CN112423977B - 部分覆盖多层阻尼层压件 - Google Patents
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Abstract
本文提供了多层阻尼层压件,其包括至少一个约束层和至少一个不连续阻尼层。至少一个不连续阻尼层包括一个或多个阻尼材料区和一个或多个间隙区,其中至少一个不连续阻尼层被一个或多个阻尼材料区的覆盖率百分数小于99%。也提供了使用多层阻尼层压件的系统和方法。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年5月17日提交的美国临时申请号62/672,855的权益,其通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本公开一般涉及用于消除振动的多层阻尼层压件。
背景技术
在许多市场,例如,汽车市场、家用电器市场和电子学市场,需要减少非期望的振动和相关的噪声发生。作为示例,汽车工业正趋向朝着不断增加采用更轻质的车辆。正因如此,不断增加地使用更轻质的铝和聚合物材料。然而,这些设计和材料的使用导致与车辆振动相关的另外的问题以及振动相关的噪声。
一般而言,已经通过两种方式管理噪声和振动问题:结构几何学的硬化,以更耐受振动;和结构的阻尼,减少振动振幅。与这些方案一起,声学技术可用于从声波的来源吸收、反射和分离声波,例如在汽车客舱中,在声波达到乘客之前。
结构阻尼方式可涉及阻尼带或层压件的应用,阻尼带或层压件包括硬化或约束载体材料和阻尼材料。这些约束和阻尼材料通常以堆叠布置配置,其可附接至结构,以吸收和消除振动能量。然而,为了实现期望的减振特点,这些阻尼带通常是相对厚的,包括大量的昂贵的粘合剂,并且可明显为应用它们的系统增加总体重量。相应地,仍需要具有提高的振动减少和/或减少也为成本有效和重量有效的材料要求的阻尼层压件。
发明内容
在一个实施方式中,本公开涉及在约200Hz下具有大于约0.05的复合损耗因子的多层阻尼层压件。多层阻尼层压件可包括至少一个约束层,其可具有范围为约5μm至约3000μm的厚度。在许多实施方式中,至少一个约束层包括金属。多层阻尼层压件可进一步包括不连续阻尼层,其具有范围为约2μm至约5000μm的厚度。在许多实施方式中,不连续阻尼层直接邻近至少一个约束层。不连续阻尼层可包括一个或多个阻尼材料区和一个或多个间隙区,其中不连续阻尼层被一个或多个阻尼材料区的覆盖率百分数小于约99%。在许多实施方式中,不连续阻尼层被一个或多个阻尼材料区的覆盖率百分数小于90%。在其他实施方式中,不连续阻尼层被一个或多个阻尼材料区的覆盖率百分数小于约80%。在许多实施方式中,不连续阻尼层被一个或多个阻尼材料区的覆盖率百分数小于约70%。在仍其他实施方式中,被一个或多个阻尼材料区的覆盖率百分数大于约50%。在许多实施方式中,一个或多个间隙区的平均宽度小于约0.200cm。在许多实施方式中,多层阻尼层压件进一步包括内衬层,其在与至少一个约束层相对的一侧连接至第一阻尼层。在许多实施方式中,不连续阻尼层为第一不连续阻尼层,至少一个约束层为内部约束层,并且多层阻尼层压件进一步包括至少一个另外的不连续阻尼层和外部约束层。在一些实施方式中,内部约束层的至少一部分可设置在第一不连续阻尼层和至少一个另外的不连续阻尼层之间,并且至少一个另外的不连续阻尼层的至少一部分可设置在内部约束层和外部约束层之间。在许多实施方式中,至少一个另外的不连续阻尼层包括一个或多个另外的不连续层阻尼材料区和一个或多个另外的不连续阻尼层间隙区。外部约束层被一个或多个另外的不连续阻尼层阻尼材料区的覆盖率百分数可小于约99%。
在另一实施方式中,本公开涉及包括如上述的多层阻尼层压件的系统。系统进一步包括基础基材,其连接至多层阻尼层压件的不连续阻尼层。
在另一实施方式中,本公开涉及减少基础基材的振动的方法。方法包括提供经受振动的基础基材。该方法进一步包括将基础基材连接至如上述的多层阻尼层压件的不连续阻尼层。
附图说明
本公开参考附图,其中相似的数字标注类似的部分。
图1阐释了公开的多层阻尼层压件的不连续阻尼层中一个或多个阻尼材料区和一个或多个间隙区的示例性配置。
图2呈现了常规的多层约束层阻尼层压件和两个具有不连续阻尼层的多层约束层阻尼层压件的侧视图阐释。
图3是图1的层压件的复合损耗因子的图。
图4呈现了具有1.000-cm阻尼区宽度和0.200-cm间隙区宽度的至少一个不连续阻尼层的顶视图阐释。
图5呈现了具有0.50-cm阻尼区宽度和0.100-cm间隙区宽度的至少一个不连续阻尼层的顶视图阐释。
图6呈现了具有0.250-cm阻尼区宽度和0.05-cm间隙区宽度的至少一个不连续阻尼层的顶视图阐释。
图7是每个具有5密耳的至少一个不连续阻尼层厚度的图3至图5的层压件的复合损耗因子的图。
图8是每个具有2密耳的至少一个不连续阻尼层厚度的图3至图5的层压件的复合损耗因子的图。
具体实施方式
本公开一般涉及多层阻尼层压件,其当例如用在经受振动的基础基材上时,提供了硬度有利的提高并且减少振动,同时减少了层压件中包括的阻尼材料的量。例如,对于柔性或非刚性结构,将结构的任何振动的频率和/或振幅最小化是有益的。这种振动减少有利地增加了结构的稳定性,减少了疲劳和应力,延长了操作寿命,并且减少了非期望的振动副作用,比如噪声的发生或车辆乘客的不适。
常规上,阻尼处理比如层压件或带包括配置为附接至振动结构的约束元件和阻尼元件。这些处理,称为约束层阻尼处理,可减少用附接该处理的结构观察到的振动的发生和强度。然而,在这些常规的层压件中,处理的约束层和阻尼层通常一起以堆叠配置施加,其中硬化层和阻尼层基本上彼此共存。换句话说,常规的约束阻尼装置的层可各自为具有均匀厚度并且没有有意的孔或间隙的材料的基本上连续的片材。
通过在多层阻尼层压件中使用不连续阻尼层,可令人吃惊地实现阻尼性能的有利的提高。特别地,已经发现如果阻尼层由一个或多个间隙区组成,使得层的一个或多个阻尼材料区不提供层压件的约束层的完全覆盖,可增强约束层阻尼层压件的效力和效率。此外,公开的阻尼层的不连续的性质允许使用较不阻尼的材料制造它们。这对于有利地降低这些阻尼处理的生产成本可具有显著的影响。材料的减少可允许终端使用者实现使结构阻尼的增强效果,同时减少每单位表面积的结构施加的总阻尼产品质量。
不连续阻尼层
在一个实施方式中,公开了具有提高的阻尼性能的多层阻尼层压件。阻尼层压件和其组分阻尼层的阻尼性能可根据它们的复合损耗因子(CLF)特性来描述。材料或装置的复合损耗因子为其将振动能量转换成热能的能力的度量。作为一般的实践,选择为高度阻尼的个体层的材料或组合物可具有0.8或更大的复合损耗因子。在层状构建中,总体构建的总复合损耗因子一般在0.05或更大的值下视为有效的。多层阻尼层压件的复合损耗因子可,例如,如标准方案ASTM E756-05(2017)中描述来确定。公开的本文所述的多层阻尼层压件在200Hz下可具有大于约0.050,例如,大于约0.060,大于约0.070,大于约0.080,大于约0.090,大于约0.100,大于约0.200,大于约0.300,大于约0.400,或大于约0.500的复合损耗因子。
