновым каучуком (SBR), бутадиеновым каучуком (BR), натуральным каучуком (NR), изопреновым каучуком (IR) или хлоропреновым каучуком (CR).

Полимер наносится на волокнистую поверхность в форме эмульсии или дисперсии в воде или спирте. Дополнительно, по выбору, в полимер могут быть добавлены диспергатор или сгуститель. Смесь измельчается и смешивается с использованием обычного миксера или диспергатора, например рассеивателя, миксера Banbury, планетарного миксера, зерновой мельницы, открытой месильной машины или вакуумной месильной машины. Затем смесь наносится на волокнистую поверхность обычным приспособлением для нанесения покрытий, например воздушным распылителем, безвоздушным распылителем или кистью.

Множество разных соединений-активаторов момента, которые проявляют существенно отличающиеся характеристики звукопоглощения в существенно отличающихся диапазонах частот, могут быть смешаны с основным полимером для того, чтобы в комбинации обеспечить эффективное звукопоглощение в широком диапазоне частот. Точно так же множество таких соединений-активаторов момента может быть смешано со множеством разных основных полимеров, имеющих существенно отличающиеся частотные характеристики, или одно соединение-активатор момента может быть смешано со множеством таких разных основных полимеров для обеспечения шумо- или звукогасящих свойств в расширенном частотном диапазоне.

Звукопоглощающие волокна по данному изобретению могут образовывать звукопоглощающую пряжу или волокнистые корпуса. Звукопоглощающая пряжа может быть получена из множества разных звукопоглощающих волокон, имеющих в предпочтительной реализации существенно отличающиеся характеристики звукопоглощения в существенно отличающихся диапазонах частот.

Звукопоглощающая пряжа может быть получена в виде нитей или скрученной пряжи. Длина, толщина, число скручиваний нитей или волокон для нити или скрученной пряжи могут быть по желанию.

Множество различных звукопоглощающих волокон с различными характеристиками звукопоглощения в различных диапазонах частот (500-1000 Гц, 1000-2000 Гц и/или 2000-3000 Гц) могут быть связаны вместе и скручены в единые звукопоглощающую пряжу или волокнистый корпус, которые могут обеспечить объединенный более широкий диапазон свойств эффективного гашения звука по частоте, т. е. такая звукопоглощающая пряжа может быть особенно полезной в диапазоне частот между 500 и 3000 Гц.

Такая звукопоглощающая пряжа может кроме звукопоглощающих волокон включать в себя некоторые функциональные волокна, например высокопрочные, огнестойкие и противобактериальные волокна, для обеспечения многофункциональности волокон.

Звукопоглощающий волокнистый корпус получают почти так же, как и звукопоглощающую пряжу, за исключением того, что волокнистый корпус может быть изготовлен в других формах.

Звукопоглощающий волокнистый корпус может быть изготовлен в виде листа, например, ткани, нетканого материала, бумаги или в других формах, например форме блока, пластины, шара, пчелиных сот или гофра. Для получения нетканого материала или бумаги звукопоглощающие волокна подвергают непосредственной обработке, в то время как для получения ткани из звукопоглощающих волокон сначала формируют звукопоглощающую пряжу, из которой затем ткут или вяжут изделие. Волокнистый корпус может быть также скомпонован из комбинации звукопоглощающих волокон и пряжи.

Множество различных звукопоглощающих волокон, имеющих различные характеристики звукопоглощения в различных диапазонах частот, могут быть связаны вместе и скручены в единые звукопоглощающую пряжу или волокнистый корпус так, чтобы обеспечить универсальное действие в более широком диапазоне частот, например, за счет объединения звукопоглощающих волокон, имеющих эффективное звукопоглощение в диапазоне частот между 500 и 1000 Гц, и других волокон, имеющих эффективное звукопоглощение в диапазоне частот между 1000 и 2000 Гц, для получения пряжи, имеющей эффективное звукопоглощение в расширенном диапазоне частот между 500 Гц и 2000 Гц, и получить ткань с улучшенным звукопоглощающим эффектом в расширенном диапазоне частот 500 и 2000 Гц, или путем переплетения пряжи из звукопоглощающих волокон с эффективным звукопоглощением в диапазоне частот между 500 и 1000 Гц в качестве утка и пряжи из звукопоглощающих волокон с эффективным звукопоглощением в диапазоне частот от 1000 до 2000 Гц в качестве основы, получить ткань, имеющую улучшенный звукопоглощающий эффект в расширенном диапазоне частот от 500 до 2000 Гц, или путем вязания из пряжи из звукопоглощающих волокон с эффективным звукопоглощением в диапазоне частот от 500 до 1000 Гц, пряжи из звукопоглощающих волокон с эффективным звукопоглощением в диапазоне частот от 1000 до 2000 Гц и пряжи из звукопоглощающих волокон с эффективным звукопоглощением в диапазоне частот от 2000 до 3000 Гц, получить в результате трикотаж, имеющий улучшенный звукопоглощающий эффект в расширенном диапазоне частот между 500 и 3000 Гц.

Что касается нетканого материала, то множество различных звукопоглощающих волокон, имеющих существенно отличающиеся характеристики звукопоглощения в существенно отличающихся диапазонах частот, могут быть объединены для получения ткани из волокон, которая обеспечивает улучшенный эффект в расширенном диапазоне частот за счет объединения звукопоглощающих волокон, проявляющих звукопоглощающий эффект в диапазоне частот между 500 и 1000 Гц, и звукопоглощающих волокон, проявляющих звукопоглощающий эффект в диапазоне частот между 1000 и 2000 Гц, для получения нетканого материала, имеющего эффективное звукопоглощение в диапазоне частот между 500 и 2000 Гц, или за счет объединения звукопоглощающих волокон, проявляющих звукопоглощающий эффект в диапазоне частот между 500 и 1000 Гц, звукопоглощающих волокон, проявляющих звукопоглощающий эффект в диапазоне частот между 1000 и 2000 Гц, и звукопоглощающих волокон, проявляющих звукопоглощающий эффект в диапазоне частот между 2000 и 3000 Гц, для получения нетканого материала, имеющего улучшенное звукопоглощение в расширенном диапазоне частот между 500 и 3000 Гц.

Звукопоглощающая бумага может быть получена аналогично получению звукопоглощающего нетканого материала, описанного выше.

Кроме включения таких различных звукопоглощающих волокон, звукопоглощающий волокнистый корпус может содержать функциональные волокна, например высокопрочные, огнестойкие, противобактериальные и/или дезодорирующие волокна для обеспечения многофункциональности волокон.

Звукопоглощающий волокнистый корпус может быть изготовлен в форме композита путем закрепления звукопоглощающего волокнистого корпуса на волокнистом листе или пленке из синтетической смолы, гофрированном щите из волокон, деревянной доске или металлической пластине.

Далее описан ударопоглощающий материал по данному изобретению.

Обычно вспененные ударопоглощающие материалы, включающие термопластичную смолу, например полистирол, полиэтилен, полипропилен или полиуретан, используются на стенах или оградах, в подкладке шлемов, деталях внутренней отделки для транспортных средств или самолетов или в бамперах автомобилей.

Для упаковки хрупких изделий, например стеклянных, с целью предотвращения повреждения изделий при транспортировке использовались синтетический пенопласт из полистирола или полиуретана или защитная пластина, в которой листы из синтетической смолы (картон) и гофрированные листы из синтетической смолы (картон) ламинированы так, как показано на фиг.58.

Синтетическая смола, отформованная в виде отливки из синтетической смолы или сотовой конструкции, показанной на фиг.59, использовалась самостоятельно или в форме композита в строительных материалах, например настенных или напольных материалах или некоторых приспособлениях или укрытиях, которые подвергаются ударам, например взрывам или подводным ударам.

При применении в воздушных мешках безопасности в транспортных средствах или в подошвах для обуви, для поглощения ударов приложенных к эластичной оболочке, обычно использовались жидкости, например вода, газ, например воздух, или гель, загерметизированные в оболочке.

Традиционные ударопоглощающие материалы имеют следующие недостатки. При нанесении удара по подушке, имеющей сотовую или гофрированную структуру или амортизатор удара, содержащий синтетический пенопласт, например полиуретановый пенопласт, устройство постепенно деформируется или сминается. Устройство не возвращается в свое исходное состояние при снятии удара, что ведет к снижению его гасящей способности.

Так как обычный амортизатор ударов постепенно деформируется и сминается при гашении ударов, то он не обеспечивает немедленного достаточного поглощения удара. Следовательно, хрупкие изделия не могут быть надежно защищены.

Кроме того, противоударная подушка с сотовой или гофрированной структурой дорого стоит при изготовлении. Обычный амортизирующий синтетический пенопласт, несмотря на его относительную легкость в изготовлении и обработке, хрупок и легко повреждается теплом, солнечными лучами или растворителем.

Обычный амортизатор ударов, в котором используется воздух, вода или гель, обладает способностью восстанавливаться и может обеспечить поглощение ударов каждый раз, когда он подвергается удару. Такой обычный амортизатор ударов, включающий оболочку, содержащую воздух, воду или гель, требует сравнительно большого общего размера для обеспечения эффективного поглощения ударов, что ограничивает область его применения.

Ударопоглощающие материалы или амортизаторы по данному изобретению могут устранить эти технические недостатки и улучшили способность поглощать удары. Ударопоглощающие материалы по данному изобретению, даже при изготовлении их тонкими, могут обеспечить достаточную механическую прочность и отличное поглощение ударов от момента удара, а также немедленное восстановление после него.

Ударопоглощающие материалы по данному изобретению можно использовать, например, в качестве стен или ограждений на спортивных площадках, подкладки шлемов, материалов для внутренней отделки транспортных средств и самолетов, бамперов автомобилей, седел, рукояток, упаковочных смягчающих удары материалов, строительных материалов, например напольных материалов, некоторых приспособлений или укрытий, которые подвергаются ударам, например взрывам или подводным ударам, спортивных товаров, например тренировочных туфель, ограждений, перчаток или шлемов, медицинских изделий, например повязок, матов, опорных элементов, прикладов ружей, наплечников или пуленепробиваемых жилетов.

Ударопоглощающий материал по данному изобретению отличается тем, что основной материал содержит активатор момента, который повышает величину дипольного момента в нем.

Смола, входящая в основной материал, должна обеспечивать эффективное звукопоглощение при рабочих температурах. Такая смола может быть полимером, например поливинилхлоридом, полиэтиленом, хлорсодержащим полиэтиленом, полипропиленом, этилен-винил ацетатным сополимером, полиметил метакрилатом, поливинилиден фторидом, полиизопреном, полистиролом, стирол-бутадиен-акрилонитриловым сополимером, стирол-акрилонитриловым сополимером, акрилонитрил-бутадиеновым каучуком (NBR), стирол-бутадиеновым каучуком (SBR), бутадиеновым каучуком (BR), натуральным каучуком (NR), изопреновым каучуком (IR) или выбранной из них смесью. Поливинилхлорид является предпочтительным из-за его технологичности и низкой стоимости.

Когда такой основной материал, составленный из выбранных полимера или полимеров, подвергается воздействию удара, диполи 12, присутствующие в основном материале 11, смещаются. Смещение диполей 12 может быть в виде их поворота или сдвига фазы в основном материале 11.

Перед приложением энергии удара диполи 12 в основном материале 11 стабильны. При приложении энергии удара к основному материалу диполи 12 в основном материале 11 переходят в неустойчивое состояние, затем диполи 12 "подталкиваются" к возврату в устойчивое состояние.

При этом расходуется энергия. Предполагается, что уникальное поглощение ударов по данному изобретению обеспечивается за счет этого расходования энергии.

Предполагается, что поглощение связано с величиной дипольного момента в основном материале 11. Поэтому способность основного материала 11 поглощать удары улучшается при повышении значения дипольного момента в основном материале 11.

Величина дипольного момента зависит от основного материала, или смолы. Один и тот же полимерный материал обеспечивает разные величины дипольного момента при изменении рабочей температуры.

На величину дипольного момента также влияет величина энергии удара. Таким образом, смолу для основного материала следует выбирать так, чтобы обеспечить наибольшее возможное значение дипольного момента, учитывая вероятную рабочую температуру и величину энергии удара.

Для выбора подходящего полимера для основного материала следует в соответствии с конкретным применением учитывать не только величину дипольного момента в основном материале, но также применимость, формуемость, доступность, температурные свойства, стойкость к внешним условиям и цену.

Смолу смешивают с активатором момента, который может значительно повысить величину дипольного момента в ней. Активатор момента может включать множество соединений, выбранных из соединений, содержащих радикал бензотиазила или радикал бензотриазола, или соединений, содержащих радикал дифенилакрилата.

Величина дипольного момента также зависит от активатора момента. Даже при использовании одного и того же активатора момента величина дипольного момента изменяется при изменении рабочей температуры. Значение дипольного момента также зависит от величины энергии удара, нанесенного по основному материалу. Таким образом, активатор момента следует выбирать так, чтобы обеспечить наибольшую возможную величину дипольного момента, учитывая ожидаемую температуру и значение энергии удара.

Для выбора подходящего активатора момента следует учитывать смешиваемость между активатором момента и смолой, являющейся основным материалом, то есть их значения SP должны быть достаточно близки друг другу.

Амортизирующий удары материал по данному изобретению может быть получен смешиванием основного материала в виде смолы с активатором момента и, необязательно, с красителем или ингибитором коррозии, веществом для электрического контроля, стабилизатором или увлажнителем, если это желательно, с помощью обычного аппарата для плавки и смешивания, например термобарабана, миксера Banbury, двухкоординатного пластикатора или экструдера.

Как описано выше, такой активатор момента подмешивают в основной полимер ударопоглощающего материала для значительной активизации дипольного момента в основном материале. Величина дипольного момента в ударопоглощающем материале задается как разность диэлектрических постоянных (ε ′) между А и В, показанными на фиг.4. Величина дипольного момента возрастает при возрастании разницы диэлектрических постоянных (ε′) между А и В.

Фиг. 4 является графиком, показывающим соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″). Соотношение между диэлектрической постоянной (ε ′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″) дано следующим образом: коэффициент диэлектрических потерь (ε″) = диэлектрическая постоянная (ε′) × тангенс диэлектрических потерь (tan δ).
Проведя длительные исследования ударопоглощающих материалов, изобретатели установили, что способность поглощения ударов может быть улучшена за счет повышения коэффициента диэлектрических потерь (ε″). Другими словами, тангенс диэлектрических потерь (tan δ), указывающий на электрические свойства полимеров в значительной степени связан с ударной вязкостью (%), указывающей на динамические характеристики.

При проведении основанного на этом открытии исследования коэффициента диэлектрических потерь (ε″) ударопоглощающих материалов изобретатели также обнаружили, что материалы имеют высокую ударную вязкость (%) и обеспечивают прекрасное поглощение ударов тогда, когда коэффициент диэлектрических потерь на частоте 110 Гц равен 50 или более.

Конфигурация амортизатора ударов не ограничена только формой листа и может быть получена в разных формах в зависимости от условий применения. Конфигурация, показанная на фиг. 60, может быть получена путем смешивания активатора момента в основе в виде смолы и добавления пенообразователя для создания вспененной отливки.

Амортизатор, показанный на фиг. 61, может быть получен путем придания полимерному связующему, смешанному с активатором момента, формы цилиндров, предназначенных для совместной установки и соединения. Амортизатор, показанный на фиг.62, может быть получен путем придания смоле сотовой конфигурации, в то время как амортизатор, показанный на фиг.58, может быть получен с использованием обработки гофрированных элементов, при которой листовые и гофрированные элементы соединяются послойно.

