DE69727379T2

DE69727379T2 - Dämpfungssystem für schwingungen

Info

Publication number: DE69727379T2
Application number: DE69727379T
Authority: DE
Inventors: Roy Shaffer; G. Kurt MELIA
Original assignee: Owens Corning; Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning Intellectual Capital LLC
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2017-05-24
Also published as: NZ332646A; TW348207B; WO1997045671A1; AU718282B2; EP0906540A1; AU3077197A; ZA974613B; DE69727379D1; BR9709365A; CA2253849A1; CO4700566A1; ATE258664T1; CA2253849C; TR199802454T2; EP0906540A4; CN1220727A; US5855353A; EP0906540B1; JP2001518168A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Dämpfen von Schwingungen (z. B. Schall), und insbesondere betrifft sie ein Beschränkungsschicht-Dämpfungssystem mit verbesserter Kriechfestigkeit, d. h. gegen eine langsame Querbewegung der Beschränkungsschicht in Bezug auf die Oberfläche der Schwingungsquelle.
Die Dämpfung einer Schwingung mechanischer Systeme ist von zunehmender Bedeutung in der Industrie, da Schwingungen eine Anzahl unerwünschter Effekte zeigen können. Zum Beispiel werden Verbraucher zunehmend empfindlich hinsichtlich der Unerwünschtheit von durch schwingende Systeme erzeugtem Schall. Auch können Schwingungen bewirken, dass Elektronik, mechanische Verbindungen und Befestigungseinrichtungen auffallen, und es kann die Qualitätswahrnehmung der Verbraucher hinsichtlich einer Anzahl von Erzeugnissen beeinträchtigen.
Zum Beispiel haben Autohersteller die Bedeutung eines satten dumpfen Schalls beim Schließen einer Autotür auf die Kaufentscheidung vieler Käufer erkannt. In ähnlicher Weise wird die Qualität eines Geräts manchmal teilweise durch die Wahrnehmung seiner massiven Konstruktion gefördert.
Für die Hersteller von Geräten wie Waschmaschinen und Wäschetrockner, Kühlschränken, Mikrowellenherden, Herden, Öfen, Geschirrspülern usw. wurde es wichtig, für eine Schwingungsdämpfung der großen, ebenen Blechmaterialseiten der Geräte zu sorgen, damit ein Verbraucher beim Treffen seiner Kaufentscheidung die Qualität des Erzeugnisses durch den niederfrequenten Schall wahrnehmen kann, wie er erzeugt wird, wenn an die Seite des Geräts geklopft wird. Auch kann die Bereitstellung derartiger Systeme von Bedeutung sein, um Geräuschpegel zu senken, wie sie vom Gerät erzeugt werden, wenn derartige Seiten schwingen. Dies gilt insbesondere heutzutage wegen der Zunahme von Haushalten, die derartige Geräte in ihrer hauptsächlichen Wohnungsebene platzieren.
Schalldämpfungssysteme arbeiten im Allgemeinen durch Wandeln von Schwingungsenergie in Wärmeenergie. Zum Beispiel kann die Schwingungsenergie durch Grenzflächenreibung in Wärmeenergie gewandelt werden, wodurch sich Schwingungsdämpfungseigenschaften zeigen. Alternativ oder zusätzlich kann innerhalb eines elastischen Materials mit kleinem Elastizitätsmodul eine Scherverformung erzeugt werden, wenn es zwischen einer Quelle von Schwingungsenergie und einer anderen Fläche oder Beschränkungsschicht platziert wird.
Zum Beispiel liefert Pre Finish Metals Inc. ein als Polycoreu bezeichnetes Erzeugnis, das aus Metallaußenhäuten besteht, die von einem dünnen, viskoelastischen Kernmaterial umgeben sind. Dieser Innenkern wandelt die mechanische Schwingungsenergie in Wärme und gibt dann die Wärme ab. Es wird mitgeteilt, dass diese Kombination durch Schwingungen erzeugte Geräusche an der Quelle verringert.
