CN109715973A - 多层带 - Google Patents

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H·W·米尔曼
M·加尼森
L·N·约翰逊
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Abstract

描述了振动阻尼粘弹性阻尼材料层压板。带(10)通常包括至少两个粘弹性阻尼材料层(30,50)和至少一个基板(40)。该带可任选地包括一个或多个隔离衬垫(20,60)。还描述了通过将带(10)粘附到经历振动的第一基板和/或第二基板而形成的约束层系统。

Description

多层带
技术领域
本主题涉及用于阻尼振动的带，其包括粘合带。
背景技术
振动阻尼粘合带在本领域中是熟知的。然而，为了获得所需的振动阻尼特性，大部分这样的粘合带是相对较厚的，利用大量的粘合剂，和/或显著地增加经历振动的系统或组件的整体重量。因此，仍然存在对于有效地阻尼或减少振动并且相对薄的和/或重量轻的粘合带的需要。
发明内容
如下在本主题中解决了与先前方法相关的困难和缺点。
在一个方面，本主题提供了一种用于阻尼振动的带。该带包括限定第一面和相对定向的第二面的基板。该带还包括第一层粘弹性阻尼材料，其至少部分地设置在基板的第一面上。该带另外地包括第二层粘弹性阻尼材料，其至少部分地设置在基板的第二面上。基板的厚度可以在约5μm至约3,000μm的范围内，并且粘弹性阻尼材料中的每一层的厚度在约2μm至约5,000μm的范围内。
在另一方面，本主题提供了一种用于阻尼振动的带。该带包括第一基板和第二基板。该带还包括第一层粘弹性阻尼材料，其至少部分地设置在第一基板和第二基板之间。进一步，该带另外地包括第二层粘弹性阻尼材料。第二基板至少部分地设置在第一层粘弹性阻尼材料和第二层粘弹性阻尼材料之间。第一基板和第二基板中的每一个的厚度在约5μm至约3,000μm的范围内。而且，第一层粘弹性阻尼材料和第二层粘弹性阻尼材料中的每一个的厚度在约2μm至约5,000μm的范围内。
在又另一方面，本主题提供了一种约束层系统(也称为表面)，其包括经历振动的第一部件和第二部件中的至少一个。第一部件和/或第二部件可以由任何需要阻尼的材料——包括但不限于金属、塑料和木材——构成。本文描述的带至少部分地设置在第一部件和第二部件之间。该系统还包括振动阻尼带，其包括(i)限定第一面和相对定向的第二面的基板，(ii)至少部分地设置在基板的第一面上的第一层粘弹性阻尼材料，和(iii)至少部分地设置在基板的第二面上的第二层粘弹性阻尼材料。基板的厚度在约5μm至约3,000μm的范围内，并且粘弹性阻尼材料中的每一层的厚度在约2μm至约5,000μm的范围内。第一层粘弹性阻尼材料和第二层粘弹性阻尼材料中的至少一个被粘附至第一部件和第二部件中的至少一个。
在仍另一方面，本主题提供了一种约束层系统，其包括经历振动的第一部件和第二部件中的至少一个。该系统还包括振动阻尼带，其包括(i)第一基板，(ii)第二基板，(iii)至少部分地设置在第一基板和第二基板之间的第一层粘弹性阻尼材料，和(iv)第二层粘弹性阻尼材料，其中第二基板至少部分地设置在第一层粘弹性阻尼材料和第二层粘弹性阻尼材料之间。第一基板和第二基板中的每一个的厚度在约5μm至约3,000μm的范围内。而且，第一层粘弹性阻尼材料和第二层粘弹性阻尼材料中的每一个的厚度在约2μm至约5,000μm的范围内。第一层粘弹性阻尼材料和第二层粘弹性阻尼材料中的至少一个被至少部分地粘附到第一部件和第二部件中的至少一个上。
如将认识到的，本文描述的主题能够具有其他和不同的实施方式，并且其若干细节能够在各个方面进行修改，所有这些都不脱离所要求保护的主题。因此，附图和说明书应被视为说明性的而非限制性的。
附图说明
图1是根据本主题的粘弹性阻尼材料层压板或带的实施方式的示意性横截面视图。
图2是根据本主题的粘弹性阻尼材料层压板或带的另一实施方式的示意性横截面视图。
图3和图4是使用图1中的带的约束层系统的示意性横截面视图。
图5是使用图2中的带的约束层系统的示意性横截面视图。
图6是与两个现有技术的带相比，根据本主题的带的复合损耗因子作为温度的函数的曲线图。
图7是与两个现有技术的带相比，根据本主题的带的复合损耗因子作为温度的函数的曲线图。
图8是与商业上可获得的带相比，根据本主题的带的线密度归一化阻尼效率指数的图。
具体实施方式
本主题提供粘弹性阻尼材料层压板(其在本文中也可称为带)，其表现出相对高的振动阻尼特性，其可被描述为如本文所描述的阻尼效率。在带的具体形式中，与许多当前已知的振动阻尼带相比，该带是相对较薄的和/或重量轻的。粘弹性阻尼材料层压板以各种配置被提供，包括单基板配置和利用两个或更多个基板的多层配置。每种配置包括至少两(2)层粘弹性阻尼材料和任选的隔离衬垫，该隔离衬垫至少部分地设置在粘弹性阻尼材料面(一个或多个)上。在一些实施方式中，带可以包括另外的粘弹性阻尼层。在一个实施方式中，带可以包括至少三(3)层：粘弹性阻尼材料和至少部分地设置在粘弹性阻尼材料面(一个或多个)的表面上的基板两者。在一些实施方式中，带可以包括至少四(4)层：粘弹性阻尼材料和至少部分地设置在粘弹性阻尼材料面(一个或多个)的表面上的基板两者。在一些实施方式中，带可以包括至少五(5)层：粘弹性阻尼材料和至少部分地设置在粘弹性阻尼材料面(一个或多个)的表面上的基板两者。在一些实施方式中，带可以包括至少六(6)层：粘弹性阻尼材料和至少部分地设置在粘弹性阻尼材料面(一个或多个)的表面上的基板两者。虽然本文描述的许多实施方式涉及第一层和第二层粘弹性阻尼材料，但是任何附加层也可具有这些实施方式。在仍其他实施方式中，粘弹性阻尼材料(一种或多种)可以例如沿着粘弹性阻尼材料厚度表现出至少一种组成梯度或区域。