Амортизатор, показанный на фиг.59, может быть получен путем установки между ударопоглощающими листами ударопоглощающих цилиндров, показанных на фиг.60.

Амортизатор ударов по данному изобретению также может быть применен на передних вилках, установленных между кузовом автомобиля и осью, для поглощения и снижения ударов, например вибраций со стороны поверхности дороги.

Традиционная передняя вилка имеет пружину между расположенной со стороны оси внешней трубкой и расположенной со стороны кузова внутренней трубкой, установленные так, что усилие пружины действует в качестве подушки, поглощая и снижая удар со стороны поверхности дороги, и и/или герметизируют масло между расположенной со стороны оси внешней трубкой и расположенной со стороны кузова внутренней трубкой, создавая воздушную подушку, поглощающую и гасящую удар.

Однако передняя вилка со встроенной пружиной испытывает усталостные напряжения из-за многократного использования, вследствие чего она не будет сохранять свои начальные характеристики в течение длительного периода использования. С другой стороны, передняя вилка с воздушным амортизатором требует большого количества масла для обеспечения достаточного усилия для сжатия воздуха, что существенно повышает стоимость и общий вес. Кроме того, такой механизм с обычной передней вилкой требует большого числа деталей, например масляных герметизирующих камер, воздушных камер, цилиндров или осей, которые дополнительно повышают стоимость.

Передняя вилка с пружинящим и амортизирующим устройствами, установленная на кузове автомобиля и оси, будет обеспечивать повышенное гашение удара, однако оба эти устройства должны быть хорошо сбалансированы. Эта балансировка является очень сложной операцией, требующей профессионального мастерства.

Передняя вилка, которая использует эластичный корпус, например, из резины или вспененного уретана вместо пружинящего или амортизирующего устройств, также традиционно используется во многих применениях, главным образом в велосипедах, благодаря ее простой конструкции и малому весу.

Однако вследствие низкой ударопоглощающей способности такого традиционного эластичного корпуса, передняя вилка не может поглощать и снижать удар в достаточной степени.

Передняя вилка по этому изобретению может должным образом справляться с такими проблемами и обеспечивать неожиданно превосходное поглощение удара.

Передняя вилка 11 по данному изобретению, показанная на фиг.63, включает установленную со стороны оси внешнюю трубку 12 и установленную со стороны кузова внутреннюю трубку 13, подвижно вставленную во внешнюю трубку 12, а амортизатор ударов 14, содержащий активатор момента, расположен, как показано, между наружной и внутренней трубками 12 и 13.

Основным ударопоглощающим материалом может быть поливинил-хлорид, полиэтилен, хлорсодержащий полиэтилен, полипропилен, этилен-винил ацетатный сополимер, полиметил метакрилат, поливинилиден фторид, полиизопрен, полистирол, стирол-бутадиен-акрилонитриловый сополимер, стирол-акрилонитриловый сополимер, акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR), бутадиеновый каучук (BR), натуральный каучук (NR), изопреновый каучук (IR) или выбранная из них смесь. Поливинилхлорид является предпочтительным из-за его технологичности и низкой стоимости.

В амортизаторе ударов, снабженном таким полимером (в качестве основного материала) и активатором момента, соотношение между величиной дипольного момента и ударопоглощающей способностью задается следующим образом. Основной механизм поглощения удара в амортизаторе ударов заключается в том, что удар, приложенный к амортизатору ударов, частично превращается в тепловую энергию, обеспечивая некоторое гашение удара. Проведя исследование механизма поглощения ударов, изобретатели установили, что смещение и возвращение назад диполей в основном ударопоглощающем материале обеспечивает значительное гашение ударов.

Подробности приведены ниже. На фиг. 1 показано расположение диполей 12 в основном ударопоглощающем материале 11 до нанесения удара. Здесь расположение диполей 12 стабильно. При нанесении удара диполи 12 в основном ударопоглощающем материале переходят в неустойчивое состояние, показанное на фиг. 2, и "подталкиваются" к возврату в стабильное состояние, показанное на фиг. 1.

При этом происходит поглощение или гашение энергии. Предполагается, что ударопоглощающая способность обеспечивается за счет поглощения или преобразования энергии при смещении и возврате назад диполей 12 в основном ударопоглощающем материале 11.

Основанная на этом механизме поглощения удара ударопоглощающая способность ударопоглощающего материала 11 может быть улучшена за счет повышения величины дипольного момента в ударопоглощающем материале 11. Таким образом, существенно важно использовать основной материал, который сам имеет большое значение дипольного момента в молекулах для обеспечения отличного улучшенного поглощения ударов.

Материалами, которые сами имеют большую величину дипольного момента, могут быть полярные полимеры, например поливинилхлорид,
хлорсодержащий полиэтилен, акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR) и хлоропреновый каучук (CR).

Передняя вилка по данному изобретению может в значительной степени поглощать и уменьшать удар со стороны поверхности дороги и может превосходно работать в широком температурном диапазоне от -20^oС до 40^oС. В качестве основного материала выгодно использовать полимер, который имеет или будет иметь точку стеклования в этой области рабочих температур вследствие того, что ударопоглощающая способность максимальна вблизи точки стеклования полимера.

Полимером, имеющим точку стеклования в этой области рабочих температур, может быть поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, этилен-винил ацетатный сополимер, полиметил метакрилат, полистирол или стирол-бутадиен-акрилонитриловый сополимер, к которым для сдвига их точки стеклования (Т_g) в рабочую область температур добавлен пластификатор, например ди-2-этилгексафталат (DOP), дибутилфталат (DBP) или диизононилфталат (DINP); или полимеры, сами имеющие точку стеклования (T_g) в рабочей области температур, например акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR), бутадиеновый каучук (BR), натуральный каучук (NR), изопреновый каучук (IR), хлоропреновый каучук (CR) или хлорсодержащий полиэтилен.

При выборе подходящего основного материала следует учитывать не только величину дипольного момента в молекулах и область рабочих температур, но также применимость, формуемость, доступность, температурные свойства, стойкость к внешним условиям и цену.

Могут быть смешаны множество активаторов момента или соединений активаторов момента, которые можно выбрать из соединений, содержащих радикал бензотиазила или бензотриазола, или радикал дифенилакрилата, например этил-2-циано-3,3-ди-фенилакрилат.

Предпочтительней, чтобы в 100 весовых частей основного материала подмешивались от 10 до 200 весовых частей активатора момента. Если смешивается менее 10 весовых частей активатора момента, то дипольный момент не будет увеличен в достаточной степени, в то время как при подмешивании более 200 весовых частей активатора момента результатом будет недостаточно хорошая смешиваемость активатора момента с основным материалом или будет обеспечиваться недостаточная механическая прочность.

При выборе подходящего активатора момента для подмешивания в основной материал следует учитывать не только величину дипольного момента, но и смешиваемость между активатором момента и основным материалом, то есть их значения SP должны быть достаточно близки друг другу.

Величина дипольного момента зависит от основного материала и активатора момента. Даже при использовании одного и того же основного материала и активатора момента величина дипольного момента меняется при изменении рабочей температуры. На значение дипольного момента также влияет величина энергии, передаваемой основному материалу. Следовательно, основной материал и активатор момента следует выбирать так, чтобы обеспечить наибольшее возможное значение дипольного момента, учитывая возможную рабочую температуру и величину прикладываемой энергии.

Для дополнительного улучшения поглощающей способности в основной материал добавляют наполнитель, например листовая слюда, кусочки стекла, углеродные волокна, карбонат кальция, барит или осажденный сульфат бария. Предпочтительней, чтобы в основной материал были подмешаны от 10 до 80% (по весу) наполнителя. Если подмешивается менее 10% по весу, то наполнитель не будет в достаточной степени улучшать ударопоглощающую способность, в то время как если подмешано более 80% по весу, то он не будет хорошо смешиваться или понизит механическую прочность изделия.

Ударопоглощающий материал для передней вилки по данному изобретению может быть изготовлен путем смешивания основного материала и активатора момента и, по выбору, наполнителя, диспергатора или сгустителя, если это желательно, при использовании обычного аппарата для плавления и смешивания, например рассеивателя, миксера Banbury, планетарного миксера, зерновой мельницы, открытой месильной машины или вакуумной месильной машины.

Как описано выше, активатор момента примешивают в основной материал для того, чтобы значительно активизировать значение дипольного момента в основном материале и обеспечить отличную улучшенную способность поглощать энергию ударов. Величина дипольного момента в ударопоглощающем материале задана разностью диэлектрических постоянных (ε′) между А и В, показанными на фиг 4. То есть величина дипольного момента возрастает при возрастании разницы диэлектрических постоянных (ε′) между А и В, показанных на фиг.4.

Фиг. 4 является графиком, показывающим соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″). Соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″) задано следующим образом: коэффициент диэлектрических потерь (ε″ ) = диэлектрическая постоянная (ε′) × тангенс диэлектрических потерь (tan δ).
Проведя длительные исследования ударопоглощающих материалов для передних вилок, изобретатели установили, что энергопоглощающая способность или ударопоглощающая способность может быть улучшена за счет повышения коэффициента диэлектрических потерь (ε″). Проведя основанное на этом открытии исследование коэффициента диэлектрических потерь (ε″) указанного выше ударопоглощающего материала, исследователи также обнаружили, что материал обеспечивает отличное поглощение ударов тогда, когда коэффициент диэлектрических потерь на частоте 110 Гц равен 50 или более.

Указанный ударопоглощающий материал для поглощения и снижения удара со стороны поверхности дороги помещают между внешней и внутренней трубками передней вилки так, как показано на фиг.63.

На фиг. 63 позиция 15 обозначает кронштейн для крепления передней вилки 11 к кузову автомобиля. Внутренняя трубка 13 вставлена в наружную трубку 12. Ударопоглощающий материал 14, расположенный между дном внешней трубки 12 и нижним концом внутренней трубки 13, поглощает и гасит удары со стороны поверхности дороги.

На фиг.64 и 65 показан другой тип передних вилок 11, который может гасить удар в обоих направлениях, как вверх, так и вниз. Передняя вилка 11, показанная на фиг.64 имеет внешнюю трубку 12 на стороне 16, обращенной к оси, и внутреннюю трубку 13, прикрепленную к кузову посредством кронштейна 15. Внутренняя трубка 13 может быть вставлена во внешнюю трубку 12. Т-образный опорный рычаг 17 установлен в центре донной части внешней трубки 12, а спиральная пружина 19, толкающая внутреннюю трубку 13 вверх относительно внешней трубки 12, установлена между поверхностью верхнего конца опорного рычага 17 и колпачком 20, укрепленным на верхнем конце внутренней трубки 13.

Нижний конец внутренней трубки 13 со стопором 21, предусмотренным внутри нижней части внутренней трубки 13, проходит от верхнего конца опорного рычага 17 к нижней части. Кольцеобразный ударопоглощающий материал 14 размещен между стопором 21 и верхним концом опорного рычага 17.

В передней вилке 11 пружина 19 гасит удар, направленный вверх, на внутреннюю трубку 13, вставленную во внешнюю трубку 12, в то время как ударопоглощающий материал 14 гасит удар, направленный вниз.

Размеры ударопоглощающего материала могут быть выбраны в зависимости от конкретных условий.

Ударопоглощающий материал по данному изобретению может быть, как описано ниже, использован в качестве лент для рукояток.

В последние годы ударопоглощающие ленты обычно используются в спортинвентаре, например в теннисных или бадминтонных ракетках, бейсбольных битах или клюшках для гольфа, рукоятках велосипедов или мотоциклов, или в инструменте, например в молотках.

Такой спортинвентарь, рукоятки или ручной инструмент с такими обычными ударопоглощающими лентами могут обеспечить ограниченное поглощение удара, и поэтому те, кто их используют, испытывают неудобства при их применении. В конце концов они могут получить повреждение локтей.

Следовательно, профессионалам и ремесленникам, а также населению требуется лента для рукояток, которая может обеспечить значительно улучшенное поглощение ударов.

Коммерчески доступные обычные ленты для рукояток обычно включают вспененный полимерный материал, например пенополивинилхлорид или пенополиуретан.

Из-за низкой ударопоглощающей способности такого материала из вспененной смолы обычные ленты для рукояток не обеспечивают достаточного гашения ударов.

Лента для рукояток по данному изобретению может эффективно устранить этот недостаток и обеспечить неожиданно превосходное поглощение ударов.

Лента для рукояток 11, показанная на фиг. 66, состоит из единственного слоя ленточной подкладки 12, а лента для рукояток 11, показанная на фиг. 67, под ленточной подкладкой 12 имеет клеящий слой 13. Лента для рукояток 11, показанная на фиг. 68, имеет большое число сквозных отверстий 14 для вентиляции в ленточной подкладке 12, предназначенных для отвода влаги, выделяемой пользователями.

Структура ленты для рукояток по данному изобретению может быть изменена в соответствии в назначением или условиями использования. Например, на поверхности ленты могут быть предусмотрены углубления и выступы для улучшения захвата, или под подкладкой может быть предусмотрен ударопоглощающий клеящий слой.

Далее описывается ленточная подкладка ленты для рукояток по данному изобретению. Подкладочный основной материал может быть полимером, например поливинилхлоридом, полиэтиленом, хлорсодержащим полиэтиленом, полипропиленом, этилен-винил ацетатным сополимером, полиметил метакрилатом, поливинилиден фторидом, полиизопреном, полистиролом, стирол-бутадиен-акрилонитриловым сополимером, стирол-акрилонитриловым сополимером, акрилонитрил-бутадиеновым каучуком (NBR), стирол-бутадиеновым каучуком (SBR), бутадиеновым каучуком (BR), натуральным каучуком (NR), изопреновым каучуком (IR) или выбранной из них смесью. Поливинилхлорид является предпочтительным из-за его технологичности и низкой стоимости.

В ленточной подкладке из такого полимера соотношение между значением дипольного момента и ударопоглощающей способностью связаны следующим образом. Ударное колебание, переданное ленте для рукоятки, частично превращается в тепло. Это преобразование энергии гасит ударное колебание на ленте для рукоятки. Проведя исследования механизма поглощения удара изобретатели установили, что смещение и возврат диполей в ленточной подкладке обеспечивают отличное гашение энергии.

Подробности приведены ниже. На фиг.1 показано расположение диполей 12 в ленточной подкладке (основном материале) 11 до распространения удара. Здесь диполи 12 устойчивы. При нанесении по подкладке удара или толчка диполи 12 переходят в неустойчивое состояние, показанное на фиг.2, и "подталкиваются" к возврату в стабильное состояние, показанное на фиг.1.

При этом происходит отличное поглощение или гашение энергии. Предполагается, что поглощение удара обеспечивается за счет поглощения энергии, обеспечиваемого смещением и возвратом назад диполей 12 в ленточной подкладке (основном материале) 11.

Основанная на этом предположении ударопоглощающая способность ленточной подкладки 11 может быть улучшена за счет повышения величины дипольного момента в ленточной подкладке 11. Таким образом, материал подкладки должен иметь большой дипольный момент в молекулах для обеспечения отличной ударопоглощающей способности.

Материалами, которые сами имеют большой дипольный момент, могут быть полярные полимеры, например поливинилхлорид, хлорсодержащий полиэтилен, акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR) и хлоропреновый каучук (CR).

Обычно лента используется в температурном диапазоне от около -20^oС до около 40^oС. Важно, чтобы для максимального увеличения гасящего эффекта использовался полимер, который имеет или будет иметь точку стеклования в этой области рабочих температур, так как в соответствии с экспериментами изобретателей точка стеклования полимера обеспечивает наиболее эффективное гашение.