In ähnlicher Weise liefert 3M Erzeugnisse unter dem Namen "Scotchdamp^TM" Schwingungskontrollsysteme, bei denen eine beliebige einer Anzahl von Haftschichten eine Beschränkungsschicht mit einer Schwingungsschallquelle verbindet. Die Schermodule und Schallverlustfaktoren dieser Erzeugnisse hängen von der Frequenz und der Temperatur sowie von anderen Faktoren ab.
Zusätzlich zu Klebstoffen können magnetische Materialien eine Beschränkungsschicht mit einer Schwingungsschallquelle verbinden. Zum Beispiel verfügt gemäß dem US-Patent Nr. 5,300,355 das offenbarte Schwingungsdämpfungsmaterial über ein magnetisches Verbund-Dämpfungsmaterial, das dadurch hergestellt wird, dass eine magnetisches Pulver enthaltende elastische Klebefolie mit einer Beschränkungsschicht wie einer Metallplatte verbunden wird. Für dieses System wird mitgeteilt, dass, da nicht nur das Dämpfungsmaterial durch die magnetische Kraft gegen eine Schwingungsquelle angezogen wird, dasselbe auch mit einer Oberflächen-Haftfähigkeit versehen ist, um Schwingungsdämpfungseigenschaften über einen großen Temperaturbereich zu entwickeln.
Ein grundsätzliches Problem bei Schwingungsdämpfungssystemen besteht darin, dass es möglich ist, dass sich die Beschränkungsschicht von der Oberfläche der Schwingungsquelle löst. Anders gesagt, kann die Beschränkungsschicht während des Versands oder des Gebrauchs abfallen. Um den Widerstand gegen diese Art einer Pannenform zu messen, wurde ein Schlag-/Schertest entwickelt, bei dem ein Gerät z. B. aus einem bestimmten Abstand unter einem bestimmten Winkel bei einer bestimmten Temperatur fallen gelassen wird und der Effekt hieraus auf die Platzierung einer Beschränkungsschicht gemessen wird. Wenn die Hafteigenschaften des Klebers unzureichend sind, kann sich die Beschränkungsschicht losreißen, was möglicherweise zu Pannen innerhalb des Geräts führen kann, wobei zumindest ihr Dämpfungseffekt beseitigt wird oder sogar möglicherweise die Wahrnehmung unerwünschten Schwingungsschalls erhöht wird.
Es wurde jedoch ein weiteres Problem dahingehend erkannt, dass viskoelastische Materialien, als eine ihrer Eigenschaften, ein beschränktes Fließvermögen zeigten. Diese Eigenschaft des Klebers ermöglicht es, dass sich die Beschränkungsschicht quer in Bezug auf die Oberfläche der Schwingungsquelle verschiebt, insbesondere dann, wenn die Beschränkungsschicht vertikal zu der in Gebrauch befindlichen Schwingungsquelle platziert ist. Die langsame Bewegung der Beschränkungsschicht in Bezug auf die Schwingungsquelle wird hier als "Kriechen" bezeichnet und dies kann schließlich zu einem katastrophalen Ausfall dadurch führen, dass die Beschränkungsschicht locker wird, wenn das Kriechen ungeprüft weiter geht.
Die Erfindung versucht, die Kriechfestigkeit bei Schwingungsdämpfungssystemen zu erhöhen, während gleichzeitig der Schalldämpfungseffekt des Beschränkungsschicht-Dämpfungssystems erhalten bleibt oder erhöht wird, und ein gutes Widerstandsvermögen gegen katastrophale Ausfälle durch Schläge und Scherkräfte aufrecht zu erhalten.
Gemäß der Erfindung ist nun ein Verfahren zum Dämpfen von Schwingungen in einem Schwingungen erzeugenden Gerät dadurch geschaffen, dass eine Beschränkungsschicht an einer Oberfläche des Schwingungen erzeugenden Geräts mittels einer Haftschicht befestigt wird, die über ein die Viskosität förderndes Material in Form organischer Fasern und ein Haftmaterial verfügt.