在许多实施方式中,多层阻尼层压件包括至少一个约束层和至少一个不连续阻尼层。不连续阻尼层包括一个或多个阻尼材料区和一个或多个间隙区。阻尼材料区为不连续阻尼层的一部分,其各自包括为高弹性、滞弹性、粘度和/或粘弹性而选择的一种或多种阻尼材料。间隙区为不连续阻尼层的一部分,其各自可包括比阻尼材料区的那些具有较低弹性、滞弹性、粘度和/或粘弹性的一种或多种材料。阻尼层的一个或多个间隙区中的每一个可被一个或多个阻尼材料区、不连续阻尼层的一个或多个边缘或其组合粘附。阻尼层中一个或多个间隙区的存在使得一个或多个阻尼材料区提供至少一个约束层的不完全覆盖,例如,阻尼材料区基本上不与至少一个约束层共存。如本文使用的,术语“覆盖率”和“覆盖率百分数”指被阻尼层区在约束层的平面上的投影覆盖的约束层区的分数。这产生减少材料以及相应的减少多层阻尼层压件的质量的益处。令人吃惊地,某些不连续阻尼层层压件的层构造也提供了增加阻尼性能的有利的益处。
不连续阻尼层被阻尼材料区的覆盖率百分数可,例如,范围为约50%至约99%,例如,约60%至约90%,约70%至约86%,约72%至约90%,约75%至约93%,约78%至约96%,或约80%至约99%。从上限的角度,至少一个约束层被阻尼材料区的覆盖率百分数可小于约99%,例如,小于约96%,小于约93%,小于约90%,小于约86%,小于约83%,小于约80%,小于约78%,小于约75%,或小于约72%。从下限的角度,至少一个约束层被阻尼材料区的覆盖率百分数可大于约50%,例如,大于约55%,大于约60%,大于约65%,大于约70%,大于约72%,大于约75%,大于约78%,大于约80%,大于83%,大于约86%,大于约90%,大于约93%,或大于约96%。至少一个约束层被阻尼材料区的覆盖率百分数也可小于或等于90%。也考虑更高的覆盖率百分数,例如,大于约99%,和更低的覆盖率百分数,例如,小于50%。更高的覆盖率百分数和更低的覆盖率百分数的界限可由于包括但不限于具体的几何学、厚度和粘合剂流变学的因素而改变。
不连续阻尼层的阻尼材料区和间隙区的数量和形状可宽泛地改变。在一些方面中,阻尼层可提供图案或其他构造。在某些方面中,阻尼层包括单个阻尼材料区和单个间隙区,其一起以一个或多个蛇形(图1A)或螺旋形(图1B)配置来布置,以保持小的区宽度。例如,阻尼材料区可具有在间隙区内的蛇形形状,或间隙区可具有在阻尼区内的蛇形形状。在其他实施例中,阻尼材料区可具有在间隙区内的一个或多个螺旋状部分,或间隙区可具有在阻尼材料区内的一个或多个螺旋状部分。在某些方面中,阻尼层包括单个阻尼材料区和多个间隙区。单个阻尼材料区和多个间隙区可例如以平行交叉影线构造来布置,其中阻尼材料区形成影线的边界,并且间隙区形成影线的内部。在其他方面中,阻尼层可可选地缺少图案或其他构造。在该非图案中,可存在具有不规则形状和/或间隔的间隙和阻尼材料区。在其他实施方式中,可存在两种构造/部分和非图案的组合。可选地,可以以下述方式产生不连续阻尼层中用于阻尼区和间隙区的形状图案:1)阻尼区可为不连续阻尼层的无穷多不相交子集Di的并集并且间隙区为无穷多不相交子集Di的并集的补集;或2)可选地,间隙区可为不连续阻尼层的无穷多不相交子集Gi的并集并且阻尼区可无穷多不相交子集Gi的并集的补集。对于这些情形,i为范围在1至无穷的索引变量。进一步,不相交子集Di(或Gi)可闭合的和连通的,或闭合的和局部连通的。另外,不相交子集Di(或Gi)可为无穷多非不相交非空连通子集的并集。下面描述了连通子集Di(或Gi)的示例。子集Di可为任何n边多边形,其可为凸面形、凹面形、等边形、等角形、球形、非正交形(aperiogon)、抽象多面体的自相交或欧几里得实现。这里,n为多边形的边的数量并且范围可为1至无穷。示例可包括但不限于任何规则凸面多边形、规则四边形或倾斜四边形,其可囊括规则或倾斜平行四边形、梯形、金刚石、风筝形、自相交四边形、反平行四边形、星形多边形、交叉矩形、Saccheri四边形,以及可为凸面形或凹面形的任何闭合的欧几里得集合。子集Di(或Gi)可以以任何图案布置,使得它们的以任何方式考虑的交集为空集。示例可包括但不限于由间隙区分开的平行堆叠的Di(或由阻尼区分开的Gi)、欧几里得拼图(tilings)、均匀拼图、非周期拼图、螺旋拼图、凸面均匀拼图或凹面均匀拼图等等。
在某些方面中,阻尼层包括单个间隙区和多个阻尼材料区。单个间隙区和多个阻尼材料区可,例如,以平行交叉影线构造来布置(图1C),其中间隙材料区形成影线的边界,并且阻尼材料区形成影线的内部。在其他实施例中,阻尼材料区形成影线的边界,并且间隙区形成影线的内部。在某些方面中,阻尼层包括多个阻尼材料区和多个间隙区,其一起以棋盘样图案(图1D);一系列直线(图1E)、有角度的之字形(图1F),或弯曲的线;圆圈;或多边形的任何组合来布置。一个或多个阻尼材料区和一个或多个间隙区的布置可为一个或多个重复区块的图案,或可缺少这种图案。在一些实施方式中,阻尼材料区可具有基本上随机的构造。
在一些实施方式中,并且如图1E中显示,不连续阻尼层的阻尼材料区和间隙区具有基本上彼此平行的基本上矩形形状。阻尼材料区的矩形形状可具有类似的或不同的平均宽度。阻尼材料区的矩形形状可具有类似的或不同的长度。间隙区的矩形形状可具有类似的或不同的宽度。间隙区的矩形形状可具有类似的或不同的长度。当施加至经受振动的结构或基材的表面上时,阻尼材料区可,例如,为基本上平行于或基本上垂直于结构或基材。作为示例,当公开的阻尼层压件应用于振动粱时,层压件的不连续阻尼层的阻尼材料区可基本上平行于或基本上垂直于梁。
如本文使用的,提及区的宽度用于表示从区的纵向边界上的点至区的相对边界上的最近的点的距离,其中纵向边界是具有最大路径长度的边界。如本文使用的,提及平均区的宽度用于表示如在沿着纵向边界的所有点处测量的宽度的平均值。如本文使用的,提及多个区的平均宽度用于表示所有这种区的平均宽度的平均值。例如,不连续阻尼层的一个或多个间隙区的平均宽度为阻尼层中每个间隙区的平均宽度的平均值。
不连续阻尼层的间隙区的平均宽度的范围可,例如,为约0.005cm至约1.000cm,例如,约0.010cm至约0.900cm,约0.010cm至约0.800cm,约0.010cm至约0.700cm,约0.010cm至约0.600cm,约0.010cm至约0.500cm,约0.010cm至约0.400cm,约0.300cm至约0.124cm,约0.010cm至约0.200cm,例如,约0.010cm至约0.124cm,约0.029cm至约0.143cm,约0.048cm至约0.162cm,约0.067cm至约0.181cm,或约0.086cm至约0.200cm。从上限的角度,间隙区的平均宽度可小于约0.200cm,例如,小于约0.181cm,小于约0.162cm,小于约0.143cm,小于约0.124cm,小于约0.105cm,小于约0.086cm,小于约0.067cm,小于约0.048cm,或小于约0.029cm。从下限的角度,间隙区的平均宽度可大于0.010cm,例如,大于约0.029cm,大于约0.048cm,大于约0.067cm,大于约0.086cm,大于约0.105cm,大于约0.124cm,大于约0.143cm,大于约0.162cm,或大于约0.181cm。也考虑更大的宽度,例如,大于约0.200cm,和更小的宽度,例如,小于约0.010cm。
