Оценка неравномерности упругих свойств листов из закрытоячеистых пенополиолефинов акустическим методом

Широкое использование пенополиолефинов в стратегически важных отраслях промышленности обусловлено их высокими тепло-, звуко- и виброизоляционными свойствами. Целью работы являлась оценка неравномерности упругих свойств по площади листов пенополиолефинов различных типов с использованием акустического бесконтактного теневого амплитудного метода контроля и подтверждением методом структурного анализа.

Разработаны установка и новая методика бесконтактного акустического контроля листов из закрытоячеистых пенополиолефинов, основанная на регистрации амплитуды импульса, прошедшего сквозь лист, и позволяющая оценить неравномерность его упругих свойств в процессе сканирования. Исследования неравномерности упругих свойств проведены на листах из закрытоячеистых пенополиолефинов марки ISOLON 500 и ISOLON 300, различающиеся материалом и технологией изготовления (способ сшивки, метод и кратность вспенивания).

Показано, что на абсолютную амплитуду сигнала и её разброс относительно среднего значения влияет структура материала пенополиолефина и её неоднородность по площади исследуемого листа, определяемая технологией производства, что подтверждено визуально с использованием микроскопии. Исследования показали влияние на неравномерность показаний способа получения и кажущейся плотности материала. Показано, что наиболее неравномерные упругие свойства и структуру имеют листы из пенополиолефинов, полученных по технологии химической сшивки (неравномерность Δ составила 6,5 %). Из физически сшитых листов пенополиолефинов наиболее равномерными по структуре и упругим свойствам являются образцы, изготовленные из этиленвинилацетата с Δ = 3,8 %, а также листы с высокой кратностью вспенивания (Δ = 3,9 %). Неравномерность структуры исследованных листов пенополиолефинов подтверждена оптической микроскопией срезов в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

1. Kolbun N.V., Petrov S.N., Prudnik A.M. Electromagnetic and acoustic characteristics of multilayer materials for integrated protection systems. Reports of the Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics, 2009, no. 3(41), pp. 79‒85.

2. Kim B.-S., Seong Y., Park J. Modified twothickness method for measurement of the acoustic properties of porous materials. Applied Acoustics, 2019, vol. 146, pp. 184‒189. DOI: 10.1016/j.apacoust.2018.10.033

3. Tiuca A.-E., Vermeşana H., Gabora T., Vasileb O. Improved sound absorption properties of polyurethane foam mixed with textile waste. Energy Procedia, 2016, vol. 85, pp. 559–565. DOI: 10.1016/j.egypro.2015.12.245

4. Zhanga C., Lib J., Hua Z., Zhua F., Huanga Y. Correlation between the acoustic and porous cell morphology of polyurethane foam: Effect of interconnected porosity. Materials & Design, 2012, vol. 41, pp. 319‒325. DOI: 10.1016/j.matdes.2012.04.031

5. Chen S., Zhu W., Cheng Y. Multi-Objective Optimization of Acoustic Performances of Polyurethane Foam Composites. Polymers, 2018, vol. 10, 788 p DOI: 10.3390/polym10070788

6. Scarpa F., Bullough W.A., Lumley P. Rends in acoustic properties of iron particle seeded auxetic polyurethane foam. Journal of Mechanical Engineering Science, 2004, vol. 218, iss. 2, pp. 241‒244. DOI: 10.1243/095440604322887099

7. Huangab K., Daiab L., Fanc Y. Applied Acoustics Characterization of noise reduction capabilities of porous materials under various vacuum conditions. Applied Acoustics, 2020, vol. 161, pp. 107‒155. DOI: 10.1016/j.apacoust.2019.107155

8. Sgarda F., Castelb F., Atallac N. Use of a hybrid adaptive finite element/modal approach to assess the sound absorption of porous materials with meso-heterogeneities. Applied Acoustics, 2011, vol. 72, iss. 4, pp. 157‒168. DOI: 10.1016/j.apacoust.2010.10.011

9. Chekkal I., Remillat C., Scarpa F. Acoustic properties of auxetic foams. WIT Transactions on The Built Environment, 2012, vol. 124, pp. 119‒129. DOI: 10.2495/HPSM120111