Полимерами, имеющими точку стеклования в этой области рабочих температур, могут быть поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, этилен-винил ацетатный сополимер, полиметил метакрилат, полистирол или стирол-бутадиен-акрилонитриловый сополимер, к которым для сдвига их точки стеклования (Т_g) в рабочую область температур добавлен пластификатор, например ди-2-этилгексафталат (DOP), дибутилфталат (DBP) или диизононилфталат (DINP); или полимеры, сами имеющие точку стеклования (T_g) в рабочей области температур, например акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR), бутадиеновый каучук (BR), натуральный каучук (NR), изопреновый каучук (IR), хлоропреновый каучук (CR) или хлорсодержащий полиэтилен.

При выборе подходящего ленточного подкладочного материала следует учитывать не только значение дипольного момента в основном полимере и область рабочих температур, но также применимость, формуемость, доступность, температурные свойства, стойкость к внешним условиям и цену.

Активатором момента, предназначенным для подмешивания в ленточную подкладку может быть множество соединений, выбранных из соединений, содержащих радикал бензотиазила или бензотриазола, или радикал дифенилакрилата, например этил-2-циано-3,3-ди-фенилакрилат.

Предпочтительней, чтобы в 100 весовых частей ленточной подкладки подмешивались от 10 до 200 весовых частей активатора момента. Если смешивается менее 10 весовых частей активатора момента, то величина дипольного момента не будет увеличена в достаточной степени, в то время как при подмешивании более 200 весовых частей активатор момента будет недостаточно хорошо смешан с подкладкой ленты или может повлиять на механическую целостность изделия.

При выборе подходящего активатора момента для подмешивания в ленточную подкладку следует учитывать не только величину дипольного момента, но и смешиваемость между активатором момента и ленточной подкладкой, то есть их значения SP должны быть достаточно близки друг другу.

Значение дипольного момента зависит от материала ленточной подкладки и активатора момента. Даже при использовании одних и тех же материалов величина дипольного момента меняется при изменении рабочей температуры. На значение дипольного момента также влияет величина энергии, передаваемой ленточной подкладке. Следовательно, материал ленточной подкладки и активатор момента следует выбирать так, чтобы обеспечить наибольшее возможное значение дипольного момента, учитывая возможную температуру и величину энергии.

Для дополнительного улучшения ударопоглощающей способности и повышения механической прочности материала в ленточную подкладку добавляется наполнитель, например листовая слюда, кусочки стекла, углеродные волокна, карбонат кальция, барит или осажденный сульфат бария. Предпочтительней, чтобы в основной материал были подмешаны от 10 до 80% (по весу) наполнителя. Если подмешивается менее 10% по весу, то наполнитель не будет в достаточной степени улучшать ударопоглощающую способность, в то время как если подмешано более 80% по весу, то наполнитель не будет хорошо смешиваться или будет снижать механическую целостность ленты.

Лента для рукояток по данному изобретению может быть изготовлена путем смешивания материала ленточной подкладки и активатора момента и, по выбору, наполнителя, например диспергатора или сгустителя, при использовании обычного устройства для плавления и смешивания, например рассеивателя, миксера Banbury, планетарного миксера, зерновой мельницы, открытой месильной машины или вакуумной месильной машины.

Как описано выше, активатор момента примешивают в ленточную подкладку для того, чтобы значительно повысить значение дипольного момента и обеспечить отличную ударопоглощающую способность. Значение дипольного момента в ленточной подкладке, содержащей активатор момента, задано разностью диэлектрических постоянных (ε′) между А и В, показанными на фиг.4. То есть величина дипольного момента возрастает при возрастании разницы диэлектрических постоянных (ε′) между А и В.

Фиг. 4 является графиком, показывающим соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″). Соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″) задано следующим образом: коэффициент диэлектрических потерь (ε″) = диэлектрическая постоянная (ε′) × тангенс диэлектрических потерь (tan δ).
Проведя исследования лент для рукояток, изобретатели установили, что энергопоглощающая способность или ударопоглощающая способность может быть улучшена за счет повышения коэффициента диэлектрических потерь (ε″).
Изобретатели также установили, что лента для рукояток по данному изобретению обеспечивает отличное поглощение ударов тогда, когда коэффициент диэлектрических потерь на частоте 110 Гц равен 50 или более.

Ударопоглощающий материал по данному изобретению может быть также использован в подошвах для обуви.

В обычной поглощающей удары обуви в подошвах используется вспененный полимерный материал, например поливинилхлорид или полиуретан.

Из-за низкой ударопоглощающей способности такого вспененного полимерного материала обычные подошвы обуви не обеспечивают достаточного гашения ударов или толчков.

В некоторых обычных подошвах для обуви используются стельки из сложенных вместе двух листов, образующих большое число ячеек, заполненных жидким силиконом, полиуретаном или каучуком.

Хотя такие обувные подошвы до некоторой степени улучшают ударопоглощающую способность, все же получаемая в результате ударопоглощающая способность является недостаточно высокой.

Кроме того, такие обувные подошвы требуют получения сложной структуры и стоимость изготовления высока.

Обувная подошва по данному изобретению может эффективно устранить эти недостатки и может обеспечить неожиданное отличное поглощение ударов.

Туфля 11, показанная на фиг.69, под кожаным верхом 12 имеет многослойную подошву 16, состоящую из тонкой и мягкой стельки 13, средней стельки 14 из ударопоглощающего материала, вставленной под стелькой 13, и износостойкую внешнюю подошву 15, установленную под средней стелькой 14.

Конструкция и форма ударопоглощающих туфель, в которых использована обувная подошва по данному изобретению, может быть разработана в зависимости от предъявляемых требований.

Элементы туфель могут быть также разработаны в зависимости от предъявляемых требований, например, путем нанесения износостойкого или ударопоглощающего материала на внешнюю подошву 15 туфли 11, показанной на фиг.69, для повышения ударопоглощающей способности туфель.

На обувную подошву по данному изобретению наносится ударопоглощающий материал, содержащий активатор момента, который повышает значение дипольного момента в основном материале (средняя стелька 14 в туфле 11, показанной на фиг.69).

Теперь опишем подробно ударопоглощающий материал, предназначенный для использования в качестве обувной подошвы. Основной материал этого ударопоглощающего материала может быть полимером, например поливинилхлоридом, полиэтиленом, хлорсодержащим полиэтиленом, полипропиленом, этиленвинил ацетатным сополимером, полиметил метакрилатом, поливинилиден фторидом, полиизопреном, полистиролом, стирол-бутадиен-акрилонитриловым сополимером, стирол-акрилонитриловым сополимером, акрилонитрил-бутадиеновым каучуком (NBR), стирол-бутадиеновым каучуком (SBR), бутадиеновым каучуком (BR), натуральным каучуком (NR), изопреновым каучуком (IR) или выбранной из них смесью. Поливинилхлорид является предпочтительным из-за его технологичности и низкой стоимости.

В ударопоглощающем основном материале из такого полимера значения дипольного момента и ударопоглощающей способностью связаны следующим образом. Основной механизм поглощения удара в ударопоглощающем материале заключается в том, что удар, например вибрация, сталкивается с обувной подошвой (ударопоглощающий материал) и частично превращается в тепло. То есть энергия удара преобразуется в тепло и гасится. Проведя исследования механизма поглощения энергии, изобретатели установили, что смещение и возврат диполей в ударопоглощающем материале (основном материале) обеспечивают высокое гашение энергии.

Подробности приведены ниже. На фиг.1 показано расположение диполей 12 в ударопоглощающем материале (основном материале) 11 до распространения удара. Здесь размещение диполей 12 стабильно. При нанесении по основному материалу удара диполи 12 переходят в неустойчивое состояние, показанное на фиг.2, и затем "подталкиваются" к возврату в стабильное состояние, показанное на фиг. 1.

При этом происходит поглощение или гашение энергии. Предполагается, что ударопоглощающая способность обеспечивается за счет поглощения энергии, обеспечиваемого смещением и возвратом назад диполей 12 в ударопоглощающем материале 11.

Основанная на этом механизме поглощения ударов звукопоглощающая способность ударопоглощающего материала 11 может быть улучшена за счет повышения значения дипольного момента в ударопоглощающем материале 11. Таким образом, полимер, имеющий по своей природе большое значение дипольного момента в молекулах, может быть выгодно использован для обеспечения лучшей ударопоглощающей способности.

Полимерами, которые сами имеют большой дипольный момент, могут быть полярные полимеры, например поливинилхлорид, хлорсодержащий полиэтилен, акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR) или хлоропреновый каучук (CR).

Обычно обувную подошву по данному изобретению (средняя стелька 14, показанная на фиг.69) предполагается использовать в температурном диапазоне от около -20^oС до около 40^oС. Выгодно использовать полимер, который имеет или будет иметь точку стеклования в этой области рабочих температур, так как в соответствии с экспериментами изобретателей ударопоглощающая способность максимальна вблизи точки стеклования полимера и обеспечивает наиболее эффективное гашение.

Полимерами, которые будут иметь точку стеклования в области рабочих температур, могут быть поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, этилен-винил ацетатный сополимер, полиметил метакрилат, полистирол или стирол-бутадиен-акрилонитриловый сополимер, к которым для сдвига их точки стеклования (T_g) в рабочую область температур добавлен пластификатор, например ди-2-этилгексафталат (DOP), дибутилфталат (DBP) или диизононилфталат (DINP); или полимеры, сами имеющие точку стеклования (T_g) в рабочей области температур, например акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR), бутадиеновый каучук (BR), натуральный каучук (NR), изопреновый каучук (IR), хлоропреновый каучук (CR) или хлорсодержащий полиэтилен.

При выборе подходящего основного материала следует учитывать не только значение дипольного момента в полимере и область рабочих температур, но также применимость, формуемость, доступность, температурные свойства, стойкость к внешним условиям и цену.

Активатором момента, предназначенным для подмешивания в ударопоглощающий материал для обувных подошв, может быть множество соединений, содержащих радикал бензотиазила или бензотриазола, или радикал дифенилакрилата, например этил-2-циано-3, 3-ди-фенилакрилат.

Предпочтительней, чтобы в 100 весовых частей основного материала подмешивались от 10 до 200 весовых частей активатора момента. Если смешивается менее 10 весовых частей активатора момента, то величина дипольного момента не будет увеличена в достаточной степени, в то время как при подмешивании более 200 весовых частей активатор момента будет недостаточно хорошо смешан или приведет к низкой механической прочности.

Для выбора подходящего активатора момента для подмешивания в основной материал следует учитывать не только величину дипольного момента, но и смешиваемость между активатором момента и основным материалом, то есть их значения SP должны быть достаточно близки друг другу.

Величина дипольного момента зависит от основного материала и активатора момента. Даже при использовании одних и тех же материалов значение дипольного момента меняется при изменении температуры. На значение дипольного момента также влияет величина энергии, передаваемой основному материалу. Следовательно, основной материал и активатор момента следует выбирать так, чтобы обеспечить наибольшее возможное значение дипольного момента, учитывая возможную температуру и величину энергии.

Для дополнительного улучшения поглощающей способности и повышения механической целостности материала в основной материал подмешивается наполнитель, например листовая слюда, кусочки стекла, углеродные волокна, карбонат кальция, барит или осажденный сульфат бария. Предпочтительней, чтобы в основной материал были подмешаны от 10 до 80% (по весу) наполнителя. Если подмешивают наполнитель менее 10% по весу, то добавление наполнителя не будет в достаточной степени улучшать ударопоглощающую способность, в то время как если подмешано наполнителя более 80% по весу, то он не будет хорошо смешиваться с основным материалом и будет снижать механическую прочность изделия.

Ударопоглощающий материал, используемый в качестве обувной подошвы по данному изобретению, может быть изготовлен путем смешивания основного материала и активатора момента и, по выбору, наполнителя, диспергатора или сгустителя, если это желательно, при использовании обычного устройства для плавления и смешивания, например рассеивателя, миксера Banbury, планетарного миксера, зерновой мельницы, открытой месильной машины или вакуумной месильной машины.

Как описано выше, активатор момента примешивают в основной материал для того, чтобы значительно повысить значение дипольного момента и обеспечить отличную ударопоглощающую способность. Величина дипольного момента в ударопоглощающем материале, содержащем активатор момента в своем основном материале, задана разностью диэлектрических постоянных (ε ′) между А и В, показанными на фиг. 4. То есть величина дипольного момента возрастает при возрастании разницы диэлектрических постоянных (ε′) между А и В.

Фиг. 4 является графиком, показывающим соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″). Соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″) задано следующим образом: коэффициент диэлектрических потерь (ε″) = диэлектрическая постоянная (ε ′) × тангенс диэлектрических потерь (tan δ).
Проведя длительные исследования ударопоглощающих материалов, используемых в качестве обувных подошв, изобретатели установили, что энергопоглощающая способность или ударопоглощающая способность может быть улучшена за счет повышения коэффициента диэлектрических потерь (ε″).
Изучая коэффициент диэлектрических потерь (ε″) указанных ударопоглощающих материалов, изобретатели также установили, что материалы обеспечивают отличное поглощение ударов тогда, когда коэффициент диэлектрических потерь на частоте 110 Гц равен 50 или более.

Далее дается описание материалов по данному изобретению, поглощающих электромагнитные волны.

Для защиты от электромагнитных волн, поступающих от электронных устройств, обычно использовались металлические листы. Вследствие массовости производства и низкой стоимости для корпусов электронных приборов обычно используют материалы из пластика, которые пропускают электромагнитные волны, в результате чего имеет место утечка электромагнитных волн.

Были предприняты многочисленные попытки предотвратить утечку электромагнитных волн. Например, листовые материалы, поглощающие электромагнитные волны, получают путем спекания и формования ферритовых порошков. Такие листы, поглощающие электромагнитные волны, не обеспечивают достаточного поглощения электромагнитных волн. Их тяжело обрабатывать или формовать, они хрупки и неприменимы в массовом производстве.

Для преодоления этих недостатков ферритовые порошки смешивают с материалом в виде смолы. Однако способность поглощать электромагнитные волны такого материала все еще недостаточна, а ферритовые порошки плохо смешиваются с полимером вследствие их сравнительно большой площади поверхности. Результатом будет высокая хрупкость изделия.

Вместо ферритовых порошков используют также углеродные порошки или щелочно-земельные порошки титановой кислоты, но их характеристики поглощения электромагнитных волн все же недостаточны.

Материалы по данному изобретению, поглощающие электромагнитные волны, могут решить эти технические проблемы традиционных материалов, поглощающих электромагнитные волны. Материал по данному изобретению обеспечивает отличное поглощение электромагнитных волн и является достаточно прочным и легким в обработке.

Основной материал такого поглотителя электромагнитных волн может быть полимером, например поливинилхлоридом, хлорсодержащим полиэтиленом, полиэтиленом, полипропиленом, этилен-винил ацетатным сополимером, полиметил метакрилатом, полистиролом, стирол-бутадиен-акрилонитриловым сополимером, полиуретаном, поливинилформалом, эпоксидной смолой, фенолом, мочевиной или кремнием, или каучуковым полимером, например акриловым каучуком (ACR), акрилонитрил-бутадиеновым каучуком (NBR), стирол-бутадиеновым каучуком (SBR), бутадиеновым каучуком (BR), натуральным каучуком (NR), изопреновым каучуком (IR) или хлоропреновым каучуком (CR).