在一些实施方式中，组成梯度或区域可以提供材料特性从粘弹性阻尼材料(一种或多种)的一个表面到另一个表面的逐渐变化。另外的粘弹性阻尼层可以设置在彼此之上或设置在至少一个基板上。本主题还提供了使用粘弹性阻尼材料层压板的约束层系统。
基板
本主题的带使用一个或多个基板。虽然本文描述了单基板带和双基板带的具体实施方式，但应理解，本主题的带包括具有另外的基板，包括三个基板、四个基板、五个基板、以及六个或更多个基板的带。另外的基板可以设置在彼此之上或设置在至少一个粘弹性阻尼层上。在一些实施方式中，基板可以是多层的并且至少部分地设置在彼此上。在利用多个基板的带中，粘弹性阻尼材料的层通常至少部分地设置在相邻的基板之间。例如，在本主题的一个实施方式中，提供了包括五个基板的带，其中粘弹性阻尼材料的层至少部分地设置在相邻基板之间，并且第五层粘弹性阻尼材料至少部分地沿着最外面的基板之一的面设置。
本主题的粘弹性阻尼材料层压板中使用的基板相对较薄，即具有在约5μm至约3,000μm的范围内的厚度，在许多实施方式中为约10μm至约500μm的厚度，并且在某些实施方式中，具有约125μm或约250μm的厚度。在一些实施方式中，基板的室温杨氏模量(Young’sModulus)的范围为约1GPa至约1000GPa，在其他实施方式中为约20GPa至约500GPa，并且在某些实施方式中为约40GPa至约200GPa。在一些实施方式中，基板是具有至少20GPa的室温杨氏模量的金属箔。
在许多实施方式中，基板可以由金属箔组成或者为金属箔的形式。在一些实施方式中，可以存在多于一个基板金属箔(其可以被称为第一金属箔、第二金属箔、第三金属箔等)。通常，可以使用任何金属箔(包括第一金属箔、第二金属箔、第三金属箔等)，包括铁基箔和非铁基箔。可以使用各种各样的金属，例如但不限于铝、铜、锡、黄铜、金、银、镍、钢、不锈钢、这些与其他金属和/或试剂的混合物和/或合金。在许多实施方式中，使用铝箔。然而，可以预期可以使用其他金属和/或金属的组合，包括钶(Columbium)/铌(Niobium)、铪、铱、钼和合金、铼和合金、钽、钨和合金、铂、铂和铱、合金42和52、哈司特镍基(Hastelloy)、铬镍铁合金(Inconel)、因瓦合金(Invar)科瓦铁基镍钴合金蒙乃尔合金(Monel)、尼克洛姆镍铬耐热合金(Nichrome)/托弗特镍铬电热合金(Tophet)“A”、磷青铜、钛、钒、锆及其组合。
本主题可包括使用涂覆金属箔和与一种或多种试剂组合的包括一种或多种金属的金属箔。还可以设想，代替或除了用于粘弹性阻尼材料层压板的基板的一种或多种金属箔以外，可以使用一种或多种聚合物膜或涂层。在一种实施方式中，金属箔可包括金属化膜。
本主题还可以包括用于基板(一个或多个)的其他材料，例如不均匀的(heterogeneous)层或区域。在一些实施方式中，基板(一个或多个)可包括分散在基质材料中的一种或多种佐剂。佐剂可以是例如颗粒、薄片、纤维、几何形状的材料和/或与基质材料的化学组成不同的第一材料的片状区域的形式。不均匀层的具体实例是碳纤维膜。在另一实施方式中，不均匀层可包括具有至少一层玻璃纤维或碳纤维的聚合物复合材料。在一个实例中，玻璃纤维可以用环氧树脂浸渍。在另一个实例中，玻璃纤维可以是FR-4(也称为FR4)。在一些实施方式中，佐剂(一种或多种)和基质材料的选择以及佐剂在基质材料中的分散程度使得能够特定地调整可用作基板(一个或多个)的不均匀层(一个或多个)的物理性质和特性。在更其他实施方式中，基板(一个或多个)可以利用例如沿着箔厚度展现组成梯度或区域的箔。在一些实施方式中，组成梯度或区域可以提供材料特性从一个表面到另一个表面的逐渐变化。金属箔可以是具有铁箔的第一铁区域和非铁基箔的第二区域的差分箔(differential foil)。在一些实施方式中，可以使用具有铁组成或非铁基组成的两个或更多个区域的差分箔，其与非铁组成或非铁基组成的两个或更多个区域组合。
粘弹性阻尼材料
在本主题的粘弹性阻尼材料层压板中使用的粘弹性阻尼材料(一种或多种)中的每一层相对较薄。在许多实施方式中，相对薄的粘弹性阻尼材料层压板可具有在约2μm至约5,000μm，在许多实施方式中约10μm至约1,000μm的范围内的厚度，并且在某些实施方式中，具有约125微米的厚度。在一些实施方式中，第一层粘弹性阻尼材料和第二层粘弹性阻尼材料中的至少一个可包括选自但不限于弹性体、丁基橡胶、苯乙烯嵌段共聚物(称为SBC，例如，Kraton)、聚氨酯、硅橡胶、腈橡胶、异戊二烯、丁二烯、粘弹性聚合物凝胶、压敏粘合剂(例如，硅树脂、橡胶、丙烯酸压敏粘合剂)、非压敏粘合剂、沥青材料(例如，屋顶粘合剂和胶粘剂)，以及这些的组合的粘弹性阻尼材料。在许多实施方式中，这些粘弹性阻尼材料可具有取决于温度和频率二者的模量，其可在其约玻璃化转变处提供有效的阻尼。在其他实施方式中，第一层粘弹性阻尼材料和第二层粘弹性阻尼材料两者均可包括选自但不限于弹性体、丁基橡胶、苯乙烯嵌段共聚物(称为SBC，例如，Kraton)、聚氨酯、硅橡胶、腈橡胶、异戊二烯、丁二烯、粘弹性聚合物凝胶、压敏粘合剂(例如，硅树脂、橡胶、丙烯酸压敏粘合剂)、非压敏粘合剂、沥青材料(例如，屋顶粘合剂和胶粘剂)，以及这些的组合的粘弹性阻尼材料。在许多实施方式中，这些粘弹性阻尼材料可具有取决于温度和频率的模量，其可提供关于其玻璃化转变的有效阻尼。在许多实施方式中，粘弹性阻尼材料在阻尼应用的温度和频率下可具有大于约0.5的介质损耗角正切最大值。在一些实施方式中，通过动态机械分析仪(DMA)以10rad/s测量的温度范围可以为约-120℃至约200℃，在许多实施方式中为-80℃至约100℃，并且在某些实施方式中为约-60℃至约75℃。
