Inhalt und Anforderungen bei der Formulierungsentwicklung von Dämpfungsmaterialien

Viskoelastische Dämpfungsmaterialien basieren auf Hochpolymeren, aber reine Polymere können in der Regel nicht direkt verwendet werden. Sie müssen mit anderen Rohstoffen gemischt werden, um ihre Eigenschaften zu verbessern und zu verstärken. Dies erfordert eine wissenschaftlich angemessene Mischung verschiedener Rohstoffe – wir bezeichnen dies als Formulierungsentwicklung. Die Rohstoffe in einer Formulierung werden als „Komponenten“ bezeichnet, wobei das hauptsächliche Hochpolymer (üblicherweise Kautschuk oder Kunststoff, einheitlich oder mehrerer Typen) als Bindemittel gilt, und alle übrigen Komponenten zusammen als Zusatzstoffe bezeichnet werden.

Viskoelastische Dämpfungsmaterialien sind mehrkomponentige Kompositssysteme, die durch Mischen von viskoelastischen polymeren Bindemitteln mit verschiedenen Zusatzstoffen in spezifischen Verhältnissen hergestellt werden. Das Wesen solcher Formulierungsentwicklungen besteht darin, in das ausgewählte viskoelastische Polymer spezifische Arten (Name, Typ, Spezifikation usw.) und Mengen (Verhältnis) von Zusatzstoffen zuzufügen, um sicherzustellen, dass das Endprodukt die Zielleistungsanforderungen erfüllt. Eine Formulierung listet nicht nur die Komponenten und ihre Mengen auf, sondern spiegelt auch indirekt Informationen wie die grundlegenden Eigenschaften des Materials, die Herstellungsverfahren, die Produktform und die Kosten wider. Das Ziel der Formulierungsentwicklung ist es, sicherzustellen, dass die Dämpfungsmaterialien und ihre Produkte eine optimale Anwendbarkeit, gute Verarbeitbarkeit, niedrige Kosten und bemerkenswerte ökonomische Vorteile aufweisen.

Testdaten zeigen, dass aufgrund von Unterschieden in der Molekülstruktur, Molmasse, Vernetzungsgrad, Füllstoffen usw. von Polymeren verschiedene Formulierungen zu signifikanten Unterschieden in den Dämpfungseigenschaften führen können. Selbst wenn dasselbe Polymer als Bindemittel verwendet wird, wirkt sich die Veränderung der Art und des Verhältnisses von Zusatzstoffen oder der Herstellungsverfahren (z. B. Kneten, Vulkanisation) erheblich auf die Dämpfungseigenschaften aus – sogar die Applikationsweise kann Unterschiede bewirken! Daher muss die Formulierung auf der Grundlage spezifischer Anforderungen wissenschaftlich entwickelt werden, um geeignete Dämpfungsmaterialien herzustellen. Zum Beispiel zeigt Tabelle 1-1, dass verschiedene Knetverfahren die dynamischen Eigenschaften von

Dämpfungsmaterialien völlig verändern können.

Die Rezepturen von viskoelastischen Dämpfungsmaterialien können in zwei Hauptkategorien unterteilt werden: Testrezepturen und Produktionsrezepturen. Testrezepturen zielen hauptsächlich darauf ab, die Anforderungen an die Eigenschaften des Kautschukmischguts zu erfüllen (einschließlich der Eigenschaften von Compound und vulkanisiertem Kautschuk). Sie sind ein entscheidender Schritt bei der Rezepturentwicklung und stellen die Vorform der Produktionsrezepturen dar. Produktionsrezepturen konzentrieren sich hauptsächlich auf die Erfüllung von ingenieurtechnischen Anforderungen. Auf der Grundlage von Testrezepturen werden durch Skalierungsversuche notwendige Anpassungen vorgenommen, um sie besser für die Massenproduktion geeignet zu machen.

Die grundlegenden Richtlinien für die Entwicklung von Rezepturen für viskoelastische Dämpfungsmaterialien lauten wie folgt:

(1) Rationale Auswahl von Rohstoffen und vollständige Nutzung ihrer Eigenschaften. Die wichtigsten Rohstoffe sollten serienmäßige Produkte sein, mit stabiler Qualität, unbehindertem Lieferkettenzugang und niedrigen Preisen.

(2) Vertrautheit und Beherrschung der grundlegenden Eigenschaften und Kompatibilität verschiedener Rohstoffe, sowie fachlicher Kenntnisse wie Reaktionsmechanismen, Beziehungen zwischen gebildeten Strukturen und Eigenschaften usw.

(3) Neben den Hauptanforderungen an die Dämpfungseigenschaften sollten Produkte auch andere unterstützende Eigenschaften berücksichtigen, ohne jedoch blind nach hohen Indizes zu streben.

(4) Die Rezeptur sollte so einfach wie möglich sein, mit nicht zu vielen Komponenten.

(5) Einfache Weiterverarbeitung (z. B. Mischen, Formen, Vulkanisation usw.).

(6) Niedrige Kosten.

Der Prozess der Rezepturentwicklung für viskoelastische Dämpfungsmaterialien basiert auf den Eigenschaftsanforderungen des Produkts, den Verarbeitungsbedingungen und Gerätebedingungen. Mithilfe von Grundprinzipien zur Beziehung zwischen Polymerstruktur, Menge und Eigenschaften, sowie Kenntnissen über Polymerreaktionen und Formgebungsmechanismen, werden das Hauptpolymer und die Zusatzstoffe wissenschaftlich und rationell ausgewählt. Es werden detaillierte Rezepturlisten und Testpläne erstellt, und durch Tests, Optimierung und andere technische Maßnahmen werden die Arten und optimalen Mengen der Komponenten bestimmt, um eine praxistaugliche Rezeptur mit optimalen Eigenschaften zu entwickeln. Die Rezepturentwicklung ist ein technisches Problem, das zuerst bei der Forschung, Produktion und Anwendung von Dämpfungsmaterialien gelöst werden muss, und nimmt eine äußerst wichtige Position ein.

Derzeit erfolgt die Rezepturentwicklung von Dämpfungsmaterialien hauptsächlich unter der Leitung der oben genannten theoretischen Grundlagen, kombiniert mit Erfahrungen und Testmethoden. Es ist noch nicht möglich, sie durch theoretische Berechnungen zu bestimmen oder die genaue quantitative Beziehung zwischen Rezeptur und Dämpfungseigenschaften genau vorherzusagen. Die stetige Entwicklung moderner mathematisch-statistischer Techniken und Computertechnologien, sowie die Akkumulation von Eigenschaftsdaten von Materialien, bieten eine solide theoretische Grundlage für die wissenschaftliche Entwicklung von Rezepturen für viskoelastische Dämpfungsmaterialien. Die computergestützte Rezepturentwicklung für Dämpfungsmaterialien erhält zunehmend allgemeine Aufmerksamkeit, und es wurden bereits viele praxistaugliche Rezepturentwicklungssoftware entwickelt.