Материал по данному изобретению, поглощающий электромагнитные волны, или абсорбер, содержит активатор момента, который повышает величину дипольного момента в основном материале. Соотношение между значением дипольного момента и способностью поглощать электромагнитные волны описывается ниже. Электромагнитные волны представляют собой распространение колебаний в электромагнитном поле в вакууме или веществе. Основной механизм поглощения электромагнитных волн в материале, поглощающем электромагнитные волны, заключается в том, что электромагнитная волна сталкивается с материалом, поглощающим электромагнитные волны, и частично превращается в тепло. Колебания электромагнитных полей гасятся благодаря преобразованию энергии. Проведя исследования механизма поглощения электромагнитных волн, изобретатели установили, что смещение и возврат диполей в основном материале, составляющем абсорбер электромагнитных волн, значительно активизирует преобразование энергии.

Подробности приведены ниже. На фиг.1 показано расположение диполей 12 в основном материале 11 до распространения электромагнитных волн (колебаний или электромагнитных полей). Здесь диполи 12 стабильны. Когда электромагнитные волны распространяются в основном материале 11 и смещают диполи 12, диполи 12 переходят в неустойчивое состояние, показанное на фиг.2, и затем "подталкиваются" к возврату в стабильное состояние, показанное на фиг.1.

При этом происходит преобразование энергии. Предполагается, что способность поглощения электромагнитных волн по данному изобретению обеспечивается за счет преобразования энергии, обеспечиваемого смещением и возвратом назад диполей 12 в основном материале 11.

Способность основного материала 11 поглощать электромагнитные волны, основанная на этом механизме поглощения электромагнитных волн, может быть улучшена за счет повышения значения дипольного момента в основном материале 11. Таким образом, существенно важно использовать основной материал, имеющий по своей природе большой дипольный момент в молекулах для обеспечения улучшенной способности поглощать электромагнитные волны.

Полимерами, которые сами имеют большое значение дипольного момента, могут быть полярные полимеры, например поливинилхлорид, хлорсодержащий полиэтилен, акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR) или хлоропреновый каучук (CR). Такой полярный полимер также очень прочен и легок в обработке.

Материал, поглощающий электромагнитные волны, по данному изобретению можно использовать во многих электронных приборах и существенно важно максимально увеличить характеристику поглощения электромагнитных волн при рабочих температурах от около -20^oС до около 40^oС.

Для максимального увеличения поглощения электромагнитных волн в области рабочих температур в материале по данному изобретению, поглощающем электромагнитные волны, используют в качестве основного материала полимер, который имеет или будет иметь точку стеклования в этой области рабочих температур, например поливинилхлорид, хлорсодержащий полиэтилен, полиэтилен, полипропилен, этилен-винил ацетатный сополимер, полиметил метакрилат, полистирол или стирол-бутадиен-акрилонитриловый сополимер, к которым для сдвига их точки стеклования (T_g) в рабочую область температур от -20^oС до 40^oС добавлен пластификатор, например ди-2-этилгексафталат (DOP), дибутилфталат (DBP) или диизононилфталат (DINP); или каучуковый полимер, сам имеющий точку стеклования (T_g) в рабочей области температур от -20^oС до 40^oС, например акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR), бутадиеновый каучук (BR), натуральный каучук (NR), изопреновый каучук (IR), хлоропреновый каучук (CR) или хлорсодержащий полиэтилен.

При выборе подходящего полимера для основного материала следует учитывать не только значение дипольного момента в молекулах и область рабочих температур, но также прочность и легкость в обработке, применимость, формуемость, доступность, температурные свойства, стойкость к внешним условиям и цену.

Активатором момента, предназначенным для подмешивания в основной материал, может быть множество соединений, выбранных из соединений, содержащих радикал бензотиазила или бензотриазола, или радикал дифенилакрилата, например этил-2-циано-3,3-ди-фенилакрилат.

Предпочтительней, чтобы в 100 весовых частей основного материала подмешивались от 10 до 200 весовых частей активатора момента. Если смешивается менее 10 весовых частей активатора момента, то добавка не будет обеспечивать достаточного увеличения дипольного момента, в то время как при подмешивании более 200 весовых частей активатор момента будет недостаточно хорошо смешан с полимером, составляющим основной материал.

Для выбора подходящего активатора момента для подмешивания в основной материал следует учитывать смешиваемость между активатором момента и полимером основного материала, то есть их значения SP должны быть достаточно близки друг другу.

Значение дипольного момента зависит от смешанных основного материала и активатора момента. Величина дипольного момента также меняется при изменении рабочей температуры, на нее также влияет величина энергии, передаваемой основному материалу. Следовательно, основной материал и активатор момента следует выбирать так, чтобы обеспечить наибольшее возможное значение дипольного момента, учитывая ожидаемую температуру и величину энергии.

Как описано выше, материал, поглощающий электромагнитные волны и содержащий активатор момента, обеспечивает превосходное поглощение электромагнитных волн. Величина дипольного момента в материале, поглощающем электромагнитные волны (основной материал), задана разностью диэлектрических постоянных (ε′) между А и В, показанными на фиг.4. То есть величина дипольного момента возрастает при возрастании разницы диэлектрических постоянных (ε′) между А и В.

Фиг. 4 является графиком, показывающим соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″). Соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″) задано следующим образом: коэффициент диэлектрических потерь (ε″) = диэлектрическая постоянная (ε′) × тангенс диэлектрических потерь (tan δ).
Проведя исследования материалов, поглощающих электромагнитные волны, изобретатели установили, что энергопоглощающая способность или способность поглощать электромагнитные волны может быть улучшена за счет повышения коэффициента диэлектрических потерь (ε″).
Изобретатели также установили, что материал по данному изобретению обеспечивает отличное поглощение электромагнитных волн тогда, когда коэффициент диэлектрических потерь на частоте 110 Гц равен 100 или более.

Так как необходимо перекрыть различные области частот электромагнитных волн, то существенно важно обеспечить наиболее подходящие характеристики поглощения электромагнитных волн в определенных диапазонах частот. Для того чтобы отвечать этому требованию материал по данному изобретению, поглощающий электромагнитные волны, содержит активатор момента основного материала, выбираемый соответствующим образом. Разные основные материалы и активаторы момента проявляют разные характеристики поглощения электромагнитных волн в разных диапазонах частот. Следовательно, следует выбирать и использовать основной материал и активатор момента, которые проявляют высокое поглощение электромагнитных волн в разных областях частот электромагнитных волн.

К единичному поглотителю электромагнитных волн предъявляют требование эффективно перекрывать широкий диапазон частот. Такое требование может быть удовлетворено за счет объединения множества разных типов материалов, поглощающих электромагнитные волны и имеющих различные частотные свойства, или за счет смешивания разных активаторов момента, проявляющих разные пиковые свойства поглощения электромагнитных волн в разных областях частот, со множеством разных основных материалов, проявляющих разные частотные характеристики, или за счет смешивания с основным материалом множества разных типов соединений-активаторов момента, проявляющих разные частотные свойства.

Такой абсорбер комбинированного типа может быть получен, например, путем объединения листового материала, имеющего лучшие свойства в диапазоне частот от 500 до 1000 МГц, с листовым материалом, имеющим лучшие свойства в диапазоне частот от 1000 до 2000 МГц, для получения листового материала комбинированного типа за счет ламинирования или сопряжения. Таким образом может быть получен лист, поглощающий электромагнитные волны и имеющий эффективную характеристику поглощения электромагнитных волн в диапазоне частот между 500 и 2000 МГц.

Активатор момента или соединение, имеющее эффективную характеристику поглощения электромагнитных волн в диапазоне частот между 500 и 1000 МГц, и активатор момента или соединение, имеющее эффективную характеристику поглощения электромагнитных волн в диапазоне частот между 1000 и 2000 МГц, могут быть подмешаны в основной материал, из которого отформован лист. Таким образом может быть получен лист, поглощающий электромагнитные волны и имеющий эффективную характеристику поглощения электромагнитных волн в диапазоне частот между 500 и 2000 МГц. Эта техническая реализация абсорбера может быть одним листом и не требует ламинирования или склеивания.

Материал по данному изобретению, поглощающий электромагнитные волны, можно использовать в качестве композита, включающего пленку из синтетической смолы, например поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена или полиэтилена, или волокнистый лист, например бумагу, ткань или нетканый материал.

Материал по данному изобретению, поглощающий электромагнитные волны, или абсорбер может быть получен в виде краски, поглощающей электромагнитные волны.

Обычные краски, поглощающие электромагнитные волны, содержат порошки, например порошки феррита или щелочно-земельные порошки титановой кислоты, или неорганические порошки, например порошки углерода.

Такие обычные краски, поглощающие электромагнитные волны, имеют недостаточную способность поглощать электромагнитные волны и требуют подмешивания в них большого количества неорганических порошков для обеспечения эффективного поглощения электромагнитных волн. Кроме того, для обеспечения достаточного поглощения электромагнитных волн, необходимо чтобы слой, поглощающий электромагнитные волны, имел толщину от 20 до 30 мм. Такой абсорбер электромагнитных волн тяжел и может быть легко удален с места нанесения. Все эти дефекты являются вредными факторами для применений в электронике, средствах связи или самолетах.

Краска по данному изобретению, поглощающая электромагнитные волны, может довольно хорошо решить эти технические проблемы. Она может обеспечить создание тонкого и легкого слоя, поглощающего электромагнитные волны, который способен обеспечить высокоэффективное поглощение электромагнитных волн.

Краска по данному изобретению, поглощающая электромагнитные волны, содержит активатор момента, который повышает значение дипольного момента.

Соотношение между значением дипольного момента и способностью поглощать электромагнитные волны описывается ниже. Как хорошо известно, электромагнитные волны представляют собой распространение колебаний в электромагнитных полях в вакууме или веществе. Электромагнитная волна сталкивается со слоем, поглощающим электромагнитные волны, и частично превращается в тепло, обеспечивая преобразование или гашение энергии. Проведя исследования, изобретатели установили, что смещение и возврат диполей в краске, поглощающей электромагнитные волны, обеспечивает дополнительное и отличное поглощение энергии.

Подробности приведены ниже. На фиг.1 показано расположение диполей 12 в слое, поглощающем электромагнитные волны (основном материале) 11, создаваемом краской по данному изобретению, поглощающей электромагнитные волны, до распространения электромагнитных волн. Диполи 12 стабильны. Когда электромагнитные волны распространяются и смещают диполи 12 в слое 11, поглощающем электромагнитные волны, диполи 12 переходят в неустойчивое состояние, показанное на фиг.2, и затем "подталкиваются" к возврату в стабильное состояние, показанное на фиг.1.

При этом происходит поглощение и расходование энергии. Предполагается, что способность поглощения электромагнитных волн обеспечивается за счет этого поглощения или преобразования энергии, обеспечиваемого смещением и возвратом назад диполей в слое 11, поглощающем электромагнитные волны.

Основной материал краски может быть полимером, например поливинилхлоридом, хлорсодержащим полиэтиленом, полиэтиленом, полипропиленом, этилен-винил ацетатным сополимером, полиметил метакрилатом, полистиролом, стирол-бутадиен-акрилонитриловым сополимером, полиуретаном, поливинилформалом, эпоксидной смолой, фенолом, мочевиной или кремнием, или каучуковым полимером, например акриловым каучуком (ACR), акрилонитрил-бутадиеновым каучуком (NBR), стирол-бутадиеновым каучуком (SBR), бутадиеновым каучуком (BR), натуральным каучуком (NR), изопреновым каучуком (IR) или хлоропреновым каучуком (CR).

Способность слоя 11, поглощающего электромагнитные волны, поглощать электромагнитные волны, основанная на этом механизме поглощения электромагнитных волн, может быть улучшена за счет повышения значения дипольного момента в слое 11. Следовательно, выгодно использовать полимер, имеющий по своей природе большой дипольный момент в молекулах для обеспечения высокоэффективного поглощения электромагнитных волн.

Полимерами, которые сами имеют большой дипольный момент, могут быть полярные полимеры, например поливинилхлорид, хлорсодержащий полиэтилен, акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR) и хлоропреновый каучук (CR).

Краска по данному изобретению, поглощающая электромагнитные волны, может быть применена в электронике, средствах связи, транспортных средствах, самолетах, отделочных материалах или электрических приборах, поэтому очень важно максимально увеличить свойство поглощения электромагнитных волн при рабочих температурах между около -20^oС и около 40^oС.

Для максимального увеличения поглощения электромагнитных волн в области рабочих температур в этом изобретении предложено включить в краску, поглощающую электромагнитные волны, полимер, который имеет или будет иметь точку стеклования в области рабочих температур. Полимером, который будет иметь точку стеклования в области рабочих температур, может быть поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, этилен-винил ацетатный сополимер, полиметил метакрилат, полистирол или стирол-бутадиен-акрилонитриловый сополимер, к которым для сдвига их точки стеклования (T_g) в рабочую область температур от -20^oС до 40^oС добавлен пластификатор, например ди-2-этилгексафталат (DOP), дибутилфталат (DBP) или диизоно-нилфталат (DINP); или каучуковый полимер, сам имеющий точку стеклования (Т_g) в рабочей области температур от -20^oС до 40^oС, например акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR), бутадиеновый каучук (BR), натуральный каучук (NR), изопреновый каучук (IR), хлоропреновый каучук (CR) или хлорсодержащий полиэтилен.

При выборе подходящего основного материала краски следует учитывать не только значение дипольного момента в молекулах и область рабочих температур, но также применимость, формуемость, доступность, температурные свойства, стойкость к внешним условиям и цену.

Активатором момента может быть множество соединений, выбранных из соединений, содержащих радикал бензотиазила или бензотриазола, или соединений, содержащих радикал дифенилакрилата, например этил-2-циано-3,3-ди-фенилакрилат.

Предпочтительней, чтобы в 100 весовых частей основного материала краски подмешивались от 10 до 200 весовых частей активатора момента. Если смешивается менее 10 весовых частей активатора момента, то не будет обеспечено достаточной активизации дипольного момента, в то время как при подмешивании более 200 весовых частей активатора момента смешиваемость активатора момента с основным материалом краски будет составлять проблему и не будет обеспечивать достаточной прочности.

Для выбора подходящего активатора момента для подмешивания в красящую основу следует учитывать смешиваемость между активатором момента и основным материалом краски. То есть их значения SP должны быть достаточно близки друг другу.

Значение дипольного момента зависит от основного материала краски и активатора момента. Одни и те же компоненты не будут обеспечивать то же значение дипольного момента при разных температурных условиях. На величину дипольного момента также влияет величина энергии, переданной краске. Следовательно, основной материал краски и активатор момента следует выбирать так, чтобы обеспечить наибольшее возможное значение дипольного момента, учитывая ожидаемую температуру и величину энергии.

Выгодно, чтобы краска, поглощающая электромагнитные волны, могла работать в разных областях частот электромагнитных волн, поэтому желательно получить краску, поглощающую электромагнитные волны, которая может эффективно перекрыть широкий диапазон частот. Для того чтобы отвечать этому требованию краска, поглощающая электромагнитные волны, может включать множество разных основных материалов краски и соединений-активаторов момента. Разные типы основных материалов краски и активаторов момента имеют разные характеристики поглощения в разных диапазонах частот, что в комбинации может обеспечить широкий диапазон поглощения электромагнитных волн.

К абсорберу электромагнитных волн предъявляется требование обеспечить работоспособность в широком диапазоне частот. Это требование удовлетворяется за счет смешения множества основных материалов краски и соединений-активаторов момента, имеющих разные характеристики поглощения электромагнитных волн в разных диапазонах частот.