在本主题的带中使用的粘弹性阻尼材料可以在对应于带应用的温度下表现出粘弹性。通常，带被使用和/或设计用于-30℃至150℃的温度范围内的应用。在一些实施方式中，本主题还包括在可能小于-30℃和/或大于150℃的温度下使用的带。
在许多实施方式中，粘合剂包括压敏粘合剂(PSA)。然而，本主题还可包括使用不是压敏粘合剂或“非PSA”的粘合剂。例如，非压敏粘合剂可包括但不限于热封粘合剂、热粘合膜、B级粘合剂、两级粘合剂、干粘合剂和这些的组合。
可用于振动阻尼粘合带的压敏粘合材料包括橡胶基粘合剂、丙烯酸粘合剂、乙烯基醚粘合剂、硅氧烷粘合剂、和/或其两种或多种的混合物。包括在“Adhesion andBonding”,Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,第1卷,第476-546页,Interscience Publishers,第二版.1985中描述的压敏粘合剂材料，其公开内容通过引用在此并入。压敏粘合剂材料可包括作为主要成分的粘合聚合物，例如天然的、再生的或苯乙烯丁二烯橡胶、增粘的天然或合成橡胶、苯乙烯丁二烯或苯乙烯异戊二烯嵌段共聚物、乙烯和乙酸乙烯酯的无规共聚物、乙烯-乙烯基-丙烯酸三元共聚物、聚异丁烯、聚(乙烯基醚)、聚(丙烯酸)酯等。压敏橡胶和丙烯酸粘合剂材料的典型特征在于在约-70℃至约20℃的范围内的玻璃化转变温度。压敏硅氧烷粘合剂材料的典型特征在于在约-20℃至约100℃的范围内的玻璃化转变温度。
丙烯酸粘合剂可以包括作为主要成分的包含羧酸的丙烯酸类聚合物和包含羟基的丙烯酸类聚合物，该包含羧酸的丙烯酸类聚合物由包含羧基基团的乙烯基类单体比如丙烯酸、甲基丙烯酸等获得，该包含羟基的丙烯酸类聚合物由包含羟基的乙烯基类单体比如甲基丙烯酸2-羟基乙酯等获得。在一个实施方式中，丙烯酸粘合剂材料由丙烯酸烷基酯比如丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯或丙烯酸异壬基酯；极性单体比如丙烯酸、丙烯酰胺或N-乙烯基-2-吡咯烷酮，和另一种单体比如除了上述丙烯酸酯之外的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、乙酸乙烯酯等的共聚作用获得。
除了前述树脂之外的其他材料可以包括在压敏粘合剂材料中。这些可包括但不限于固体增粘树脂、液体增粘剂(通常称为增塑剂)、抗氧化剂、填料、颜料、蜡等。粘合材料可含有固体增粘树脂和液体增粘树脂(或液体增塑剂)的共混物。
在许多实施方式中，粘弹性阻尼材料除了改善振动阻尼的特性外，还表现出有益的粘附特性，例如相对高的粘附力、良好的抗剪切性、良好的耐温性、良好的耐化学性、耐候性和对包括UV辐射的环境试剂的耐性、良好的保持力、与低表面能基板的粘附力，以及与如某些汽车应用中所见的非原始表面比如脏或油性表面的粘附力。
在一些实施方式中，本主题的第一层粘弹性阻尼材料和第二层粘弹性阻尼材料可具有相同的化学组成。在其他实施方式中，本主题的第一层粘弹性阻尼材料和第二层粘弹性阻尼材料可以使用不同的化学组成。在其他实施方式中，粘弹性阻尼材料(其中具有至少三层粘弹性阻尼材料)的所有层可具有相同的化学组成。在另一实施方式中，粘弹性阻尼材料(其中具有至少三层粘弹性阻尼材料)的所有层可具有不同的化学组成。
本主题的带中的粘弹性阻尼材料层(指第一层粘弹性阻尼材料和第二层粘弹性阻尼材料两者)可以是连续的或基本上连续的。在许多实施方式中，粘弹性阻尼材料层是连续的并且展现均匀的厚度。在一些实施方式中，粘弹性阻尼材料层可以是基本上连续的，其中层(一个或多个)可以是不均匀的，例如无意的缺陷或空隙。
隔离衬垫(一个或多个)
本主题的粘弹性阻尼材料层压板可任选地包括一个或多个隔离衬垫(一个或多个)，其至少部分地覆盖或设置在粘弹性阻尼材料层(一个或多个)上。通常，在许多实施方式中，第一隔离衬垫至少部分地设置在粘弹性阻尼材料的第一粘弹性阻尼材料层的面上并覆盖其。任选地，第二隔离衬垫可以至少部分地设置在第二层粘弹性阻尼材料的面上并覆盖其。本主题包括使用多部件隔离衬垫组件，例如多个隔离衬垫，其至少部分地覆盖否则会暴露粘弹性阻尼材料层的区域。在某些实施方式中，带可以包括多个隔离衬垫、单隔离衬垫、或者没有隔离衬垫(一个或多个)。
用于本主题的隔离衬垫可以是本领域已知的那些。可以获得各种隔离衬垫，其可以应用于粘弹性阻尼材料，并且可用于在使用前保护粘弹性阻尼材料免于无意粘合。合适的隔离衬垫在Chapter 23 of the Handbook of Pressure Sensitive AdhesiveTechnology,2nd Ed.,edited by Donatas Satas有详细描述。本领域已知的各种隔离衬垫是合适的，只要它们由于相对于选择用于本主题的粘弹性阻尼材料的隔离特性被选择。
复合损耗因子和阻尼效率
如本文所提供的，可以使用CLF(复合损耗因子)在至少50Hz的参考频率下在特定温度范围内测量阻尼性能。在某些实施方式中，200Hz可以用作参考频率。在一些实施方式中，当在应用的温度范围内，在200Hz的频率下CLF为至少0.10时，可以认为层压板结构是阻尼的。应用的温度范围可以是约-50℃至约200℃。在一些实施方式中，当在15℃的温度范围内，在200Hz的频率下测量时，当CLF为至少0.05时，可以认为层压板结构是阻尼的。如本文所描述的，15℃的温度范围的跨度可以在约-50℃至约200℃发生。在其他实施方式中，当在15℃的温度范围内，在200Hz的频率下测量时，当CLF为至少0.10时，可以认为层压板结构是阻尼的，其中15℃的温度范围的跨度可以在约-50℃至约200℃发生。