不连续阻尼层的阻尼材料区的平均宽度的范围可,例如,为约0.050cm至约1.000cm,例如,约0.050cm至约0.900cm,约0.050cm至约0.800cm,约0.050cm至约0.700cm,约0.050cm至约0.620cm,约0.145cm至约0.715cm,约0.240cm至约0.810cm,约0.335cm至约0.905cm,或约0.430cm至约1.000cm。从上限的角度,阻尼材料区的平均宽度可小于约1.000cm,例如,小于约0.905cm,小于约0.810cm,小于约0.715cm,小于约0.620cm,小于约0.525cm,小于约0.430cm,小于约0.335cm,小于约0.240cm,或小于约0.145cm。从下限的角度,阻尼材料区的平均宽度可大于约0.050cm,例如,大于约0.145cm,大于约0.240cm,大于约0.335cm,大于约0.430cm,大于约0.620cm,大于约0.715cm,大于约0.810cm,或大于约0.905cm。不连续阻尼层的阻尼材料区的平均宽度可,例如,小于或等于约1.000cm。也考虑更大的宽度,例如,大于约1.000cm,和更小的宽度,例如,小于约0.050cm。
不连续阻尼层的厚度的范围可,例如,为约2μm至约5000μm,例如,约2μm至约220μm、约4.4μm至约480μm、约9.6μm至约1000μm、约21μm至约2300μm,或约46μm至约5000μm。从上限的角度,不连续阻尼层的厚度可小于约5000μm,例如,小于约2300μm,小于约1000μm,小于约480μm,小于约220μm,小于约100μm,小于约46μm,小于约21μm,小于约9.6μm,或小于约4.4μm。从下限的角度,不连续阻尼层的厚度可大于约2μm,大于约4.4μm,大于约9.6μm,大于约21μm,大于约46μm,大于约100μm,大于约220μm,大于约480μm,大于约1000μm,或大于约2300μm。也考虑更大的厚度,例如,大于约5000μm,和更小的厚度,例如,小于约2μm。
在一些实施方式中,每个阻尼材料区的阻尼材料可包括弹性材料、滞弹性材料、粘性材料和/或粘弹性材料。例如,阻尼材料可为可压缩的并且可包括回复力。在一个方面中,阻尼材料可包括橡胶、塑料,例如,尼龙、皮革、织物、泡沫、海绵、凝胶等。在一些实施方式中,阻尼材料包括一种或多种粘合剂。在一些实施方式中,阻尼材料包括一种或多种压敏粘合剂。在许多实施方式中,粘合剂可为丙烯酸粘合剂、橡胶粘合剂、聚硅氧烷粘合剂、混合粘合剂、丁基粘合剂、聚氨酯粘合剂、烯烃粘合剂、聚酯粘合剂或这些粘合剂的组合。
在一些实施方式中,阻尼材料可包括一种或多种聚硅氧烷粘合剂。聚硅氧烷粘合剂可包括聚有机硅氧烷分散体或树胶,比如聚二甲基硅氧烷、聚二甲基/甲基乙烯基硅氧烷、聚二甲基/甲基苯基硅氧烷、聚二甲基/二苯基硅氧烷,和其掺混物。聚硅氧烷粘合剂可包括聚硅氧烷树脂,比如MQ树脂或树脂的掺混物。商业上可得到的这种聚硅氧烷粘合剂组合物的非限制性示例包括所有可获得自Dow Corning(Midland,MI)的粘合剂7651、7652、7657、Q2-7406、Q2-7566、Q2-7735和7956;可获得自Momentive Performance Materials(Waterford,NY)的SILGRIPTM PSA518、590、595、610、915、950和6574;以及可获得自Shin-Etsu Silicone(Akron,OH)的KRT-009和KRT-026。
在其他实施方式中,阻尼材料可包括一种或多种基于橡胶的粘合剂。基于橡胶的粘合剂由苯乙烯嵌段共聚物以及各种粘性树脂、油、填充剂、颜料和抗氧化剂的组合而组成。各种各样的橡胶试剂可用于本主题带的粘合剂。适当的橡胶试剂的非限制性示例包括但不限于苯乙烯-丁二烯(SB)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯(SI)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、随机的苯乙烯-丁二烯(SBR)、苯乙烯-丁二烯-异戊二烯多嵌段(SBIBS)或聚异戊二烯的聚合物或共聚物。在一些实施方式中,可使用全部氢化橡胶试剂和局部氢化橡胶试剂。也可使用上述这些试剂的组合。商业上可得到的适当的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)的示例包括来自Kraton Performance Polymers的KRATON D1101和KRATOND1118以及来自Dexco Polymers的VECTOR 2518D。适当的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)的示例包括KRATON D1107P和VECTOR 411A。适当的苯乙烯-丁二烯-异戊二烯多嵌段(SBIBS)的示例是KRATON S6455。Kraton GRP-6924为氢化苯乙烯嵌段共聚物的示例。本主题中使用的粘合剂组合物的苯乙烯-丁二烯共聚物组分可为具有下述一般构型的嵌段或多嵌段共聚物:A-B-A或A-B-A-B-A-B-,其中非弹性体聚合物嵌段A为苯乙烯,而弹性体聚合物嵌段B为丁二烯或局部氢化的丁二烯或充分氢化的丁二烯。聚合嵌段可为直链的或支链的。典型的支链结构可含有具有至少三个分支的弹性体部分,其可从中心枢纽向外辐射或可以以其他方式联接在一起。
进一步,在阻尼材料中可使用至少一种聚硅氧烷粘合剂和至少一种橡胶粘合剂的组合。
在其他实施方式中,阻尼材料可包括各种各样的固体树脂。如本文使用的,术语“固体树脂”指在室温/环境温度(约23℃)下为固体并且与粘合剂的其他组分相容的任何树脂。这种的非限制性示例包括脂族烃,比如C5至C9脂族烃、氢化酯松香、局部氢化酯松香、芳族改性的酯树脂、季戊四醇树脂、氢化季戊四醇树脂、萜树脂、甘油酯松香树脂、季戊四醇妥尔油、萜酚类化合物、甘油酯松香树脂和其组合。用作固体树脂的适当的脂族烃的非限制性示例包括可获得自Exxon Mobile的ESCOREZ 1310和ESCOREZ 2101。适当的氢化酯松香的示例为可获得自数个供应商,比如Eastman Chemical的FORAL 85和来自Pinova的HERCOLYND。适当的局部氢化酯松香的示例为来自Eastman Chemical的FORALYN。适当的芳族改性的酯树脂的示例是来自Eastman Chemical的PICCOTAC 7590。适当的季戊四醇树脂的示例是来自Pinova的PEXALYN 9100。适当的氢化季戊四醇树脂的示例是来自Eastman Chemical的PENTALYN H。适当的季戊四醇妥尔油树脂的示例是来自Arizona Chemical的SYLVALITE RE105L。适当的萜酚醛的示例是来自Eastman Chemical的PICCOLYTE A115。商业上可获得的甘油酯松香树脂的示例是可获得自Resinall Corporation的RESINALL 625。
在仍其他实施方式中,阻尼材料也可包括在本主题密封带的粘合剂中使用的各种液体树脂。如本文使用的,术语“液体树脂”指在室温/环境温度(约23℃)下为液体并且与粘合剂的其他组分相容的任何树脂。各种液体树脂可用于本主题密封带的粘合剂。这种液体树脂的非限制性示例包括氢化树脂酯、萜树脂、低分子量烃,比如例如C5烃,和其组合。适当的萜树脂的示例为可获得自Arizona Chemical的SYLVARES TR A25。适当的C5烃的示例为可获得自许多供应商的WINGTAC 10。用于本主题密封带的粘合剂的适当的改性松香树脂的示例为STAYBELITE-E ESTER 3-E,其为氢化松香的酯。STAYBELITE-E可获得自EastmanChemical。