JP-62-152750 beschreibt einen viskoelastischen Kleber aus Vinylacetat gemeinsam mit einem anorganischen Füllstoff wie Glasfasern oder Ton. Das viskoelastische Material ist zwischen zwei Schichten aus metallischem Material eingebettet. Der anorganische Füllstoff dient zum Verbessern der Hafteigenschaften des Vinylacetats an den metallischen Materialien. Demgegenüber verwendet das erfindungsgemäße Schwingungsdämpfungssystem organische Fasern zum Erhöhen des Widerstandsvermögens gegen Kriechen und katastrophale Ausfälle.
Die Erfindung wird nachfolgend nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben.
1 ist ein Gerät, das mehrere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungssystems enthält;
2A ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungssystems;
2B ist eine Schnittansicht des Schwingungsdämpfungssystems der 2A;
2C ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungssystems;
3A–3C sind Kurvenbilder, die die Kriechfestigkeitseigenschaften der Erfindung für verschiedene Kriterien zeigen, die in Zoll (mm) des Kriechens (y-Achse) pro Stunden (x-Achse) repräsentiert sind;
4 ist eine Schnittansicht der Haftschicht der 2B mit Abziehfilmen, die auf ihre Hauptflächen aufgetragen sind; und
5 ist eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungssystems.
Die 1 veranschaulicht nur ein Beispiel des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungssystems. In der 1 verfügt ein Gerät 10 wie eine Waschmaschine oder ein Wäschetrockner über Seitenplatten oder Seitenflächen 11. Bei diesem Beispiel ist das Gerät 10 ein Wäschetrockner mit einer Trommel 20 zum Aufnehmen der Kleider über verschiedene Zyklen, wobei jedoch jedes beliebige Gerät aus der Erfindung Nutzen ziehen kann, das eine Einrichtung enthält, die eine Funktion oder Arbeit (z. B. Waschen, Trocknen, Kochen usw.) ausüben kann und in Reaktion auf die Arbeit oder einen Schlag Schwingungen erzeugen kann.
Die Platten 11 bestehen typischerweise aus einem Blechmaterial wie Metallblech, auf das eine Schicht eines Emailleanstrichs aufgetragen ist. Wenn diese Platten 11 unverändert bleiben, zeigen sie die Tendenz, laut zu schwingen, und sie wirken als Art Schallerzeugungsmembran für Schwingungen, wie sie im Gerät 10 oder dadurch erzeugt werden, dass Gegenstände gegen die Fläche 11 schlagen. Auf mindestens eine der Platten 11 des Geräts 10 ist ein Schwingungsdämpfungssystem 100 mit einer Beschränkungsschicht 12 und einer Haftschicht 13 aufgetragen. Das Schwingungsdämpfungssystem 100 kann auf eine oder mehrere Flächen 11 aufgebracht sein, wie die Länge einer oberen Platte und geringfügig versetzt zum Zentrum derselben (System 100') zum Zentrum einer oder beider Seitenplatten (System 100'') bis zur Fußplatte (System 100'''), auf die Bodenplatte (System 100'''') usw. Der Ort des Schwingungsdämpfungssystems 100 hängt von der Konfiguration der Teile innerhalb des Geräts 10 ab. Es werden ein System 100 oder mehrere dort platziert, wo Schall erzeugt wird und wo sie andere Teile nicht stören.
Es ist dargestellt, dass die Beschränkungsschicht 12 die Form eines länglichen Metallstabs oder einer rechtwinkligen Platte einnimmt, jedoch kann sie nach Wunsch kreisförmig, oval, quadratisch, unregelmäßig usw. sein. Die Beschränkungsschicht 12 kann über eine geeignete Konfiguration verfügen, um die Versteifung der flächigen Platte 11 zu unterstützen. Eine derartige Versteifungskonfiguration der Beschränkungsschicht 12 kann dergestalt einfach sein, dass sie über umgebogene Ränder 16 verfügt, die entlang der Länge oder der Breite einer flachen Beschränkungsschicht 12 verlaufen (2A), oder eine Biegung 14, die entlang der Länge der Beschränkungsschicht 12 verläuft (2C), um für größere Stabilität auf Grund der abgewinkelten Flächen im Querschnitt der Beschränkungsschicht 12 zu sorgen. Obwohl die Biegung 14 als winkelförmig dargestellt ist, können, falls erwünscht, andere Formen verwendet werden, wie bogenförmige, geradlinig usw.