在其他实施方式中，层压板结构的阻尼性质可以基于阻尼效率指数(如下所描述)。在一个实施方式中，层压板结构在至少约50Hz的频率下可具有至少大于2000的阻尼效率指数。在另一个实施方式中，层压板结构在约50Hz至约5000Hz的频率下可具有至少大于2000的阻尼效率指数。
如本文所用，阻尼效率是由其厚度和质量归一化的复合损耗因子(CLF)高度和宽度的量度。对于阻尼效率，可以使用线密度归一化阻尼效率指数，ζ＝(W x M)/(ρA x t)(单位为℃/(kg/m))来评估不同带的性能，其中，W是CLF≥0.10(以℃计)的CLF曲线的宽度，M是测量的CLF的最大值，ρA是每单位面积的质量(kg/m2)，并且t是总结构的厚度(m)。在本文所公开的一些实施方式中，具有改进的阻尼的样品可具有大于至少2.0×103的线性密度归一化阻尼效率指数(ζ)。
附图
图1是根据本主题的带10的实施方式的示意性横截面视图。带10包括基板40，基板40限定第一面42和相对定向的第二面44。带10还包括第一层粘弹性阻尼材料30，其至少部分地设置在基板40的第一面42上或沿着基板40的第一面42设置。带10另外地包括第二层粘弹性材料50，其至少部分地设置在基板40的第二面44上或沿着基板40的第二面44设置。带10还可包括一个或多个任选的隔离衬垫(一个或多个)，比如隔离衬垫20，其至少部分地设置第一层粘弹性阻尼材料30上并覆盖其，和/或隔离衬垫60，其至少部分地设置在第二层粘弹性阻尼材料50并覆盖其。
图2是根据本主题的带100的另一实施方式的示意性横截面视图。带100包括第一基板110、第二基板130、至少部分地设置在第一基板110和第二基板130之间的第一层粘弹性阻尼材料120、以及第二层粘弹性阻尼材料140。第二基板130至少部分地设置在第一层粘弹性阻尼材料120和第二层粘弹性阻尼材料140之间。带100还包括任选的隔离衬垫150，其至少部分地设置在粘弹性阻尼材料140的第二粘弹性阻尼材料层上或沿着粘弹性阻尼材料140的第二粘弹性阻尼材料层设置。
带形式
可以以各种不同的形式提供本主题的带。在许多实施方式中，带以卷形式提供，但是包括其他形式，例如片形式和Z折叠形式。
应用和约束层系统
如上所述，本主题的带将发现用于阻尼振动的广泛应用。当施加，即粘附到第一部件时，形成约束层系统。本主题的带也可以施加(即粘附)到任选的第二部件。在第一部件和任选的第二部件经历振动时，带和特别是带的粘弹性阻尼材料层(一个或多个)阻尼或减小振动。尽管不希望限于任何特定频率或频率范围，但本主题的带将用于至少50Hz的阻尼振动。在其他实施方式中，本主题的带可以在约50Hz至约15,000Hz、更通常地约100Hz至约5,000Hz，和在具体应用中约200Hz至约3000Hz频率范围内阻尼振动。
本主题的带可潜在地用于任何希望通过将带子粘合到展现或经历振动第一部件上并且可任选地系统的第二个部件上，形成约束层系统来阻尼振动的任何应用中。本主题的带还可以潜在地用于希望通过将带子粘合(即施加)到系统的展现或经历振动第一部件和第二部件中的至少一个上而形成约束层系统来阻尼振动的任何应用中。非限制性实例包括汽车应用、电子应用、并入电动工具、航空航天应用、并入在家用电器中，例如洗衣机、干衣机、洗碗机、以及工业设备，例如电动机外壳和泵壳。汽车应用的具体非限制性实例包括汽车门板、包括制动垫和制动垫片的制动组件、车顶、地板、隔热板、框架和框架组件、防火墙和悬架组件。电子应用的非限制性实例是与硬盘驱动器(HDD)相关联的阻尼振动。
图3和图4是使用结合图1先前描述的带10的约束层系统的示意性横截面视图。图3中描绘的约束层系统210包括带10(由基板40、第一层粘合剂30和第二层粘合剂50组成)，带10的一个隔离衬垫(例如，图1中所示的隔离衬垫60)被移除，并且带10通过粘弹性阻尼材料层50至少部分地被粘附到经历振动或潜在的振动被阻尼的第二部件70。图4中所示的约束层系统212包括带10，带10两个隔离衬垫(例如，图1中所示的隔离衬垫20和60)被移除，并且带10通过第二层粘弹性阻尼材料层50被粘附到经历振动或潜在的振动被阻尼的第二部件70，并通过第一层粘弹性阻尼材料30被粘附到经历振动或潜在的振动被阻尼的第一部件80。进一步参考图4，应该理解的是，在许多应用中第一部件80和/或第二部件70可以是吸声材料，比如泡沫的形式。得到的组件将提供振动阻尼和吸声两者。还应理解，在图3和4中可以添加基板的附加层和/或粘合层。
图5是使用结合图2先前描述的带100的约束层系统的示意性横截面视图。约束层系统300包括带100，带100的隔离衬垫(例如，图2所示的隔离衬垫150)被移除，并且带100通过第二粘合层140(本文中也称为第二层粘弹性阻尼材料)被粘附到经历振动或潜在的振动被阻尼的第二部件170。在图5中，第一基板被暴露而不是粘附或结合到另一基板、粘弹性阻尼材料或部件上。相反(但未在图5中示出)，带可以通过第一粘合层(在本文中也称为第一层粘弹性阻尼材料)被粘合到经历振动或潜在的振动被阻尼的第一部件，其中第二基板暴露，而不是粘附或结合到另一个基板、粘弹性阻尼材料或部件。还应理解，在图5中可以添加基板的附加层和/或粘合层，其中基板仍然暴露，而不是粘附或结合到另一基板、粘弹性阻尼材料或部件。
