[1]Изобретение относится к области создания слоистых звукотеплоизолирующих огнестойких материалов авиационного назначения, используемых в бортовой звукотеплоизолирующей конструкции пассажирских самолетов.
[2]Известен слоистый материал, содержащий звукотеплоизолирующий слой - волокнистый мат из натуральных или синтетических волокон, пропитанных термопластичным связующим, и формоустойчивый звукоизолирующий слой - жесткий лист из термопласта, например, полипропилена с минеральным наполнителем (патент США №4966799).
[3]Недостатками данного материала являются низкие звукоизолирующие свойства и то, что он не отвечает требованиям международных норм FAR 25.856 по пожаробезопасности (стойкости к прогоранию), так как содержит низкоплавкие термопластичные полиолефины.
[4]Известен слоистый звукоизоляционный материал, включающий слой, выполненный из нетканого иглопробивного материала, пропитанного связующим, и слой в виде сотовой панели на основе стекло- или арамидной ткани, пропитанной фенолформальдегидной смолой (патент РФ №2307764).
[5]Недостатком указанного материала является то, что он не стоек к прогоранию (т.е. не отвечает современным требованиям международных норм по пожаробезопасности FAR 25.856).
[6]Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является слоистый теплозвукоизолирующий огнестойкий материал, облицованный термостойкой полимерной пленкой, включающий теплозвукоизолирующий слой на основе боросиликатного стекловолокна и связующего, и огнестойкий (высокотермостойкий) слой из органических или стеклянных волокон и связующего, обработанный (с одной или двух сторон) минералом, например вермикулитом (патент США 6565040).
[7]Материал-прототип имеет низкие звукоизолирующие свойства, особенно в области низких частот. К недостаткам материала-прототипа также относятся: отсутствие жесткости (формоустойчивости), вследствие чего под действием вибрации и собственного веса материал может сминаться и провисать в процессе эксплуатации, невозможность крепления материала на некотором расстоянии от фюзеляжа, что уменьшило бы вероятность образования коррозии, низкая технологичность при монтаже, ремонте и обслуживании.
[8]Технической задачей предлагаемого изобретения является создание огнестойкого слоистого звукотеплоизолирующего материала, обладающего высокими звукоизолирующими свойствами (высоким коэффициентом затухания звуковой волны) в широком диапазоне частот, высокой стойкостью к прогоранию при воздействии пламени в течение 15 минут (согласно современным требованиям FAR 25.856 по пожаробезопасности) и формоустойчивостью при изгибе (прочностью при изгибе).
[9]Для решения поставленной задачи предложен огнестойкий слоистый звукотеплоизолирующий материал, содержащий теплозвукоизолирующий и огнестойкий слои на основе неорганического волокна, пропитанные термостойким связующим, облицованные термостойким материалом, в котором в качестве неорганического волокна теплозвукоизолирующего слоя используют базальтовое волокно, в качестве неорганического волокна огнестойкого слоя используют кремнеземное волокно, и он дополнительно содержит слой из нетканого иглопробивного материала на основе арамидных волокон, пропитанного составом на основе водной дисперсии сополимера винилхлорида с винилиденхлоридом и винилацетатом.
[10]В качестве неорганического волокна теплозвукоизолирующего слоя используют базальтовое волокно марки БСТВ-СН (ТУ 5769-002-57446112-2004), в качестве неорганического волокна огнестойкого слоя используют кремнеземное волокно марки КВ-11 (ТУ 5952-184-05-78-69-04-2004).
[11]Нетканый иглопробивной материал представляет собой полотно из арамидного волокна (ТУ 63.070-128-09).
[12]В качестве пропиточного состава слоя из нетканого иглопробивного материала на основе арамидных волокон используют водную дисперсию сополимера винилхлорида с винилиденхлоридом и винилацетатом (ТУ 2242-007-54551969-2009).
[13]В качестве термостойкого связующего для базальтового и кремнеземного волокон используют полисульфон, например марки ПСФ-150 (ТУ 6-06-46-90) или фенолоформальдегидную смолу, например марки СФП-011-Л (ТУ 6-05-1370-90) или марки ВИАМ-Б (ТУ 6-05-1368-70).
[14]В качестве облицовочного термостойкого материала используют стеклоткань с покрытием из политетрафторэтилена или сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом (ТУ 301-05-422-89, ТУ 1-92-82-83) или кремнеземную ткань КТ Э 105 (ТУ 6-48-5786902-91-91).
[15]Базальтовое волокно обеспечивает хорошие теплоизоляционные свойства, так как обладает низким коэффициентом теплопроводности, а высокотермостойкое кремнеземное волокно обеспечивает высокую стойкость к прогоранию при воздействии пламени, так как его температура плавления выше температуры пламени.
[16]Облицовочный термостойкий материал обеспечивает сохранение свойств предлагаемого материала в процессе эксплуатации, так как предохраняет теплозвукоизолирующий и огнестойкий слои от осыпания и загрязнения.
[17]Объединение указанных слоев обеспечивает высокие теплозащитные свойства и пожаробезопасность предлагаемого материала.
[18]Дополнительный слой из нетканого иглопробивного материала на основе арамидных волокон, пропитанного составом на основе водной дисперсии сополимера винилхлорида с винилиденхлоридом и винилацетатом, обладает высокой плотностью и в сочетании с теплозвукоизолирующим и огнестойким слоями низкой плотности, облицованными термостойким материалом, обеспечивает повышение коэффициента затухания звуковой волны предлагаемого слоистого материала градиентной структуры.
