專利名稱:自承重結(jié)構(gòu)所用的隔音、隔熱、柔性多層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用的制作方法
本發(fā)明涉及建筑業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、以及遮蓋設(shè)備的結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域，在這些專業(yè)領(lǐng)域要求隔音與隔熱。
現(xiàn)有的以堅(jiān)實(shí)的、蜂窩狀材料為主要成份的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，一般來說，只能保證隔音，或是只能隔熱;法國專利FR2517728介紹了一種多層復(fù)合材料，其構(gòu)成是在一層膨脹的聚合物上，粘上一層以瀝青為主要成份的彈性中間層，該中間層兩面用玻璃纖維或玻璃柱加固，然后，再加上一層含有硬質(zhì)無機(jī)料的彈性瀝青層。這種材料的優(yōu)點(diǎn)在于具有良好的隔音效果，但不能隔熱。法國液化氣體公司申請(qǐng)的專利FR2101078中介紹了一種多層隔熱復(fù)合材料，該材料含有聚氯乙烯和聚苯乙烯泡沫塑料，將此膨脹的材料置于壓縮狀態(tài)，以便消除熱膨脹引起的尺寸變化。這種材料在低溫時(shí)隔熱效果極為有效，并具有材料輕的優(yōu)點(diǎn)，但它質(zhì)地堅(jiān)硬，因此，不能彈性變形，這種材料不能隔音。
人們還知道，有些復(fù)合材料既能隔熱，也能隔音，象美國孟山都公司申請(qǐng)的專利US3911190中介紹的。就是這種既能隔音又能隔熱的復(fù)合材料。這種復(fù)合材料的構(gòu)成如下在一薄層熱塑性材料上，粘上一層腈基橡膠，在這上面再粘上一層蜂窩狀結(jié)構(gòu)材料，這種蜂窩狀材料，一般是以聚胺酯為主要成份，蜂窩狀材料的孔內(nèi)充滿鹵化氣體。這種復(fù)合材料具有質(zhì)地輕、隔音、隔熱等優(yōu)點(diǎn)，但它不能彈性變形，就其性質(zhì)來說，它不可能做成自承重結(jié)構(gòu)。
對(duì)已有發(fā)明進(jìn)行分析后表明，目前尚沒有這樣一種復(fù)合材料，它既能隔音、又能隔熱、質(zhì)地輕、受壓后能彈性變形和自承重的復(fù)合材料。
本發(fā)明的復(fù)合材料是由密實(shí)的、蜂窩狀、彈性材料組成，由于這種復(fù)合材料內(nèi)有蜂窩狀彈性物，故從大體上說，可以產(chǎn)生相似性變形，而且，這種材料由于它的蜂窩狀材料與相鄰的密實(shí)材料層連接而起桁架作用，這樣，利用這種復(fù)合材料做成的各種結(jié)構(gòu)，就可以保證具有自承重能力。
這種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)是由下列各層連接而成;
(1)一層密實(shí)的彈性材料層，該層保證密封性，并能抵抗各種惡劣天氣和種種大氣因素。
(2)一層(或是數(shù)層)蜂窩狀材料層，其彈性變形性能極好，可彈性恢復(fù)原形，彈性模數(shù)高，該層保證此復(fù)合材料質(zhì)地輕、能隔音隔熱，板壁具有自承重能力，且在變形后，此種復(fù)合材料中的其它組成部分的間隔仍保持不變。
(3)一層密實(shí)的彈性材料層，有時(shí)用高彈性模數(shù)的紡織纖維布或金屬纜繩加固，此層材料可保證起到防止破裂和耐各種撞擊的作用。
本發(fā)明的技術(shù)特征以及各種不同的實(shí)施方案可參看以下說明與附圖圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的多層復(fù)合材料的各種不同組成部分。
圖2表示上述復(fù)合材料的一種應(yīng)用。
圖3畫出利用多層復(fù)合材料做成連接在法蘭盤上的一種板壁。
圖4和圖5表示用加入或不加增強(qiáng)材料的彈性橡膠混合材料做成的薄板和各種不同結(jié)構(gòu)中多層復(fù)合材料的隔音性能。
圖1表示這種復(fù)合材料各組成部分的各種不同的組合。
在圖1a上，本發(fā)明的復(fù)合材料組成部分如下-(1)層，該層為密實(shí)的以高彈體為主的混合材料，最好用氯丁橡膠為主要成份，以保證其防火性能。
-(2)層中間層，中間層用蜂窩狀材料做成，可產(chǎn)生彈性變形，質(zhì)量密度最多等于200kg/m3，最好在70和100kg/m3之間，壓縮時(shí)，彈性模數(shù)高，也就是說，在彈性變形達(dá)到50%的情況下，至少要等于0.10MPa，最好是用乙烯、丙烯和二烯三聚網(wǎng)狀混合物為主要成份經(jīng)膨脹做成。