图1-5中描述的实施方式提供了本文描述的配置的实例。应理解，本主题可包括具有另外的基板的带，另外的基板包括三个基板、四个基板、五个基板和六个或更多个基板。另外的基板可以设置在彼此之上或设置在至少一个粘弹性阻尼层上。还应理解，本主题可包括具有另外的粘弹性阻尼层的带，另外的粘弹性阻尼层包括三个粘弹性阻尼材料层、四个粘弹性阻尼材料层、五个粘弹性阻尼材料层或六个或更多个粘弹性阻尼材料层。另外的粘弹性阻尼层可以设置在彼此之上或设置在至少一个基板上。
以下实施例中描述了图6、7和8。
实施例
将根据本主题的几种粘合带的振动阻尼特性与商业获得的振动阻尼粘合带的振动阻尼特性进行比较。在一些实施方式中，对于商业获得的振动阻尼粘合带，以类似的厚度评估本文所述的层压板。在一些情况下，评估不同的厚度以证明增加的振动阻尼效率指数和CLF两者。具体地，获得可从Avery Dennison以名称UHA 0806可得到的带，并将其指定为样品A。UHA 0806带包括具有单层丙烯酸粘合剂(作为粘弹性阻尼材料)的铝箔，其至少部分地设置在铝箔的一个面上。UHA 0806带利用涂层重量为125g/m2的粘合层，并且其总厚度为0.25毫米。UHA 0806带的每单位面积的总产品质量为0.45kg/m2。这是完整带(即粘合剂加箔)的每单位面积的质量。
获得来自Dynamic Control of North America,Inc.以名称DYNAMAT SUPERLITE，类似于样品A的构造的另一个带，并将其指定为样品B。DYNAMAT SUPERLITE带包括0.06mm铝箔和在箔的一个面上的单层的粘合剂(作为粘弹性阻尼材料)。DYNATMAT SUPERLITE带利用相对较高涂层重量的黑色丁基粘合剂，其每单位面积的总产品质量为1.50kg/m2，和总厚度为1.10mm。
制备根据本主题并具有对应于图2中所示的配置的带，并将其指定为样品C，其具有1.50kg/m2的总质量。该带利用丙烯酸粘合剂用于两个粘合层(作为粘弹性阻尼材料)中的每一个，每个粘合层具有125g/m2的涂层重量和0.125mm的厚度，并且每个粘合层具有相同的化学组成。该带还利用铝箔用于每个基板，每个箔层具有0.250mm的厚度。
制备根据本主题并具有对应于图2中所示的配置的带，并将其指定为样品D，其具有1.50kg/m2的总质量。该带利用丙烯酸粘合剂用于两个粘合层(作为粘弹性阻尼材料)中的每一个，每个粘合层具有125g/m2的涂层重量和0.125mm的厚度，并且每个粘合层具有不同的化学组成。该带还利用铝箔用于每个基板，每个箔层具有0.250mm的厚度。
制备根据本主题并具有对应于图2中所示的配置的带，并将其指定为样品E，其具有0.90kg/m2的总质量。该带利用丙烯酸粘合剂用于两个粘合层(作为粘弹性阻尼材料)中的每一个，每个粘合层具有125g/m2的涂层重量和0.125mm的厚度。该带还利用铝箔用于每个基板，每个箔层具有0.125mm的厚度。
将带样品A、B、C、D和E中的每一个粘附到部件上，然后在一定温度范围内对部件进行振动。然后针对每个系统确定复合损耗因子(CLF)。如本领域所知，CLF值是带(或其他构造)阻尼能力的指示。通常，在给定温度下CLF的值越大，带在该温度下阻尼或减小振动的能力越大。每个样品的CLF测量值是使用规格SAE J1637从振动光束试验(vibrating beamtest)(VBT)获得的，其中0.75mm厚度的Sendimizer钢作为基础层(部件)，结果以200Hz的参考频率报告。
如图6的曲线图所证明，与目前可获得的带，即样品A和样品B相比，带样品D在相对宽的温度范围内展现出更高的CLF值。样品C比样品D展现出略高的峰值CLF并且具有比样品B更高的峰值CLF，和在评估的温度范围内比样品A总体更高的CLF峰值。样品E展现出与样品B相当的CLF值。样品C、D和E都比样品B更薄和更轻或重量等于样品B。本主题允许构造具有与当前可获得的带相比相同厚度和重量轮廓的带，如果不，则构造成更薄和更轻的轮廓的带，其具有作为温度函数的更宽和/或更高的CLF值(如图6所示)。
获得来自Dynamic Control of North America,Inc.的名称为DYNAMAT XTREME的另一个厚度和重量高于样品A-E的带，并将其指定为样品F。DYNAMAT XTREME带包括0.10mm的铝箔和箔的一个面上的单层粘合剂。DYNAMAT XTREME带利用相对较高涂层重量的黑色丁基粘合剂，其每单位面积的总产品质量为2.50kg/m2，和总厚度为1.7mm。
获得来自Sika Corporation，名称为SikaDamp 630的厚度和重量等于样品F的另一个带，并将其指定为样品G。SikaDamp 630带包括0.08mm铝箔和箔的一个面上的单层粘合剂。SikaDamp 630带利用相对较高涂层重量的黑色丁基粘合剂，其每单位面积的总产品质量为2.00kg/m2，和总厚度为1.5mm。
制备根据本主题并具有对应于图2中所示的配置的带，并将其指定为样品H。该带利用丙烯酸粘合剂用于两个粘合层中的每一个，每个粘合层具有1.0mm的厚度。该带还利用铝箔用于每个基板，每个箔层具有0.125mm的厚度。
制备根据本主题并具有由两层样品C组成的配置的带，并将其指定为样品I。该带利用丙烯酸粘合剂用于四个粘合层(作为粘弹性阻尼材料)中的每一个，每个粘合层的涂层重量为125g/m2，和厚度为0.125毫米。该带还利用铝箔用于四个基板中的每一个，每个箔层具有0.25mm的厚度。
如图7的曲线图所证明，与当前可获得的带，即样品F和样品G相比，带样品D在相对宽的温度范围内展现比得上的(comparable)CLF值。然而，样品D比样品F和G更薄并且更轻。样品H在所研究的整个温度范围内具有比当前可获得的带，即样品F和样品G的CLF值更高的CLF值。然而，样品H具有比得上样品F和样品G的每单位面积的质量。样品I在所有研究的样品中展现最高的CLF最大值。因此，本主题提供了阻尼构造，其允许作为温度的函数的更高的CLF值以及更宽的(或宽度比得上的)CLF值两者，该阻尼构造具有减小的带厚度和减小的每单位面积的带质量。
