способ кондиционирования вспененных материалов путем сжатия

Формула изобретения

1. Способ обработки куска отвержденного вспененного материала, имеющего верх, низ и боковые края, высота (толщина) которого измеряется как расстояние между его верхом и низом, который включает сжатие указанного куска со скоростью не более 3,65 м/мин (двенадцать футов в минуту), прекращение указанного сжатия, когда указанный кусок сжат до толщины, составляющей не более 15% от указанной, поддержание давления, приложенного к указанному куску, в течение периода времени не более одной минуты после прекращения сжатия указанного куска, сброс указанного давления, приложенного к указанному куску, и выдерживание указанного куска для восстановления в течение периода времени не менее 48 ч, причем происходит улучшение звукопоглощающих свойств указанного куска.

2. Способ по п.1, в котором указанное сжатие производится со скоростью не более примерно 1,52 м/мин (пять футов в минуту).

3. Способ по п.1, в котором указанный период времени составляет не менее 72 ч.

4. Способ по п.1, в котором указанное давление, прикладываемое к указанному куску, находится в диапазоне значений 55-83 кПа (8-12 psi).

5. Способ по п.1, в котором указанное давление прикладывается к верху указанного куска.

6. Способ по п.5, в котором указанное сжатие прикладывается, по существу, равномерно вдоль указанного верха указанного куска.

7. Способ по п.1, в котором указанный кусок сжимают до значения, составляющего не более 10% от указанной толщины.

8. Способ по п.1, в котором вспененный материал является полиимидом.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Данное изобретение относится к области производства звукопоглощающих материалов, в частности к способу обработки вспененного полиимида путем сжатия.

Описание известного уровня техники

В заявке на патент США №09/296632, поданной 22 апреля 1999 г., находящейся в настоящее время на рассмотрении, описана панель для поглощения акустической энергии. Описание данной заявки включено сюда по ссылке.

В указанной заявке описана звукопоглощающая панель из вспененного полиимида, а также ее полезность и промышленная применимость. Описанный в ней способ производства звукопоглощающих панелей представляет собой известный способ производства отдельных панелей. Это длительная и трудоемкая операция, а полученные в результате панели имеют стоимость, превышающую желательную, поскольку производство панелей является индивидуальным.

В ранее описанном способе заготовка вспененного полиимида изготавливается традиционным способом. Эта заготовка (“булка”) имеет стандартные размеры примерно 127 см (50 дюймов) в ширину × 254 см (100 дюймов) в длину и толщину (высоту) примерно 76 см (30 дюймов). В соответствии с известным способом производства эту заготовку отверждают в контейнере с открытым верхом, так что отвержденная заготовка имеет выпуклый верх, как у булки хлеба. В соответствии с известным способом производства панелей, эту заготовку потом разрезают на панели, имеющие требуемое поперечное сечение. После этого каждая панель проходит индивидуальную обработку с целью приведения к требуемым техническим условиям (кондиционирование). Эта обработка заключается в сжатии листа материала толщиной 7,6 см (3 дюйма) на величину от примерно 50% до примерно 75% от его толщины в несжатом виде, с получением в результате уплотненной пены, имеющей плотность, увеличенную на примерно 7-20%. Прошедшая такое кондиционирование панель обеспечивает повышенное звукопоглощение.

Этот способ производства имеет некоторые недостатки. Во-первых, для кондиционирования каждого листа отдельно требуются большие затраты времени, и было бы желательно производить обработку больших количеств пеноматериала.

Кроме того, поскольку процесс кондиционирования осуществляется после разрезания пеноматериала по требуемой форме, он не может иметь размеры, точно соответствующие целевому назначению, поскольку будет несколько сжат по сравнению со своей первоначальной формой. Хотя этот способ известного уровня техники позволяет приблизительно устанавливать размеры, получаемые после сжатия, было бы желательным использовать по целевому назначению листовой материал, имеющий более точную конфигурацию.

Наконец, было бы желательным осуществлять кондиционирование большего количества пеноматериала для обеспечения возможности получения более крупных панелей и панелей разной формы, что невозможно, когда вспененный материал перерабатывается небольшими количествами.

Таким образом, в технике существует потребность в способе переработки и кондиционирования больших количеств вспененного полиимида, предназначенного для звукопоглощения.

Суть изобретения

В соответствии с изобретением предлагается новый способ обработки пеноматериала в заготовке.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения способ включает сжатие примерно половины вспененной полиимидной заготовки со скоростью не более 3,65 м/мин (12 футов в минуту) от исходной толщины примерно 38 см (15 дюймов) до достижения толщины сжатого материала не более 5,1 см (2 дюйма). Полузаготовку выдерживают в сжатом состоянии не более одной минуты, а затем отпускают. Заготовке дают возможность увеличения в объеме, и она возвращается к примерно 90-95% от первоначальной толщины. Такой кондиционированный пеноматериал может быть затем разрезан или другим способом сформован в звукопоглощающие панели различной толщины и/или формы без возникновения проблем, связанных с конечной усадкой после обработки. Кроме того, обработанная полузаготовка может быть разрезана детали неправильной формы в большем диапазоне размеров, вплоть до максимального размера обработанной полузаготовки.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения сжатие обрабатываемой полузаготовки осуществляется со скоростью примерно 1,52 м/мин (5 футов в минуту).

Различные отличительные признаки, характеризующие новизну изобретения, перечислены, в частности, в прилагаемой формуле изобретения, которая представляет собой часть данного описания. Для лучшего понимания изобретения, его эксплуатационных преимуществ и конкретных целей, достигаемых в результате его применения, следует обратиться к чертежу и описательному материалу, которые иллюстрируют и описывают предпочтительные варианты осуществления изобретения.