Активатор момента, который обеспечивает эффективное поглощение электромагнитных волн в области частот от 500 до 1000 МГц, может быть подмешан в основной материал краски, который обеспечивает эффективное поглощение электромагнитных волн в области частот от 1000 до 2000 МГц. В результате поглощающий электромагнитные волны слой, созданный этой краской, поглощающей электромагнитные волны, обеспечивает эффективное поглощение электромагнитных волн в диапазоне частот от 500 до 2000 МГц.

Соединение-активатор момента, обеспечивающее пиковое поглощение электромагнитных волн в диапазоне частот от 500 до 1000 МГц, и соединение-активатор момента, обеспечивающее пиковое поглощение электромагнитных волн в диапазоне частот от 1000 до 2000 МГц, могут быть подмешаны в основной материал краски. В результате поглощающий электромагнитные волны слой может обеспечить эффективное поглощение электромагнитных волн в диапазоне частот от 500 до 2000 МГц.

Для дополнительного улучшения способности поглощать электромагнитные волны и придания прочности пленке краски в материал краски может быть добавлен наполнитель, например листовая слюда, кусочки стекла, углеродные волокна, карбонат кальция, барит или осажденный сульфат бария. Предпочтительней, чтобы в материал краски были подмешаны от 10 до 90% (по весу) наполнителя.

Если подмешивается менее 10% по весу, то наполнитель не будет в достаточной степени улучшать поглощающую способность, в то время как если подмешано более 90% по весу, то наполнитель не будет хорошо смешиваться или будет снижать целостность слоя краски.

Краска по данному изобретению, поглощающая электромагнитные волны, может быть получена в форме эмульсии путем смешивания материала краски и активатора момента и, по выбору, наполнителя или наполнителей, и диспергирования смеси в воде или спирте. Кроме того, могут быть добавлены диспергатор, смачивающее вещество, сгуститель, противопенная добавка или краситель.

Такая краска по данному изобретению, поглощающая электромагнитные волны, может быть изготовлена путем смешивания основного материала краски и активатора момента и диспергирующего растворителя, например воды или спирта, а также наполнителя, диспергатора или сгустителя, если это требуется, и диспергирования и смешивания смеси с использованием обычного устройства для плавления и смешивания, например рассеивателя, миксера Banbury, планетарного миксера, зерновой мельницы, открытой месильной машины или вакуумной месильной машины.

Краска, поглощающая электромагнитные волны, может быть нанесена с помощью обычных воздушного распылителя, безвоздушного распылителя или кистью.

Как описано выше, активатор момента примешивают в материал краски для того, чтобы значительно повысить значение дипольного момента и обеспечить слою, поглощающему электромагнитные волны, отличную способность поглощать электромагнитные волны.

Величина дипольного момента в слое, поглощающем электромагнитные волны, задана разностью диэлектрических постоянных (ε′) между А и В, показанными на фиг. 4. Величина дипольного момента возрастает при возрастании разницы диэлектрических постоянных (ε′) между А и В.

Фиг. 4 является графиком, показывающим соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″). Соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″) задано следующим образом: коэффициент диэлектрических потерь (ε″) = диэлектрическая постоянная (ε′) × тангенс диэлектрических потерь (tan δ).
Проведя исследования красок, поглощающих электромагнитные волны, изобретатели установили, что энергопоглощающая способность или способность поглощать электромагнитные волны может быть улучшена за счет повышения коэффициента диэлектрических потерь (ε″).
Изобретатели также установили, что краска обеспечивает отличное поглощение электромагнитных волн тогда, когда коэффициент диэлектрических потерь на частоте 110 Гц равен 100 или более.

Теперь описывается виброзащитный материал по данному изобретению.

Резиновые материалы, например бутиловый каучук и NBR, которые легко обрабатываются и обладают достаточной механической прочностью, использовались в качестве распространенных виброзащитных материалов.

Виброзащитная способность (виброизоляционная или гасящая способность) такого материала превосходна, однако она недостаточно высока при его самостоятельном использовании. Поэтому для виброизоляции зданий и оборудования такой резиновый материал использовался в форме композита, например ламината со стальными пластинами или в комбинации такого ламината со свинцовым сердечником или масляным амортизатором, которые испытывают пластическую деформацию для поглощения энергии вибраций.

Так как такой обычный резиновый материал, используемый как виброзащита, необходимо использовать в композитной форме для обеспечения достаточного гашения вибрации, то виброзащитная структура обязательно становится сложной, поэтому возникла необходимость в улучшенном виброзащитном материале.

В японских выложенных патентных публикациях 2-308835 и 2-34643 предложены резиновые композиции с улучшенными виброзащитными способностями.

Однако эти раскрытые резиновые композиции, требуют большего количества углерода, например от 40 до 50 весовых частей сажи должны быть подмешаны в 100 весовых частей резинового материала для того, чтобы обеспечить достаточно высокую виброзащиту, в результате чего снижается прочность на разрыв и сопротивление ползучести.

Виброзащитный материал по данному изобретению, являющийся механически прочным и легким в обработке, может соответствующим образом решить эти проблемы и обеспечить улучшенную виброзащиту.

Виброзащитный материал по данному изобретению содержит в своем основном материале активатор момента в количестве от 10 до 300 весовых частей на 100 весовых частей основного материала, который повышает величину дипольного момента.

Опишем в первую очередь соотношение между значением дипольного момента и виброзащитной способностью. На фиг.1 показано расположение диполей 12 в основном материале 11 до передачи энергии вибрации. Эти диполи 12 стабильны. Когда энергия вибрации передается основному материалу 11 и смещает диполи 12 в основном материале в неустойчивое состояние, показанное на фиг.2, диполи 12 "подталкиваются" к возврату в стабильное состояние, показанное на фиг.1.

При этом происходит расходование энергии. Предполагается, что виброзащитная способность обеспечивается за счет расходования энергии, обеспечиваемого смещением и возвратом назад диполей 12 в основном материале 11.

Виброзащитная способность основного материала 11 может быть улучшена за счет повышения значения дипольного момента в основном материале 11. Таким образом, основным материалом должен быть материал, имеющий по своей природе большой дипольный момент в молекулах для обеспечения улучшенной виброзащитной способности.

Полимерами, которые сами имеют большое значение дипольного момента, могут быть полярные полимеры, например поливинилхлорид, хлорсодержащий полиэтилен, акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR) или хлоропреновый каучук (CR). Такой полярный полимер механически прочен и легок в обработке.

Виброгасящий материал по данному изобретению можно использовать в автомобилях, отделочных материалах, строительных материалах и электрических приборах и поэтому существенно важно максимально увеличить виброзащиту при рабочих температурах от около -20^oС до около 40^oС.

Для максимального увеличения вибропоглощающей способности в области рабочих температур в этом изобретении предложено включить в виброзащитный материал в качестве его основного материала полимер, который имеет или будет иметь точку стеклования в области рабочих температур. Полимерами, которые будут иметь точку стеклования в диапазоне рабочих температур, могут быть поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, этилен-винил ацетатный сополимер, полиметил метакрилат, поливинилиден фторид, полиизопрен, полистирол, стирол-бутадиен-акрилонитриловый сополимер или стирол-акрилонитриловый сополимер, к которым для сдвига их точки стеклования (Т_g) в рабочую область температур от -20^oС до 40^oС добавлен пластификатор, например ди-2-этилгексафталат (DOP), дибутилфталат (DBP) или диизононилфталат (DINP); или каучуковый полимер, сам имеющий точку стеклования (T_g) в рабочей области температур от -20^oС до 40^oС, например акриловый каучук (АСR) акрилонитрил бутадиеневый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый" каучук (SBR), бутадиеновый каучук (BR), натуральный каучук (NR), изопреновый каучук (IR), хлоропреновый каучук (CR) или хлорсодержащий полиэтилен.

При выборе подходящего полимера для основного материала следует учитывать не только значение дипольного момента в молекулах и область рабочих температур, но также применимость, формуемость, доступность, температурные свойства, стойкость к внешним условиям и цену.

Активатором момента может быть множество соединений,
выбранных из соединений, содержащих радикал бензотиазила или бензотриазола, или радикал дифенилакрилата, например этил-2-циано-3,3-ди-фенилакрилат.

В 100 весовых частей основного материала подмешивают от 10 до 300 весовых частей активатора момента. Если смешивается менее 10 весовых частей активатора момента, то добавка активатора момента не будет обеспечивать достаточного увеличения дипольного момента, в то время как при подмешивании более 300 весовых частей активатора момента он будет недостаточно хорошо смешан с полимером, составляющим основной материал.

Для выбора подходящего активатора момента для подмешивания в основной материал следует учитывать смешиваемость между активатором момента и полимером основного материала, то есть их значения SP должны быть достаточно близки друг другу.

Значение дипольного момента зависит от основного материала и активатора момента. Даже если они одни и те же, то величина дипольного момента также меняется при изменении рабочей температуры. На величину дипольного момента также влияет величина энергии вибрации, передаваемой основному материалу. Следовательно, основной материал и активатор момента следует выбирать так, чтобы обеспечить наибольшее возможное значение дипольного момента, учитывая возможную температуру и величину энергии.

Для дополнительного улучшения виброзащитной способности в основной материал может быть подмешан наполнитель, например листовая слюда, кусочки стекла, стекловолокно, углеродные волокна, карбонат кальция, барит или осажденный сульфат бария.

Виброгасящий материал по данному изобретению может быть получен путем смешивания основного материала и активатора момента и, по выбору, наполнителя или наполнителей. Они могут быть изготовлены в различных формах, например в форме листов, блоков, гранул или волокон, в зависимости от условий применения. Размером и формой виброзащитного материала можно управлять для обеспечения разных резонансных частотных свойств и, таким образом, можно их задавать соответствующим образом в зависимости от условий применения или использования.

Как описано выше, виброзащитный материал по данному изобретению обеспечивает превосходную виброзащитную способность. Величина дипольного момента в вибропоглощающем материале представлена разностью диэлектрических постоянных (ε′) между А и В, показанными на фиг.4. Величина дипольного момента возрастает при возрастании разницы диэлектрических постоянных (ε′) между А и В.

Фиг. 4 является графиком, показывающим соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″). Соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″) задано следующим образом: коэффициент диэлектрических потерь (ε″) = диэлектрическая постоянная (ε′) × тангенс диэлектрических потерь (tan δ).
Проведя исследования вибропоглощающих материалов, изобретатели установили, что виброзащитная способность (ζ) может быть улучшена за счет повышения коэффициента диэлектрических потерь (ε″). То есть тангенс диэлектрических потерь (tan δ), указывающий на электронные свойства полимеров, соответствует тангенсу упругости (tan δ), указывающему на динамическую упругость, а соотношение между тангенсом упругости (tan δ) и коэффициентом вибростойкости (ζ), указывающим на уровень виброзащитной способности, выражается следующим образом: ζ = tan δ/2.
Изобретатели также установили, что при коэффициенте диэлектрических потерь на частоте 110 Гц, равном 50 или более, материал имеет высокий тангенс упругости (tan δ) или высокий коэффициент гашения (ζ), пропорциональный тангенсу упругости (tan δ), и может обеспечить превосходную виброзащиту.

Теперь описывается пьезоэлектрический материал по данному изобретению.

Традиционный пьезоэлектрический материал формуют путем спекания пьезоэлектрической керамики, например титаната цирконата свинца (PZT) или титаната бария, и поляризации керамики.

Такой пьезоэлектрический материал хрупок и тяжело обрабатывается при большой поверхности. Кроме того, пьезоэлектрические материалы обычно дороги.

Другой тип пьезоэлектрического полимера получают путем вытяжки фторсодержащей смолы, например PVDF, и ее поляризации.

Несмотря на улучшение свойств, определяющих хрупкость, этот пьезоэлектрический материал обеспечивает худшие характеристики, чем пьезоэлектрическая керамика и более дорог из-за необходимости выполнения процессов вытяжки и поляризации.

Был предложен еще один пьезоэлектрический материал, который является композитным материалом, получаемым комбинацией пьезоэлектрической керамики с пьезоэлектрическим полимером.

Даже этот пьезоэлектрический материал не может устранить недостатки указанных традиционных пьезоэлектрических материалов.

Пьезоэлектрический материал по данному изобретению может должным образом устранить эти технические недостатки и не требует обработки путем вытяжки и поляризации. Кроме того, материал по данному изобретению относительно недорог, но имеет превосходные пьезоэлектрические свойства.

Пьезоэлектрический материал по данному изобретению характеризуется тем, что в его основной материал подмешивают активатор момента для повышения величины дипольного момента.

Основной материал этого пьезоэлектрического материала может быть полимером, например поливинилхлоридом, полиэтиленом, хлорсодержащим полиэтиленом, полипропиленом, этилен-винил ацетатным сополимером, полиметил метакрилатом, поливинилиден фторидом, полиизопреном, полистиролом, стирол-бутадиен-акрилонитриловым сополимером, стирол-акрилонитриловым сополимером, акрилонитрил-бутадиеновым каучуком (NBR), стирол-бутадиеновым каучуком (SBR), бутадиеновым каучуком (BR), натуральным каучуком (NR), изопреновым каучуком (IR) или выбранной из них смесью. Поливинилхлорид является предпочтительным из-за его технологичности и низкой стоимости.

В пьезоэлектрическом материале, содержащем такой полимер в качестве основного материала, существует следующее соотношение между значением дипольного момента и пьезоэлектрическими свойствами. Как известно, при приложении давления к пьезоэлектрическому материалу появляются электрические заряды противоположных знаков на противоположных поверхностях пьезоэлектрического материала. Величина зарядов пропорциональна давлению. При приложении к пьезоэлектрическому материалу электрических полей появляется деформация. Ее величина пропорциональна интенсивности электрических полей. Также известно, что пьезоэлектрический материал, состоящий из полимера, вызывает пьезоэлектрический эффект вследствие поляризации, вызванной "застыванием" ориентации дипольного момента в главной и боковых цепях полимера.

Это свойство обеспечивается благодаря преобразованию энергии. Изучая механизм пьезоэлектрических свойств пьезоэлектрического материала, изобретатели обнаружили, что диполи в пьезоэлектрическом материале могут быть смещены с некоторой степенью свободы и затем возвращены в устойчивое состояние, расходуя энергию и обеспечивая превосходную пьезоэлектрическую характеристику.

Подробности приведены ниже. На фиг.1 показано расположение диполей 12 в пьезоэлектрическом основном материале 11 до распространения энергии (давления). Диполи 12 стабильны. При распространении энергии она смещает диполи 12 в пьезоэлектрическом материале 11, диполи 12 в пьезоэлектрическом материале 11 переходят в неустойчивое состояние, показанное на фиг.2, диполи 12 "подталкиваются" к возврату в стабильное состояние, показанное на фиг.1.

При этом происходит эффективное преобразование энергии. Предполагается, что особые пьезоэлектрические свойства обеспечиваются за счет преобразования энергии, обеспечиваемого смещением и возвратом назад диполей 12 в пьезоэлектрическом материале 11.

Пьезоэлектрические свойства могут быть улучшены за счет повышения значения дипольного момента в пьезоэлектрическом материале 11 (основном материале).

Таким образом, для обеспечения высокой пьезоэлектрической способности выгодно выбирать полимерный материал, имеющий по своей природе большой дипольный момент.

Полимерами, которые сами имеют большой дипольный момент, являются полярные полимеры, например поливинилхлорид, хлорсодержащий полиэтилен, акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR) и хлоропреновый каучук (CR).

