Конструкционный слоистый материал

 

Изобретение относится к производству листовых конструкционных материалов для корпусов акустических систем. Сущность изобретения: в конструкционном слоистом материале наружные слои выполняют на основе древесного материала, а внутренние слои на основе вязкоупругого материала, по меньшей мере один из внутренних слоев выполнен из материала с модулем Юнга 3·10⁷ - 3·10⁹ Па. 2 табл.

Изобретение относится к производству листовых конструкционных материалов для корпусов акустических систем (АС) высшей группы сложности (высокой верности воспроизведения) бытового и профессионального назначения.

Известны акустические системы, стенки корпусов которых выполнены из фанеры или древесно-стружечных плит (ДМСП) различной толщины [1] Основной недостаток известного решения состоит в том, что фанера и ДСП имеют низкой коэффициент потерь, что не позволяет изготавливать корпуса АС высшего класса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному техническому решению является известное решение, взятое в качестве прототипа [2] Известным решением является конструкционный слоистый материал типа "Сэндвич", выполненный из слоев натурального березового шпона, между которыми размещен внутренний слой на основе резинобитумной смеси.

Недостаток материала, изготовленного по прототипу, состоит в том, что он обладает коэффициентом потерь, удовлетворяющим требованиям, предъявляемым к АС высшей группы сложности категории Hi-Fi только в ограниченном диапазоне звуковых частот и не может обеспечить высокую верность воспроизведения во всем частотном диапазоне.

Целью изобретения является повышение коэффициента потерь конструкционного материала для улучшения акустических свойств АС.

Указанная цель достигается тем, что в конструкционном слоистом материале, включающем наружные слои на основе древесного материала и внутренние на основе вязкоупругого материала, по меньшей мере один из внутренних слоев выполнен из материала с модулем Юнга 3·10⁷ 3·10⁹ Па, что вязкоупругие слои выполнены состоящими из нескольких слоев из материалов с различными коэффициентами потерь и толщинами, что внутренние слои выполнены из материалов с различными вязкоупругими параметрами и соединены прослойками с модулем Юнга 1·10⁷ 2,5·10¹⁰ Па, что слои в материале имеют толщины в пределах: наружные 2,0 25 мм, внутренние 0,5 10 мм и прослойки 0,01 0,15 мм, что срединные плоскости наружных слоев расположены асимметрично срединной плоскости конструкционного материала и срединных плоскостей внутренних слоев, наружные слои выполнены из древесных плит плотностью 600 800 кГ/м³ и между внутренними слоями из вязкоупругого материала может быть размещен по крайней мере один слой из материала наружных слоев, соединенный также прослойками.

Отличием изобретения является то, что по крайней мере один из внутренних слоев выполнен из материала с модулем Юнга 3·10⁷ 3·10⁹ Па, что внутренний слой выполнен состоящим из нескольких слоев из материалов с различными вязкоупругими параметрами и толщинами и соединен прослойками с модулем Юнга 1·10⁷ 2,5·10¹⁰ Па, слои конструкционного материала имеют толщины в пределах: наружные 2,0 25 мм, внутренние 0,5 - 10 мм внутренние 0,5 10 мм и прослойки 0,01 0,15 мм, срединные плоскости наружных слоев расположены асимметрично срединной плоскости конструкционного материала и срединных плоскостей внутренних слоев, наружные слои выполнены из древесных плит плотностью 600 800 кг/м³ и между внутренними слоями из вязкоупругого материала может быть размещен по меньшей мере один слой из материала наружных слоев соединенный также прослойками.

Среди известных в науке и технике решений не выявлено аналогичных технических решений, следовательно, заявленное техническое решение не известно из уровня техники и соответствует критерию "Новизна".

Заявленное решение для специалиста явным образом не следует из уровня техники, следовательно, оно соответствует критерию "Изобретательский уровень".

Заявленное решение будет использовано при создании акустических систем высшей группы сложности категории Нi-Fi (высокой верности воспpоизведения) бытового и профессионального назначения. При этом изготовление конструктивного слоистого материала будет осуществлено из отечественных серийно изготовляемых компонентов на линиях, оснащенных отечественным серийным и нестандартизованным оборудованием, следовательно, оно соответствует критерию "Промышленно применимо".

Использование конструктивного слоистого материала в акустических системах позволит увеличить за счет повышения коэффициента потерь звукоизоляцию стенок в области резонансных частот на 6 12 дБ.