Auch kann die Beschränkungsschicht über einen oder mehrere Antiwechselwirkungsflansche verfügen, die so konzipiert sind, dass sie verhindern, dass die Beschränkungsschicht 12 in die inneren Arbeitsteile des Geräts 10 fällt oder sie auf andere Seite in Wechselwirkung mit ihnen tritt, wenn sie abfällt. Wie es in den 1 und 2A dargestellt ist, verfügt das an die Innenfläche der oberen Platte 11 des Geräts 10 geklebte System 100' über umgebogene Ränder 16, die ferner als Antiwechselwirkungsflansche wirken, die an den Enden über die Breite verlaufen. Diese Flansche 16 zeigen die Tendenz, das System 100' daran zu hindern, an der Trommel zu reiben, wenn es sich von der oberen Platte 11 löst.
Für die Beschränkungsschicht 12 kann jedes geeignete Material verwendet werden, vorausgesetzt, dass es in mindestens einer Richtung einen großen Elastizitätsmodul im Vergleich zur Oberfläche 11, auf die es aufgebracht wird, aufweist. Anders gesagt, sollte die Beschränkungsschicht 12 über eine relativ höhere Biegestabilität verfügen, und sie sollte Biegungen stärker widerstehen als die Fläche 11, auf die sie aufgebracht wird, um dadurch dafür zu sorgen, dass in der Haftschicht 13 Schwerkräfte entstehen, um so Schwingungs- in Wärmeenergie zu wandeln. Zum Beispiel kann die Beschränkungsschicht 12 über einen großen Elastizitätsmodul verfügen, wie eine Platte aus Metallblech, Eisen, Aluminium, rostfreiem Stahl, Kupfer usw., eine Kunststoffplatte aus Phenolharz, Polyamid, Polycarbonid, Polyester usw., eine faserverstärkte Kunststoffplatte, die durch Verstärken der Kunststoffplatte unter Verwendung von Fasern wie Glasfasern, Kohlefasern usw. hergestellt wird, oder eine anorganische, starre Platte wie eine Schieferplatte, eine Platte aus hydriertem Calciumsilikat, eine Gipsplatte, eine mit Fasern vermischte Zementplatte, eine Keramikplatte usw., oder eine organische, starre Platte, einschließlich Asphalt, mit Asphalt imprägnierte Fasern, Holz usw.
Das Schwingungsdämpfungssystem 100 kann entweder an der Innen- oder der Außense die des Geräts 10 platziert werden. Wenn es gelegentlich zu sehen ist, kann die Beschränkungsschicht 12 über eine Anstrichschicht und nicht funktionelle Konfigurationen oder Profile zu ästhetischen Zwecken verfügen.
Wie es in den 2A und 2B dargestellt ist, ist die Haftschicht 13 zwischen die Beschränkungsschicht 12 und die Schwingungsquelle wie die Platte 11 eingefügt, so dass sie sowohl zum Befestigen der Beschränkungsschicht 12 an der Platte 11 als auch zum Dämpfen der Schwingung derselben dient. Die Haftschicht 13 besteht aus einem die Viskosität fördernden Material 21 und einem Kleber 22, wie es in der 2B dargestellt ist. Das die Viskosität fördernde Material 21 verbessert die Viskosität des Klebers und damit die Kriechfestigkeit, und es verstärkt auch den Kleber, um dadurch die Widerstandsfähigkeit desselben gegen Stöße und Scherkräfte zu erhöhen.