进一步,在阻尼材料中可使用至少一种液体树脂和至少一种固体树脂的组合。
在许多实施方式中,阻尼材料区包括压敏粘合剂。在一些实施方式中,阻尼和粘合层可包括基于丁基橡胶或基于聚异丁烯的压敏粘合剂。这些粘合剂可由各种分子量丁基橡胶或聚异丁烯聚合物或低聚物混合物配制。用于配制这些粘合剂的丁基橡胶等级的非限制性示例包括Exxon丁基065、丁基365、氯丁基1065、氯丁基1055、溴丁基2222和来自ExxonMobil Chemical的Exxpro专用弹性体3433以及来自BASF的聚异丁烯等级OppanolN50。这些聚合物通常与低分子量等级的聚异丁烯,比如来自TPC Group的TPC 750、TPC1600或TPC 3500掺混。另外,这些粘合剂可与各种粘性树脂,包括C5-C9烃增粘剂以及多萜树脂一起配制。适当的烃粘性树脂包括可获得自ExxonMobil的ESCOREZ 1310和ESCOREZ2101。多萜树脂的示例包括可获得自Pinova的Piccolyte A115和Piccolyte S25。除了上面列举的组分,基于丁基橡胶和基于聚异丁烯的粘合剂也可含有添加剂比如,但不限于塑化油、抗氧化剂、颜料和填充剂。在基于丁基和基于卤基-丁基橡胶的粘合剂的情况下,可添加允许交联的固化剂。这些交联剂的示例为氧化锌、酚醛树脂以及本领域已知的其他交联剂。添加剂的这些和其他示例可见Higgins,J.J.等人的“Handbook of Pressure SensitiveAdhesive Technology(压敏粘合剂技术的手册)”,第14章。
在一些情况下,阻尼材料可包括基于丙烯酸的或基于聚硅氧烷的单体。在一些实施方式中,阻尼材料包括选自由下述组成的组中的一种或多种基于丙烯酸的单体:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、2-乙基己基丙烯酸酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异壬酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲基丁酯、4-甲基-2-戊基丙烯酸酯、甲基丙烯酸丁酯、2-乙基己基甲基丙烯酸酯和异辛基甲基丙烯酸酯。有用的烷基丙烯酸酯包括丙烯酸正丁酯、2-乙基己基丙烯酸酯、丙烯酸异辛酯。在一个实施方式中,丙烯酸酯单体在存在乙烯基酯,比如乙酸乙烯酯、乙烯基丁酸酯、乙烯基丙酸酯、乙烯基异丁酸、乙烯基戊酸酯、乙烯基柯赫酸酯(vinyl versitate)等的情况下聚合。基于形成丙烯酸酯主链的单体的总重,可存在的乙烯基酯的总量高达约35wt%。在一个实施方式中,丙烯酸酯单体与不饱和羧酸共聚。不饱和羧酸可包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、β羧基丙烯酸乙酯等。
在一些实施方式中,阻尼材料包括选自由下述组成的组中的一种或多种基于聚硅氧烷的单体:硅氧烷、硅烷和杂氮硅三环乙二醇。在一些实施方式中,阻尼材料包括选自由下述组成的组中的一种或多种基于聚硅氧烷的单体:1,4-双[二甲基[2-(5-降冰片烯-2-基)乙基]甲硅烷基]苯;1,3-二环己基-1,1,3,3-四(二甲基甲硅烷氧基)二硅氧烷;1,3-二环己基-1,1,3,3-四(二甲基乙烯基甲硅烷氧基)二硅氧烷;1,3-二环己基-1,1,3,3-四[(降冰片烯-2-基)乙基二甲基甲硅烷氧基]二硅氧烷;1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷;1,1,3,3,5,5-六甲基-1,5-双[2-(5-降冰片烯-2-基)乙基]三硅氧烷;1,1,3,3-四甲基-1,3-双[2-(5-降冰片烯-2-基)乙基]二硅氧烷;2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基环四硅氧烷;N-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-N′-(4-乙烯基苄基)乙二胺;和3-[三(三甲基硅氧基)甲硅烷基]丙基乙烯基氨基甲酸酯。
在一些情况下,阻尼材料可包括聚硅氧烷聚合物、丙烯酸聚合物,或甲基丙烯酸聚合物。适当的丙烯酸聚合物包括但不限于所有可获得自Avery Dennison(Glendale,CA)的S2000N、S692N、AT20N、XPE 1043和XPE 1045;以及可获得自BASF(Florham Park,NJ)的H9232。在一个实施方式中,丙烯酸聚合物组合物与多嵌段共聚物,比如苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯(SEBS)等按照聚合物的干重计以高达约30%的量掺混。有用的三嵌段的示例可获得自Kraton Polymer Inc.(Houston,TX)。多嵌段聚合物可用于改性丙烯酸组合物的阻尼峰和其他物理特性。其他阻尼材料可包括橡胶聚合物。适当的橡胶聚合物包括但不限于弹性体、丁基橡胶、苯乙烯嵌段共聚物(称为SBC,来自Kraton)、聚硅氧烷橡胶、腈橡胶、异戊二烯、丁二烯。在一些实施方式中,橡胶聚合物组合物可与丙烯酸聚合物和/或丙烯酸聚合物掺混。
各种各样的官能团可并入阻尼材料的聚合物中。官能团可并入由基于丙烯酸的单体或基于硅的单体的聚合物中,例如作为末端区段。代表性官能团包括但不限于羟基、环氧树脂、氰基、异氰酸酯、氨基、芳氧基、芳烷氧基、肟、乙酰基、环氧醚和乙烯醚、烷氧基羟甲基、环醚、硫醇、二苯酮、苯乙酮、酰基膦、噻吨酮以及二苯酮、苯乙酮、酰基膦和噻吨酮的衍生物。
具有氢键合能力的官能团是熟知的并且包括羧基、酰胺、羟基、氨基、吡啶基、氧、氨甲酰基和其混合物。在一些实施方式中,阻尼材料的丙烯酸聚合物骨架包括极性共聚单体乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸。具有氢键合官能度的其他单体的示例包括甲基丙烯酸、乙烯基醇、己内酯、环氧乙烷、乙二醇、丙二醇、2-丙烯酸羟乙酯、N-乙烯基己内酰胺、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯等。
在一些实施方式中,阻尼材料包括具有可进一步交联的官能度的一种或多种共聚单体。可交联的共聚单体的示例包括(甲基)丙烯酸、2-丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、衣康酸、烯丙基缩水甘油基醚等,以及其混合物。官能部分,比如上述那些,可用于交联聚合物链、将高级侧链附接至骨架,或二者。
阻尼材料可进一步包括可宽范围改变的交联剂。适当的交联剂的示例包括多官能丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯,比如二丙烯酸酯(乙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯和己二醇二丙烯酸酯),二甲基丙烯酸酯(乙二醇二丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯和1,3丁烷乙二醇二甲基丙烯酸酯)、三丙烯酸酯(三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯)以及三甲基丙烯酸酯(季戊四醇三甲基丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯),以及二乙烯基酯,比如二乙烯基苯、琥珀酸二乙烯酯、己二酸二乙烯酯、马来酸二乙烯酯、草酸二乙烯酯和丙二酸二乙烯酯。