Сущность заявленного решения поясняется и подтверждается экспериментами, выполненными в лабораториях и на стендах Всероссийского НИИ деревообрабатывающей промышленности (ВНИИИдрев), г. Балабаново, Калужской обл. и Акустического института им. акад. Н.Н. Андреева (АКИН) г. Москва.

При изготовлении конструктивного слоистого материала были использованы следующие составляющие: в качестве наружных слоев и слоев, размещенных между внутренними вязкоупругими слоями, брали древесно-волокнистые плиты по ТУ 131ССР78-88 и древесно-волокнистые плиты средней плотности по ТУ ОП 13-0273643-75-91.

В качестве внутренних слоев брали ВМЛ-25 по ТУ 6-05-211-980-77, ВМЛ-5К по ТУ 6-05-211-1399-88, "Випонит" по ТУ 6-05-041-560-77 "Агат" по ТУ 6-05-5091-77, а для прослоек использовали клеи: ПНЭ по ТУ 6-06-89/89, СКЛ по ТУ 1-596-104-590-80 и поливинилацетатную дисперсию.

Технология изготовления конструкционного слоистого материала поясняется следующими примерами.

Пример 1. Изготовление трехслойного "Сэндвича". Брали древесно-волокнистую плиту толщиной 2,0 и 3,0 мм при плотности 750 кг/м³. Для внутреннего слоя брали ВМЛ-25 толщиной 0,5 мм с модулем Юнга 3·10⁸ Па. Для прослойки использовали клей ПНЭ с расходом, обеспечивающим ее толщину 0,01 мм. Из листовых материалов вырезали пластины размером 500 х 900 мм. Сборка пакета выполнялась с такой последовательности: укладывал пластину из ДВП толщиной 2,0 мм. На нее укладывали пластину ВМЛ-25, предварительно нанеся на обе пластины клей ПНЭ, затем укладывали пластину из ДВП толщиной 3,0 мм. Получался слоистый пакет: ДВП прослойка ВМЛ-25 - прослойка ДВП. Собранный пакет помещали в пресс и выдерживали без нагрева под давлением 0,25 МПа в течение 2 ч. Готовый слоистый материал обрезали по формату для изготовления корпусов АС-65, на которых затем проводилась оценка качества звучания и эффективности конструктивного материала. Одновременно из конструкционного материала готовили образцы и исследовали его физико-механические и акустические свойства.

Примеры выполнения заявленного решения приведены в табл. 1. В табл. 2 приведены результаты испытаний образцов конструкционного слоистого материала, выполненного по примерам 1-18.

Анализ представленных в табл. 1 и 2 сопоставительных технологических приемов, физико-механических и акустических свойств конструкционного слоистого материала показывает преимущество предложенного технического решения по сравнению с прототипом. Стабильность высоких значений коэффициентов потерь конструкционного слоистого материала в области резонансных частот позволяет изготавливать корпуса АС с улучшенными свойствами.

Формула изобретения

1. Конструкционный слоистый материал, включающий наружные слои на основе древесного материала, соединенные клеевыми прослойками с внутренними слоями вязкоупругих материалов, отличающийся тем, что по меньшей мере один из внутренних слоев выполнен из материала с модулем Юнга 3·10⁷ - 3·10⁹ Па и соединен клеевыми прослойками с модулем Юнга 1·10⁷ 2,5·10¹⁰ Па.

2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что вязкоупругий слой выполнен состоящим из нескольких слоев из материалов с различными коэффициентами механических потерь η в пределах 0,1 1,5 и толщинами, причем соотношение толщин не более 1:10.

3. Материал по п.1, отличающийся тем, что слои, составляющие материал, имеют толщины в пределах: наружные 2,0 2,5 мм, внутренние 0,5 10 мм и прослойки 0,01 0,15 мм.

4. Материал по п.1, отличающийся тем, что толщина наружных слоев, одинаково удаленных от центрального внутреннего слоя, может быть различной при одинаковой толщине равноудаленных внутренних слоев.

5. Материал по п.1, отличающийся тем, что толщины внутренних вязкоупругих слоев различны h_1bn (0,1 1)h_2bn, где h толщина соответственно 1 и 11 внутреннего вязкоупругого слоя.

6. Материал по п.1, отличающийся тем, что между внутренними слоями из вязкоупругого материала может быть размещен по меньшей мере один слой из древесной плиты, соединенный также прослойками.

7. Материал по п. 1, отличающийся тем, что наружные слои выполняют из древесных плит плотностью 600 850 кг/м³.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2