Der Kleber 22 ist vorzugsweise ein viskoelastisches Material, das durch in ihm entwickelte Scherkräfte Schwingungs-in Wärmeenergie wandelt. Es kann ein beliebiges geeignetes viskoelastisches Haftmaterial verwendet werden, wenn es nach dem Aushärten viskos bleibt. Zum Beispiel kann der Kleber aus einem beliebigen oder mehreren der folgenden Kleber bestehen: einem druckempfindlichen Heiß- oder Kaltschmelzkleber, einem Kleber auf Acrylbasis wie viskoelastischen Acrylpolymeren, druckempfindlichen Dämpfungspolymeren, klebenden Epoxyharzen, Harnstoffharzen, Melaminharzen, Phenolharzen, Vinylacetaten, Cyanoacrylaten, Urethanen, Synthesekautschuken usw. Der Kleber kann z. B. einer einer Anzahl kommerzieller Kleber wie der Acrylkleber A-1115 von Avery-Dennison, der Acrylkleber MACtac^TMXD-3780 von Morgan Adhesives, der Heißschmelzkleber R-821 auf Synthesekautschukbasis von The Rey nolds Co. oder der Acrylkleber V-514 von Venture Tape sein. Das Funktionsvermögen dieser kommerziell verfügbaren Kleber ist in der 3A dargestellt.
Die 3A veranschaulicht grafisch einen Vergleich von Kleberfunktionsvermögen hinsichtlich des Kriechens (y-Achse) in Zoll (mm) in einem Dämpfungssystem unter Verwendung eines Zellulosematerials 21 nach einer 60 minütigen Austrocknungszeit bei 75°F (24°C), wobei auf angestrichene Metallplatten über eine Periode von Stunden (x-Achse) ein Gewicht von 150 Gramm bei 125°F (52°C) auf die Beschränkungsschicht 12 einwirkte.
Das die Viskosität fördernde Material 21 der Haftschicht 13 verringert allgemein das Fließvermögen der sich ergebenden Haftschicht, um dadurch allgemein das Ausmaß sowohl statischen als auch dynamischen Kriechens zu verringern, die sich innerhalb des Schwingungsdämpfungssystem zeigen. Das die Viskosität fördernde Material 21 kann eine oder mehrere der folgenden beispielhaften organischen Fasern enthalten: Zellulose- und Kohlefasern.
Das die Viskosität fördernde Material 21 sorgt für eine Konstruktion, die zwischen der Schwingungen erzeugenden Quelle wie der Seitenplatte 11 eines Geräts 10 und der Beschränkungsschicht 12 eingefügt wird. Diese Konstrzktion ermöglicht es, dass sich die Seitenplatte 11 und die Beschränkungsschicht 12 innerhalb Grenzen relativ zueinander bewegen, wobei jedoch die Viskosität (d. h. der Widerstand gegen ein Fließen) der Haftschicht 13 erhöht ist, so dass dauerhafte Verschiebungen zwischen der Beschränkangsschicht 12 und der Seitenplatte 11 verringert werden. Anders gesagt, kriecht die Beschränkungsschicht 12 im Allgemeinen nicht relativ zur Seitenplatte 11 wie bei einem identischen Dämpfungssystem, das das die Viskosität fördernde Material 21 nicht enthält.
Dieser Vorteil der Erfindung ist in der 3B dargestellt, die denonstriert, dass das die Viskosität fördernde Material, nämlich Zellulosefasern (ein papierähnliches Erzeugnis) die Beständigkeit des Dämpfungssystems gegen Kriechen der Beschränkungsschicht (siehe die Linie A) im Vergleich zu einem im Wesentlichen ähnlichen System (z. B. ein System mit demselben Kleber MACtac^TMXD-3780, derselben Fläche 11 und derselben Beschränkungsschicht 12 mit einem auf die Oberflächenebene bei 125°F (52°C) wirkenden Gewicht von 150 Gramm, jedoch ohne Kleber, wie ein die Viskositätsmaterial fördernde (siehe die Linie B)) wesentlich erhöht. Wie erkennbar, wird mit dem die Viskosität fördernden Material das Kriechen auf ein relativ vernachlässig bares Maß verringert, wohingegen das Kriechen innerhalb von Stunden zu einem Ausfall der Verbindung führt, wenn das die Viskosität fördernde Material nicht vorhanden ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das die Viskosität fördernde Material 21 der Haftschicht 13 ein Zellulosematerial, deren Fasern so bemessen und als Matte ausgebildet sind, dass ein Eindringen des Klebers in seinem flüssigen Zustand in das Zelluloseträgermaterial ermöglicht ist, was dadurch bewerkstelligt werden kann, dass das Zellulosematerial in den Kleber getaucht wird, dass ein Extrudieren unter Druck erfolgt, durch Rollen oder durch irgendein anderes geeignetes Verfahren. Das Eindringen kann über Mikrometer oder durch das ganze Zellulosematerial erfolgen.