另外的交联剂可用于在基于聚硅氧烷的基质中形成交联。在一些实施方式中,过氧化物交联剂,比如过氧化二苯甲酰是合适的。在一些实施方式中,交联剂是含有硅-氢化物官能度的化合物。这种交联剂的非限制性示例包括所有可获得自Pergan(Bocholt,德国)的PEROXAN BP 50W、PEROXAN BIC和PEROXAN Bu;商业上可从Arkema(King of Prussia,PA)得到的A75和A98;以及来自Akzo Nobel(Chicago,IL)的/>CH-50和PD 50SPS。一般取决于采用的化学系统,通过加热或其他技术可利于和/或促进交联。
可用于阻尼材料的其他示例性化学交联剂包括但不限于有或没有催化剂(比如,二月桂酸二丁基锡)的二异氰酸酯、三异氰酸酯或聚异氰酸酯;离子交联剂;以及二官能、三官能或多官能氮丙啶。商业上可得到的化学交联剂的阐释性非限制性示例包括可获得自NOAH Technologies(San Antonio,TX)的乙酰丙酮铝(AAA);可获得自DuPont(Wilmington,DE)的可获得自Bayer(Pittsburgh,PA)的/>以及可获得自DowChemical的PAPITM和VORONATETM。
阻尼材料可任选地包括一种或多种增粘剂或树脂,并且可宽范围地改变这些增粘剂(当采用时)。在一些情况下,阻尼材料的增粘剂包括单个增粘剂。在其他情况下,增粘剂包括多种增粘剂产品的混合物。适当的商业增粘剂包括(但不限于),例如,氢化DCPD树脂,比如来自Luhua(中国)的HD1100、HD1120,以及来自Exxon Mobil(Houston,TX)的E5400。其他适当的氢化树脂包括完全氢化的树脂,比如来自Eastman(Kingsport,TN)的REGALITETMS1100、R1090、R1100、C100R和C100W;以及来自Hebei Qiming(中国)的完全氢化的C9树脂QM-100A和QM-115A。
阻尼材料也可任选地包括一种或多种增塑剂,并且这些增塑剂(当采用时)可宽范围地改变。在一些实施方式中,增塑剂具有高分子量和/或高粘度。在一些情况下,增塑剂包括单个增塑剂。在其他情况下,增塑剂包括多种增塑剂产品的混合物。适当的商业增塑剂包括(但不限于),例如,来自Sinopec(中国北京)的KN 4010和KP 6030;来自Tianjin(中国)的Claire F55;来自Formosa Petrochemical(中国)的F550,以及各种聚异丁烯产品。
阻尼材料可任选地包括一种或多种蜡,并且这些蜡(当采用时)可宽范围地改变。在一些情况下,蜡包括单个蜡。在其他情况下,蜡包括多种蜡产品的混合物。蜡可具有较高的分子量,以便有利地提高油迁移。示例性蜡包括微晶蜡、石蜡、烃蜡和其组合。适当的商业蜡包括(但不限于),例如,来自Sasol(Houston,TX)的Sasol蜡3971、7835、6403、6805和1800;来自Honeywell(Morristown,NJ)的A-C1702、A-C6702、A-C5180;以及来自Paramelt(Muskegon,MI)的MICROWAXTM FG 7730和MICROWAXTM FG 8113。
阻尼材料可包括选择为在更宽范围的操作温度内提高阻尼性能的一种或多种粉末添加剂。在一些实施方式中,阻尼材料包括一种或多种基于丙烯酸的粉末添加剂。适当的商业上可得到的基于丙烯酸的粉末添加剂包括CA 6、CA 10、/>CA 15、/>SBS 1101AS、SB 1011AC、/>TM 1116聚合物、/>D1101聚合物、D1114P聚合物/>D1114 P聚合物、Zeon/>1052、Zeon1041以及Zeon/>NS 612。在一些实施方式中,阻尼材料包括一种或多种基于聚硅氧烷的粉末添加剂。适当的商业上可得到的基于聚硅氧烷的粉末添加剂包括Shin-Etsu KMP 597、Shin-Etsu KMP 600和Shin-Etsu KMP 701。
在一些实施方式中,阻尼材料包括一种或多种高表面积无机填充剂或填充剂和颜料的组合,所述颜料为比如炭黑、碳酸钙、二氧化钛、硅石(亲水性和疏水性改性的)、云母、滑石、高岭土、粘土、硅藻土、硫酸钡、铝硫酸,或其两种或更多种的混合物。商业上可得到的高表面积无机填充剂的示例包括可获得自Evonik Degussa GmbH(Essen,德国)的那些。包括前述示例的无机填充剂可用于调节阻尼片的阻尼和其他物理特性。也可使用或可选地使用各种有机填充剂。
在另一实施方式中,有用的填料组合包括取决于加工和/或使用条件选自的抗封端剂。这种试剂的示例包括,例如,硅石、滑石、硅藻土和其任何混合物。填料颗粒可为精细分开的基本上不溶于水的无机填料颗粒。
精细分开的基本上不溶于水的无机填料颗粒可包括金属氧化物的颗粒。构成颗粒的金属氧化物可为简单的金属氧化物,即,单个金属的氧化物,或其可为复合金属氧化物,即,两种或更多种金属的氧化物。金属氧化物的颗粒可为单个金属氧化物的颗粒或它们可为不同金属氧化物的不同颗粒的混合物。适当的金属氧化物的示例包括但不限于氧化铝、硅石和二氧化钛。其他氧化物可任选地以微量存在。这种任选的氧化物的示例包括但不限于氧化锆、二氧化铪和氧化钇。可任选地存在的其他金属氧化物为通常作为杂质存在的那些,比如例如,氧化铁。为了本说明书和权利要求的目的,硅视为金属。当颗粒为氧化铝的颗粒时,大部分氧化铝是氧化铝单氢氧化物。氧化铝单氢氧化物AlO(OH)的颗粒,并且它们的制备是已知的。
金属粉末可用于阻尼材料,例如,金属粉末比如铝、铜或特种钢、二硫化钼、氧化铁,例如,黑色氧化铁、掺杂锑的二氧化钛和掺杂镍的二氧化钛。也可使用金属合金微粒。
添加剂,比如炭黑和其他颜料、紫外光吸收剂、紫外稳定剂、抗氧化剂、阻燃剂、导热剂或导电剂、后固化剂等可掺混至阻尼材料中,以修饰阻尼片的特性。这些添加剂也可包括,例如,一种或多种抑制剂、消泡剂、着色剂、发光剂、缓冲剂、防结块剂、湿润剂、消光剂、抗静电剂、除酸剂、加工助剂、挤出助剂等。紫外光吸收剂包括羟苯基苯并三唑和氢二苯甲酮。抗氧化剂包括,例如,受阻酚、胺以及硫氢氧化物和磷氢氧化物分解物,比如Irganox1520L。填充剂、颜料、增塑剂、阻燃剂、UV稳定剂等在许多实施方式中是任选的,并且在特别的实施方式中可以以约0至约30%或更大,比如高达约40%的浓度使用。在某些实施方式中,填充剂(无机和/或有机)、颜料、增塑剂、阻燃剂、UV稳定剂和其组合的总量为约0.1%至约30%,并且更特别地为约1%至约20%。
阻尼材料也可包括一种或多种溶剂。适当的溶剂的非限制性示例包括甲苯、二甲苯、四氢呋喃、己烷、庚烷、环己烷、环己酮、二氯甲烷、异丙醇、乙醇、乙酸乙酯、丁基乙酸酯、异丙基乙酸酯和其组合。认识到,本主题阻尼材料不限于这种溶剂并且可利用各种各样的其他溶剂、添加剂和/或粘度调整剂,比如反应性的稀释剂。
约束层
