我们看不见它,但我们肯定能听到它。从汽车发动机的嘎嘎声到洗碗机的嗡嗡声,振动引起的声音无处不在。它几乎来自任何有活动部件的东西:暖通空调系统、洗衣机、公共汽车、火车、汽车等等。减音技术通过减少产生这些不受欢迎的声音的机械振动,有助于在混乱中带来安静。在汽车和其他应用中,一种常见的声音阻尼方法包括在门框之间、地板下和其他振动部件之间放置厚厚的沥青垫。虽然这些材料在降噪方面发挥着关键作用,但它们与自动化装配不兼容。护垫必须手工切割、胶合和安装;将它们放置在汽车或其他终端产品难以触及的区域尤其困难。

陶氏认识到需要精简的解决方案,开发了水性丙烯酸树脂组合,以促进厚膜涂料替代沥青垫。该技术被称为液体减震(LASD),与传统垫片相比,该技术为OEM提供了许多关键优势,包括更容易应用、更高的阻尼性能、更轻的重量和更少的浪费。对于涂料配方商来说,该技术为新的市场销售提供了机会:潜在的应用包括汽车制造、家电和商业建筑。

运动中的声音

多年来,汽车制造商一直在采取措施降低振动和声音。一些最早的汽车解决方案只是通过添加珠子和肋来加强金属面板。虽然这是一种提高刚性的有效方法,但其局限性增加了面板设计和制造过程的复杂性。此外,它给汽车增加了相当大的重量,而不能有效地消散声音。今天,在汽车制造中,由于使用薄板金属和空心管成型,从钢框架到一体结构的迁移带来了额外的减声挑战。这些功能有助于减轻车辆重量,提高油耗,并提供更高的安全等级和乘客保护。这也意味着车辆会传递更多不必要的声音,从而增加噪音、振动和刺耳度(NVH),从而对乘坐舒适性产生不利影响。当更薄的金属板用于电器和其他类似结构的产品时,NVH也会增加。

液体减声

ACOUSTICRYL™水性丙烯酸树脂通过创新技术将机械应力传递到专有的粘弹性聚合物,为液体涂层带来减声能力。研究表明,与沥青衬垫相比,这种机制提供了更好的减声性能,如图1所示,在关键温度下,复合损失因子(CLF)增加。CLF是一种衡量声音阻尼性能的标准指标:它的值相当于从基板上去除振动能量的能力。CLF值越高,声音能量的去除就越大。

除了更高的CLF带来的性能改善外,与沥青垫片相比,ACOUSTICRYL树脂技术还提供了许多关键的材料处理和应用优势。例如,为了适应汽车内不同配置的空间,沥青垫必须以各种形状和大小储存。这使得库存管理更加复杂,并增加了存储所需的空间。此外,沥青垫经常修整以适应现场,导致材料浪费。相比之下,ACOUSTICRYL树脂提供了单一来源的解决方案,不仅可以适应多种汽车或电器配置,还可以更容易地到达难以到达的地方。它们与自动化应用兼容,需要更少的库存,占用更少的存储空间,产生更少的材料浪费。这种多功能技术可以以各种厚度喷涂到几乎任何声音传输基板上,包括具有挑战性的弯曲或独特形状,并提供一定的灵活性,允许喷涂后的钢板弯曲和成型(图2),所有这些都可以实现更全面的覆盖和有效性。除了水性涂料与溶剂型涂料相比具有低气味和低VOC的固有优势外,这些特征也体现在涂料中。

工作原理

LASD涂层通常是2到4毫米(~80到160密尔)厚,但可以更厚或更薄,这取决于与基材和性能要求相关的因素。

如图3所示,ACOUSTICRYL树脂技术的阻尼性能与涂层厚度相关:涂层越厚阻尼性能越好,反之亦然。因此,与预先确定厚度的沥青垫相比,这项新技术提供了实时定制的阻尼性能。这意味着高振动点可以用较厚的涂层处理,以获得更高的阻尼性能,而中等振动点可以用较薄的涂层处理,以获得中等阻尼性能。这一定制功能有助于进一步降低与汽车和/或OEM降噪相关的材料成本和重量(与沥青垫相比,重量可降低35%)。

演示减音

虽然CLF是公认的LASD涂层减声性能的科学测量,但通过实际的实验室演示可以更简单地观察到减声效果。例如,在陶氏东北技术中心的LASD研究实验室进行了一次投球演示,以听觉和视觉捕捉涂层消除振动的能力。在这个录像演示中,一个钢珠轴承从等高掉落到一个未涂层和lasd涂层的夸脱钢罐上。从听觉上看,当钢珠轴承落在涂有lasd的罐子上时,共鸣的声音明显更安静,不那么刺耳,消散得更快。从视觉上看,与未涂有lasd的罐子相比,落在涂有lasd的罐子上的球反弹得没有那么高,几乎立即停止反弹,在未涂有lasd的罐子中,钢球轴承反弹得更高,时间更长。这种视觉上的差异反映在图4所示的视频中。(完整影片可于www.dow.com/coatings)。

结论

如果没有金属表面的噪音和振动控制,现代生活的微妙配乐更像是稳定的咆哮。传统的解决方案,如沥青垫有助于降低噪音水平,但通常难以生产和应用,增加了大量的最终用途产品的重量,并引入高排放。ACOUSTICRYL树脂技术是一种可喷涂的替代技术,通过液体降噪来解决噪声管理问题。该技术代表了一种相对较新的涂料类别,与沥青衬垫相比具有关键优势。这些优点包括优异的阻尼性能、自动化应用、减轻重量、多功能使用和简化库存。由于它是水性的,这种新的树脂技术还有助于降低VOC的排放,减少工人的接触,同时通过各种可由自动控制引导的无空气喷涂应用系统保持高效率的加工。从家用电器,到汽车运输,再到商业建筑等等,ACOUSTICRYL技术正在帮助使噪音管理更容易,生活更安静。