DE1268294B

DE1268294B - Method for applying an insulation layer to a surface subject to bending vibrations

Info

Publication number: DE1268294B
Application number: DEP1268A
Authority: DE
Inventors: Thomas J Dudek; Glenn E Warnaka
Original assignee: Lord Corp
Current assignee: Lord Corp
Priority date: 1965-04-06
Filing date: 1966-03-29
Publication date: 1968-05-16

Description

Verfahren zur Aufbringung einer Dämmschicht auf eine auf Biegeschwingungen beanspruchte Oberfläche Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbringung einer Dämmschicht aus mechanisch dehn- und kontrahierbarem, polymerem, viskoelastischem Material auf eine auf Biegeschwingungen beanspruchte Oberfläche, insbesondere auf unregelmäßige Oberflächen oder auf Oberflächen mit beschränkter Zugangsmöglichkeit, auf die grundsätzlich kein Dämmmaterial in der üblichen Form, d. h. in Form von geformten Folien oder Platten, aufgebracht werden kann. Beispiele für solche Oberflächen sind die Rümpfe von Unterseebooten und Schiffen, auf die dieses Dämmaterial zur Zeit aufgebracht wird, um die Wirksamkeit der aktiven und passiven Echolotsignale (sonars) des Schiffes zu erhöhen und den Rumpf weniger empfindlich gegenüber den passiven Echolotsignalen von feindlichen Schiffen zu machen.Process for applying an insulating layer to a flexural vibration claimed surface The invention relates to a method for applying a Insulation layer made of mechanically stretchable and contractible, polymeric, viscoelastic Material on a surface subject to bending vibrations, in particular on irregular surfaces or surfaces with limited access, on which basically no insulation material in the usual form, d. H. in the form of shaped foils or plates, can be applied. Examples of such surfaces are the hulls of submarines and ships on which this insulation material is used Time is spent to ensure the effectiveness of the active and passive sonar signals (sonars) of the ship and make the hull less sensitive to the to make passive echo sounder signals from enemy ships.

Polymere viskoelastische Dämmschichten wurden bisher hauptsächlich in Form von gewalzten oder druckgeformten Platten oder Folien, die auf die Innenwand des Schiffsrumpfes geklebt wurden, aufgebracht. Wegen der zahlreichen Verbindungsstücke und baulichen Verstärkungen sind die Innenflächen verhältnismäßig unregelmäßig, und einige von ihnen sind nur schwer zugänglich, insbesondere in den späteren Bauabschnitten des Schiffsrumpfes, wenn das Dämmaterial normalerweise aufgebracht wird. Aus diesem Grund ist das Einfügen und Festkleben von Dämmaterial in Form von geformten Platten oder Folien langwierig und aufwendig.Polymeric viscoelastic insulation layers have heretofore been mainly in the form of rolled or compression molded sheets or foils that are placed on the inner wall of the ship's hull were glued, applied. Because of the numerous connectors and structural reinforcements, the inner surfaces are relatively irregular, and some of them are difficult to access, especially in the later stages of construction of the ship's hull when the insulation material is normally applied. For this The reason is the insertion and gluing of insulating material in the form of shaped panels or foils lengthy and complex.

Aus der deutschen Patentschrift 898 877 ist ein schall-, wärme- und atomstrahlendämmender Bleiasbestschutz mit gleichzeitiger antikorrosiver Wirkung bekannt, bei dem Asbest und metallisch reines Blei in Pulverform, gegebenenfalls zusammen mit einem Bindemittel, das durch ein geeignetes Lösungsmittel in den pastenförmigen oder flüssigen Zustand gebracht wurde, miteinander vermischt sind. Dieses nicht viskoelastische Material besitzt auf Grund seines Bleigehalts ein verhältnismäßig hohes spezifisches Gewicht. Außerdem ist bei diesem Material keine reproduzierbare Beziehung zwischen einem durch Aufspritzen oder Aufspachteln aufgebrachten Material und einem Material in Form von geformten Platten oder Folien herzuleiten, weil letztere ohne Lösungsmittel überhaupt nicht herstellbar sind.From the German patent specification 898 877 is a sound, heat and Atomic radiation insulating lead asbestos protection with simultaneous anti-corrosive effect known, where asbestos and metallically pure lead in powder form, optionally together with a binder, which is made by a suitable solvent in the pasty or brought to a liquid state, are mixed with one another. Not this one viscoelastic material has a relatively high due to its lead content high specific weight. In addition, this material is not reproducible Relationship between a material applied by spraying or troweling and to derive a material in the form of shaped sheets or foils because the latter cannot be produced at all without a solvent.

Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift 1040 945 ein Verfahren zum Herstellen festhaftender Organopolysiloxane enthaltender Uberzüge auf Metalloberflächen bekannt, bei dem als Grundierung ein Siliconharz und darauf ein kaltvulkanisierender Siliconkautschuk aufgetragen wird. Der Siliconkautschuk wird hierbei ohne Verwendung von Lösungsmitteln aufgetragen, weshalb eine Aussage über die unterschiedlichen Eigenschaften einer unter Zusatz eines Lösungsmittels aufgetragenen Schicht bzw. eine zahlenmäßige Beziehung der Eigenschaften der beiden Schichten aus dieser Patentschicht nicht abgeleitet werden können.Furthermore, from German patent specification 1 040 945 a method for producing firmly adhering coatings containing organopolysiloxanes on metal surfaces is known, in which a silicone resin is applied as a primer and a cold-vulcanizing silicone rubber is applied to it. The silicone rubber is applied without the use of solvents, which is why a statement about the different properties of a layer applied with the addition of a solvent or a numerical relationship between the properties of the two layers cannot be derived from this patent layer.

Schließlich ist aus der österreichischen Patentschrift 202 325 eine Wandverkleidung mit schalldämpfender Wirkung bekannt, die aus einer dünnen, harten und glatten sowie offen mikroporösen, auf Abstand von einer schallharten Fläche montierten schalldämpfenden Folie besteht. Es handelt sich also nicht um ein viskoelastisches Material. Auch eine Beziehung zwischen den Eigenschaften einer ohne bzw. mit Lösungsmittel hergestellten Folie ist dieser Patentschrift nicht zu entnehmen.Finally, from the Austrian patent specification 202 325 a Wall cladding known with sound-absorbing effect, consisting of a thin, hard and smooth as well as open microporous, at a distance from a reverberant surface mounted sound-absorbing film. So it is not a viscoelastic one Material. Also a relationship between the properties of a solvent and a solvent produced film can not be found in this patent specification.