公开的多层阻尼层压件可包括至少一个约束层。约束层可用于为层压件结构提供刚性和硬度,并且限定和区分层压件的多个不连续阻尼层(当存在时)。在一些情况下,阻尼层压件包括第一不连续阻尼层和至少一个另外的不连续阻尼层,其中第一不连续阻尼层和至少一个另外的不连续阻尼层通过至少一个约束层彼此分开。在一些实施方式中,至少一个约束层为内部约束层,并且内部约束层的至少一部分设置在第一不连续阻尼层和至少一个另外的不连续阻尼层之间。内部约束层的一个面可直接邻近第一不连续阻尼层,或可存在设置在内部约束层和第一不连续阻尼层之间的一个或多个间插层。内部约束层的相对面可直接邻近至少一个另外的不连续阻尼层,或可存在设置在内部约束层和至少一个另外的不连续阻尼层之间的一个或多个间插层。内部约束层被第一不连续阻尼层的阻尼材料区的覆盖率百分数可为如上所述。
在一些情况下,多层阻尼层压件包括外部约束层。外部约束层为可提供层压件的外表面的约束层,朝向外部环境打开并且与可施加层压件的基材相对。层压件的至少一个另外的不连续阻尼层的至少一部分可设置在第一不连续阻尼层和外部约束层之间。第二阻尼层的至少一部分可设置在内部约束层和外部约束层之间。外部约束层的一个面可直接邻近至少一个另外的不连续阻尼层,或在至少一个另外的不连续阻尼层和外部约束层之间可存在一个或多个间插层。在一些情况下,至少一个另外的不连续阻尼层的一个面直接邻近内部约束层,并且至少一个另外的不连续阻尼层的相对面直接邻近外部约束层。外部约束层被至少一个另外的不连续阻尼层的阻尼材料区的覆盖率百分数可如上所述。
阻尼层压件的每个约束层的厚度的范围可,例如,独立地为约5μm至约3000μm,例如,约5μm至约2500μm、约5μm至约2000μm、约5μm至约1500μm、约5μm至约1000μm、约5μm至约500μm、约5μm至约230μm、约9.5μm至约440μm、约18μm至约830μm、约34μm至约1600μm,或约65μm至约3000μm。从上限的角度,每个约束层的厚度可独立地小于约3000μm,例如,小于约1600μm,小于约830μm,小于约440μm,小于约230μm,小于约120μm,小于约65μm,小于约34μm,小于约18μm,或小于约9.5μm。从下限的角度,每个约束层的厚度可独立地大于约5μm,大于约9.5μm,大于约18μm,大于约34μm,大于约65μm,大于约120μm,大于约230μm,大于约440μm,大于约830μm,或大于约1600μm。也考虑更大的厚度,例如,大于约3000μm,和更小的厚度,例如,小于约5μm。
每个约束层可独立地包括用于为每个约束层提供硬化结构的一种或多种硬化材料,其中每个约束层可具有类似的组成或不同的组成。硬化材料可包括一种或多种聚合材料。聚合材料的非限制性示例包括聚氯乙烯(PVC)、聚烯烃,比如聚乙烯(PE)和/或聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS),以及这些材料和其他材料的组合。
在许多实施方式中,至少一个约束层包括金属。至少一个约束层的金属可包括铝、钢、镁、青铜、铜、黄铜、钛、铁、铍、钼、钨或锇中的至少一种金属。在一些实施方式中,金属为金属粉末。在其他实施方式中,金属为金属箔。在仍其他实施方式中,至少一个约束层包括金属粉末和金属箔二者。金属可为硬化材料并且可包括一种或多种金属或金属合金。金属的非限制性示例包括铝、钢、镁、青铜、铜、黄铜、钛、铁、铍、钼、钨或锇。在一些实施方式中,内部约束层和外部约束层各自独立地为金属箔,例如,铝箔。金属箔可包括但不限于铝、钢、镁、青铜、铜、黄铜、钛、铁、铍、钼、钨或锇中的至少一种金属。
硬化材料可包括一种或多种天然木材或加工木材。硬化材料可包括一种或多种纤维。纤维的非限制性示例包括大麻纤维、亚麻纤维、玻璃纤维和碳纤维。硬化材料可包括一种或多种基于碳的材料,包括碳纳米管、石墨烯、金刚石、carbine或其组合。也可使用这些材料的复合材料和组合。
内衬层
在一些情况下,多层层压膜进一步包括连接至不连续阻尼层的内衬层。在一个实施方式中,不连续阻尼层可为第一不连续阻尼层。内衬层的一个面可直接邻近不连续阻尼层,或在不连续阻尼层和内衬层之间可存在一个或多个间插层。在一些情况下,不连续阻尼层的一个面直接邻近至少一个约束层,并且不连续阻尼层的另一面直接邻近内衬层。在一个实施方式中,多层层压膜进一步包括在与至少一个约束层相对的一侧连接至第一不连续阻尼层的内衬层。
可释放的内衬可用作保护覆盖,使得释放内衬保持在适当的位置,直到多层阻尼层压件准备好用于附接至物体或表面。如果内衬或释放内衬包括在层压件中,则各种各样的材料和构造可用于内衬。在许多实施方式中,内衬为纸或基于纸的材料。在许多其他实施方式中,内衬为一种或多种聚合材料的聚合物薄膜。典型地,内衬的至少一个面涂布释放材料,比如聚硅氧烷或基于聚硅氧烷的材料。如将认识到,内衬的释放涂布面放置为接触外部不连续阻尼层的否则暴露的面。在将标签施加至感兴趣的表面之前,去除内衬从而暴露层压件的不连续阻尼层。内衬可为单个片材的形式。可选地,内衬可为多个截面或面板的形式。
考虑下述实施方式。考虑特征和实施方式的所有组合。
实施方式1:一种多层阻尼层压件,包括:至少一个约束层;和不连续阻尼层,所述不连续阻尼层包括一个或多个阻尼材料区和一个或多个间隙区,其中不连续阻尼层被一个或多个阻尼材料区的覆盖率百分数小于99%,并且其中多层阻尼层压件在200Hz下具有大于0.05的复合损耗因子。
实施方式2:根据实施方式1的实施方式,其中不连续阻尼层被一个或多个阻尼材料区的覆盖率百分数小于90%。
实施方式3:根据实施方式1或2的实施方式,其中不连续阻尼层被一个或多个阻尼材料区的覆盖率百分数大于50%。
实施方式4:根据实施方式1至3中任一实施方式的实施方式,其中一个或多个间隙区的平均宽度小于0.200cm。
实施方式5:根据实施方式1至4中任一实施方式的实施方式,其中一个或多个阻尼材料区的平均宽度小于1.000cm。
实施方式6:根据实施方式1至5中任一实施方式的实施方式,其中一个或多个阻尼材料区的平均宽度与一个或多个间隙区的平均宽度的比例大于2。
实施方式7:根据实施方式1至6中任一实施方式的实施方式,其中一个或多个间隙区的平均宽度与不连续阻尼层的厚度的比例小于17。
实施方式8:根据实施方式1至7中任一实施方式的实施方式,其中一个或多个阻尼材料区的平均宽度与不连续阻尼层的厚度的比例小于83。
实施方式9:根据实施方式1至8中任一实施方式的实施方式,其中不连续阻尼层直接邻近至少一个约束层。
实施方式10:根据实施方式1至9中任一实施方式的实施方式,其中不连续阻尼层的厚度的范围为2μm至5000μm。
实施方式11:根据实施方式1至10中任一实施方式的实施方式,其中至少一个约束层的厚度的范围为5μm至3000μm。
实施方式12:根据实施方式1至11中任一实施方式的实施方式,其中一个或多个阻尼材料区的每一个包括压敏粘合剂。
实施方式13:根据实施方式1至12中任一实施方式的实施方式,其中至少一个约束层包括金属。
实施方式14:根据实施方式1至13中任一实施方式的实施方式,进一步包括:内衬层,所述内衬层在与至少一个约束层相对的一侧连接至第一不连续阻尼层。
实施方式15:根据实施方式1至14中任一实施方式的实施方式,其中不连续阻尼层为第一不连续阻尼层,其中至少一个约束层为内部约束层,并且其中多层阻尼层压件进一步包括:至少一个另外的不连续阻尼层,所述至少一个另外的不连续阻尼层包括一个或多个另外的不连续层阻尼材料区和一个或多个另外的不连续阻尼层间隙区,其中内部约束层的至少一部分设置在第一不连续阻尼层和至少一个另外的不连续阻尼层之间;以及外部约束层,其中至少一个另外的不连续阻尼层的至少一部分设置在内部约束层和外部约束层之间,并且其中至少一个另外的不连续阻尼层被一个或多个另外的不连续层阻尼材料区的覆盖率百分数小于99%。