-(3)層，最后第三層是用密實(shí)的彈性混合材料做成，此層有時(shí)可以與(1)層所用的混合材料的性質(zhì)相同，但不是必須如此，該層材料的配方應(yīng)保證具有良好的耐火性。
下表作為非限制性實(shí)例，列出蜂窩狀材料的物理性能(密度)，機(jī)械性能(剛度、壓縮模數(shù)、拉伸模數(shù)、斷裂強(qiáng)度和伸長率以及撕裂強(qiáng)度)和熱性能(導(dǎo)熱率)。這些數(shù)據(jù)是根據(jù)法國標(biāo)準(zhǔn)測(cè)出的，其參照標(biāo)準(zhǔn)也已列出。這種蜂窩狀材料可用來做多層復(fù)合材料的中間層(2)。
圖1b與圖1a的區(qū)別在于，在第三層(3)中間加上一層(或數(shù)層)紡織纖維或金屬增強(qiáng)布(4)，以保證具有防止破裂的性能。
圖1c表示一種五層的復(fù)合材料的構(gòu)成部分。這種復(fù)合材料中，交錯(cuò)夾有密實(shí)的彈性體和蜂窩狀彈性體。這種復(fù)合材料的第一層(1)是一層密實(shí)的彈性物質(zhì)，第二層(2)用蜂窩狀彈性物質(zhì)做成，第一層和第二層與圖1a和1b中所介紹的材料相同;然后是第五層(5)，該層以密實(shí)的彈性物質(zhì)為主要成份的混合材料制成，目的是增加各種不同材料分界面的數(shù)目，這樣，就可增強(qiáng)隔音效果，減少聲音傳輸?shù)目赡苄浴Ｈ缓?，?5)層之后，再加上一層蜂窩狀彈性材料層(2)，和一層以彈性材料為主要成份的密實(shí)混合材料層(3)，有時(shí)，這層材料內(nèi)還加入纖維或金屬增強(qiáng)布(4)。這種復(fù)合材料的組成部分(2)、(3)和(4)部分與圖1b中所介紹的相同。
圖2說明多層復(fù)合材料可用來制作火車車廂(8)間旅客來往的整體通道(7)。同樣，這種材料也可用于地鐵車輛或公路車輛，例如，通道式有軌電車或公共汽車。
圖2a表明整體通道(7)，它允許旅客來往通過，并可保護(hù)旅客。
圖2b表明這樣一種車廂通道與車輛的軸成正交的剖面圖，該通道安裝在法蘭盤(6)上，該法蘭盤用來將通道固定在車廂的正前方。
這種車輛通道采用的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)如下從外向里看，先是一層密實(shí)的材料(1)，用來抵抗惡劣天氣，然后，是蜂窩狀材料層(2)，該層作為隔音和隔熱板，再是一層密實(shí)材料層(3)，用來防火、防止撕破和撞擊。在通道上加上一種可變形的地板(9)，以便保證車輛地板的連續(xù)性，并可在列車運(yùn)行方向增強(qiáng)隔音效果。
在同類性質(zhì)的應(yīng)用中(沒有圖示)該多層復(fù)合材料呈現(xiàn)出許多優(yōu)點(diǎn)，可以做成供船舶或飛機(jī)旅客上下用的活動(dòng)扶梯的可變形部件，使旅客從飛機(jī)場(chǎng)登上飛機(jī)?；蚴菑拇a頭上登上輪船。
由于這種復(fù)合材料具有自承重能力，能彈性變形、質(zhì)地輕盈的特點(diǎn)，所以不論用在鐵路、市內(nèi)交通、機(jī)場(chǎng)或港口上，都可以減少上述通道變形時(shí)所需要的能量。此外，它能夠抵抗惡劣天氣和破裂，這也是很有利的因素。
圖3是采用多層復(fù)合材料做成板壁的縱剖面圖。該圖說明板壁的各組成部分與堅(jiān)固的金屬法蘭盤(6)，或是用堅(jiān)固的復(fù)合材料做成的法蘭盤連接的一種方式。從圖3上可看出，(1)層用密實(shí)彈性體為主要成份的混合材料做成，(2)層用蜂窩狀彈性材料做成，(8)層延伸到法蘭盤下，一直到達(dá)(7)區(qū)內(nèi)。在該圖上，(3)層內(nèi)包含有紡織纖維或金屬增強(qiáng)部分(4)。用紡織纖維布或金屬纜繩做成的一層(12)稱為連接層，由于在板壁與固定用的法蘭盤(6)之間復(fù)蓋了一層加強(qiáng)層(4)，連接層(12)就起到進(jìn)一步連接的作用。
圖4以曲線表明隨頻率變化的聲音衰減試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)采用兩種材料，一是用密實(shí)的彈性混合材料(1)做成的薄板，另一是用相同的材料(1)但經(jīng)過金屬纜繩(4)加強(qiáng)的薄板，這兩種材料厚度相同。
圖4a與圖4b表明兩種試樣的結(jié)構(gòu)，圖4a的試樣曲線為(C)，圖4b的試樣對(duì)應(yīng)曲線為圖4c上的(R)，在圖4c上，橫座標(biāo)軸(X)表示測(cè)試的八度頻率，縱座標(biāo)軸(Y)表示聲音衰減的分貝數(shù)。
曲線(C)與曲線(R)表示聲音衰減試驗(yàn)中測(cè)出的實(shí)驗(yàn)值，兩種試樣經(jīng)過試驗(yàn)后的結(jié)果列表如下
通過對(duì)曲線圖中(C)和(R)的分析，可以推斷，在密實(shí)的混合材料層(1)內(nèi)，加入增強(qiáng)成份(4)后，隔音效果改變不大，聲音衰減差別在-0.5和+2分貝之間。