图8提供了如本文所述的以200Hz计算的阻尼效率的量度。图8提供了样品A-I的线性密度归一化阻尼效率指数(ζ)的图表。对于当前可获得的样品(样品A、B、F和G)，线性密度归一化阻尼效率指数(ζ)小于约4.5×103。对于所公开的产品(样品C、D、E、H和I)，线性密度归一化阻尼效率指数(ζ)大于至少约4.5×103。对于具有更优化的表面密度的产品，最大化温度-取决阻尼(ζ大于至少约4.5×103)，线性密度归一化阻尼效率指数增加。例如，样品A在约0处具有线性密度归一化阻尼效率指数(ζ)，因为其尽管轻，但峰值CLF小于0.10(图6)。尽管CLF值的有效部分大于0.10(参见图7)，样品F和样品G由于其相对高的表面密度而具有约4.4×103的ζ。相比之下，样品C、D和E由于具有比得上的或更好的阻尼(参见图6)而具有ζ>1.12×104，其中样品具有约50％的表面密度降低。类似地，将样品H和样品I与样品F和样品G的等重产品进行比较，样品H和样品I具有如通过线性密度归一化阻尼效率指数所测量的至少比得上的阻尼，如果不，提高的阻尼(参见图7和图8)。在本文所公开的一些实施方式(未示出)中，具有提高的阻尼的样品可具有大于至少2.0×103的线性密度归一化阻尼效率指数(ζ)。
无疑将从该技术的未来应用和开发中明显看出许多其他益处。
本主题包括本文描述的特征和方面的所有可操作组合。因此，例如，如果结合一个实施方式描述一个特征并且结合另一实施方式描述另一个特征，则应理解，本主题包括具有这些特征组合的实施方式。
如上所描述，本主题解决了与先前策略、系统和/或设备相关的许多问题。然而，应当理解，本领域技术人员可以在不脱离从所附权利要求中表达的所要求保护的主题的原理和范围的情况下，对本文描述和说明的部件的细节、材料和布置进行各种改变以解释本主题的本质。

Claims (77)

1.一种用于阻尼的带，所述带包括：
基板，其限定第一面和相对定向的第二面；
第一层粘弹性阻尼材料，其至少部分地设置在所述基板的所述第一面上；和
第二层粘弹性阻尼材料，其至少部分地设置在所述基板的所述第二面上；
其中所述基板的厚度在约5μm至约3,000μm的范围内，并且粘弹性阻尼材料中的每一层的厚度在约2μm至约5,000μm的范围内。
2.权利要求1所述的带，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少一个具有约1GPa至约1000GPa的室温杨氏模量的范围。
3.权利要求1所述的带，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少一个具有约20GPa至约500GPa的室温杨氏模量的范围。
4.权利要求1所述的带，其中所述基板包括金属箔。
5.权利要求4所述的带，其中所述金属箔是铁箔。
6.权利要求4所述的带，其中所述金属箔是非铁基箔。
7.权利要求4所述的带，其中所述金属箔是差分箔，其具有铁箔的第一区域和非铁基箔的第二区域。
8.权利要求4所述的带，其中所述金属箔包括铝。
9.权利要求1所述的带，其中所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料中的至少一个层包括选自弹性体、丁基橡胶、苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯、硅橡胶、腈橡胶、异戊二烯、丁二烯、粘弹性聚合物凝胶、压敏粘合剂、非压敏粘合剂、以及其组合的粘弹性阻尼材料。
10.权利要求1所述的带，其中第一层粘弹性阻尼材料和第二层粘弹性阻尼材料均选自弹性体、丁基橡胶、苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯、硅橡胶、腈橡胶、异戊二烯、丁二烯、粘弹性聚合物凝胶、压敏粘合剂、非压敏粘合剂、以及其组合。
11.权利要求9所述的带，其中所述压敏粘合剂包括丙烯酸粘合剂、硅氧烷粘合剂、橡胶粘合剂、乙烯基醚粘合剂及其组合。
12.权利要求1所述的带，其中所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料具有相同的化学组成。
13.权利要求1所述的带，其中所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料具有不同的化学组成。
14.权利要求1所述的带，其中所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料中的至少一个是基本上连续的。
15.权利要求1所述的带，其进一步包括：
至少一个隔离衬垫，其至少部分地设置在所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料中的至少一个上。
16.权利要求1所述的带，其进一步包括：
第一隔离衬垫，其至少部分地设置在所述第一层粘弹性阻尼材料上；和
第二隔离衬垫，其至少部分地设置在所述第二层粘弹性阻尼材料上。
17.一种用于阻尼的带，所述带包括：
第一基板；
第二基板；
第一层粘弹性阻尼材料，其至少部分地设置在所述第一基板和所述第二基板之间；和
第二层粘弹性阻尼材料，其中所述第二基板至少部分地设置在所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料之间；