[19]Пропитка нетканого иглопробивного материала составом на основе водной дисперсии сополимера винилхлорида с винилиденхлоридом и винилацетатом придает ему формоустойчивость (прочность при изгибе).
[20]Установлено, что предлагаемый звукотеплоизолирующий материал обладает высокой стойкостью к прогоранию (в соответствии с требованиями FAR 25.856 по пожаробезопасности) и повышенным коэффициентом затухания звуковой волны в диапазоне частот от 200 до 2000 Гц, что позволяет обеспечить высокий уровень звукоизоляции, а также является формоустойчивым при изгибе, что повышает его технологичность, предотвращает смятие и провисание в процессе эксплуатации и уменьшает вероятность образования коррозии фюзеляжа.
[21]На фигуре 1 показано расположение слоев предлагаемого материала:
[22]1 - теплозвукоизолирующий слой,
[23]2 - огнестойкий слой,
[24]3 - облицовочный термостойкий материал,
[25]4 - дополнительный слой из нетканого иглопробивного материала.
[26]Примеры осуществления
[28]Теплозвукоизолирующий и огнестойкий слои получали гидроформованием из суспензии базальтового и кремнеземного волокон (ТУ 5769-002-57446112-2004, ТУ 5952-184-05-78-69-04-2004) и фенолоформальдегидного связующего СФП-011-Л (ТУ 6-05-1370-90). Далее проводили сушку при Т=150°C в термошкафу в течение 1 часа. Толщина теплозвукоизолирующего и огнестойкого слоев составляла 15 мм и 10 мм соответственно. Полученные слои облицовывали стеклотканью с покрытием из политетрафторэтилена (ТУ 301-05-422-89) и прошивали кварцевой нитью.
[29]Дополнительный слой получали пропиткой нетканого иглопробивного полотна из арамидных волокон (ТУ 63.070-128-09) составом на основе водной дисперсии сополимера винилхлорида с винилиденхлоридом и винилацетатом (ТУ 2242-007-54551969-2009) с последующей сушкой при температуре (105±5)°C и калибровкой на гидравлическом прессе до толщины 1,5 мм. Полученный слой соединяли с пакетом, состоящим из теплозвукоизолирующего и огнестойкого слоев, облицованных стеклотканью с покрытием из политетрафторэтилена.
[30]Изготовление слоистого материала по примерам 2, 3 производили аналогично примеру 1.
[31]В примере 2 в качестве связующего использовали полисульфон ПСФ-150 (ТУ 6-06-46-90), толщина теплозвукоизолирующего, огнестойкого слоев и слоя из пропитанного нетканого полотна составляла 12 мм, 10 мм и 2,5 мм соответственно. В качестве облицовочного термостойкого материала использовали стеклоткань с покрытием из сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом (ТУ 1-92-82-83).
[32]В примере 3 в качестве связующего использовали фенолоформальдегидную смолу марки ВИАМ-Б (ТУ 6-05-1368-70), толщина теплозвукоизолирующего, огнестойкого слоев и слоя из пропитанного нетканого полотна составляла 25 мм, 8 мм и 1,0 мм соответственно. В качестве облицовочного термостойкого материала использовали кремнеземную ткань КТ Э 105 (ТУ 6-48-5786902-91-91).
[33]Звукоизолирующие свойства оценивали по коэффициенту затухания звуковой волны (β), который определяли согласно ОСТ 190435-2007 на акустическом комплексе Pulse Material Testing в диапазоне частот 200-2000 Гц. Величину теплового потока (стойкость к прогоранию) с холодной стороны образца (противоположной воздействию пламени горелки) определяли в соответствии с международными требованиями FAR 25.856 по пожаробезопасности авиационных материалов. Прочность при изгибе (формоустойчивость) оценивали по ГОСТ 4648 при стреле прогиба 10 мм.
[34]В таблице 1 приведены свойства полученного материала.
[35]| Таблица 1 |
| №№ примеров | Свойства |
| Коэффициент затухания звуковой волны (β) при частоте 200-2000 Гц, 1/м | Тепловой поток с холодной стороны образца в течение 15 мин воздействия пламени, кВт/м2 | Прочность при изгибе (формоустойчивость), МПа |
| 1 | 40-164 | 7,5 | 7,5 |
| 2 | 44-81 | 6,0 | 4,1 |
| 3 | 60-196 | 7,0 | 5,8 |
| Прототип | 4-38 | 11,5 | менее 0,1 |
[36]Представленные в таблице результаты испытаний показывают, что предлагаемый материал по сравнению с прототипом при одинаковых частотах обладает в 5-15 раз более высоким коэффициентом затухания звуковой волны, повышенной стойкостью к прогоранию (имеет меньшую величину теплового потока с холодной стороны образца) и высокой прочностью при изгибе (формоустойчивостью), что позволяет использовать его в бортовой конструкции пассажирских самолетов.
[37]Применение предлагаемого огнестойкого слоистого звукотеплоизолирующего материала позволит существенно повысить пожаробезопасность пассажирских самолетов, снизить шум в кабине экипажа и салоне и повысить надежность конструкций, выполненных из него при эксплуатации.