Die Erfindung bezweckt die Aufbringung einer Dämmschicht aus einem polymeren viskoelastischen Material, wodurch die vorstehend angegebenen Nachteile beseitigt und ein vorhersehbarer Dämmeffekt gegenüber einem Standard-Dämmaterial erreicht werden.The invention aims to apply an insulating layer from one polymeric viscoelastic material, eliminating the aforementioned disadvantages eliminated and a predictable insulation effect compared to a standard insulation material can be achieved.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Aufbringung einer Dämmschicht aus mechanisch dehn- und kontrahierbarem polymerem viskoelastischem Material, das im wesentlichen aus einem Polyvinylchlorid acetat-Mischpolymerisat mit einem Monornerenverhältnis von etwa 87:13, Butylbenzylphthalat als Weichmacher und Füllstoffen. insbesondere Kohlenstoff-Füllstoffen, besteht, auf eine gegebenenfalls mit einer Klebschicht versehene. auf Biegeschwingungen beanspruchte Oberfläche, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Lösung oder Dispersion des viskoelastischen Materials in Methylenchlorid auf die zu dämmende Oberfläche in einer bestimmten Schichtdicke zu einer Dänlillschicht aufgespritzt oder aufgespachtelt wird, deren Dichte nach Verdampfen des Lösungsmittels wesentlich geringer ist, als die Dichte (Standarddichte) einer aus dem gleichen Material auf die Oberflüche unter Druck ausgewalzten Platte oder Folie ist und deren Youngscher Elastizitätsmodul zu dem der letzteren im Verhältnis folgender Formel steht: worin E; den Youngschen Modul des Däniinaterials mit Standarddichte. P= die Dichte des Däniinaterials mit Standarddichte. E, den Youngschen Modul des aufgespritzten oder gespachtelten viskoelastischen Dänimaterials. P, die Dichte des aufgespritzten oder gespachtelten viskoelastischen Däniinaterials. W, das Gewicht je Flächeneinheit der zu verdiininiendcn Oberfläche, W, das Gewicht je Flächeneinheit der aufgespritzten oder gespachtelten viskoelastischen Schicht und P, die Dichte der zu verdämmenden Oberfläche darstellt. wobei sich der Verlustfaktor des Däminaterials mit den tatsächlichen Änderungen der Dichte dieses Materials nicht wesentlich verändert.The invention relates to a method for applying an insulating layer made of mechanically stretchable and contractible polymeric viscoelastic material, which essentially consists of a polyvinyl chloride acetate copolymer with a monomer ratio of about 87:13, butylbenzyl phthalate as plasticizer and fillers. in particular carbon fillers, on one optionally provided with an adhesive layer. Surface subject to bending vibrations, which is characterized in that a solution or dispersion of the viscoelastic material in methylene chloride is sprayed or troweled onto the surface to be insulated in a certain layer thickness to form a Danish layer, the density of which is significantly lower than the density after the solvent has evaporated (Standard density) of a sheet or foil rolled out of the same material onto the surface under pressure and its Young's modulus of elasticity to that of the latter is in the ratio of the following formula: wherein E; the Young's modulus of the Danish material with standard density. P = the density of the standard density Danish material. E, the Young's modulus of the sprayed or trowelled viscoelastic Danish material. P, the density of the sprayed or trowelled viscoelastic Danish material. W, the weight per unit area of the surface to be thinned, W, the weight per unit area of the sprayed or trowelled viscoelastic layer and P, the density of the surface to be dammed. the loss factor of the dam material does not change significantly with actual changes in the density of that material.

Erfindungsgemäß wird das polymere viskoelastische Däininaterial mit einem geeigneten Lösungsmittel vermischt, bis das Gemisch so flüssig oder plastisch ist. daß es auf die zu verdiiinniende Oberfläche aufgespritzt oder aufgespachtelt werden kann. Damit eine gute Verbindung entsteht. wird diese Oberfläche vor dem Aufbringen der Dltnlnlschicht vorzugsweise mit eitlem geeigneten Klebstoff beschichtet. Beim Aufspritzen und im geringeren Ausmaß auch beim Aufspachteln wird die Schicht in kleinen Anteilen aufgebaut. so daß das Lösungsmittel verdampfen kann.According to the invention, the polymeric viscoelastic resin material is mixed with a suitable solvent until the mixture is so liquid or plastic. that it can be sprayed or trowelled onto the surface to be thinned. So that a good connection is created. this surface is preferably coated with a suitable adhesive before the thin film is applied. When spraying on and, to a lesser extent, when applying a spatula, the layer is built up in small parts. so that the solvent can evaporate.