На чертеже представлен график, отображающий относительные акустические свойства листа сжатого вспененного полиимида, произведенного индивидуальным способом, по сравнению с акустическими свойствами листа вспененного полиимида аналогичной формы, изготовленного в соответствии с изобретением.

Подробное описание вариантов осуществления, являющихся в настоящее время предпочтительными

Способ производства вспененного полиимида хорошо известен и не будет описываться подробно. Достаточно указать, что при обычном способе производства вспененного материала обычно получают “булку” материала. Стандартная “булка” вспененного полиимида имеет примерно ширину 127 см (50 дюймов), длину 254 см (100 дюймов) и толщину (высоту) 76 см (30 дюймов). Материал обычно изготавливают в коробке с открытым верхом и оставляют в ней отверждаться. Открытый верх обеспечивает возможность расширения верхней части заготовки, в результате чего заготовка имеет обычно искривленный верх, как у булки.

Как описывается в упомянутой выше патентной заявке, было обнаружено, что сжатие отдельных листов вспененного полиимида приводит к получению листов материала, имеющего улучшенное поглощение звука, однако обработка отдельных листов является неэффективной.

Мы обнаружили, что возможно осуществлять обработку полузаготовок вспененного полиимида путем контроля скорости сжатия пеноматериала для того, чтобы не вызвать его разрушения.

Считается, что оптимальной является обработка кусков пеноматериала толщиной примерно 38 см (15 дюймов), поскольку сжатие слишком больших кусков связано с риском появления неоднородностей во внутренней упорядоченности вспененных частиц. Обработка примерно половины булки (по высоте) позволяет избежать этого риска, сохраняя при этом преимущества способа по изобретению. Кроме того, это приводит к получению примерно одинаково обработанных порций пеноматериала.

В соответствии с изобретением, можно осуществлять сжатие полузаготовки вспененного полиимида. Для этого полузаготовку (булку, разрезанную на две примерно равные части по плоскости, параллельной ее основанию) пеноматериала помещают в гидравлический пресс, пригодный для сжатия пеноматериала. Давление по поверхности полузаготовки должно прилагаться равномерно, и для достижения этого предпочтительно используют два гидравлических поршня, равномерно прикладывающих давление к верхней поверхности полузаготовки. Полузаготовка пеноматериала помещается в пресс через боковое отверстие. Стенки пресса должны находиться на некотором расстоянии от краев пеноматериала для того, чтобы пеноматериал не касался стенок при сжатии или не защемлялся между движущейся верхней частью пресса и его неподвижными боковыми стенками. Пресс должен прилагать усилие, достаточное для сжатия заготовки со скоростью, не превышающей 3,65 м/мин (12 футов в минуту). Достаточным является общее усилие в 20-30 тонн, предпочтительно, 25 тонн, прикладываемое к верхней поверхности полузаготовки. Таким образом, прикладываемое к верхней поверхности усилие должно находиться в интервале 55-83 кПа (8-12 psi), предпочтительно, примерно 69 кПа (10 psi).

В наиболее предпочтительном варианте осуществления оптимальная скорость составляет примерно 1,52 м/мин (5 футов в минуту). Полузаготовку толщиной 38 см (15 дюймов) сжимают до толщины примерно 5 см (2 дюйма) и выдерживают в таком состоянии не более одной минуты. После этого давление сбрасывают и сжатой заготовке дают возможность расширяться (“восстановиться”) в течение периода времени не менее 48 часов, предпочтительно, 72 часов, когда она восстановится до толщины примерно 33 или 35,5 см (13 или 14 дюймов) от исходной толщины в 38 см (15 дюймов). Более короткие периоды времени приведут к недостаточному расширению, и их следует избегать.

После полного восстановления булки полузаготовка готова к использованию и может быть сформована в любую желаемую форму. В зависимости от области применения, это может быть неправильная форма или, в большинстве вариантов осуществления изобретения, простые по существу плоские листы, имеющие требуемые размеры.

В результате проведения испытаний было определено, что листы, вырезанные из полузаготовки, подвергнутой такой обработке, проявляют звукопоглощающие свойства, аналогичные показателям индивидуально сформованных листов. Сравнение двух образцов иллюстрируется чертежом который показывает сравнение коэффициента шумоподавления (NRC) для листа материала, изготовленного по способу за изобретением (показан толстой линией), с NRC листа материала, изготовленного в виде отдельного листа (показан тонкой линией) в диапазоне частот. Два результата сопоставимы и превосходят минимальные эксплуатационные требования.

Полузаготовки, обработанные таким образом, имеют дополнительное преимущество, которое заключается в том, что они пригодны к использованию в более широком спектре областей применения, поскольку обработанный пеноматериал не ограничен размерами или формой известных ранее отдельных листов.

Рядовым специалистам в данной области техники понятно, что способ по изобретению может быть использован также для других вспененных материалов, таких как меламин или полиуретан.

Таким образом, хотя здесь были приведены, описаны и выделены фундаментально новые признаки настоящего изобретения применительно к предпочтительному варианту его осуществления, следует понимать, что различные пропуски, замены и изменения в форме и деталях проиллюстрированных устройств и в их работе могут быть осуществлены специалистами в данной области, не отходя от сути настоящего изобретения. Например, явным образом предусматривается, что все комбинации таких элементов и/или стадий способа, которые обеспечивают осуществление по существу такой же самой функции по существу аналогичным образом с достижением такого же результата, входят в объем изобретения. Подстановки элементов из одного описанного варианта осуществления в другое также являются целиком преднамеренными и предусмотренными. Следует также понимать, что чертежи не обязательно выполнены с соблюдением масштаба и по своему характеру являются схематичными. Таким образом, предусматривается, что изобретение ограничено только объемом прилагаемой формулы изобретения.