При применении в датчике пьезоэлектрический материал по данному изобретению подвергается воздействию температур от около -20^oС до около 40^oС. В качестве основного материала выгодно использовать полимер, который имеет или будет иметь точку стеклования в области рабочих температур вследствие того, что пьезоэлектрическая способность максимальна вблизи точки стеклования полимеров.

Полимерами, которые будут иметь точку стеклования в этом диапазоне рабочих температур, могут быть поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, этилен-винил ацетатный сополимер, полиметил метакрилат, полистирол или стирол-бутадиен-акрилонитриловый сополимер, к которым для сдвига их точки стеклования (T_g) в рабочую область добавлен пластификатор, например ди-2-этилгексафталат (DOP), дибутилфталат (DBP) или диизононилфталат (DINP); или каучуковый полимер, сам имеющий точку стеклования (Tg) в рабочей области температур, например акриловый каучук (ACR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR), бутадиеновый каучук (BR), натуральный каучук (NR), изопреновый каучук (IR), хлоропреновый каучук (CR) или хлорсодержащий полиэтилен.

При выборе подходящего основного материала следует учитывать не только величину дипольного момента в молекулах и область рабочих температур, но также применимость, формуемость, доступность, температурные свойства, стойкость к внешним условиям и цену.

Для получения пьезоэлектрического материала по данному изобретению активатором момента, подмешиваемым в основной материал, может быть множество соединений, выбранных из соединений, содержащих радикал бензотиазила или бензотриазола, или радикал дифенилакрилата, например этил-2-циано-3,3-ди-фенилакрилат.

Предпочтительней, чтобы в 100 весовых частей основного материала подмешивались от 10 до 200 весовых частей активатора момента. Если смешивается менее 10 весовых частей активатора момента, то значение дипольного момента не будет увеличено в достаточной степени, в то время как при подмешивании более 200 весовых частей активатора момента он будет недостаточно хорошо смешан с основным материалом и результатом будет недостаточная механическая целостность.

Для выбора подходящего активатора момента для подмешивания в основной материал следует учитывать не только значение дипольного момента, но также и смешиваемость между активатором момента и основным материалом. Их значения SP должны быть достаточно близки.

Величина дипольного момента зависит от основного материала и активатора момента. Значение дипольного момента изменяется при изменении рабочей температуры. На значение дипольного момента также влияет величина энергии, передаваемой основному материалу. Следовательно, основной материал и активатор момента следует выбирать соответствующим образом для обеспечения наибольшего возможного значения дипольного момента, учитывая ожидаемую температуру и величину энергии.

Для повышения механической прочности пьезоэлектрического материала или снижения стоимости продукции в основной материал может быть дополнительно подмешан наполнитель, например листовая слюда, кусочки стекла, стекловолокно, углеродные волокна, карбонат кальция, барит или осажденный сульфат бария. Предпочтительно, чтобы в основной материал подмешивалось наполнителя от 10 до 80% по весу. Если подмешано менее 10 весовых %, то добавление наполнителя не будет в достаточной степени улучшать прочность, в то время как при подмешивании более 80% по весу он не будет фактически смешан с основным материалом и будет снижать прочность пьезоэлектрического изделия.

Пьезоэлектрический материал или изделие по данному изобретению может быть получен путем смешивания такого основного материала и активатора момента и, по выбору, наполнителя, диспергатора или сгустителя, если это требуется, и диспергирования и смешивания смеси с использованием обычного устройства для плавления и смешивания, например рассеивателя, миксера Banbury, планетарного миксера, зерновой мельницы, открытой месильной машины или вакуумной месильной машины.

Как описано выше, активатор момента подмешивают в основной материал для значительной активизации дипольного момента с целью обеспечения превосходной пьезоэлектрической способности. Величина дипольного момента в пьезоэлектрическом материале, содержащем активатор момента, представлена разностью диэлектрических постоянных (ε′) между А и В, показанными на фиг.4. То есть величина дипольного момента возрастает при возрастании разницы диэлектрических постоянных (ε′) между А и В.

Фиг. 4 является графиком, показывающим соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″). Соотношение между диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициентом диэлектрических потерь (ε″) задано следующим образом: коэффициент диэлектрических потерь (ε″) = диэлектрическая постоянная (ε′) × тангенс диэлектрических потерь (tan δ).
Проведя исследования пьезоэлектрических материалов, изобретатели установили, что способность поглощать энергию или пьезоэлектрическая способность может быть улучшена за счет повышения коэффициента диэлектрических потерь (ε″).
Изобретатели также установили, что при коэффициенте диэлектрических потерь на частоте 110 Гц, равном 50 или более, пьезоэлектрический материал по данному изобретению обеспечивает превосходные пьезоэлектрические свойства.

ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ
Ниже, наряду с традиционными примерами для сравнения или сравнительными образцами, представлены различные реализации данного изобретения, в которых реализованы амортизаторы вибраций, звукопоглотители, поглотители ударов, поглотители электромагнитных волн, виброзащитные устройства и пьезоэлектрические материалы, полученные из композиции для преобразования энергии по данному изобретению.

В первую очередь дается объяснение реализаций амортизатора ударов по данному изобретению. В качестве Аналога 1 из 0 весовых частей DCHBSA в 100 весовых частях акрилового каучука (AR-15, Japan Zeon Corporation) были получены образцовые листы толщиной 1 мм. 10 весовых частей DCHBSA были смешаны со 100 весовыми частями указанного акрилового каучука в качестве Реализации 1. Из них при 160^oС были изготовлены листы с помощью роликовой месилки.

Тангенс упругости листов, полученных по Аналогу 1 и Реализации 1, измерялся при разных температурах. Измерения тангенса упругости (tan δ) проводились с использованием прибора Reovibron DDV-25FP (Orientech Inc.). Результаты показаны на фиг.5.

Затем 0 весовых частей (Аналог 2), 10 весовых частей (Реализация 2), 30 весовых частей (Реализация 3), 50 весовых частей (Реализация 4) и 70 весовых частей (Реализация 5) DCHBSA были соответственно смешаны с NBR (202S (35% по весу - нитрил), производства Japan Synthetic Rubber Inc.) для получения образцовых листов тем же способом, что и для Реализации 1.

Тангенс упругости листов, полученных по Реализациям 2-5 и Аналогу 2, измерялся при разных температурах тем же способом, что и для Реализации 1. Результаты показаны на фиг.6.

Затем 0 весовых частей (Аналог 3), 20 весовых частей (Реализация 6), 30 весовых частей (Реализация 7), 40 весовых частей (Реализация 8) и 50 весовых частей (Реализация 9) DCHBSA были соответственно смешаны с NBR (DN401 (15% по весу - нитрил), производства Japan Zeon Inc.) для получения образцовых листов тем же способом, что и для Реализации 1.

Тангенс упругости листов, полученных по Реализациям 6-9 и Аналогу 3, измерялся при разных температурах тем же способом, что и для Реализации 1. Результаты показаны на фиг.7.

Затем 0 весовых частей (Аналог 4), 30 весовых частей (Реализация 10), 50 весовых частей (Реализация 11) и 100 весовых частей (Реализация 12) DCHBSA были соответственно смешаны с хлорсодержащим полиэтиленом (Elastrene 352NA производства Showa Denco Inc.) для получения образцовых листов тем же способом, что и для Реализации 1.

Тангенс упругости листов, полученных по Реализациям 10-12 и Аналогу 4, измерялся при разных температурах тем же способом, что и для Реализации 1. Результаты показаны на фиг.8.

Затем 0 весовых частей (Аналог 5), 20 весовых частей (Аналог 6), 30 весовых частей (Аналог 7), 40 весовых частей (Аналог 8) и 50 весовых частей (Аналог 9) DCHBSA были соответственно смешаны с изопреновым каучуком (2200 производства Japan Zeon Inc.) для получения образцовых листов тем же способом, что и для Реализации 1.

Тангенс упругости листов, полученных по Аналогам 5-9, измерялся при разных температурах тем же способом, что и для Реализации 1. Результаты показаны на фиг.9.

Как видно из фиг. 5-9, уровни гашения вибрации образцовых листов по Реализациям 1-12 значительно повышены в сравнении с тангенсами упругости (tan δ ) образцовых листов по Аналогам 1-4. Все пики тангенсов упругости (tan δ) образцовых листов по Реализациям 1-12 ложатся вблизи зоны нормальных температур, указывая на то, что эти материалы имеют превосходную вибропоглощающую способность в области рабочих температур. В частности, лист по Реализации 1 имеет тангенс упругости (tan δ) больше 3 вблизи 20^oС, указывая на то, что этот лист очень полезен на практике.

Изопреновый каучук (неполярный полимер) с или без DCHBSA по Аналогам 5-9 не продемонстрировал, как это видно по соответствующим тангенсам упругости (tan δ), улучшения свойств.

Далее дается объяснение реализаций амортизатора ударов свободного типа по данному изобретению. 65,0 весовых частей листовой слюды (Clarite Mica 30C производства Kurare Co., Ltd.), 13,0 весовых частей DCHP и 13,0 весовых частей DCHBSA были смешаны с 9 весовыми частями поливинил-хлорида, и смесь при 160^oС была загружена и размешана с помощью роликовой месилки. Размешанную смесь затем поместили между формами и нагревали в течение 180 секунд при 180^oС. Затем, для получения листа толщиной 1 мм, ее с помощью пресса сжимали под давлением 80 кгс/см² в течение 30 секунд. Затем лист разрезали на образцы для испытаний размером 67 мм • 9 мм (Реализация 13) для измерения коэффициента потерь.

65,0 весовых частей листовой слюды (Clarite Mica 30C), 10,4 весовых частей DCHP и 10,4 весовых частей DCHBSA и 5,2 весовых частей ECDPA были смешаны с 9 весовыми частями поливинилхлорида для получения образцов для испытаний (Реализация 14) тем же способом, что и для Реализации 1.

50,0 весовых частей листовой слюды (Clarite Mica 30C) были добавлены к 50 весовым частям поливинилхлорида с добавлением DOP для получения образцов для испытаний (Аналог 10) тем же способом, что и для Реализации 1.

Для образцов для испытаний по Реализациям 13 и 14 и Аналогу 10 проводили измерения коэффициента диэлектрических потерь (ε″), коэффициента потерь (η) и тангенса упругости (tan δ). Коэффициент потерь (η) и тангенс упругости (tan δ) измерялись с помощью аппаратуры для измерения и тестирования динамической вязкопластичности (Reovibron DDV-25FP), а коэффициент диэлектрических потерь (ε″) измерялся с использованием Impedance/Gain Phase Analyzer 4194A (Yokokawa Hewlett Packard, Inc.). В таблице 1 показаны результаты измерений тангенса упругости (tan δ), диэлектрической постоянной (ε′) и коэффициента диэлектрических потерь (ε″) для каждого образца для испытаний, а на фиг.10 показаны результаты измерений коэффициента потерь (η).
Таблица 1 и фиг.10 показывают, что образцы для испытаний по Реализациям 13 и 14 демонстрируют хорошую вибропоглощающую способность, то есть коэффициент потерь (η), в пять-семь раз превышающий коэффициент потерь по Аналогу 10, что указывает на то, что вибропоглощающая способность амортизирующего материала свободного типа по данному изобретению гораздо лучше вибропоглощающей способности традиционных гасящих материалов свободного типа. Реализации сопоставимы с обычными амортизаторами вибраций несвободного типа. Отметим, что коэффициент диэлектрических потерь (ε″) образцов для испытаний по Реализациям 14 и 13 превышал 50.

Далее дается объяснение виброгасящей краски по данному изобретению. Гасящие краски, содержащие активатор момента, наносились на подложки (таблица 2). Проводили измерения соответственно коэффициента диэлектрических потерь (ε″), коэффициента потерь (η) и тангенса упругости (tan δ) виброгасящих слоев, образовавшихся на подложках.

Коэффициент диэлектрических потерь (ε″), коэффициент потерь (η) и тангенс упругости (tan δ) измеряли с использованием аппаратуры для измерения и тестирования динамической вязкопластичности (Reovibron DDV-25FP), а коэффициент диэлектрических потерь (ε″) измерялся с использованием Impedance/Gain Phase Analyzer 4194A (Yokokawa Hewlett Packard, Inc.).

В таблице 2 ЕС818 является акриловым красящим материалом, произведенным Dainippon Ink Chemical Industry, Inc. (50% нелетучего компонента). VN168 является винил ацетатным/акриловым сополимером, произведенным Dainippon Ink Chemical Industry, Inc. (от 44,0 до 46,0% нелетучего компонента) и 200НК является листовой слюдой, произведенной Kurare Co., Ltd.

Затем активаторы момента и листовая слюда, показанная в таблице 3, были смешаны с ЕС818 и VN168 с образованием виброгасящих красок, которые были соответственно нанесены на подложки. На подложках образовались виброгасящие слои и был измерен их коэффициент потерь (η). Результаты приведены на фиг. 11-14. Коэффициент потерь

На фиг.15-17 приведены реализации звукопоглощающего материала по данному изобретению. На фиг.15 показан звукопоглощающий лист 30, полученный добавлением 100 весовых частей DCHBSA в винилхлоридную смолу и изготовлением из смеси листа толщиной 1 мм. На фиг.16 показан звукопоглощающий лист 40, полученный добавлением 100 весовых частей DCHBSA в винилхлоридную смолу и центрифугированием смеси с получением коротких звукопоглощающих волокон 41, предназначенных для включения в состав листа. На фиг.17 показана отливка 50 из вспененного полиуретана с открытыми ячейками с добавлением 100 весовых частей DCHBSA.

На фиг. 18 показан звукопоглощающий лист 30, показанный на фиг.15 и помещенный в обычный звукопоглотитель 60, включающий стекловолокно 61. На основе данного изобретения стало возможным изготовление очень тонкого звукопоглотителя 60 и все же погасить низкочастотный звук частотой 500 Гц или ниже, что было невозможно при обычном звукогасящем материале.

На фиг.19 показаны звукопоглощающие волокна 41, заключенные в отливку из вспененного полиуретана с открытыми ячейками. На фиг.20 и 21 показаны соответственно лист бумаги 70 и ткань 80, включающие звукопоглощающие волокна 41. Они обеспечивают превосходную звукопоглощающую способность и могут быть с выгодой использованы в качестве настенных или напольных материалов.

Были испытаны звукопоглощающие материалы в связующем из смолы с активатором момента и без него. В таблице 4 показаны результаты.

Коэффициент звукопоглощения этих образцов измеряли с использованием аппаратуры для измерения коэффициента поглощения вертикально падающего звука, производимой В& К Inc. (JIS А 1405). Результаты представлены на фиг.22 (образец 1), 23 (образец 2), 24 (образец 3) и 25 (образец 4). Каждый образец имел диаметр 29 мм и толщину 200 мкм при 200 мм слое воздуха, расположенном сзади.

Фиг. 22-25 показывают, что коэффициент звукопоглощения образца 4, состоящего только из PVC (поливинилхлорида) составлял от 0,1 до 0,3 в диапазоне от 1000 Гц до 4000 Гц, в то время как он был гораздо меньше 0,1 в области низких частот от 1000 Гц или ниже, указывая на то, что этот образец недостаточно хорошо поглощает звуковую энергию. Образец 3, который не содержал активатора момента, дал максимальный коэффициент звукопоглощения 0,5 между 1000 Гц и 2000 Гц, что несколько выше, чем у образца 4, но также указывает на то, что коэффициент поглощения энергии образца 3 недостаточно высок на частотах ниже 1000 Гц.