Beispiel Auf einer Grundplatte aus Stahl wird ein Klebstoffüberzug, vorzugsweise ein geeigneter handelsüblicher Epoxyklebstoff aufgebracht. Ober diesem Uberzug befindet sich mit der Grundplatte in Verbindung stehend eine Schicht aus polymerem. viskoelastischem Dämmaterial. z. B. ein Polvvinylchloridacetat-Mischpolymerisat..das mit Butylbenzylphthcilat weichgestellt und mit flockenförmigem Graphit und Ruß gef`tillt ist. Man kann zweckmäßig noch weitere Komponenten als flammhemmende Mittel und Stabilisatoren zusetzen. Eine typische Analyse des Dämmmaterials ist in der nachstehenden Tabelle angegeben: Gewichts- Komponente Funktion prozent Polyvinylchlorid- Polymerisat 34,5 acctat-Mischpoly- merisat (87: 13) Butylbenzylphthalat Weichmacher ?0,5 Antimonoxyd flammhemmen- 1.7 des Mittel Polyesterharz. Stabilisator 0.65 Dreibasisches Blei- Stabilisator 0.65 phosphit »Flocken«-Graphit Füllstoff 40.5 Ruß Füllstoff 1.5 100.00 Der in der Tabelle angegebene Stabilisator kann außer Polyesterharz auch eine äquivalente Substanz. sein. Zusätzlich kann eine kleine Menge (etwa 1 Gewichtsprozent) -an Mono- und Diphosphorsäureestern von langkettigen Alkoholen als Gleitmittel verwendet werden. Das Dänlnlaterial und seine Komponenten sind im einzelnen in der »L'S-Militar@ Specific<ition. M 1 L-P-?3 653A (SH I PS)« unter » 1'I@istir Slicet, Vibration Damping« angegeben.Example An adhesive coating, preferably a suitable commercially available epoxy adhesive, is applied to a steel base plate. Above this cover there is a layer of polymer in connection with the base plate. viscoelastic insulation material. z. B. a Polyvvinylchloridacetat-Mischpolymerisat..das softened with butylbenzylphthcilat and filled with flaky graphite and soot. You can expediently add further components as flame retardants and stabilizers. A typical analysis of the insulation material is given in the table below: Weight Component function percent Polyvinyl chloride polymer 34.5 acctate mixed poly merisat (87: 13) Butyl benzyl phthalate plasticizer? 0.5 Antimony oxide flame retardant 1.7 of the means Polyester resin. Stabilizer 0.65 Tri-basic lead stabilizer 0.65 phosphite "Flake" graphite filler 40.5 Carbon black filler 1.5 100.00 The stabilizer given in the table can also contain an equivalent substance in addition to polyester resin. be. In addition, a small amount (about 1 percent by weight) of mono- and diphosphoric acid esters of long-chain alcohols can be used as a lubricant. The Danish material and its components are detailed in the "L'S-Militar @ Specific" ition. M 1 LP-? 3 653A (SH I PS) «under» 1'I @ istir Slicet, Vibration Damping «.

Bei den in der Praxis in Frage kommenden Ternperatur- und Frequenzbereichen liegen die Werte für die Parameter des Difininaterials gewöhnlich in folgenden Bereichen: E, = 1.6? ' 10' bis 0.63 - 10' kg c111-P, = l.58 g ctll3 E, = 1.? - 10' bis 0._' I - 10' k @g C,112 P_ = 1.1-l g cm' Die Werte für W, und W, hängen von den Eigenschaften und der Schichtdicke der zu verdämmeilden Oberfläche bzw. des D;iniinaterials ab. Gewöhnlich liegt das Verhältnis V1', zu #'1't zwischen etwa 0.05 und !.0. PI ist die Dichte des Materials der zu verdäminenden Oberfläche.In the temperature and frequency ranges that come into question in practice, the values for the parameters of the difinin material are usually in the following ranges: E, = 1.6? '10' to 0.63 - 10 'kg c111-P, = l.58 g ctll3 E, = 1.? - 10 'to 0._' I - 10 'k @g C, 112 P_ = 1.1-lg cm' The values for W, and W, depend on the properties and the layer thickness of the surface to be dammed or the D; iniinaterials away. Usually the ratio V1 'to #'1't is between about 0.05 and! .0. PI is the density of the material of the surface to be deminished.

Bei den üblichen Verfahren wird der vorstehend angegebene Ansatz gründlich auf Walzen durchgemischt und dann unter Druck zu ebenen Folien oder geometrischen Platteil mit der gewünschten Fläche. Konfiguration und Stärke geformt. Das 'Material hat eine Dichte von etwa l.58 g cm'. Bei diesem 'Material handelt es sich uni das »Diinimmaterial mit Standarddichte«.In the usual processes, the above-mentioned approach is thoroughly mixed on rollers and then under pressure to form flat sheets or geometrical parts with the desired area. Shaped configuration and strength. The 'material has a density of about 1.58 g cm'. In this' material is uni the "Diinimmaterial standard density".

Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird der vorstehend beschriebene Ansatz in Nletli\ lenchlorid. in einem Gewichtsverhältnis von etwa 31"" Polvmerisat und 69"" Lösungsmittel gelöst und darin verteilt. hlethylenchlorid wird bevorzugt als Lösungsmittel verwendet. da es infolge seines niedrigen Siedepunktes von etwa 40 C schnell verdampft. seine Diffusionsgeschwindigkeit infolge seines niedrigen Molekulargewichtes hoch ist und infolge seiner ;@ichtentflammbarkeit und Umgiftigkeit für das Aufbringen die erforderliche Sicherheit gewährleistet ist. Die erhaltene Lösung wird unter hohem Druck durch eine Spritzdüse ohne Zumischen von Luft vor dem Austritt aus der Düse aufgespritzt. Die aufgespritzte Lösung wird auf der mit Klebstoff' beschichteten Oberfläche des Grundmetalls in Teilschichten von etwa 1.3 minn abgeschieden, bis die gewünschte Dicke erreicht ist, wobei zwischen dem Aufbringen der aufeinanderfolgenden Teilschichten ausreichende Zeit zur Bildung eines starren Uberzuges infolge Verdampfung des Lösungsmittels gelassen wird. Der gleiche Dämmansatz kann auch durch Spachteln auf die Oherlliiche aufgebracht werden, vorausgesetzt, daß die Oberfläche hinreichend zugänglich ist. Itn letzteren Fall ist die verwendete Lösungsmittelmenge geringer. so daß die gewünschte Dicke schneller erreicht wird.According to the method according to the invention, that described above becomes Approach in lene chloride. in a weight ratio of about 31 "" Polvmerisat and 69 "" solvent dissolved and dispersed therein. Ethylene chloride is preferred used as a solvent. because of its low boiling point of about 40 C evaporates quickly. its diffusion rate as a result of its low Molecular weight is high and as a result of its; @flammability and non-toxicity the necessary security is guaranteed for the application. The received Solution is prepared under high pressure through a spray nozzle without adding air sprayed onto the outlet from the nozzle. The sprayed solution is on the with Adhesive 'coated surface of the base metal in partial layers from about 1.3 minn deposited until the desired thickness is reached, with between sufficient time to form after applying the successive partial layers a rigid coating is left due to evaporation of the solvent. Of the The same insulation approach can also be applied to the Oherlliiche by filling, provided that the surface is sufficiently accessible. In the latter case the amount of solvent used is less. so that the desired thickness faster is achieved.

Durch Aufbringen des vorstehend genannten pol@-meren viskoelastischen Materials durch Aufspritzen oder Aufspachteln erhält man eine Dänlnlschicht, die eine wesentlich geringere Dichte (etwa 1.15 g cni`) hat als das »Diinimitterial mit Standarddichte« (etwa 1.58 g ein'), wie es mit dem gleichen Ansatz durch Walzen und Formen zu einer Platte oder Folie unter Druck erhalten wird. Diese Dichtedifferenz hängt offenbar von der Anwesenheit von mikroskopischen Lufteinschlüssen in dem aufgespritzten odergespachtelten Uherzug ab. Weiterhin ist der Youngsche Elastizitätsmodul des aufgespritzten viskoelastischen Materials wesentlich geringer als der des Materials mit Standarddichte.By applying the above-mentioned polymeric viscoelastic material by spraying on or troweling it on, a thin layer is obtained which has a significantly lower density (about 1.15 g cni`) than the "diinimitterial with standard density" (about 1.58 g a ') like it obtained with the same approach by rolling and molding into a plate or sheet under pressure. This difference in density obviously depends on the presence of microscopic air inclusions in the sprayed or spatula-applied draft. Furthermore, the Young's modulus of elasticity of the sprayed-on viscoelastic material is significantly lower than that of the material with standard density.