圖5以曲線表示用多層復(fù)合材料進(jìn)行相同試驗(yàn)所得到的結(jié)果。
圖5a與圖5b表示復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)(其對(duì)應(yīng)曲線分別是圖5c和圖5d上的A與B)，這種復(fù)合材料的組成部分如下第一層是密實(shí)彈性材料層(1)，第二層是蜂窩狀材料層(2)，第三層是密實(shí)彈性體為主要成份組成的混合材料層(3)，并經(jīng)過金屬纜繩(4)增強(qiáng)。在圖5b的復(fù)合材料上，在蜂窩狀材料的一半厚處加進(jìn)一層密實(shí)彈性材料層(5)。
在圖5c與5d上，橫座標(biāo)(Z)軸表示(A)或(B)試樣中蜂窩狀材料層(2)的厚度(e)，縱座標(biāo)(Y)軸表示聲音衰減，以分貝表示。
圖5c的曲線是在低頻和中頻區(qū)(頻率一直達(dá)到500赫)測(cè)出的結(jié)果。圖5d中的曲線是在高頻區(qū)(由500赫至4000赫)測(cè)量中得出的結(jié)果。
將圖5c與圖5d中的曲線對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)值列表如下(見第9頁)通過對(duì)5c與5d曲線圖的分析，證明以下三點(diǎn)(1)蜂窩狀材料層(2)增加高頻區(qū)的聲音衰減，因?yàn)閳D5a上列出的復(fù)合材料與對(duì)比試樣的平均差別為15.9，圖5b的平均差別是17.4。
(2)增加蜂窩狀材料層(2)的厚度，其隔音效果改進(jìn)不大因?yàn)閳D5a與圖5b上所指的兩種復(fù)合材料(其厚度不同)的聲音衰減差別各自只有0.8和2分貝。
(3)通過加進(jìn)一層(5)來增加密實(shí)層和蜂窩狀層之間的分界面，對(duì)高頻的隔音效果也改進(jìn)不大，因?yàn)閳D4a與圖4b、或者是圖5a與圖5b上所說的各種復(fù)合材料的差別分別是1.6，2.1和0.9分貝，圖2a與圖5b上的那兩種復(fù)合材料的蜂窩狀層的厚度為23毫米或46毫米。
制作復(fù)合材料的方法之一，就是把經(jīng)過硫化處理的各層，安裝在一個(gè)模子里，然后，經(jīng)過高壓熱處理。在形狀合適的卡盤上，連續(xù)放入各種組成成份，接著，用帶子扎緊，使這些組成成份保持原有位置，然后，再進(jìn)行熱處理，這樣，就可獲得回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。
總之，本發(fā)明介紹一種多層復(fù)合材料，可用來制造自承重結(jié)構(gòu)，同時(shí)，具有隔音、隔熱性能，這種材料具有彈性特征，變形后仍可恢復(fù)原有尺寸，這種材料還具有良好的抗裂強(qiáng)度，并能防火、防碳?xì)浠衔锖陀臀畚镔|(zhì)，質(zhì)地輕、且有自承重能力。
這樣一種復(fù)合材料適合制作許多工業(yè)制品，這些工業(yè)品可以利用這種材料所具有的全部或部分特性。
在制造鐵路或公路車輛的來往通道時(shí)，正是幾乎全部利用了這種材料的特性，這些車輛需要隔音、防止車輪運(yùn)轉(zhuǎn)聲音，需要隔熱、以便保持空調(diào)車廂的溫度不變，需要防止惡劣氣候和各種大氣因素影響，防止各種油類噴射，防止火焰和鋒利物的各種破裂和毀壞，這些車輛要求材料具有良好的機(jī)械性能，以便克服因車輛運(yùn)動(dòng)引起的重復(fù)變形。用本發(fā)明的這種復(fù)合材料做成的車廂來往通道具有自承重能力，這就可以避免再加入支撐結(jié)構(gòu)，因而，既可減輕重量，又可增加靈活性。
同樣，飛機(jī)或船舶上下旅客用的扶梯的活動(dòng)部分也需要利用這種多層復(fù)合材料的全部性能。
用多層復(fù)合材料制作碳?xì)浠衔锘蛞夯瘹獾妮斔凸艿?其管壁用這種材料)，主要是需要該材料具有的隔熱性能、質(zhì)地輕、機(jī)械性能好、以及能防碳?xì)浠衔铩?br>這種多層復(fù)合材料也可用來制作遮蓋機(jī)器設(shè)備用的各種結(jié)構(gòu)的活動(dòng)部分，它可以保護(hù)環(huán)境、防止噪音、抵抗油類和脂肪類物質(zhì)的噴濺，有助于保護(hù)設(shè)備器材防止惡劣天氣和空氣中灰塵的影響。
多層復(fù)合材料的應(yīng)用并不僅限于以上所介紹的各種用途，該材料在建筑業(yè)和公共工程中用途甚廣，一旦出現(xiàn)需要隔音、隔熱、機(jī)械強(qiáng)度要求又高的情況，就可采用這種材料。
當(dāng)然，本技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員可對(duì)前面介紹的設(shè)備和作為非限制性例子列出的各種應(yīng)用，進(jìn)行各種修改而又不會(huì)超出本發(fā)明范圍。