Die Haftschicht 13 wird dadurch hergestellt, dass ein Kleber 22 in flüssigem Zustand auf das die Viskosität fördernde Material 21 aufgetragen wird und der Kleber 22 ausgehärtet wird, um einen mit Kleber beschichteten Kern zu bilden. Es kann eine Anzahl von Prozessen dazu verwendet werden, den Kleber 22 auf das die Viskosität fördernde Material 21 oder Trägermaterialien aufzutragen. Zum Beispiel ein Walzbeschichtungsprozess (zugemessene Kleberflüssigkeit wird auf eine oder beide von zwei oder mehr einander gegenüberstehende Walzen aufgetragen, zwischen denen ein Kern, z. B. das die Viskosität fördernde Material, durchläuft), Sprühbeschichten, Bürstenbeschichten, Rakelbeschichten, Beschichten mit einem Schaum (stabile Blasen) oder Feinschaum (dessen Blasen verschwinden, um einen dünnen Überzug zurückzulassen) durch Auftragen mechanisch oder chemisch gerührter Kleber, Gießbeschichten, Schlitzdüsen- oder Extrusionsbeschichten (wobei der Träger oder das die Viskosität fördernde Material durch einen Schlitz läuft, in den Kleber injiziert werden), oder Kalandern.
Wie es in der 4 dargestellt ist, können geeignete Abziehfilme 15 auf bekannte Weise hergestellt oder auf den Hauptflächen (Ober- und Unterseite) des mit Kleber beschichteten Kerns oder der Haftschicht 13 platziert werden.
Zum erfindungsgemäßen Verfahren gehört das Anbringen einer Beschränkungsschicht 12, das Anbringen einer Haftschicht 13 mit einem Viskosität fördernden Material 21 und einem Kleber 22 sowie das Ankleben der Beschränkungsschicht 12 an die Fläche des Geräts mit der Haftschicht 13. Um die Beschränkungsschicht 12 auf das Gerät aufzubringen, wird ein erster Abziehfilm 15 (falls vorhanden) entfernt, um die mit Kleber beschichtete Fläche der Haftschicht 13 freizulegen, die Haftschicht 13 wird unter gewisser Druckausübung auf die Beschränkungsschicht 12 aufgebracht, und es wird ein zweiter Abziehfilm 15 (falls vorhanden) entfernt, um die entgegengesetzte, mit Kleber beschichtete Fläche der Haftschicht 13 freizulegen, und die entgegengesetzte Fläche der Haftschicht 13 wird mit gewissem Druck auf die Seitenplatte 11 des Geräts 10 aufgebracht. Alternativ kann die Haftschicht 13 zunächst auf die Seitenplatte 11 aufgebracht werden, und danach wird die Beschränkungsschicht 12 auf die entgegengesetzte Fläche der Haftschicht 13 aufgebracht.
Zum tatsächlichen Aufbringen des Dämpfungssystems 100 auf die Platte 11 kann die Verwendung einer Rolle oder einer Hand zum Ausüben von Druck auf die Beschränkungsschicht 12, die Haftschicht 13 oder die Platte 11 auf einer Seite mit der Haftschicht 13 auf der anderen, mit Anklemmen gegen eine harte Fläche, verwendet wird. Die verschiedenen Prozesse sollten zu keinem deutlichen Unterschied betreffend die Kriechfestigkeit der Haftschicht 13 führen. Zum Beispiel zeigt es sich, wie es in der 3C unter Verwendung des Klebers Avery-1115 dargestellt ist, dass das Ausmaß des Drucks (z. B. 2,1 lbs (953 g) [M], 4,5 lbs (2041 g) [N] oder 8,2 lbs (3719 g) [O], auf eine Standardwalze entsprechend den Leitlinien des Pressure Sensitive Tape Counsel) keinen merklichen Unterschied hinsichtlich der Kriechfestigkeit (y-Achse) in Zoll (mm) innerhalb normaler Grenzen und Bedingungen macht, nachdem eine 60 minütige Trocknungszeit bei 70°F (21°C) vorlag, wenn ein Gewicht von 150 Gramm über eine Periode von Stunden (x-Achse) auf die Beschränkungsschicht 12 bei 125°F (52°C) auf angestrichene Metallplatten wirkte.