实施方式16:根据实施方式15的实施方式,其中外部约束层被一个或多个另外的不连续层阻尼材料区的覆盖率百分数小于90%。
实施方式17:根据实施方式15或16的实施方式,其中外部约束层被一个或多个另外的不连续层阻尼材料区的覆盖率百分数大于50%。
实施方式18:根据实施方式15至17中任一实施方式的实施方式,其中一个或多个另外的阻尼层间隙区的平均宽度小于0.200cm。
实施方式19:根据实施方式15至18中任一实施方式的实施方式,其中一个或多个另外的不连续阻尼层阻尼材料区的平均宽度小于1.000cm。
实施方式20:根据实施方式15至19中任一实施方式的实施方式,其中一个或多个另外的不连续阻尼层阻尼材料区的平均宽度与一个或多个另外的不连续阻尼层间隙区的平均宽度的比例大于2。
实施方式21:根据实施方式15至20中任一实施方式的实施方式,其中一个或多个另外的不连续阻尼层间隙区的平均宽度与至少一个另外的不连续阻尼层的厚度的比例小于17。
实施方式22:根据实施方式15至21中任一实施方式的实施方式,其中一个或多个另外的不连续阻尼层阻尼材料区的平均宽度与至少一个另外的不连续阻尼层的厚度的比例小于83。
实施方式23:根据实施方式15至22中任一实施方式的实施方式,其中至少一个另外的不连续阻尼层直接邻近外部约束层。
实施方式24:根据实施方式15至23中任一实施方式的实施方式,其中至少一个另外的不连续阻尼层的厚度的范围为2μm至5000μm。
实施方式25:根据实施方式15至24中任一实施方式的实施方式,其中外部约束层的厚度的范围为5μm至3000μm。
实施方式26:根据实施方式15至25中任一实施方式的实施方式,其中一个或多个另外的不连续阻尼层阻尼材料区包括压敏粘合剂。
实施方式27:根据实施方式15至26中任一实施方式的实施方式,其中外部约束层包括金属。
实施方式28:根据实施方式1至14中任一实施方式的实施方式,其中不连续阻尼层为第一不连续阻尼层,其中至少一个约束层为第一内部约束层,并且其中多层阻尼层压件进一步包括:N个另外的不连续阻尼层,其中N为大于或等于2的整数,其中每个另外的不连续阻尼层包括一个或多个另外的阻尼材料区和一个或多个另外的间隙区,并且其中第一内部约束层的至少一部分设置在第一不连续阻尼层和第一另外的不连续阻尼层之间;以及M个另外的内部约束层,其中M为范围为1至N-1的整数,其中每个第M个另外的内部约束层的至少一部分设置在第M个另外的不连续阻尼层和第(M+1)个另外的不连续阻尼层之间,并且其中N个另外的不连续阻尼层被一个或多个另外的阻尼材料区的覆盖率百分数小于99%;和外部约束层,其中第N个另外的不连续阻尼层的至少一部分设置在第(N-1)个另外的内部约束层和外部约束层之间,并且其中N个另外的不连续阻尼层被一个或多个另外的阻尼材料区的覆盖率百分数小于99%。
实施方式29:一种系统,其包括:基础基材;和根据实施方式1至28中任一实施方式的实施方式的多层阻尼层压件,其中不连续阻尼层连接至基础基材。
实施方式30:一种减少对基础基材的振动的方法,方法包括:提供经受振动的基础基材;和将根据实施方式1至28中任一实施方式的实施方式的多层阻尼层压件的不连续阻尼层连接至基础基材,从而减少基础基材的振动。
结合下述非现实性实施例将更好地理解本公开。
实施例
将商业上可从Avery Dennison得到的粘合剂转移带HPA 1905的片材切割成具有0.500英寸(1.270cm)宽度的矩形条,以用作阻尼材料。接着,将这些条施加至具有5密耳(125μm)厚度的铝箔背衬的片材,在铝箔约束层上形成不连续阻尼层的阻尼材料区。将条施加至在邻近条之间具有两个不同间隙区宽度的箔。在一个布置中,使用具有0.25英寸宽度的间隙区,使得箔的约75%的表面积被粘合剂条覆盖。在第二布置中,使用具有0.500英寸宽度的间隙区,使得箔的约50%的表面积被粘合剂条覆盖。接着,将具有各自粘合剂条布置的一个片材层压至具有相同粘合剂条布置的另一片材,以产生多层约束层阻尼结构,每个具有两个不连续阻尼层和两个约束层。图1阐释了两个制备的层压件结构(比较例A和B),以及具有为其约束铝箔层提供完全覆盖的连续的阻尼粘合剂层的常规对照层压件结构对照的侧视图。
将上面三种阻尼层压件结构的每个的样品垂直于粘合剂条切割,并且使用振动粱技术设备,根据标准方案AE J1637_201306来测试,以确定复合损耗因子。图2显示了每个比较例A和B以及对照层压件的复合损耗因子与温度。从图中可见,具有不连续阻尼层的层压件(比较例A和B)的峰复合损耗因子小于连续的阻尼层对照的峰复合损耗因子。这些结果表明,一些阻尼特性可不利地受到使用一些不连续的或图案化的粘合剂阻尼层的影响。
接着,激光切割器用于获得更窄的4.9密耳HPA 1905粘合剂转移带阻尼材料的条。矩形切割粘合剂条形成具有1.000cm(比较例C)、0.500cm(实施例1)和0.250cm(实施例2)宽度的阻尼材料区。如上述,将阻尼材料区附接至铝箔约束层并且层压,以产生具有图4-图6中显示的构造的多层约束层阻尼结构。图4中显示的比较例D阻尼层构造布置具有1.000cm宽度的阻尼材料区,被具有0.200cm宽度的间隙区平行分开。图5中显示的实施例1阻尼层构造布置具有0.500cm宽度的阻尼材料区,被具有0.100cm宽度的间隙区平行分开。图6中显示的实施例2阻尼层构造布置具有0.250cm宽度的阻尼材料区,被具有0.050cm宽度的间隙区平行分开。在每种情况下,多层约束层阻尼结构具有约30cm乘以10cm的总体长度和宽度,并且铝箔约束层被不连续阻尼层的阻尼材料区的覆盖率百分数为约83%。
如上述,使用振动粱技术器材和SAE J1637_201306方案,测试比较例D和实施例1和实施例2层压件,使用HPA 1905粘合剂的结果显示在图7中。从图中的复合损耗因子趋势可见,与连续的阻尼层对照相比,比较例D多层层压件显示了峰阻尼的减少。相反,实施例1和实施例2多层层压件(图5和图6)显示了与对照相比,峰复合损耗因子的显著增加。这些结果表明,减少不连续阻尼层的阻尼材料区和间隙区的宽度使得有利地增加阻尼性能。
接着,激光切割器用于获得更窄的2.4密耳HPA 1902粘合剂转移带阻尼材料的条,其也可获得自Avery Dennison。矩形切割粘合剂条形成具有1.000cm(比较例E)、0.50cm(实施例3)和0.250cm(实施例4)宽度的阻尼材料区。如上述,将阻尼材料区附接至铝箔约束层并且层压,以产生也具有图3至图5中显示的构造多层约束层阻尼结构,但是具有更小的2.4密耳阻尼层厚度。图4中显示的比较例D阻尼层构造布置具有1.000cm宽度的阻尼材料区,被具有0.200cm宽度的间隙区平行分开。图5中显示的实施例1阻尼层构造布置具有0.50cm宽度的阻尼材料区,被具有0.100cm宽度的间隙区平行分开。图6中显示的实施例2阻尼层构造布置具有0.250cm宽度的阻尼材料区,被具有0.050cm宽度的间隙区平行分开。在每种情况下,约束层阻尼结构具有约30cm乘以10cm的总体长度和宽度,并且铝箔约束层被不连续阻尼层的阻尼材料区的覆盖率百分数为约83%。