Bisher haben diese Uberlegungen die Anwendung der Spritz- und Spachteltechnik mit verschiedenen Ansätzen verhindert. da das erhaltene Dälnmateriaf hinsichtlich der Dichte und des Elastizitätsinoduls unbefriedigend schien. Weiterhin wurde die Verwendung von au@gespritztein oder aufgespachtelteln Material auch deshalb als tinhefriccii(-,end an-,eschen. weil seine Dünnn ei@@enschaften nicht vorhersehbar waren und nicht mit hinreichender Genauigkeit mit den Dänimeigenschaften eines Materials mit Standarddichte in BezielitinL, gesetzt werden konnten. Mit Hilfe des Dänimaterials. das der eingangs an-0cLlehenen empirischen Beziehung genügt-. konnten genaue und reprocltizierharc Ei-(-,ehnissc erzielt werden.So far, these considerations have been based on the use of spray and spatula technology prevented with different approaches. as the obtained Dälnmateriaf regarding the density and elastic modulus appeared unsatisfactory. Furthermore, the This is why the use of sprayed or troweled material is also used as a tinhefriccii (-, end an-, ash. because its thin properties are unpredictable were and not with sufficient accuracy with the Danish properties of a material with standard density in BezielitinL, could be set. With the help of the Danish material. that satisfies the empirical relationship borrowed at the beginning. could be accurate and reprocltizierharc egg - (-, ehnissc.

Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung besteht also darin. daß das pol@inere. viskoelitsti,che D:iniinaterial durch Aufspritzen oder Aufspachteln in Form einer Däminschicht auf unregelni;ifiige oder verll;iltnisilliißig tinzu,-,iin(iliclie Oberflächen aufgebracht werden kann. so daß das Aufbringen schneller und billiger wird. Weiterhin lifßt sich die Däminwirksanikeit des aufgespritzten oder gespachtelten Materials gegenüber der von ähnlichem Material mit Standarddichte vorausberechnen.Thus, one of the advantages of the present invention is that. that the pol @ inere. viskoelitsti, che D: iniinaterial by spraying or troweling in the form of a layer of demin on irregular or verll; iltnisilliiigte tinzu, -, iin (iliclie Surfaces can be applied. so that the application is faster and cheaper will. Furthermore, the anti-daemin effect of the sprayed or filled Predict material against that of similar material with standard density.

Claims

Claim: Method for applying an insulating layer made of mechanically stretchable and contractable, polymeric, viscoclastic material, which essentially consists of a polyvinyl chloride-acetate copolymer with an inner ratio of about 87: 13.Butylbenzyl phthalate as plasticizer and fillers, in particular carbon fillers. consists. onto a surface which is optionally provided with an adhesive layer and subjected to flexural vibrations. dad ti rchgcke nnrcichne t. that a solution or dispersion of the viscoelastic material in methylene chloride is sprayed or spackled onto the zti insulating surface in a certain layer thickness to form a mini-layer, the density of which after evaporation of the solvent is much lower than the density (standard density) of one made of the same material on the The surface of the sheet or film is fluffed under pressure and whose Young's modulus of elasticity is related to that of the latter in the ratio of the following formula: wherein E; the Young's modulus of the diimine-in material with standard density. P; the density of the insulation material with standard density. E, Young's modulus of the hoof-sprayed or troweled viscoelastic diaphragm material. P, the density of the sprayed or trowelled viscoclastic Danish material. W, the weight per unit area of the zti diluting surfaces. W, the weight per unit area of the sprayed or trowelled viscoelastic layer and P, the density of the surface to be diluted, the loss factor of the insulation material not changing significantly with the actual changes in the density of this material. Documents considered: German Patent No. 898 877; German Auslegeschrift No. 1 040 945: Austrian Patent No. 303 325.