С другой стороны, образцы 1 и 2 дали коэффициент звукопоглощения более 0,3 в диапазоне от около 400 Гц до около 1200 Гц, и примечательно то, что образец 1 имел максимальный коэффициент звукопоглощения более 0,9, и то, что образец 2 имел максимальный коэффициент звукопоглощения более 0,8.

Кроме того, динамический (tan δ) каждого образца, представленный в таблице 4, и коэффициент звукопоглощения, представленный на фиг.22-25, показывают, что коэффициент звукопоглощения возрастает при повышении динамического (tan δ).
Далее дается объяснение реализаций звукопоглощающего листа по данному изобретению. Бумага (Tsumikusa paper PI 00-35; 12 г/м²), из которой получали волокнистые звукопоглощающие листы (136 г/м²: полимер - 24 г/м²) посредством погружения бумаги в эмульсию полимерного материала, содержащего 100 весовых частей DCHBSA и 100 весовых частей хлорсодержащего полиэтилена, и ее сушки (Реализация 15).

Волокнистый лист по Реализации 15 использовался так же, как Аналог 11.

Японская бумага плотностью 32 г/м² использовалась для получения волокнистых звукопоглощающих листов (73 г/м², 41 г/м²) посредством погружения бумаги в эмульсию полимерного материала, содержащего 100 весовых частей DCHBSA и 100 весовых частей хлорсодержащего полиэтилена, и ее сушки (Реализация 16).

Волокнистый лист по Реализации 16 использовался так же, как Аналог 12.

Шелковая ткань плотностью 36 г/м² использовалась для получения волокнистых звукопоглощающих листов (204 г/м², полимер - 168 г/м²) посредством погружения ткани в эмульсию полимерного материала, содержащего 100 весовых частей DCHBSA и 100 весовых частей хлорсодержащего полиэтилена, и ее сушки (Реализация 17).

Волокнистый лист по Реализации 17 использовался так же, как Аналог 13.

Для звукопоглощающих листов по Реализациям 15-17 и Аналогам 11-13 измеряли динамический тангенс потерь (tan δ), диэлектрический тангенс (tan δ), коэффициент диэлектрических потерь (ε″) и диэлектрическую постоянную (ε′). Результаты приведены в таблице 5 и на фиг.26.

Коэффициент звукопоглощения этих звукопоглощающих листов измеряли с использованием аппаратуры для измерения коэффициента поглощения вертикально падающего звука, производимой В&К Inc. (JIS А 1405). Результаты представлены на фиг. 27 (Реализация 15 и Аналог 11), 28 (Реализация 16 и Аналог 12) и 29 (Реализация 17 и Аналог 13). Каждый образец имел диаметр 29 мм и толщину 200 мкм при 200 мм слое воздуха, расположенном сзади.

Далее дается объяснение реализаций вспененного звукопоглощающего материала по данному изобретению. DCHBSA смешивали с жидкостью А (Polyol MP-923 производства Mitsui Toatsu Chemical, Inc.). Смесь замешивали в течение пяти минут с использованием керамического трехроликового устройства. Жидкость В (Cosmonate MC-71 производства Mitsui Toatsu Chemical, Inc.) добавлялась к размешанной смеси и перемешивалась с высокой скоростью в течение десяти секунд, а затем подавалась в трубу диаметром 100 мм для вспенивания (при комнатной температуре). На верхнем отверстии трубы была укреплена крышка для предотвращения вспенивания смеси за пределами объема трубы.

Жидкости А и В смешивались при весовом соотношении 100 к 47. 100 весовых частей смеси были соответственно смешаны с 30 весовыми частями (Реализация 18), 50 весовыми частями (Реализация 19) и 100 весовыми частями (Реализация 20) DCHBSA для получения трех типов смесей. Они были подобраны для обеспечения показателя расширения, составляющего 20 объемов трубы.

Вспененные отливки были разрезаны на образцы для испытаний толщиной 20 мм. Образец для испытаний, не содержащий DCHBSA, был также приготовлен в виде Аналога 14.

Для звукопоглощающих листов по Реализациям 18-20 и Аналогу 14 измеряли диэлектрический тангенс (tan δ), коэффициент диэлектрических потерь (ε″) и диэлектрическую постоянную (ε′). Результаты приведены в таблице 6.

Коэффициент звукопоглощения этих образцов для испытаний измеряли с использованием аппаратуры для измерения коэффициента поглощения вертикально падающего звука, производимой В&К Inc. (JIS А 1405). Результаты представлены на фиг.30.

На фиг.30 показано, что тогда, когда частота лежит ниже 2000 Гц, коэффициент звукопоглощения Аналога 14 быстро уменьшается до половины значения коэффициента для диапазона между 1000 Гц и 2000 Гц. На этом рисунке также показано, что коэффициент звукопоглощения возрастает при возрастании подмешиваемого количества DCHBSA (Реализации 18-20). В частности, между 1000 Гц и 2000 Гц коэффициент звукопоглощения Реализации 3 был неожиданно высок, от 2 до 2,5 раз выше, чем в Аналоге 14.

Далее дается объяснение реализаций звукопоглощающих волокон по данному изобретению. DCHBSA смешивали с хлорсодержащим полиэтиленом и смесь в виде волокнистого материала подавали в экструзионно-крутильный аппарат. Соотношения хлорсодержащего полиэтилена и DCHBSA в смеси составляли (в весовых частях): 100/0 (Аналог 15) и 100/100 (Реализация 21). Диаметр винтовой лопатки крутильного аппарата был равен 25 мм, а диаметр сопла - 1 мм. Температура сопла была равна 130^oС. Выдавленные волокна вытягивали с получением диаметра 0,4 мм и затем разрезали на куски длиной 40 мм.

Эти волокна погружали в емкость с водным раствором 1% поливинилового спирта, размешивали и, когда раствор становился однородным, водный раствор сливали и на сетке на дне емкости получали трехмерный образец для испытаний (нетканый материал) из ткани с поливиниловым спиртом.

Для образцов для испытаний по Реализации 21 и Аналогу 15 измеряли диэлектрический тангенс (tan δ), коэффициент диэлектрических потерь (ε″) и диэлектрическую постоянную (ε′). Результаты приведены в таблице 7.

Для этих образцов для испытаний измеряли коэффициент звукопоглощения. Результаты приведены на фиг.31. Коэффициент звукопоглощения измеряли с использованием аппаратуры для измерения коэффициента поглощения вертикально падающего звука, производимой В&К Inc. (JIS А 1405). Каждый образец для испытаний имел толщину 20 мм и диаметр 29 мм или 100 мм.

На фиг.31 показано, что коэффициент звукопоглощения образцов для испытаний по Реализации 21, состоящих из звукопоглощающих волокон, включающих хлорсодержащий полиэтилен и DCHBS в качестве активатора момента, на 2-35% выше, чем коэффициент звукопоглощения образцов для испытаний по Аналогу 15, состоящих из звукопоглощающих волокон, включающих хлорсодержащий полиэтилен без DCHBSA. Существует большая разница между 2000 Гц и 6300 Гц. Это ясно показывает, что смесь с DCHBSA значительно улучшает звукопоглощающую способность.

Далее дается объяснение реализации ударопоглощающих материалов по данному изобретению. На фиг.32 показана туфля 90, в которой подошва 91 и каблук 92 получены за счет добавления 100 весовых частей DCHBSA к винилхлоридной смоле. Туфля 90, у которой подошва 91 и каблук 92 состоят из ударопоглощающего материала по данному изобретению, обеспечивает превосходное поглощение ударов и может уменьшать усталость человека при длительных прогулках.

На фиг.33 показана повязка 100, включающая слой нетканого материала 102, состоящий из волокон 101, полученных прядением винилхлоридной смолы, в которую добавлены 100 весовых частей DCHBSA. При приложении усилия к повязке 100 происходит поглощение энергии ударопоглощающими волокнами 101, которые составляют слой 102 нетканого материала, тем самым надежно защищая участок тела человека от удара.

На фиг.34 и 35 показаны соответственно покрышка седла 110 и рукоятка 120 велосипеда. Основной материал, который может великолепно гасить толчки, был получен добавлением 100 весовых частей DCHBSA к винилхлоридной смоле и формованием смеси.

Далее дается объяснение реализаций другого ударопоглощающего материала по данному изобретению. Сто весовых частей DCHBSA были подмешаны в 100 весовых частей хлорсодержащего полиэтилена и из смеси сформовали цилиндры диаметром 29,0 мм и толщиной 2, 3, 5, 6 и 12,7 мм (Реализация 22).

Вместо хлорсодержащего полиэтилена использовали уретан и так же, как для Реализации 22, в качестве Аналога 16 были приготовлены шесть цилиндров разных диаметров без DCHBSA. Вместо хлорсодержащего полиэтилена использовали NBR и так же, как для Реализации 22, в качестве Аналога 17 были приготовлены шесть цилиндров разных диаметров без DCHBSA. Вместо хлорсодержащего полиэтилена использовали BR и так же, как для Реализации 22, в качестве Аналога 18 были приготовлены шесть цилиндров разных диаметров без DCHBSA. Вместо хлорсодержащего полиэтилена использовали акриловую смолу и так же, как для Реализации 22, в качестве Аналога 19 были приготовлены шесть цилиндров разных диаметров без DCHBSA. Вместо хлорсодержащего полиэтилена использовали Sorbosein и так же, как для Реализации 22, в качестве Аналога 20 были приготовлены шесть цилиндров разных диаметров без DCHBSA. Для каждого из этих образцов измеряли ударную вязкость в соответствии с тестом на ударную вязкость, определенным в документе JIS К.6301-1975. Результаты приведены на фиг. 36.

На фиг. 37-40 показано устройство для испытаний, которое использовалось для измерения ударной вязкости. Железный стержень был подвешен в горизонтальном положении четырьмя подвешивающими нитями, его ударный конец имел полусферическую форму диаметром 12,7 мм, другой конец представлял собой стрелку. Железный стержень имел длину около 356 мм, диаметр 12,7 мм и вес 350 г. Высота подвеса железного стержня составляла 2000 мм, высота падения - 100 мм.

Измерительная шкала устройства для испытаний имела длину по горизонтали 625 мм и радиус 2000 мм. Стрелка была настроена так, чтобы при подвешивании железного стержня он находился на нулевой отметке и его ударный конец соприкасался с поверхностью образца для испытаний.

Как показано на фиг. 36, ударная вязкость ударопоглощающего материала по Реализации 22 была низка - около 2%, в то время как ударная вязкость ударопоглощающего материала по Аналогу 20 составляла от 8 до 18%. Ударная вязкость ударопоглощающих материалов по Аналогам 16-19 была высока - от около 30 до 55%, что указывает на то, что эти материалы не обеспечивают достаточного поглощения ударов. Так как результаты тестов показывают, что ударопоглощающий материал по Реализации 22 может обеспечить превосходное поглощение ударов вне зависимости от его толщины, то этот материал может быть использован на практике в различных применениях.

Затем были приготовлены 6 образцов, аналогичных Реализации 22, но отличавшихся тем, что в образцы подмешивали DCHBSA в количестве: 70 весовых частей для Реализации 23, 50 весовых частей для Реализации 24, 30 весовых частей для Реализации 25 и 0 весовых частей для Аналога 21. Для каждого образца измеряли ударную вязкость так же, как для Реализации 1. Результаты представлены на фиг. 41 совместно с результатами исследования образца по Реализации 22.

Как показано на фиг. 41, ударопоглощающий материал по Реализации 21, не содержащий DCHBSA, имел ударную вязкость от примерно 13 до 26%, в то время как ударопоглощающий материал по Реализации 25 имел ударную вязкость от примерно 6 до 17%. Ударопоглощающий материал по Реализации 24 имел ударную вязкость от примерно 4 до 11%, ударопоглощающий материал по Реализации 23 имел ударную вязкость от примерно 3 до 8% и ударопоглощающий материал по Реализации 22 имел ударную вязкость от примерно 2 до 3%, что указывает на то, что способность поглощать удары улучшается при увеличении количества DCHBSA. Эта способность улучшается от Реализации 25 к Реализации 22 в том же порядке, в котором возрастает количество DCHBSA, и это не зависит от толщины материалов.

Далее дается объяснение реализаций ударопоглощающего материала по данному изобретению в применении к передним вилкам. 50 весовых % DCHBSA подмешивали в 50 весовых % хлорсодержащего полиуретана (температура образца равнялась 22^oС) и из смеси формовали цилиндр, имеющий диаметр 28 мм и высоту 30 мм. Цилиндр, как показано на фиг.42, имел канавки 14b на наружной поверхности. Этот цилиндр использовался в качестве амортизатора ударов (Реализация 26).

Амортизатор ударов (Аналог 22) получали посредством такого же формования, как и для Реализации 26, за исключением того, что использовался эластомер MCU (производства TANGE CORPORATION).

Амортизатор ударов (Аналог 23) был получен посредством такого же формования, как и для Реализации 26, за исключением того, что использовался хлорсодержащий полиэтилен в количестве 100 весовых %.

Амортизатор ударов (Аналог 24) был получен посредством такого же формования, как и для Реализации 26, за исключением того, что использовался NBR (твердость - 70^o) в количестве 100 весовых %.

Для амортизаторов ударов по Реализации 26 и Аналогам 22-24 измеряли диэлектрический тангенс (tan δ), коэффициент диэлектрических потерь (ε″) и диэлектрическую постоянную (ε′). Результаты приведены в таблице 8.

Амортизаторы ударов также подвергли испытанию на поглощение ударов. Испытание, как показано на фиг.43, путем установки амортизаторов ударов 14 между дном внешней трубки 12 и нижним концом внутренней трубки 13 и сбрасывания груза в 12 кг с высоты 50 мм на плиту 24 на внешней трубке 12. Датчик вибраций 22 (NP-601), прикрепленный к внутренней трубке 13, использовался для измерения удара. Анализатор FFT 23 (Ono Instrument Inc.) использовался для усиления снимаемого сигнала. Результаты приведены на фиг.44. Для сравнения на поглощение ударов испытывалась также передняя вилка, не имеющая встроенного амортизатора ударов. Испытание проводили при внешней вибрации в 44 дБ и температуре 17^oС. Результаты 50 опытов усредняли.

Как видно из фиг.44, уровень виброускорения передней вилки, не имеющей амортизатора ударов, составлял от 65 до 70 дБ, в то время как передняя вилка, включающая в себя амортизатор ударов по Аналогу 22, имела уровень виброускорения 60 дБ, то есть на 5-10 дБ ниже, чем уровень передней вилки без амортизатора ударов. Передняя вилка, имеющая встроенный амортизатор ударов по Аналогу 24, который включает NBR в качестве своего основного материала, давала уровень виброускорения от 63 до 65 дБ, а передняя вилка, имеющая встроенный амортизатор ударов по Аналогу 23, который включает хлорсодержащий полиэтилен в качестве своего основного материала, давала уровень виброускорения от 50 до 55 дБ, что указывает на поглощение удара. Аналогично этому передняя вилка, имеющая встроенный амортизатор ударов по Реализации 26, который включает хлорсодержащий полиэтилен в качестве своего основного материала и DCHBSA, имела уровень виброускорения от 45 до 50 дБ, то есть на 15-20 дБ ниже, чем передняя вилка без амортизатора ударов и Аналогу 22. Эти результаты показывают, что амортизатор ударов по Реализации 26 обеспечивает превосходное поглощение ударов, которое является неожиданно более высоким, чем поглощения, даваемые обычными изделиями, поглощающими удары.