图7描绘了每个具有厚度为5密耳的至少一个不连续阻尼层的比较例D和实施例1和2层压件(图4-图6的层压件)的振动粱技术测试的结果的图。与HPA 1905数据一样,图7的复合损耗因子趋势显示如在比较例D中更大的不连续阻尼层间隙尺寸的使用造成峰阻尼的减少,而如实施例4和实施例5中更小的不连续阻尼层间隙尺寸的使用造成峰阻尼的增加。这些结果进一步表明了某些不连续阻尼层对于增加阻尼性能并且减少实现该性能需要的阻尼材料的量的益处。
图8是每个具有2密耳厚度的至少一个不连续阻尼层的图4-图6的层压件的复合损耗因子的图。与图7的HPA 1905数据一样,图8的复合损耗因子趋势显示如比较例D中更大的不连续阻尼层间隙尺寸的使用造成峰阻尼的减少,而如实施例1和实施例2中更小的不连续阻尼层间隙尺寸的使用造成峰阻尼的增加。这些结果进一步表明了某些不连续阻尼层在增加阻尼性能并且减少实现该性能需要的阻尼材料的量的益处。
上面的发现总结在下面表1中。结果表明,一些阻尼特性可受到特别的不连续的或图案化的粘合剂阻尼层的使用的积极影响。特别地,使用特征如下的不连续阻尼层观察到了峰复合损耗因子的提高:一个或多个宽度小于0.200cm的平均间隙区、宽度小于1.000cm的平均阻尼材料区。
表1.不连续阻尼层结果
尽管已经详细地描述了本文的公开,但是在本发明精神和范围内,修饰对于本领域技术人员是容易显而易见的。鉴于前述讨论,上面结合背景技术和具体实施方式讨论的本领域相关知识和参考文献,其公开通过引用全部并入本文。另外,应理解,本公开的方面和各种实施方式的部分以及下面和/或所附的权利要求中阐述的各种特征可整体或部分组合或互换。在各种实施方式的前述描述中,如本领域技术人员认识到,参考另一实施方式的那些实施方式可适当地组合其他实施方式。此外,本领域技术人员认识到,前述描述仅为示例性的,并且不旨在限制本文的公开。
Claims (27)
1.一种多层阻尼层压件,其包括:
至少一个约束层,所述至少一个约束层包括金属;和
不连续阻尼层,其包括一个或多个阻尼材料区和一个或多个间隙区,
其中所述不连续阻尼层被所述一个或多个阻尼材料区的覆盖率百分数小于99%,和
其中所述多层阻尼层压件在200 Hz下具有大于0.05的复合损耗因子;
其中所述一个或多个间隙区的平均宽度小于0.200 cm,所述一个或多个阻尼材料区的平均宽度小于1.000 cm,其中所述一个或多个阻尼材料区的平均宽度与所述一个或多个间隙区的平均宽度的比例大于2。
2.根据权利要求1所述的多层阻尼层压件,其中所述不连续阻尼层被所述一个或多个阻尼材料区的覆盖率百分数小于或等于90%。
3.根据权利要求1或2所述的多层阻尼层压件,其中所述不连续阻尼层被所述一个或多个阻尼材料区的覆盖率百分数大于或等于70%。
4.根据权利要求1或2所述的多层阻尼层压件,其中所述不连续阻尼层被所述一个或多个阻尼材料区的覆盖率百分数大于50%。
5.根据权利要求1或2所述的多层阻尼层压件,其中所述不连续阻尼层直接邻近至少一个约束层。
6.根据权利要求1或2所述的多层阻尼层压件,其中所述不连续阻尼层的厚度的范围为2 μm至5000 μm。
7.根据权利要求1或2所述的多层阻尼层压件,其中至少一个约束层的厚度的范围为5μm至3000 μm。
8.根据权利要求1或2所述的多层阻尼层压件,其中所述一个或多个阻尼材料区的每一个包括压敏粘合剂。
9.根据权利要求1所述的多层阻尼层压件,其中所述金属为金属箔。
10.根据权利要求1所述的多层阻尼层压件,其中所述金属包括铝、钢、镁、青铜、铜、黄铜、钛、铁、铍、钼、钨或锇中的至少一种金属。
11.根据权利要求1或2所述的多层阻尼层压件,进一步包括:
内衬层,其在与至少一个约束层相对的一侧连接至所述不连续阻尼层。
12.根据权利要求1或2所述的多层阻尼层压件,其中所述不连续阻尼层为第一不连续阻尼层,其中至少一个约束层为内部约束层,并且其中所述多层阻尼层压件进一步包括:
至少一个另外的不连续阻尼层,其包括一个或多个另外的不连续层阻尼材料区和一个或多个另外的不连续阻尼层间隙区,其中所述内部约束层的至少一部分设置在所述第一不连续阻尼层和至少一个另外的不连续阻尼层之间;和
外部约束层,其中至少一个另外的不连续阻尼层的至少一部分设置在所述内部约束层和所述外部约束层之间,并且其中至少一个另外的不连续阻尼层被所述一个或多个另外的不连续层阻尼材料区的覆盖率百分数小于99%。
13.根据权利要求12所述的多层阻尼层压件,其中至少一个另外的不连续阻尼层被所述一个或多个另外的不连续层阻尼材料区的覆盖率百分数小于或等于90%。
14.根据权利要求12所述的多层阻尼层压件,其中至少一个另外的不连续阻尼层被所述一个或多个另外的不连续层阻尼材料区的覆盖率百分数大于70%。
15.根据权利要求12所述的多层阻尼层压件,其中至少一个另外的不连续阻尼层被所述一个或多个另外的不连续层阻尼材料区的覆盖率百分数大于50%。
16.根据权利要求12所述的多层阻尼层压件,其中所述一个或多个另外的阻尼层间隙区的平均宽度小于0.200 cm。
17.根据权利要求12所述的多层阻尼层压件,其中所述一个或多个另外的不连续阻尼层阻尼材料区的平均宽度小于1.000 cm。
18.根据权利要求12所述的多层阻尼层压件,其中至少一个另外的不连续阻尼层直接邻近所述外部约束层。
19.根据权利要求12所述的多层阻尼层压件,其中至少一个另外的不连续阻尼层的厚度的范围为2 μm至5000 μm。
20.根据权利要求12所述的多层阻尼层压件,其中所述外部约束层的厚度的范围为5 μm至3000 μm。
21.根据权利要求12所述的多层阻尼层压件,其中一个或多个另外的不连续阻尼层阻尼材料区包括压敏粘合剂。
22.根据权利要求12所述的多层阻尼层压件,其中所述外部约束层包括金属。
23.根据权利要求22所述的多层阻尼层压件,其中所述金属为金属箔。
24.根据权利要求23所述的多层阻尼层压件,其中所述金属包括铝、钢、镁、青铜、铜、黄铜、钛、铁、铍、钼、钨或锇中的至少一种金属。
25.根据权利要求1或2所述的多层阻尼层压件,其中所述不连续阻尼层为第一不连续阻尼层,其中至少一个约束层为第一内部约束层,并且其中所述多层阻尼层压件进一步包括:
N个另外的不连续阻尼层,其中N为大于或等于2的整数,其中每个另外的不连续阻尼层包括一个或多个另外的阻尼材料区和一个或多个另外的间隙区,并且其中所述第一内部约束层的至少一部分设置在所述第一不连续阻尼层和第一另外的不连续阻尼层之间;和
M个另外的内部约束层,其中M为范围为1至N-1的整数,其中每个第M个另外的内部约束层的至少一部分设置在第M个另外的不连续阻尼层和第(M+1)个另外的不连续阻尼层之间,并且其中所述N个另外的不连续阻尼层被所述一个或多个另外的阻尼材料区的覆盖率百分数小于99%;和
外部约束层,其中第N个另外的不连续阻尼层的至少一部分设置在第(N-1)个另外的内部约束层和所述外部约束层之间,并且其中所述N个另外的不连续阻尼层被所述一个或多个另外的阻尼材料区的覆盖率百分数小于99%。
26.一种系统,包括:
基础基材;和
根据权利要求1至25中任一项所述的多层阻尼层压件,其中所述不连续阻尼层连接至所述基础基材。
27.一种减少对基础基材的振动的方法,所述方法包括:
提供经受振动的基础基材;和
将根据权利要求1至25中任一项所述的多层阻尼层压件的不连续阻尼层连接至所述基础基材,从而减少所述基础基材的振动。
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