Wie es in den Kurvenbildern der 3A–3C dargestellt ist, verringert die Erfindung das Ausmaß des Kriechens, wie es durch eine Kraft normal zu einer Fläche der Beschränkungsschicht 12 hervorgerufen wird, relativ zur Seitenplatte 11. Diese Tests wurden für z. B. die Kleber MACtac^TMXD-3780 und Avery 1115 für verschiedene Austrocknungszeiten (Austrocknungstemperaturen und Testtemperaturbedingungen an angestrichenen Metallplatten ausgeführt. Der das die Viskosität fördernde Material 21 bei diesen Tests bildende Zellulosefaserkern hatte eine Dicke von 4,2 mil, mit einem Beschichtungsgewicht des Klebers von 2,35 mil (Acryl) auf jeder Seite. Die Gesamtdicke der Haftschicht 13 betrug ungefähr 8,9 mil. Es werden kleiner Schwankungen (+/-10%) bei diesen Abmessungen angenommen, und für die Dicke ist eine gewisse Toleranz zu erwarten und tolerierbar. Dieses Material durchlief einen Schlag-/Schertest, bei dem eine galvanisierte Beschränkungs schicht von 3'' × 8'' (76 mm × 203 mm) mit voller Kleberbedeckung, die an einer angestrichenen Tafel von 4'' × 10'' (102 mm × 254 mm) nach einer Austrocknungszeit von 30 Min. bei 120°F (49°C) anhaftete, aus 72 Zoll (1829 mm) fallen gelassen wurde.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wie es in der 5 dargestellt ist, verfügt die Haftschicht 13' über zwei oder mehr Unterschichten mit einer oder mehreren Dämpfungsschichten 30 aus einem die Viskosität fördernden Material 31 und einem viskoelastischen Dämpfungsmaterial 32 sowie einer oder mehreren Haftschichten 34 aus einem Haftmaterial. Das viskoelastische Dämpfungsmaterial 32 kann ein beliebiges geeignetes viskoelastisches Material sein, wie ein Polymer, Asphalt usw., und das die Viskosität fördernde Material und das Haftmaterial können beliebige geeignete Materialien, wie die oben Offenbarten, sein. Bei einer Ausführungsform, bei der Kriechen eine Rolle spielt, ist es jedoch bevorzugt, dass das Haftmaterial relativ viskos und so kriechbeständig ist, so dass die Haftfunktion der Haftschicht 13 am meisten durch die Haftschichten 34 ausgeführt wird und die Dämpfungsfunktion der Haftschicht 13 am meisten durch die Dämpfungsschicht 30 ausgeführt wird. Es ist zu beachten, dass es in Betracht gezogen wird, dass die Haftschicht 13' über verschiedene Anordnungen von Dämpfungsschichten und Haftschichten, die von der in der 5 dargestellten Anordnung abweichen, verfügt, um speziellen Designkriterien für eine spezielle Anwendung des Schwingungsdämpfungssystems 100 zu genügen.