Далее дается объяснение реализаций ударопоглощающего элемента по данному изобретению в применении к ленте для рукояток. 50 весовых % DCHBSA были подмешаны в 50 весовых % хлорсодержащего полиэтилена (температура образца была 22^oС) и из смеси сформовали ленту для рукояток толщиной 1 мм, шириной 25 мм и длиной 1200 мм (Реализация 27).

Другую ленту для рукояток в качестве Аналога 25 приготовили так же, как описано выше, за исключением того, что использовали 100 весовых % хлорсодержащего полиэтилена.

Стандартное изделие 1
Лента для рукояток, намотанная вокруг рукоятки теннисной ракетки (Wilson Inc., "Lady Ultra")
Стандартное изделие 2
"G-296" производства Dyack Inc. (NBR)
Стандартное изделие 3
"Wet Super Grip" (Yonex Inc.)
Стандартное изделие 4
"EXGRADE" (Prince Inc.)
Стандартное изделие 5
"Multi-Soft Grip Tape" (Mizuno Inc.)
Для лент для рукояток по Реализациям 27, Аналогу 25 и для стандартных изделий 1-5 измеряли диэлектрический тангенс (tan δ), коэффициент диэлектрических потерь (ε″) и диэлектрическую постоянную (ε′). Результаты приведены в таблице 9.

Ленты для рукояток по Реализации 27, Аналогу 25 и Стандартные изделия 1-5 подвергли испытанию на поглощение ударов. Как показано на фиг.45 и 46 теннисную ракетку 20 производства Wilson Inc. ("Lady Ultra") с лентой, обмотанной вокруг рукоятки, поместили на основание 21 и зафиксировали болтом и пластинами 22. Датчик виброускорений 24 (NP-601), соединенный с анализатором FFT 23 (Ono Instrument Inc.) был установлен на пластине 22.

На сетку ракетки с высоты 1 м бросали теннисный мяч и измеряли уровень виброускорения (дБ) с использованием датчика виброускорений 24 для обеспечения измерения ударных колебаний, создаваемых в пластине 22. Анализатор FFT 23 (Ono Instrument Inc. ) использовался для усиления сигнала. Результаты измерений представлены на фиг.47. При измерении температура составляла 20^o С, а внешняя вибрация - 49,20 дБ. Результаты представлены на фиг.47 (среднее из 50 измерений). Для сравнения приготовили и также подвергли испытанию на поглощение ударов рукоятку без ленты для рукояток.

Как видно из фиг. 47, уровень виброускорения конца рукоятки без ленты составлял от 68 до 70 дБ, в то время как уровень виброускорения Стандартного изделия 5 был равен от 66 до 68 дБ, только примерно на 2 дБ ниже, чем для конца рукоятки без ленты. Стандартные изделия 1-4 и Аналог 25 дали уровень виброускорения от 60 до 65 дБ, что было значительно ниже, чем уровень виброускорения конца рукоятки без ленты. С другой стороны, конец рукоятки по Реализации 27 дал уровень виброускорения от 56 до 57 дБ, т.е. на 11-14 дБ ниже, чем уровень виброускорения конца рукоятки без ленты, что указывает на то, что Реализация 27 имеет превосходную способность поглощать удары.

Далее дается объяснение реализаций ударопоглощающего материала по данному изобретению в применении к подошве туфель.

50 весовых % DCHBSA были подмешаны в 50 весовых % хлорсодержащего полиэтилена (температура образца была 22^oС) и из смеси сформовали пластины толщиной 1 мм (Реализация 28), толщиной 3 мм (Реализация 29), толщиной 5 мм (Реализация 30) и толщиной 10 мм (Реализация 31).

Так же, как и для этих реализаций, были приготовлены дополнительные пластины толщиной 1 мм (Аналог 26), толщиной 3 мм (Аналог 27), толщиной 5 мм (Аналог 28) и толщиной 10 мм (Аналог 29), отличающиеся тем, что для них использовали 100 весовых % хлорсодержащего полиэтилена.

Стандартное изделие (подкладка под пятку, пластина толщиной 4 мм, Impulse Inc.) (Аналог 30).

Стандартное изделие (гель, пластина толщиной 4 мм, Impulse Inc.) (Аналог 31).

Стандартное изделие (воздух, пластина толщиной 10 мм, Impulse Inc.) (Аналог 32).

Стандартное изделие (спортивный гель, пластина толщиной 3 мм, Wilson Inc.) (Аналог 33).

Для амортизаторов ударов по Реализации 28 и Аналогам 26 и 30-33 измеряли диэлектрический тангенс (tan δ), коэффициент диэлектрических потерь (ε″) и диэлектрическую постоянную (ε′). Результаты приведены в таблице 10.

Амортизаторы ударов по Реализациям 28-31 и Аналогам 26-33 подвергли испытанию на поглощение ударов. Как показано на фиг.48, испытание проводили путем помещения каждого амортизатора ударов 1 на основание 20, сбрасывания груза 21 в 12 кг на основание 20 с высоты 250 мм при использовании датчика вибраций 23 (NP-601), подсоединенного к грузу 21 с целью измерения уровня ударного ускорения (дБ), и использования анализатора FFT 22 (Ono Instrument Inc. ) для усиления сигнала. Результаты испытания приведены на фиг. 49. При измерении температура составляла 20^oС, а внешняя вибрация - 49,56 дБ. Результаты на фиг. 49 представлены в виде средних значений по 50 измерениям. Для сравнения была также приготовлена подошва для туфель без какого-либо амортизатора ударов и подвергнута испытанию на поглощение ударов.

Как видно из фиг.49, уровень виброускорения элемента без амортизатора ударов составлял около 73 дБ, а ударопоглощающая способность Аналогов постепенно улучшалась по мере увеличения толщины амортизаторов ударов. Уровень виброускорения Аналога 26, включающего в качестве основного материала хлорсодержащий полиэтилен, составлял 80 дБ. Для Аналогов 27-29 уровни были равны соответственно 69, 65 и 61 дБ. Кроме того, Аналоги 30-33 дали уровень вибрации от 55 до 65 дБ, в то время как при постепенно увеличивающейся толщине гасящая способность возрастала от Реализации 29 к Реализации 31, за исключением Реализации 1, где толщина равна 1 мм. В частности, Аналог 31 с толщиной 10 мм дал превосходное гашение ударов - от 52 до 53 дБ.

Как показано на фиг.50, каждый из амортизаторов ударов 1 по Реализациям 28-31 и Аналогам 26-33 помещали в спецобувь 24 (продукция JIS) и измеряли уровень виброускорения так, как описано выше. Результаты представлены на фиг. 51. Для сравнения была приготовлена и также подвергнута испытанию на поглощение ударов спецобувь без амортизатора ударов.

Как видно из фиг.51, уровень виброускорения элемента без амортизатора ударов составлял около 65 дБ, а ударопоглощающая способность Аналогов постепенно улучшалась по мере увеличения толщины амортизаторов ударов. Уровень виброускорения Аналога 26, включающего в качестве основного материала хлорсодержащий полиэтилен, составлял 64 дБ, а Аналоги 27-29 (толщина постепенно увеличивалась) дали соответственно уровни виброускорения 60, 59 и 54 дБ. Аналоги 30-32, в которых использованы традиционные комплектующие, дали уровень вибрации от 55 до 57 дБ, а Аналог 33 дал уровень 52 дБ, в то время как, за исключением Реализации 28, где толщина равна 1 мм, при постепенно увеличивавшейся толщине гасящая способность возрастала от Реализации 29 к Реализации 31 (от 50 до 55 дБ). В частности, Реализация 31 с толщиной 10 мм дала превосходный уровень - от 50 до 52 дБ.

Далее дается объяснение материала по данному изобретению, поглощающего электромагнитные волны.

DCHBSA подмешивали в хлорсодержащий полиэтилен и смесь месили и между роликами формовали в виде листа толщиной 1 мм. Лист разрезали на куски 200 мм•200 мм, которые использовались в качестве образцов для испытаний.

Соотношение хлорсодержащего полиэтилена и DCHBSA в смеси (части по весу) было равно 100 к 0 (Аналог 34), 100 к 30 (Реализация 32), 100 к 50 (Реализация 33), 100 к 70 (Реализация 34) и 100 к 100 (Реализация 35).

Для образцов для испытаний по Реализациям 32 и 35 и Аналогу 34 проводили измерения коэффициента диэлектрических потерь (ε″), коэффициента потерь (η) и тангенса упругости (tan δ). Результаты представлены в таблице 11.

Для этих образцов для испытаний измеряли способность поглощать электромагнитные волны (дБ). Результаты представлены на фиг.52. Способность поглощать электромагнитные волны (дБ) измеряли с использованием аппаратуры для оценки защиты от электромагнитных волн (TR-17301 производства Advantest Inc.) При испытании использовались электрические поля частотой от 10 до 1000 МГц.

Ниже описаны реализации краски, поглощающей электромагнитные волны и включающей поглощающий электромагнитные волны материал по данному изобретению. Смесь хлорсодержащего полиэтилена и DCHBSA диспергировали в воде с получением эмульсии, которую наносили на поверхность подложки с использованием распылителя. Получали слой, поглощающий электромагнитные волны. Для этого слоя проводили измерения диэлектрического тангенса (tan δ), коэффициента диэлектрических потерь (ε″) и диэлектрической постоянной (ε′). Результаты представлены в таблице 12.

Соотношение хлорсодержащего полиэтилена и DCHBSA в смеси (части по весу) было равно 100 к 0 (Аналог 35), 100 к 30 (Реализация 36), 100 к 50 (Реализация 37), 100 к 70 (Реализация 38) и 100 к 100 (Реализация 39).

Для этих поглощающих электромагнитные волны слоев измеряли способность поглощать электромагнитные волны (дБ). Результаты представлены на фиг.53. Способность поглощать электромагнитные волны (дБ) измеряли с использованием аппаратуры для оценки защиты от электромагнитных волн (TR-17301 производства Advantest Inc.) При испытании использовались электрические поля частотой от 10 до 1000 МГц.

Далее описывается виброзащитный материал по данному изобретению. В таблицах 13-1 и 13-2 показаны составы, диэлектрические свойства, механические свойства и кратности ослабления. Коэффициент диэлектрических потерь (ε″), представленный в таблицах 13-1 и 13-2, измеряли с помощью Impedance/Gain Phase Analyzer 4194A - измерительной аппаратуры, производимой Yokokawa Hewlette Packard, Inc. , а тангенс упругости (tan δ) измеряли с использованием прибора Reovibron DDV-25FP - измерительной аппаратуры, производимой Orientech, Inc. Показатель ослабления (ζ) равен tan δ/2, поэтому его просто получали путем деления тангенса упругости (tan δ) на 2.

Измерения проводили при 20, 40 или 60^oС. Частота равнялась 110 Гц, а величина Т/Р составляла ⌀20×t 1,0 мм.
Далее описываются реализации пьезоэлектрического материала по данному изобретению.

Сто весовых частей DCHBSA были подмешаны в 100 весовых частей поливинилхлорида (температура образца составляла 22^oС) и из смеси отформовали пластину толщиной 1 мм и размерами 150•50 мм. Для получения образца (Реализация 40) на обеих сторонах пластины создали электроды из серебряной пасты (Asahi Chemical Research, Inc., LS-506J, 140• 40 мм).

Образец (Реализация 41) получали так же, как для Реализации 40, за исключением того, что в 100 весовых частей поливинилхлорида подмешивали 100 весовых частей НРММВ.

Образец (Реализация 42) получали так же, как для Реализации 40, за исключением того, что в 100 весовых частей поливинилхлорида подмешивали 100 весовых частей ECDPA.

Образец (Аналог 36) получали так же, как для Реализации 40, с использованием только поливинилхлорида.

Для образцов по Реализациям 40-42 и Аналогу 36 проводили измерения диэлектрического тангенса (tan δ), коэффициента диэлектрических потерь (ε″) и диэлектрической постоянной (ε′). Результаты представлены в таблице 14. Диэлектрический тангенс (tan δ), коэффициент диэлектрических потерь (ε″) и диэлектрическую постоянную (ε′) измеряли в точке стеклования каждого образца.

Для образцов по реализациям 40-42 и Аналогу 36 измеряли пьезоэлектрическую способность. Измерения проводили путем электрического подсоединения электродов на соответствующих поверхностях образца 11 к вольтметру 12, помещения образца на основание 10, сбрасывания железного шара 13 (диаметр 20 мм, вес 32,6 г) на образец 11 с высоты 200 мм и считывания с вольтметра 12 максимального напряжения, генерируемого в образце 11 (фиг.54). Эту процедуру повторяли пять раз для получения показанных в таблице 15 средних значений результатов. Для сравнения тем же способом поляризовали образцы по Реализациям 40-42 и Аналогу 36 и измеряли их пьезоэлектрическую способность. Поляризацию осуществляли путем приложения напряжения 1 кВ постоянного тока к каждому образцу в масляной ванне при 100^oС в течение 1 часа и выдержки образца до тех пор, пока температура в ванне не станет комнатной.

Таблица 15 показывает, что Аналог 36 давал низкое значение 1,36 или 1,88 мВ независимо от поляризационной обработки, в то время как Реализации 40-42 без поляризации давали чрезвычайно высокие значения - от 90 до 110 мВ. Значение для поляризованной Реализации 41 было примерно в 70 раз выше, чем для поляризованного Аналога 36, указывая на то, что активатор момента, например DCHBSA или 2НРММВ, вносил существенный вклад в улучшение пьезоэлектрической способности.

На фиг. 55 показаны таблетки, полученные добавлением 100 весовых частей DCHBSA к винилхлоридной смоле и формованием смеси. Из этих таблеток 120 прядением из расплава можно получать эндотермические волокна.

На фиг.56 показана емкость устройства для защиты от землетрясений и вязкая жидкость, залитая в емкость. Эта вязкая жидкость состояла из этиленгликоля, в который были подмешаны 100 весовых частей DCHBSA. Малое количество этой вязкой жидкости было в состоянии обеспечить тот же эффект защиты от землетрясений, что и большое количество вязкой жидкости без DCHBSA.

Среда с высокой скрытой теплотой, которая может быть выгодно использована в жидкостях, отводящих тепло, охлаждающих жидкостях для двигателей или жидкостях для охлаждения отливок, была получена путем добавления 100 весовых частей DCHBSA к этиленгликолю. Эта среда с высокой скрытой теплотой отводит тепло аналогично воде и является стойкой к коррозии. Среда обеспечивает превосходное охлаждение. Использование этой среды может значительно уменьшить размеры охлаждающего устройства, например радиатора.

Реферат

Изобретение относится к композициям для преобразования энергии, кроме электрической энергии в механическую, которые могут эффективно поглощать и гасить энергию, например, кинетическую, тепловую и/или электрическую, за исключением оптической энергии. Композиция включает основной материал, способный поглощать энергию в сочетании с активатором момента - соединением, увеличивающим величину дипольного момента в основном материале, и активатор момента - соединение, содержащее радикал, отличный от радикала меркаптобензотиазила. Количество активатора момента составляет 10-500 мас.ч. на 100 мас.ч. основного материала. Из композиции изготавливают изделия очень тонкие и небольшие. Композицию используют в виброгасящем, звукопоглощающем, ударопоглощающем, виброзащитном, поглощающем электромагнитные волны, пьезоэлектрическом и эндотермическом материале. Технический результат состоит в улучшении способности преобразовывать или гасить энергию, а также в улучшении преобразовывающей способности при минимальной толщине и объеме. 18 с. и 118 з.п.ф-лы, 69 ил., 15 табл.

Формула