其中所述第一基板和所述第二基板中的每一个的厚度在约5μm至约3,000μm的范围内，并且所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料中的每一个的厚度在约2μm至约5,000μm的范围内。
18.权利要求17所述的带，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少一个具有约1GPa至约1000GPa的室温杨氏模量的范围。
19.权利要求17所述的带，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少一个具有约20GPa至约500GPa的室温杨氏模量的范围。
20.权利要求17所述的带，其中所述第一基板包括第一金属箔，所述第二基板包括第二金属箔。
21.权利要求20所述的带，其中所述第一金属箔和所述第二金属箔中的至少一个是铁基箔。
22.权利要求20所述的带，其中所述第一金属箔和所述第二金属箔中的至少一个是非铁基箔。
23.权利要求20所述的带，其中所述第一金属箔和所述第二金属箔中的至少一个是具有铁组成的第一区域和非铁组成的第二区域的差分箔。
24.权利要求20所述的带，其中所述第一金属箔包括铝。
25.权利要求20所述的带，其中所述第二金属箔包括铝。
26.权利要求17所述的带，其中所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料中的至少一个包括选自弹性体、丁基橡胶、苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯、硅橡胶、腈橡胶、异戊二烯、丁二烯、粘弹性聚合物凝胶、压敏粘合剂、非压敏粘合剂、以及其组合的粘弹性阻尼材料。
27.权利要求17所述的带，其中所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料两者均选自包括弹性体、丁基橡胶、苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯、硅橡胶、腈橡胶、异戊二烯、丁二烯、粘弹性聚合物凝胶、压敏粘合剂、非压敏粘合剂、以及其组合。
28.权利要求26所述的带，其中所述压敏粘合剂包括丙烯酸粘合剂、硅氧烷粘合剂、橡胶粘合剂、乙烯基醚粘合剂及其组合。
29.权利要求17所述的带，其中所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料两者均包括丙烯酸粘合剂。
30.权利要求17所述的带，其中所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料具有相同的化学组成。
31.权利要求17所述的带，其中所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料具有不同的化学组成。
32.权利要求17所述的带，其中所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料中的至少一个是基本上连续的。
33.权利要求17所述的带，其进一步包括：
至少一个隔离衬垫，其至少部分地设置在所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料中的至少一个上。
34.权利要求17所述的带，其进一步包括：
第一隔离衬垫，其至少部分地设置在所述第一层粘弹性阻尼材料上；和
第二隔离衬垫，其至少部分地设置在所述第二层粘弹性阻尼材料上。
35.权利要求17所述的带，其进一步包括另外的基板。
36.权利要求17所述的带，其进一步包括的粘弹性阻尼层。
37.权利要求17所述的带，其中所述CLF在约15℃的范围内，约200Hz下为至少约0.05。
38.权利要求17所述的带，其中所述CLF在约15℃的范围内，约200Hz下为至少约0.10。
39.权利要求17所述的带，其中在200Hz下所述线性密度归一化阻尼效率指数(ζ)大于至少2.0×103。
40.权利要求17所述的带，其中在200Hz下所述线性密度归一化阻尼效率指数(ζ)大于至少4.5×103。
41.一种约束层系统，其包括：
经历振动的第一部件和第二部件中的至少一个；和
振动阻尼带，其包括：(i)基板，其限定第一面和相对定向的第二面；(ii)第一层粘弹性阻尼材料，其至少部分地设置在所述基板的所述第一面上，和(iii)第二层粘弹性阻尼材料，其至少部分地设置在所述基板的所述第二面上，其中所述基板的厚度在约5μm至约3,000μm的范围内，并且所述粘弹性阻尼材料层中的每一层的厚度在约2μm至约5,000μm的范围内；
其中所述第一层粘弹性阻尼材料被粘附到第一部件。
42.权利要求41所述的约束层系统，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少一个具有约1GPa至约1000GPa的室温杨氏模量的范围。
43.权利要求41所述的约束层系统，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少一个具有约20GPa至约500GPa的室温杨氏模量的范围。
44.权利要求41所述的约束层系统，其中所述基板包括金属箔。
45.权利要求44所述的约束层系统，其中所述金属箔是铁基箔。
46.权利要求44所述的约束层系统，其中所述金属箔是非铁基箔。
47.权利要求44所述的约束层系统，其中所述金属箔是具有铁组成的第一区域和非铁组成的第二区域的差分箔。
48.权利要求44所述的约束层系统，其中所述金属箔包括铝。