10. Sua J., Zhenga L., Dengab Z. Study on acoustic properties at normal incidence of three-multilayer composite made of glass wool, glue and polyurethane foam. Applied Acoustics, 2019, vol. 156, pp. 319‒326. DOI: 10.1016/j.apacoust.2019.07.016

11. Sung G., Kim J.H. Influence of filler surface characteristics on morphological, physical, acoustic properties of polyurethane composite foams filled with inorganic fillers. Composites Science and Technology, 2017, vol. 146, pp. 147‒154. DOI: 10.1016/j.compscitech.2017.04.029

12. Shuming C., Yang J. The acoustic property study of polyurethane foam with addition of bamboo leaves particles. Polymer composites, 2018, vol. 39, iss. 4, pp. 1370‒1381. DOI: 10.1002/pc.24078

13. Çelebi S., Küçük H. Acoustic Properties of TeaLeaf Fiber Mixed Polyurethane Composites. Cellular Polymers, 2012, vol. 31, iss. 5, pp. 241‒256.DOI: 10.1177/026248931203100501

14. Etchessahar M., Sahraoui S., Benyahia L., Tassin J.F. Frequency dependence of elastic properties of acoustic foams. The Journal of the Acoustical Society of America, 2005, vol. 117, iss. 3, p. 1114. DOI: 10.1121/1.1857527

15. Kumar R., Jin Y., Marre S., Poncelet O., Brunet T., Leng J., Mondain-Monval O. Drying kinetics and acoustic properties of soft porous polymer materials. Journal of Porous Materials, Springer Verlag, inPress, 2020. DOI: 10.1007/s10934-020-00987-w

16. Lenkov S.V., Molin S.M., Kopytov A.G. Resonance measurement technique for viscoelastic properties of damping materials of the porous closed cellular pe foam type. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2014, vol. 50, iss. 3, pp. 180‒185 (in Russian). DOI: 10.1134/S1061830914030061

17. Glushkov E.V., Glushkova N.V., Fomenko S.I. Influence of porosity on characteristics of rayleigh-type waves in multilayered half-space. Acoustical Physics, 2011, vol. 57, no. 2, pp. 230‒240 (in Russian). DOI: 10.1134/S1063771011020059

18. Abdessalam H., Abbès B., Abbès F., Li Y., Guo Y.-Q. Prediction of acoustic properties of polyurethane foams from the macroscopic numerical simulation of foaming process. Applied Acoustics, 2017, vol. 120, pp. 129–136. DOI: 10.1016/j.apacoust.2017.01.021

19. Pauzin S.A. Аccounting for anisotropy in the design of sound insulation of internal fences of high-rise buildings. Privolzhsky nauchnyj zhurnal, 2019, no. 4, pp. 40‒45.

20. Pasmanik L.A., Kamyshev A.V., Radostin A.V., Zaitsev V.Yu. Parameters of acoustic inhomogeneity for non-destructive evaluation of the influence of manufacturing technology and operational damage on the metal structure. Flaw detection, 2020, no. 12, pp. 24‒36. DOI: 10.31857/S0130308220120039

21. Zlobin D.V., Volkova L.V., Bogdan O.P., Zemskov T.I., Kazantsev S.V. Universal experimental setup for acoustic research. Intelligent Systems in Production, 2020, vol. 18, no. 2, pp. 28‒36. DOI: 10.22213 / 2410-9304-2020-2-28-36

22. Bogdan O.P., Muravyeva O.V., Platunov A.V., Rysev D.S. Investigation of the characteristics of foam polyethylene sheets by acoustic methods. Vestnik IzhSTU imeni M. T. Kalashnikov, 2020, vol. 24, no. 2, pp. 61‒68. DOI: 10.22213/2413-1172-2020-2-61-68

23. Bogdan O.P., Zlobin D.V., Muravieva O.V., Muraviev V.V., Volkova L.V. Acoustic and Eddy Current Methods of Nondestructive Testing of Thermally Expanded Graphite Sheets. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2020, no. 543(1), pp. 012033. DOI: 10.1088/1755-1315/543/1/012033