Die Erfindung wurde an Hand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Zum Beispiel ist die Erfindung bei einem beliebigen Schwingungssystem anwendbar, das an irgendeiner Fläche eine Dämpfung benötigt. Zum Beispiel kann die Erfindung zum Dämpfen von Schwingungen in den Platten von Autotüren, Kofferräumen, Motorhauben usw. und bei Luftfahrtanwendungen Anwendung finden. Die Anwendung der Erfindung bei elektronischen Geräten wie Gehäusen für Computer oder anderen schwingungsempfindlichen Anlagen wird ebenfalls in Betracht gezogen. Die Erfindung kann überall dort angewandt werden, wo Schwingungs- oder Schalldämpfung geeignet ist, insbesondere dort, wo das Schwingungsdämpfungselement auf eine horizontale oder vertikale Fläche aufgebracht wird oder es einer beliebigen Kraft unterliegt, die zu einer langsamen Verschiebung der Relativposition des Dämpfungselements (Kriechen) führen kann, was zu einem katastrophalen Ausfall der Klebeverbindung führen könnte oder nicht dazu führen könnte.

Claims

Verfahren zur Vibrationsdämpfung in einem vibrationsproduzierenden Gerät, indem eine Beschränkungsschicht (12) an eine Fläche (11) des vibrationsproduzierenden Geräts mit einer Haftschicht (13) angeklebt wird, die ein viskositätsverstärkendes Material und ein Haftmaterial umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das viskositätsverstärkende Material in der Form von organischen Fasern vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Haftmaterial (22) mindestens eines der folgenden Materialien aufweist: einen drucksensitiven heißschmelzenden Klebstoff, einen acrylbasierten Klebstoff wie acrylviskoelastische Polymere, drucksensitive Dämpfpolymere, klebrige Epoxiharze, Ureaharze, Melaminharze, Phenolharze, Vinylacetate, Zyanacrylate, Urethane und synthetische Gummis.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Haftschicht (13) dadurch gebildet ist, daß das Haftmaterial in einem flüssigen Zustand auf das viskositätsverstärkende Material aufgebracht wird und zugelassen wird, daß der Klebstoff aushärtet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Haftschicht mit einem Abziehfilm auf der Hauptfläche ausgestattet ist, der entfernt wird, damit die Beschränkungsschicht auf die Fläche des vibrationsproduzierenden Geräts geklebt werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Beschränkungsschicht (12) an einer exponierten Fläche des vibrationsproduzierenden Geräts angebracht wird und zumindest auf einer ihrer Seiten eine Beschichtung aus Farbe umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Beschränkungsschicht an einer Innenfläche des vibrationsproduzierenden Geräts angeklebt wird.
Vibrationsdämpfungssystem mit einer Beschränkungsschicht (12); und einer Haftschicht (13), die ein viskositätsverstärkendes Material und ein Haftmaterial aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das viskositätsverstärkende Material in der Form von organischen Fasern vorliegt.
Vibrationsdämpfungssystem nach Anspruch 7, wobei das viskositätsverstärkende Material (21) mindestens eines der folgenden Materialien aufweist: Zellulose- und/oder Karbonfaser.
Vibrationsdämpfungssystem nach Anspruch 8, wobei die Haftschicht ein viskositätsverstärkendes Material aus Zellulosefasern aufweist, in welches das Haftmaterial eingedrungen ist.
Vibrationsdämpfungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Haftschicht (13) viskoelastisch ist.
Vibrationsdämpfungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Haftschicht weiterhin mindestens eine Schicht, die das viskositätsverstärkende Material umfaßt, und mindestens eine Haftschicht mit dem Haftmaterial aufweist.
Vibrationsdämpfungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Haftschicht einen kriechwiderstand von weniger als 2,54 cm (1 Zoll) Bewegung in zehn Stunden zeigt, wenn 150 g oder weniger einer konstanten Kraft bei 52°C (125°F) angewandt werden.
Vibrationsdämpfungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 12 mit einem viskosen Haftematerial.
Vibrationsproduzierendes Gerät mit einer Vorrichtung zum Ausführen von Arbeit; mindestens einer Fläche (11), die als Reaktion auf eine Vibration ein Geräusch produziert, und einem Vibrationsdämpfungssystem (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dessen Beschränkungsschicht mittels der Haftschicht (13) an die Fläche (11) angeklebt ist.
Vibrationsdämpfungssystem nach Anspruch 13, wobei die Beschränkungsschicht des Vibrationsdämpfungssystems ein Material beinhaltet, das mehr als die Fläche, auf welche es geklebt ist, einer Biegung widersteht.