49.权利要求41所述的约束层系统，其中所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料中的至少一个选自弹性体、丁基橡胶、苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯、硅橡胶、腈橡胶、异戊二烯、丁二烯、粘弹性聚合物凝胶、压敏粘合剂、非压敏粘合剂、以及其组合。
50.权利要求41所述的约束层系统，其中所述压敏粘合剂包括丙烯酸粘合剂、硅氧烷粘合剂、橡胶粘合剂、乙烯基醚粘合剂及其组合。
51.权利要求41所述的约束层系统，其中所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料具有相同的化学组成。
52.权利要求41所述的约束层系统，其中所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料具有不同的化学组成。
53.权利要求41所述的约束层系统，其中所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料中的至少一个是基本上连续的。
54.权利要求41所述的约束层系统，其中所述第一层粘弹性阻尼材料粘附至所述第一部件，所述系统进一步包括：
所述第二层粘弹性阻尼材料被粘附至所述第二部件。
55.权利要求41所述的约束层系统，其进一步包括另外的基板。
56.权利要求41所述的约束层系统，其进一步包括另外的粘弹性阻尼层。
57.权利要求41所述的约束层系统，其中所述CLF在约15℃的范围内，约200Hz下为至少约0.05。
58.权利要求41所述的约束层系统，其中所述CLF在约15℃的范围内，约200Hz下为至少约0.10。
59.权利要求35所述的约束层系统，其中在200Hz下所述线性密度归一化阻尼效率指数(ζ)大于至少2.0×103。
60.权利要求35所述的约束层系统，其中在200Hz下所述线性密度归一化阻尼效率指数(ζ)大于至少4.5×103。
61.一种约束层系统，其包括：
经历振动的第一部件和第二部件中的至少一个；和
振动阻尼带，其包括(i)第一基板，(ii)第二基板，(iii)至少部分地设置在所述第一基板和所述第二基板之间的第一层粘弹性阻尼材料，(iv)和第二层粘弹性阻尼材料，其中第二基板至少部分地设置在所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料之间，其中所述第一基板和所述第二基板中的每一个的厚度在5μm至3,000μm范围内，并且所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料的每一个的厚度在2μm至5,000μm的范围内；
其中所述第一层粘弹性阻尼材料和第二层粘弹性阻尼材料中的至少一个被粘附到所述第一部件和所述第二部件中的至少一个。
62.权利要求61所述的约束层系统，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少一个具有约1GPa至约1000GPa的室温杨氏模量的范围。
63.权利要求61所述的约束层系统，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少一个具有约20GPa至约500GPa的室温杨氏模量的范围。
64.权利要求61所述的约束层系统，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少一个包括金属箔。
65.权利要求64所述的约束层系统，其中所述金属箔是铁基箔。
66.权利要求64所述的约束层系统，其中所述金属箔是非铁基箔。
67.权利要求64所述的约束层系统，其中所述金属箔是具有铁组成的第一区域和非铁组成的第二区域的差分箔。
68.权利要求64所述的约束层系统，其中所述金属箔包括铝。
69.权利要求61所述的约束层系统，其中所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料中的至少一个选自弹性体、丁基橡胶、苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯、硅橡胶、腈橡胶、异戊二烯、丁二烯、粘弹性聚合物凝胶、压敏粘合剂、非压敏粘合剂、以及其组合。
70.权利要求69所述的约束层系统，其中所述压敏包括丙烯酸粘合剂、硅氧烷粘合剂、橡胶粘合剂、乙烯基醚粘合剂、及其组合。
71.权利要求61所述的约束层系统，其中所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料具有相同的化学组成。
72.权利要求61所述的约束层系统，其中所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料具有相同的化学组成。
73.权利要求61所述的约束层系统，其中所述第一层粘弹性阻尼材料和所述第二层粘弹性阻尼材料中的至少一个是基本上连续的。
74.权利要求61所述的约束层系统，其中所述CLF在约15℃的范围内，约200Hz下为至少约0.05。
75.权利要求61所述的约束层系统，其中所述CLF在约15℃的范围内，约200Hz下为至少约0.10。
76.权利要求61所述的约束层系统，其中在200Hz下所述线性密度归一化阻尼效率指数(ζ)大于至少2.0×103。
77.权利要求61所述的约束层系统，其中在200Hz下所述线性密度归一化阻尼效率指数(ζ)大于至少4.5×103。
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