權(quán)利要求
1.多層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，其中包含有密實(shí)的彈性材料和蜂窩狀彈性材料，以便隔音和隔熱，這種結(jié)構(gòu)至少由三層彈性材料交替構(gòu)成，其特征是蜂窩狀材料(2)的密度低于或等于200kg/m3，在壓縮50%時(shí)，模數(shù)至少等于0.1MPa，上述復(fù)合材料整個(gè)結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生彈性變形。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的多層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，其特征是蜂窩狀材料(2)的密度在70和100kg/m3之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的多層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，其特征是蜂窩狀材料(2)是用乙烯、丙烯、二烯的三聚物、經(jīng)膨脹制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1至3中的一項(xiàng)所述的多層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，其特征是(1)和/或(3)層采用的以密實(shí)彈性物質(zhì)為主要成份構(gòu)成的混合材料具有良好的防火性能。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1至4中的一項(xiàng)所述的多層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，其特征是在(1)和/或(3)密實(shí)層的混合材料中所用的彈性物質(zhì)是氯丁橡膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1至5中的一項(xiàng)所述的多層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，其特征是以密實(shí)彈性物質(zhì)為主要成份構(gòu)成的(3)層中至少用一層紡織纖維布或金屬纜繩(4)做為加強(qiáng)層。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1至6中的一項(xiàng)所述的多層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，其特征是在兩層蜂窩狀材料層(2)之間，至少要加入一層密實(shí)的彈性材料層(5)。
8.采用權(quán)利要求
1至7中的一項(xiàng)所述的多層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制作的整體狀并具有自承重能力的鐵路或公路車輛的來往通道。
9.采用權(quán)利要求
1至7中的一項(xiàng)所述的多層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制作的飛機(jī)或船舶用旅客上下扶梯的可變形部分。
10.采用權(quán)利要求
1至7中的一項(xiàng)所述的多層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制作的對(duì)發(fā)出噪音和污染環(huán)境的機(jī)器加以遮蓋的可變形部分。
11.采用權(quán)利要求
1至7中的一項(xiàng)所述的多層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制作的碳?xì)浠衔锘蛞夯烊粴獾妮斔凸艿馈?br>專利摘要
本發(fā)明的隔音、隔熱的多層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中具有密實(shí)的彈性材料和蜂窩狀彈性材料，這種結(jié)構(gòu)至少是由三層彈性材料交替組成，其特征是蜂窩材料(2)的密度低于或等于200kg/m
文檔編號(hào)B32B5/18GK87101832SQ87101832
公開日1988年11月9日 申請(qǐng)日期1987年3月12日
發(fā)明者讓-比爾·貝舒, 雅克·約瑟夫·尚勒布 申請(qǐng)人:橡膠制成品和塑料公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan