ES2960026T3 - Laminado amortiguador multicapa de cobertura parcial - Google Patents

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Abstract

En el presente documento se proporcionan laminados amortiguadores multicapa que comprenden al menos una capa restrictiva y al menos una capa amortiguadora discontinua. Al menos una capa de amortiguación discontinua comprende una o más regiones de material de amortiguación y una o más regiones de espacio, en donde el porcentaje de cobertura de al menos una capa de amortiguación discontinua por una o más regiones de material de amortiguación es inferior al 99%. También se proporcionan sistemas y métodos que utilizan los laminados amortiguadores multicapa. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Laminado amortiguador multicapa de cobertura parcial
Campo
La presente divulgación se refiere, en general, a laminados amortiguadores multicapa útiles para disipar vibraciones.
Antecedentes
En muchos mercados existe una necesidad, p. ej., el mercado de la automoción, el mercado de aparatos domésticos, y el mercado de equipos electrónicos, de reducir las vibraciones no deseadas y la generación de ruido asociada. A modo de ejemplo, la industria de la automoción tiende hacia una mayor adopción de vehículos más ligeros. De esta manera, se ha producido un aumento en el uso de materiales de aluminio y de polímero más ligeros. El uso de estos diseños y materiales, sin embargo, conduce a problemas adicionales relacionados con la vibración del vehículo y el ruido relacionado con la vibración.
Generalmente, los problemas del ruido y la vibración se han gestionado mediante dos enfoques: la rigidización de la geometría de la estructura para que sea más resistente a las vibraciones y la amortiguación de la estructura para reducir la amplitud de vibración. Junto con estas soluciones, se pueden usar tecnologías acústicas para absorber, reflejar y aislar las ondas sonoras de su fuente, por ejemplo, antes de que puedan llegar a un pasajero en una cabina de automoción.
Los enfoques de amortiguación estructural pueden implicar la aplicación de cintas o laminados amortiguadores que incluyen un material de soporte rígido o restrictivo y un material amortiguador. Estos materiales de restricción y amortiguación normalmente se configuran en una disposición apilada que se puede adherir a una estructura para absorber y disipar energía vibratoria. Sin embargo, para lograr las características deseadas de amortiguación de vibraciones, estas cintas amortiguadoras normalmente son relativamente gruesas, incluyen grandes cantidades de adhesivo costoso y pueden aumentar significativamente el peso total del sistema al que se aplican. En consecuencia, sigue existiendo la necesidad de laminados amortiguadores con una reducción de las vibraciones mejorada y/o una disminución de los requisitos de material que también sean rentables y rentables.
Sumario
En una realización, la divulgación se refiere a un laminado amortiguador multicapa que tiene un factor de pérdida de compuesto máximo a aproximadamente 200 Hz que es mayor que aproximadamente 0,05. El laminado amortiguador multicapa puede comprender al menos una capa restrictiva que puede tener un espesor que varía entre aproximadamente 5 pm y aproximadamente 3000 pm. En muchas realizaciones, al menos una capa restrictiva comprende un metal. El laminado amortiguador multicapa puede comprender además una capa amortiguadora discontinua que tiene un espesor que varía entre aproximadamente 2 pm y aproximadamente 5000 pm. En muchas realizaciones, la capa amortiguadora discontinua es directamente adyacente a al menos una capa restrictiva. La capa amortiguadora discontinua comprende una o más regiones de material amortiguador y una o más regiones de separación, en donde el porcentaje de cobertura de la capa amortiguadora discontinua por una o más regiones de material amortiguador es menor que aproximadamente el 99 %. En muchas realizaciones, el porcentaje de cobertura de la capa amortiguadora discontinua por una o más regiones de material amortiguador es menor que el 90 %. En otras realizaciones, el porcentaje de cobertura de la capa amortiguadora discontinua por una o más regiones de material amortiguador es menor que aproximadamente el 80 %. En muchas realizaciones, el porcentaje de cobertura de la capa amortiguadora discontinua por una o más regiones de material amortiguador es menor que aproximadamente el 70 %. En otras realizaciones adicionales, el porcentaje de cobertura de la una o más regiones de material amortiguador es mayor que aproximadamente el 50 %. La anchura media de la una o más regiones de separación es menor que aproximadamente 0,200 cm. En muchas realizaciones, el laminado amortiguador multicapa comprende además una capa de revestimiento conectada a la primera capa amortiguadora opuesta a al menos una capa restrictiva. En muchas realizaciones, la capa amortiguadora discontinua es una primera capa amortiguadora discontinua, al menos una capa restrictiva es una capa restrictiva interna, y el laminado amortiguador multicapa comprende además al menos una capa amortiguadora discontinua adicional y una capa restrictiva externa. En algunas realizaciones, al menos una parte de la capa restrictiva interna puede estar dispuesta entre la primera capa amortiguadora discontinua y al menos una capa amortiguadora discontinua adicional, y al menos una parte de al menos una capa amortiguadora discontinua adicional puede estar dispuesta entre la capa restrictiva interna y la capa restrictiva externa. En muchas realizaciones, al menos una capa amortiguadora discontinua adicional comprende una o más regiones de material amortiguador de capa discontinua adicionales y una o más regiones de separación de capa amortiguadora discontinua adicionales. El porcentaje de cobertura de la capa restrictiva externa por una o más regiones de material amortiguador de capa amortiguadora discontinua adicional puede ser menor que aproximadamente el 99 %.
En otra realización, la divulgación se refiere a un sistema que comprende un laminado amortiguador multicapa como se ha descrito anteriormente. El sistema comprende además un sustrato base conectado a la capa amortiguadora discontinua del laminado amortiguador multicapa.
En otra realización, la divulgación es un método para reducir una vibración de un sustrato base. El método comprende proporciona un sustrato de base que se somete a vibraciones. El método comprende además conectar el sustrato base a la capa amortiguadora discontinua de un laminado amortiguador multicapa como se ha descrito anteriormente.
Breve descripción de los dibujos
La divulgación hace referencia a los dibujos adjuntos, en donde números de referencia análogos designan piezas similares.
La FIG. 1 ilustra configuraciones a modo de ejemplo de una o más regiones de material amortiguador y una o más regiones de separación en las capas amortiguadoras discontinuas del laminado amortiguador multicapa divulgado.
La FIG. 2 presenta ilustraciones de vistas laterales de un laminado amortiguador de capas restrictivas multicapa convencional y dos laminados amortiguadores de capas restrictivas multicapa que tienen capas amortiguadoras discontinuas.
La FIG. 3 es un gráfico de factores de pérdida de compuesto de los laminados de la FIG. 1.
La FIG. 4 presenta una ilustración de vista superior de al menos una capa amortiguadora discontinua que tiene anchuras de región de amortiguación de 1,000 cm y anchuras de región de separación de 0,200 cm.
La FIG. 5 presenta una ilustración de vista superior de al menos una capa amortiguadora discontinua que tiene anchuras de región de amortiguación de 0,50 cm y anchuras de región de separación de 0,100 cm.
La FIG. 6 presenta una ilustración de vista superior de al menos una capa amortiguadora discontinua que tiene anchuras de región de amortiguación de 0,250 cm y anchuras de región de separación de 0,05 cm.
La FIG. 7 es un gráfico de factores de pérdida de compuesto de los laminados de las FIGS. 3-5 que tienen cada uno al menos una capa amortiguadora discontinua con un espesor de 127 pm (5 mil).
La FIG. 8 es un gráfico de factores de pérdida de compuesto de los laminados de las FIGS. 3-5 que tienen cada uno al menos una capa amortiguadora discontinua con un espesor de 51 pm (2 mil).
Descripción detallada
La presente divulgación se refiere, en general, a laminados amortiguadores multicapa que, cuando se emplean, por ejemplo, sobre un sustrato base sujeto a vibración, proporcionan mejoras ventajosas en la rigidez y reducciones en la vibración al tiempo que reducen la cantidad de material amortiguador incluido en los laminados. Por ejemplo, para una estructura flexible o no rígida, es beneficioso minimizar la frecuencia y/o amplitud de cualquier vibración de la estructura. Dichas reducciones en la vibración aumentan la estabilidad de la estructura, reducen la fatiga y las tensiones, alargan su duración de funcionamiento, y reducen los efectos secundarios no deseables de las vibraciones, tales como la generación de ruido o incomodidades a los pasajeros del vehículo.
Convencionalmente, los tratamientos de amortiguación tales como laminados o cintas incluyen elementos restrictivos y elementos de amortiguación configurados para unirse a estructuras vibratorias. Estos tratamientos, denominados tratamientos de amortiguación de capa restrictiva, puede disminuir la aparición e intensidad de las vibraciones observadas con la estructura a la que están adheridos los tratamientos. Sin embargo, en estos laminados convencionales, las capas restrictivas y las capas amortiguadoras del tratamiento normalmente se aplican juntas en una configuración apilada en donde las capas rigidizadoras y amortiguadoras son sustancialmente coextensivas entre sí. En otras palabras, las capas de dispositivos de amortiguación restrictivos convencionales pueden ser cada una de ellas láminas de material sustancialmente continuas que tienen un espesor uniforme y no tienen orificios ni espacios intencionados.
Mediante el uso de capas amortiguadoras discontinuas en laminados amortiguadores multicapa, sorprendentemente, se pueden realizar mejoras ventajosas en el rendimiento de la amortiguación. En particular, se ha descubierto que la eficacia y eficiencia de los laminados amortiguadores de capas restrictivas se pueden mejorar si las capas amortiguadoras están compuestas por una o más regiones de separación, de manera que una o más regiones de material amortiguador de las capas no proporcionan una cobertura completa de las capas restrictivas del laminado. Por otra parte, la naturaleza discontinua de las capas amortiguadoras divulgadas permite que se fabriquen usando menos material amortiguador. Esto puede tener un impacto significativo en la reducción ventajosa del coste de producción de estos tratamientos de amortiguación. La disminución de materiales puede permitir al usuario final lograr un efecto mejorado en la amortiguación de una estructura, al tiempo que se reduce la masa total del producto de amortiguación aplicada por unidad de superficie de la estructura.
Capas amortiguadoras discontinuas
En una realización, se divulga un laminado amortiguador multicapa que tiene un rendimiento de amortiguación mejorado. El rendimiento de amortiguación de un laminado amortiguador y las capas amortiguadoras que lo componen se pueden describir en términos de sus propiedades de factor de pérdida de compuesto (CLF). El factor de pérdida de compuesto de un material o dispositivo es una medida de su capacidad para convertir la energía vibratoria en energía térmica. Como práctica general, los materiales o composiciones de capas individuales seleccionadas como altamente amortiguadoras pueden tener factores de pérdida de compuesto de 0,8 o mayores. En una construcción de capas, el factor de pérdida de compuesto total de la construcción general generalmente se considera efectivo en valores de 0,05 o mayores. Se puede determinar el factor de pérdida de compuesto del laminado amortiguador multicapa, por ejemplo, según lo descrito en el protocolo normalizado ASTM E756-05 (2017). El laminado amortiguador multicapa divulgado que se describe en el presente documento tiene un factor de pérdida de compuesto máximo a 200 Hz que es mayor que aproximadamente 0,050, p. ej., mayor que aproximadamente 0,060, mayor que aproximadamente 0,070, mayor que aproximadamente 0,080, mayor que aproximadamente 0,090, mayor que aproximadamente 0,100, mayor que aproximadamente 0,200, mayor que aproximadamente 0,300, mayor que aproximadamente 0,400 o mayor que aproximadamente 0,500.
En muchas realizaciones, el laminado amortiguador multicapa comprende al menos una capa restrictiva y al menos una capa amortiguadora discontinua. La capa amortiguadora discontinua incluye una o más regiones de material amortiguador y una o más regiones de separación. Las regiones de material amortiguador son partes de la capa amortiguadora discontinua y cada una comprende uno o más materiales amortiguadores seleccionados para una alta elasticidad, anelasticidad, viscosidad y/o viscoelasticidad. Las regiones de separación son partes de la capa amortiguadora discontinua y cada una puede comprender uno o más materiales que tienen menor elasticidad, anelasticidad, viscosidad y/o viscoelasticidad que las de las regiones del material amortiguador. Cada una de la una o más regiones de separación de la capa amortiguadora puede estar unida por una o más regiones de material amortiguador, uno o más bordes de la capa amortiguadora discontinua, o una combinación de los mismos. La presencia de una o más regiones de separación en la capa amortiguadora hace que una o más regiones de material amortiguador proporcionen una cobertura incompleta de al menos una capa restrictiva, p. ej., las regiones de material amortiguador no son sustancialmente coextensivas con al menos una capa restrictiva. Como se usa en el presente documento, los términos "cobertura" y "porcentaje de cobertura" se refieren a la fracción del área de la capa restrictiva cubierta por una proyección de las regiones de la capa amortiguadora sobre el plano de la capa restrictiva. Esto conduce al beneficio de una reducción de materiales y una consiguiente reducción de masa en los laminados amortiguadores multicapa. Sorprendentemente, ciertas configuraciones de capas laminadas de amortiguación discontinua también proporcionan el beneficio ventajoso de un mayor rendimiento de amortiguación.
El porcentaje de cobertura de la capa amortiguadora discontinua por las regiones del material amortiguador puede variar, por ejemplo, de aproximadamente el 50 % a aproximadamente el 99 %, p. ej., de aproximadamente el 60 % a aproximadamente el 90 %, de aproximadamente el 70 % a aproximadamente el 86 %, de aproximadamente el 72 % a aproximadamente el 90 %, de aproximadamente el 75 % a aproximadamente el 93 %, de aproximadamente el 78 % a aproximadamente el 96 % o de aproximadamente el 80 % a aproximadamente el 99 %. En términos de límites superiores, el porcentaje de cobertura de al menos una capa restrictiva por las regiones de material amortiguador puede ser menor que aproximadamente el 99 %, p. ej., menor que aproximadamente el 96 %, menor que aproximadamente el 93 %, menor que aproximadamente el 90 %, menor que aproximadamente el 86 %, menor que aproximadamente el 83 %, menor que aproximadamente el 80 %, menor que aproximadamente el 78 %, menor que aproximadamente el 75 % o menor que aproximadamente el 72 %. En términos de límites inferiores, el porcentaje de cobertura de al menos una capa restrictiva por las regiones de material amortiguador puede ser mayor que aproximadamente el 50 %, p. ej., mayor que aproximadamente el 55 %, mayor que aproximadamente el 60 %, mayor que aproximadamente el 65 %, mayor que aproximadamente el 70 %, mayor que aproximadamente el 72 %, mayor que aproximadamente el 75 %, mayor que aproximadamente el 78 %, mayor que aproximadamente el 80 %, mayor del 83 %, mayor que aproximadamente el 86 %, mayor que aproximadamente el 90 %, mayor que aproximadamente el 93 % o mayor que aproximadamente el 96 %. El porcentaje de cobertura de al menos una capa restrictiva por las regiones de material amortiguador también puede ser menor que o igual al 90%. También se contemplan coberturas porcentuales más altas, p. ej., mayores que aproximadamente el 99% y coberturas porcentuales más bajas, p. ej., menores que el 50 %. Los límites para las coberturas porcentuales más altas y las coberturas porcentuales más bajas pueden variar debido a factores que incluyen, pero sin limitación, geometría específica, espesor y reología adhesiva.
El número y la forma de las zonas de material amortiguador y de las zonas de separación de la capa amortiguadora discontinua pueden variar ampliamente. En algunos aspectos, la capa amortiguadora puede proporcionar un patrón u otra configuración. En ciertos aspectos, la capa amortiguadora incluye una única región de material amortiguador y una única región de separación, que están dispuestas juntas en una configuración más serpenteante (FIG. 1A) o en espiral (FIG. 1B) para mantener anchuras de región pequeñas. Por ejemplo, la región de material amortiguador puede tener una forma serpenteante dentro de la región de separación, o la región de separación puede tener una forma serpenteante dentro de la región de amortiguación. En otros ejemplos, la región de material amortiguador puede tener una o más partes en forma de espiral dentro de la región de separación, o la región de separación puede tener una o más partes en forma de espiral dentro de la región de material amortiguador. En ciertos aspectos, la capa amortiguadora incluye una única región de material amortiguador y múltiples regiones de separación. La región de material amortiguador única y las regiones de separación múltiple pueden estar dispuestas, por ejemplo, en una configuración reticulada en la que la región del material amortiguador forma los bordes de la cuadrícula y las regiones de separación forman los interiores de la cuadrícula. En otros aspectos, como alternativa, la capa amortiguadora puede carecer de un patrón u otra configuración. En este no patrón, puede haber regiones de separación y de material amortiguador con formas y/o espaciados irregulares. En otras realizaciones, puede haber una combinación de configuraciones/partes y no patrones. Como alternativa, la forma de los patrones para la región de amortiguación y la región de separación en la capa amortiguadora discontinua se puede generalizar de la siguiente manera: 1) las regiones de amortiguación pueden ser una unión de infinitos subconjuntos disjuntos Di de la capa amortiguadora discontinua y las regiones de separación son el complemento de la unión de infinitos subconjuntos disjuntos Di; o 2) como alternativa, las regiones de separación pueden ser una unión de infinitos subconjuntos disjuntos Gi de la capa amortiguadora discontinua y la región de amortiguación puede ser el complemento de la unión de infinitos subconjuntos disjuntos Gi. Para estos escenarios, i es una variable de indexación que varía de 1 a infinito. Además, los subconjuntos disjuntos Di (o Gi) pueden estar cerrados y conectados, o cerrados y conectados localmente. Adicionalmente, los subconjuntos disjuntos Di (o Gi) pueden ser la unión de infinitos subconjuntos conectados no disjuntos y no vacíos. Ejemplos del subconjunto conectado Di (o Gi) son los siguientes. El subconjunto Di puede ser cualquier polígono denlados que puede ser convexo, cóncavo, equilátero, equiangular, esférico, aperiógono, de autointersección o la realización euclidiana de un politopo abstracto. En este caso,nes el número de lados del polígono y puede variar de 1 a infinito. Los ejemplos pueden incluir, pero sin limitación, cualquier polígono convexo regular, cuadrilátero regular o truncado que puede abarcar paralelogramos regulares o truncados, trapecios, rombos, deltoides, cuadriláteros que se intersecan entre sí, antiparalelogramos, polígonos de estrella, rectángulos cruzados, cuadriláteros de Saccheri y cualquier conjunto euclidiano cerrado que pueda ser convexo o cóncavo. Los subconjuntos Di (o Gi) se pueden organizar en cualquier patrón, de modo que su intersección en cualquier forma de consideración sea un conjunto nulo. Los ejemplos pueden incluir, pero sin limitación, apilamiento paralelo de los Di separados por una región de separación (o los Gi separados por una región de amortiguación), mosaicos euclidianos, mosaicos uniformes, mosaicos aperiódicos, mosaicos en espiral, mosaicos uniformes convexos o cóncavos, por nombrar algunos.
En ciertos aspectos, la capa amortiguadora incluye una única región de separación y múltiples regiones de material amortiguador. La región de separación única y las múltiples regiones de material amortiguador pueden estar dispuestas, por ejemplo, en una configuración reticulada (FIG. 1C) en la que la región de material de separación forma los bordes de la cuadrícula y las regiones de material amortiguador forman los interiores de la cuadrícula. En otros ejemplos, la región de material amortiguador forma los bordes de la cuadrícula y las regiones de separación forman los interiores de la cuadrícula. En ciertos aspectos, la capa amortiguadora incluye múltiples regiones de material amortiguador y múltiples regiones de separación, que están dispuestas juntas en un patrón tipo tablero de ajedrez (FIG. 1D); una serie de líneas rectas (FIG. 1E), en ángulo, en zigzag (FIG. 1F), o líneas curvas; círculos; o cualquier combinación de polígonos. La disposición de la una o más regiones de material amortiguador y de la una o más regiones de separación puede tener un patrón de uno o más bloques repetidos, o puede carecer de dicho patrón. En algunas realizaciones, las regiones de material amortiguador pueden tener una configuración sustancialmente aleatoria.
En algunas realizaciones, como se muestra en la FIG. 1E, las zonas de material amortiguador y las zonas de separación de la capa amortiguadora discontinua tienen formas sustancialmente rectangulares que son sustancialmente paralelas entre sí. Las formas rectangulares de las zonas de material amortiguador pueden tener anchuras medias similares o diferentes. Las formas rectangulares de las zonas de material amortiguador pueden tener longitudes similares o diferentes. Las formas rectangulares de las zonas de separación pueden tener anchuras similares o diferentes. Las formas rectangulares de las zonas de separación pueden tener longitudes similares o diferentes. Cuando se aplica a la superficie de una estructura o sustrato que está sujeto a vibraciones, las regiones de material amortiguador pueden ser, por ejemplo, sustancialmente paralelas o sustancialmente perpendiculares a la estructura o sustrato. A modo de ejemplo, cuando se aplica un laminado amortiguador divulgado a una viga vibratoria, las regiones de material amortiguador de la capa amortiguadora discontinua del laminado pueden ser sustancialmente paralelas o sustancialmente perpendiculares a la viga.
Como se usa en el presente documento, la referencia a la anchura de una región se utiliza para indicar la distancia desde un punto en el borde longitudinal de una región hasta el punto más cercano en un borde opuesto de la región, en donde el borde longitudinal es el borde que tiene la mayor longitud de recorrido. Como se usa en el presente documento, la referencia a la anchura media de una región se utiliza para indicar el promedio de la anchura medida en todos los puntos a lo largo del borde longitudinal. Como se usa en el presente documento, la referencia a la anchura media de múltiples regiones se utiliza para indicar el promedio de las anchuras medias de todas esas regiones. Por ejemplo, la anchura media de una o más regiones de separación de la capa amortiguadora discontinua es el promedio de las anchuras medias de cada región de separación en la capa amortiguadora.
La anchura media de las zonas de separación de la capa amortiguadora discontinua puede variar, por ejemplo, entre aproximadamente 0,010 cm y aproximadamente 0,124 cm, de aproximadamente 0,029 cm a aproximadamente 0,143 cm, de aproximadamente 0,048 cm a aproximadamente 0,162 cm o de aproximadamente 0,067 cm a aproximadamente 0,181 cm. En términos de límites superiores, la anchura media de las regiones de separación es menor que aproximadamente 0,200 cm, p. ej., menor que aproximadamente 0,181 cm, menor que aproximadamente 0,162 cm, menor que aproximadamente 0,143 cm, menor que aproximadamente 0,124 cm, menor que aproximadamente 0,105 cm, menor que aproximadamente 0,086 cm, menor que aproximadamente 0,067 cm, menor que aproximadamente 0,048 cm o menor que aproximadamente 0,029 cm. En términos de límites inferiores, la anchura media de las regiones de separación puede ser mayor que 0,010 cm, p. ej., mayor que aproximadamente 0,029 cm, mayor que aproximadamente 0,048 cm, mayor que aproximadamente 0,067 cm, mayor que aproximadamente 0,086 cm, mayor que aproximadamente 0,105 cm, mayor que aproximadamente 0,124 cm, mayor que aproximadamente 0,143 cm, mayor que aproximadamente 0,162 cm o mayor que aproximadamente 0,181 cm. Anchuras más pequeñas, p. ej., menor que aproximadamente 0,010 cm, también se contemplan.
La anchura media de las regiones de material amortiguador de la capa amortiguadora discontinua puede variar, por ejemplo, entre aproximadamente 0,050 cm y aproximadamente 1,000 cm, p. ej., de aproximadamente 0,050 cm a aproximadamente 0,900 cm, de aproximadamente 0,050 cm a aproximadamente 0,800 cm, de aproximadamente 0,050 cm a aproximadamente 0,700 cm, de aproximadamente 0,050 cm a aproximadamente 0,620 cm, de aproximadamente 0,145 cm a aproximadamente 0,715 cm, de aproximadamente 0,240 cm a aproximadamente 0,810 cm, de aproximadamente 0,335 cm a aproximadamente 0,905 cm o de aproximadamente 0,430 cm a aproximadamente 1,000 cm. En términos de límites superiores, la anchura media de las zonas de material amortiguador puede ser menor que aproximadamente 1,000 cm, p. ej., menor que aproximadamente 0,905 cm, menor que aproximadamente 0,810 cm, menor que aproximadamente 0,715 cm, menor que aproximadamente 0,620 cm, menor que aproximadamente 0,525 cm, menor que aproximadamente 0,430 cm, menor que aproximadamente 0,335 cm, menor que aproximadamente 0,240 cm o menor que aproximadamente 0,145 cm. En términos de límites inferiores, la anchura media de las zonas de material amortiguador puede ser mayor que aproximadamente 0,050 cm, p. ej., mayor que aproximadamente 0,145 cm, mayor que aproximadamente 0,240 cm, mayor que aproximadamente 0,335 cm, mayor que aproximadamente 0,430 cm, mayor que aproximadamente 0,620 cm, mayor que aproximadamente 0,715 cm, mayor que aproximadamente 0,810 cm o mayor que aproximadamente 0,905 cm. La anchura media de las zonas de material amortiguador de la capa amortiguadora discontinua, por ejemplo, puede ser menor que o igual a aproximadamente 1,000 cm. También se contemplan anchuras más grandes, p. ej., mayores que aproximadamente 1,000 cm, y anchuras más pequeñas, p. ej., menores que aproximadamente 0,050 cm.
El espesor de la capa amortiguadora discontinua puede variar, por ejemplo, de aproximadamente 2 pm a aproximadamente 5000 pm, p. ej., de aproximadamente 2 pm a aproximadamente 220 pm, de aproximadamente 4,4 pm a aproximadamente 480 pm, de aproximadamente 9,6 pm a aproximadamente 1000 pm, de aproximadamente 21 pm a aproximadamente 2300 pm, o de aproximadamente 46 pm a aproximadamente 5000 pm. En términos de límites superiores, el espesor de la capa amortiguadora discontinua puede ser menor que aproximadamente 5000 pm, p. ej., menor que aproximadamente 2300 pm, menor que aproximadamente 1000 pm, menor que aproximadamente 480 pm, menor que aproximadamente 220 pm, menor que aproximadamente 100 pm, menor que aproximadamente 46 pm, menor que aproximadamente 21 pm, menor que aproximadamente 9,6 pm o menor que aproximadamente 4,4 pm. En términos de límites inferiores, el espesor de la capa amortiguadora discontinua puede ser mayor que aproximadamente 2 pm, mayor que aproximadamente 4,4 pm, mayor que aproximadamente 9,6 pm, mayor que aproximadamente 21 pm, mayor que aproximadamente 46 pm, mayor que aproximadamente 100 pm, mayor que aproximadamente 220 pm, mayor que aproximadamente 480 pm, mayor que aproximadamente 1000 pm o mayor que aproximadamente 2300 pm. También se contemplan espesores más grandes, p. ej., mayores que aproximadamente 5000 pm, y espesores más pequeños, p. ej., menores que aproximadamente 2 pm.
En algunas realizaciones, el material amortiguador de cada una de las regiones del material amortiguador puede incluir materiales elásticos, anelásticos, viscosos y/o viscoelásticos. Por ejemplo, el material amortiguador puede ser compresible y puede comprender una fuerza restauradora. En un aspecto, los materiales amortiguadores pueden incluir caucho, plástico, p. ej., nailon, cuero, material textil, espuma, esponja, gel, o similares. En algunas realizaciones, el material amortiguador incluye uno o más adhesivos. En algunas realizaciones, el material amortiguador incluye uno o más adhesivos sensibles a la presión. En muchas realizaciones, el adhesivo puede ser acrílico, caucho, silicona, híbrido, butilo, poliuretano, olefina, poliéster o una combinación de estos adhesivos.
En algunas realizaciones, los materiales amortiguadores pueden incluir uno o más de adhesivos de silicona. Los adhesivos de silicona pueden incluir dispersiones de poliorganosiloxano o gomas, tales como polidimetilsiloxanos, polidimetil/metilvinilsiloxanos, polidimetil/metilfenilsiloxanos, polidimetil/difenilsiloxanos, y combinaciones de los mismos. Los adhesivos de silicona pueden incluir resinas de silicona, tales como resinas MQ o combinaciones de resinas. Los ejemplos no limitantes de dichas composiciones de adhesivos de silicona que están comercialmente disponibles incluyen los adhesivos 7651, 7652, 7657, Q2-7406, Q2-7566, Q2-7735 y 7956, todos ellos disponibles en Dow Corning (Midland, MI); SILGRIP™ PSA518, 590, 595, 610, 915, 950 y 6574 disponibles en Momentive Performance Materials (Waterford, NY); y KRT-009 y KRT-026 disponibles en Shin-Etsu Silicone (Akron, OH).
En otras realizaciones, los materiales amortiguadores pueden comprender uno o más adhesivos basados en caucho. Un adhesivo basado en caucho compuesto por combinaciones de copolímeros de bloques de estireno y varias resinas adherentes, aceites, cargas, pigmentos y antioxidantes. Se puede utilizar una amplia gama de agentes de caucho en los adhesivos de las cintas de la presente materia objeto. Los ejemplos no limitantes de agentes de caucho adecuados incluyen, pero sin limitación, polímeros o copolímeros de estireno-butadieno (SB), estireno-butadieno-estireno (SBS), estireno-isopreno (SI), estireno-isopreno-estireno (SIS), estireno-butadieno aleatorio (SBR), multibloque de estireno-butadieno-isopreno (SBIBS) o poliisopreno. En algunas realizaciones, se pueden utilizar agentes de caucho total y parcialmente hidrogenados. También se pueden usar combinaciones de estos agentes descritos anteriormente. Ejemplos de estireno-butadieno-estireno (SBS) adecuados que están disponibles comercialmente incluyen KRATON D1101 y KRATON D1118 de Kraton Performance Polymers y VECTOR 2518D de Dexco Polymers. Ejemplos de estireno-isopreno-estireno (SIS) adecuados incluyen KRATON D 1107P y VECTOR 411A. Un ejemplo de un multibloque de estireno-butadieno-isopreno (SBIBS) adecuado es KRATON S6455. Kraton GRP-6924 es un ejemplo de copolímero de bloques de estireno hidrogenado. El componente de los copolímeros de estireno-butadieno de las composiciones adhesivas utilizadas en la presente materia pueden ser copolímeros de bloques o multibloques que tienen la configuración general: A-B-A o A-B-A-B-A-B- en donde los bloques poliméricos no elastoméricos A son estireno, mientras que los bloques poliméricos elastoméricos B son butadieno o butadieno que está parcial o sustancialmente hidrogenado. Los bloques poliméricos pueden ser lineales o ramificados. Las estructuras ramificadas típicas pueden contener una parte elastomérica con al menos tres ramas que pueden irradiarse desde un cubo central o pueden acoplarse entre sí de otro modo.
Además, se pueden usar combinaciones de al menos un adhesivo de silicona y al menos un adhesivo de caucho en los materiales amortiguadores.
En otras realizaciones, los materiales amortiguadores pueden comprender una amplia gama de resina(s) sólida(s). El término "resina sólida" como se usa en el presente documento se refiere a cualquier resina que sea sólida a temperatura ambiente (aproximadamente 23 °C) y que sea compatible con los otros componentes del adhesivo. Ejemplos no limitantes de los mismos incluyen hidrocarburos alifáticos tales como de C5 a C9, colofonias de éster hidrogenadas, colofonias de éster parcialmente hidrogenadas, resinas de éster modificadas aromáticas, resinas de pentaeritritol, resinas de pentaeritritol hidrogenadas, resinas de terpeno, resinas de colofonia de éster de glicerol, aceite de resina de pentaeritritol, fenólicos terpénicos, resina de colofonia de éster de glicerol y combinaciones de las mismas. Ejemplos no limitantes de hidrocarburos alifáticos adecuados usados como resina(s) sólida(s) incluyen ESCOREZ 1310 y ESCOREZ 2101 disponibles en Exxon Mobile. Ejemplos de una colofonia de éster hidrogenada adecuada es FORAL 85 disponible de varios proveedores tales como Eastman Chemical y HERCOLYN D de Pinova. Un ejemplo de colofonia de éster parcialmente hidrogenada adecuada es FORALYN de Eastman Chemical. Un ejemplo de una resina de éster aromática modificada adecuada es PICCOTAC 7590 de Eastman Chemical. Un ejemplo de resina de pentaeritritol adecuada es PEXALYN 9100 de Pinova. Un ejemplo de una resina de pentaeritritol hidrogenada adecuada es PENTALYN H de Eastman Chemical. Un ejemplo de una resina de resina de pentaeritritol adecuada es SYLVALITE RE 105L de Arizona Chemical. Un ejemplo de un terpeno fenólico adecuado es PICCOLYTE A115 de Eastman Chemical. Un ejemplo de resina de colofonia de éster de glicerol disponible comercialmente es RESINALL 625 disponible en Resinall Corporation.
En otras realizaciones más, los materiales amortiguadores también pueden comprender una variedad de resina(s) líquida(s) usada(s) en el(los) adhesivo(s) de las cintas selladoras de la presente materia. El término "resina líquida" como se usa en el presente documento se refiere a cualquier resina que sea líquida a temperatura ambiente (aproximadamente 23 °C) y que sea compatible con los otros componentes del adhesivo. Se puede utilizar una variedad de resina(s) líquida(s) en los adhesivos de las cintas selladoras de la presente materia objeto. Los ejemplos no limitantes de dichas resinas líquidas incluyen éster de resina hidrogenada, resinas de terpeno, hidrocarburos de bajo peso molecular tales como por ejemplo hidrocarburos C5, y combinaciones de los mismos. Un ejemplo de una resina terpénica adecuada es sYlVARES TR A25 disponible en Arizona Chemical. Un ejemplo de hidrocarburo C5 adecuado es WINGTAC 10 disponible en numerosos proveedores. Un ejemplo de una resina de colofonia modificada adecuada para usar en el(los) adhesivo(s) de las cintas selladoras de la presente materia es STAYBELITE-E ESTER 3-E, que es un éster de colofonia hidrogenada. STAYBELITE-E está disponible en Eastman Chemical.
Además, se pueden usar combinaciones de al menos una resina líquida y al menos una resina sólida en los materiales amortiguadores.
En muchas realizaciones, las regiones de material amortiguador comprenden un adhesivo sensible a la presión. En algunas realizaciones, las capas de amortiguación y unión pueden comprender un adhesivo sensible a la presión basado en caucho de butilo o poliisobutileno. Estos adhesivos se pueden formular a partir de mezclas de polímeros u oligómeros de caucho de butilo o de poliisobutileno de diversos pesos moleculares. Ejemplos no limitantes de grados de caucho butílico útiles para formular estos adhesivos incluyen Exxon Butyl 065, Butyl 365, Chlorobutyl 1065, Chlorobutyl 1055, Bromobutyl 2222 y Exxpro Specialty Elastomer 3433 de ExxonMobil Chemical y Oppanol N50 de calidad poliisobutileno de BASF. Estos polímeros a menudo se mezclan con una calidad de poliisbutileno de bajo peso molecular tal como TPC 750, TPC 1600 o TPC 3500 del Grupo TPC. Adicionalmente, estos adhesivos se pueden formular con una amplia variedad de resinas adherentes que incluyen agentes adherentes de hidrocarburos C5-C9, así como resinas de politerpeno. Las resinas adherentes de hidrocarburos adecuadas incluyen ESCOREZ 1310 y ESCOREZ 2101 disponibles en ExxonMobil. Ejemplos de resinas de politerpeno incluyen Piccolyte A115 y Piccolyte S25 disponibles en Pinova. Además de los componentes indicados anteriormente, los adhesivos basados en caucho butílico y poliisobutileno también pueden contener aditivos tales como, pero no limitados a, aceites plastificantes, antioxidantes, pigmentos y cargas. En el caso de adhesivos basados en caucho de butilo y halobutilo, se pueden añadir agentes de curado que permitan la reticulación. Ejemplos de estos reticulantes son óxido de zinc, resinas fenólicas y otras conocidas en la técnica. Estos y otros ejemplos de aditivos están disponibles en el "Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology" Capítulo 14, Higgins, J.J.et al.
Los materiales amortiguadores, en algunos casos, puede comprender un monómero de base acrílica o de silicona. En algunas realizaciones, los materiales amortiguadores comprenden uno o más monómeros de tipo acrílico seleccionados del grupo que consiste en acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de butilo, acrilato de 2-etilhexilo, acrilato de isooctilo, acrilato de isobornilo, acrilato de isononilo, acrilato de isodecilo, acrilato de metilo, metacrilato de metilo, acrilato de metilbutilo, acrilato de 4-metil-2-pentilo, metacrilato de butilo, metacrilato de 2-etilhexilo y metacrilato de isooctilo. Los éteres de acrilato de alquilo incluyen acrilato de n-butilo, acrilato de 2-etilhexilo, acrilato de isooctilo. En una realización, el monómero de ésteres acrílicos se polimeriza en presencia de un éster vinílico tales como acetato de vinilo, butirato de vinilo, propionato de vinilo, isobutirato de vinilo, valerato de vinilo, versatato de vinilo, y similares. El éster de vinilo puede estar presente en una cantidad de hasta aproximadamente el 35 % en peso, basándose en el peso total de los monómeros que forman la cadena principal de acrilato. En una realización, un monómero de éster acrílico se copolimeriza con un ácido carboxílico insaturado. El ácido carboxílico insaturado puede incluir, entre otros, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacónico, acrilato de betacarboxietilo y similares.
En algunas realizaciones, los materiales amortiguadores comprenden uno o más monómeros de tipo silicona seleccionados del grupo que consiste en siloxanos, silano, y silatrano de glicol. En algunas realizaciones, los materiales amortiguadores comprende uno o más monómeros de tipo silicona seleccionados del grupo que consiste en 1,4-bis[dimetil[2-(5-norbornen-2-il)etil]silil]benceno; 1,3-diciclohexil-1,1,3,3-tetraquis(dimetilsililoxi)disiloxano; 1,3-diciclohexil-1,1,3,3-tetraquis(dimetilvinilsililoxi)disiloxano; 1,3-diciclohexil-1,1,3,3-tetraquis[(norbomen-2-il)etildimetilsililoxi]disiloxano; 1,3-diviniltetrametildisiloxano; 1,1,3,3,5,5-hexametil-1,5-bis[2-(5-norbornen-2-il)etil]trisiloxano; 1,1,3,3-tetrametil-1,3-bis[2-(5-norbornen-2-il)etil]disiloxano; 2,4,6,8-tetrametil-2,4,6,8-tetravinilciclotetrasiloxano; N-[3-(Tnmetoxisilil)propil]-N'-(4-vinilbencil)etilendiamina; vinilcarbamato de 3-[tris(trimetilsiloxi)silil]propilo.
Los materiales amortiguadores, en algunos casos, pueden comprender un polímero de silicona, un polímero acrílico o un polímero metacrílico. Los polímeros acrílicos incluyen, pero sin limitación, S2000N, S692N, AT20N, XPE 1043 y XPE 1045, todos disponibles en Avery Dennison (Glendale, CA); y H9232 disponible en BASF (Florham Park, Nueva Jersey). En una realización, la composición de polímero acrílico se mezcla con copolímeros multibloque tales como estirenoisopreno-estireno (SIS), estireno-etilenbutileno-estireno (SEBS) y similares en una cantidad de hasta aproximadamente el 30 % en peso seco del polímero. Los ejemplos de tribloques útiles están disponibles de Kraton Polymer Inc. (Houston, TX). Los polímeros multibloques pueden ser útiles para modificar el máximo de amortiguación y otras propiedades físicas de la composición acrílica. Otros materiales amortiguadores pueden comprender un polímero de caucho. Los polímeros de caucho adecuados incluyen, pero sin limitación, elastómeros, caucho de butilo, copolímero de bloques estirénicos (conocidos como SBC, por ejemplo, Kraton), caucho de silicona, caucho de nitrilo, isopreno, butadieno. En algunas realizaciones, la composición de polímero de caucho se puede mezclar con un polímero acrílico y/o un polímero acrílico.
Se puede incorporar una amplia gama de grupos funcionales en un polímero de los materiales amortiguadores. Los grupos funcionales se pueden incorporar al polímero formado a partir del monómero de tipo acrílico o el monómero de tipo silicona, por ejemplo, como segmentos finales. Los grupos funcionamiento representativos incluyen, sin limitación, hidroxi, epoxi, ciano, isocianato, amino, ariloxi, arialcoxi, oxima, aceto, epoxiéter y vinil éter, alcoximetilol, éteres cíclicos, tioles, benzofenona, acetofenona, acilfosfina, tioxantona, y derivados de benzofenona, acetofenona, acilfosfina, y tioxantona.
Los grupos funcionales que tienen capacidad de formar enlaces de hidrógeno son bien conocidos e incluyen carboxilo, amida, hidroxilo, amino, piridilo, oxi, carbamoílo y mezclas de los mismos. En algunas realizaciones, una cadena principal de polímero acrílico de los materiales amortiguadores incluye los comonómeros polares de vinilpirrolidona y ácido acrílico. Los ejemplos de otros monómeros con funcionalidad de formación de enlaces de hidrógeno incluyen ácido metacrílico, alcohol vinílico, caprolactona, óxido de etileno, etilenglicol, propilenglicol, acrilato de 2-hidroxietilo, N-vinilcaprolactama, metacrilato de acetoacetoxietilo y otros.
En algunas realizaciones, los materiales amortiguadores comprenden uno o más comonómeros que tienen una funcionalidad que se puede reticular adicionalmente. Los ejemplos de comonómeros reticulables incluyen ácido (met)acrílico, acrilato de 2-hidroxietilo, metacrilato de glicidilo, ácido itacónico, alil glicidil éter y similares, y mezclas de los mismos. Restos funcionales, como los descritos anteriormente, se pueden usar para reticular cadenas de polímero, para unir las cadenas laterales muy altas a la cadena principal, o ambos.
Los materiales amortiguadores pueden además comprender un reticulante, que puede variar ampliamente. Los ejemplos de reticulantes adecuados incluyen acrilatos y metacrilatos multifuncionales, tales como diacrilatos (diacrilato de etilenglicol, diacrilato de propilenglicol, diacrilato de polietilenglicol y diacrilato de hexanodiol), dimetacrilatos (diacrilato de etilenglicol, dimetacrilato de dietilenglicol y dimetacrilato de 1,3 butanoglicol), triacrilatos (trimetacrilato de trimetilolpropano, triacrilato de trimetilolpropano etoxilado y triacrilato de pentaeritritol), y trimetacrilatos (trimetacrilato de pentaeritritol y trimetacrilato de trimetilolpropano), así como ésteres divinílicos, tales como divinilbenceno, succinato de divinilo, adipato de divinilo, maleato de divinilo, oxalato de divinilo y malonato de divinilo.
Se pueden emplear reticulantes adicionales para formar reticulantes en una matriz basada en silicona. En algunas realizaciones, es adecuado un reticulante de peróxido, tal como peróxido de dibenzoílo. En algunas realizaciones, el reticulante es un compuesto que contiene funcionalidad de silicio-hidruro. Los ejemplos no limitantes de dichos reticulantes incluyen PEROXa N BP 50W, PEROXAN BIC y PEROXAN Bu, todos disponibles en Pergan (Bocholt, Alemania); LUPEROX® A75 y A98 disponibles comercialmente en Arkema (King of Prussia, PA); y PERKADOX® CH-50 y PD 50SPS de Akzo Nobel (Chicago, IL). La reticulación se puede facilitar y/o fomentar por calentamiento u otras técnicas generalmente dependientes del sistema químico utilizado.
Otros reticulantes químicos ilustrativos que se pueden usar en los materiales amortiguadores incluyen, pero sin limitación, di-, tri- o poliisocianatos con o sin catalizador (tal como dilaurato de dibutilestaño); reticulantes iónicos; y aziridinas di-, tri- o polifuncionales. De manera ilustrativa, ejemplos no limitantes de reticulantes químicos disponibles comercialmente incluyen acetil acetonato de aluminio (AAA) disponible en NOAH Technologies (San Antonio, T'X); TIZOR® disponible en DuPont (Wilmington, DE); X<a>MA® disponible en Bayer (Pittsburgh, PA); y PAPI™ y VORONAR™, disponible en Dow Chemical.
Los materiales amortiguadores pueden comprender opcionalmente uno o más adherentes o resinas, y estos adherentes (cuando se utilizan) pueden variar ampliamente. En algunos casos, el adherente de los materiales amortiguadores incluye un único adherente. En otros casos, el adherente comprende una mezcla de múltiples productos adherentes. Los adherentes comerciales adecuados incluyen (aunque no de forma limitativa), por ejemplo, resinas DCPD hidrogenadas tales como HD1100, HD1120 de Luhua (China) y E5400 de Exxon Mobil (Houston, TX). Otras resinas hidrogenadas adecuadas incluyen resinas completamente hidrogenadas tales como REGALITE™ S1100, R1090, R1100, C100R y C100W de Eastman (Kingsport, TN); y resinas C9 completamente hidrogenadas QM-100A y QM-115A de Hebei Qiming (China).
Los materiales amortiguadores también pueden incluir opcionalmente uno o más plastificantes, y estos plastificantes (cuando se utilizan) pueden variar ampliamente. En algunas realizaciones, el plastificante tiene un elevado peso molecular y/o una elevada viscosidad. En algunos casos, el plastificante incluye un único plastificante. En otros casos, el plastificante comprende una mezcla de múltiples productos plastificantes. Los plastificantes comerciales adecuados incluyen (aunque no de forma limitativa), por ejemplo, KN 4010 y KP 6030 de Sinopec (Beijing, China); Claire F55 de Tianjin (China); F550 de Formosa Petrochemical (China), y diversos productos de poliisobuteno. Los materiales amortiguadores pueden comprender opcionalmente una o más ceras, y estas ceras (cuando se utilizan) pueden variar ampliamente. En algunos casos, la cera se incluye una única cera. En otros casos, la cera comprende una mezcla de múltiples productos de cera. La cera puede tener un peso molecular más elevado para mejorar ventajosamente la migración de aceites. Las ceras adecuadas incluyen cera microcristalina, ceras de parafina, ceras de hidrocarburo y combinaciones de las mismas. Las ceras comerciales adecuadas incluyen (aunque no de forma limitativa), por ejemplo, ceras Sasol 3971, 7835, 6403, 6805 y 1800 de Sasol (Houston,<t>X); A-C1702, A-C6702, A-C5180 de Honeywell (Morristown, NJ); y MICROWAX™ FG 7730 y MICROWAX™ FG 8113 de Paramelt (Muskegon, MI).
Los materiales amortiguadores puede comprender uno o más aditivos pulverulentos seleccionados para mejorar el comportamiento de amortiguación en un amplio intervalo de temperaturas de funcionamiento. En algunas realizaciones, los materiales amortiguadores comprenden uno o más aditivos pulverulentos de tipo acrílico. Los aditivos pulverulentos de tipo acrílico comercialmente disponibles adecuados incluyen SPHEROm ERS® CA 6, SPHEROMERS® CA 10, SPHEROMERS® CA 15, KRATON® SBS 1101 AS, KRATON® SB 1011 AC, Polímero KRATON® TM 1116, Polímero KRATON® D1101, Polímero KRATON® D1114 P, Polímero KRATON® D1114 P, Zeon NIPOL® 1052, Zeon NIPOL®1041 y Zeon NIPOL®NS 612. En algunas realizaciones, los materiales amortiguadores comprenden uno o más aditivos pulverulentos de tipo silicona. Los aditivos pulverulentos de tipo silicona comercialmente disponibles adecuados Shin-Etsu KMP 597, Shin-Etsu KMP 600 y Shin-Etsu KMP 701.
En algunas realizaciones, los materiales amortiguadores incluyen una o más cargas inorgánicas de alta área superficial o combinaciones de cargas y pigmentos tales como negro de carbón, carbonato de calcio, dióxido de titanio, sílice (modificada hidrófila e hidrófobamente), mica, talco, caolín, arcilla, tierra de diatomeas, sulfato de bario, sulfato de aluminio, o mezclas de dos o más de los mismos. Los ejemplos de cargas inorgánicas de elevada área superficial comercialmente disponibles incluyen los disponibles de Evonik Degussa GmbH (Essen, Alemania). Las cargas inorgánicas, incluidos los ejemplos anteriores, se pueden usar para modular las propiedades de amortiguación y otras propiedades físicas de la almohadilla de amortiguación. También se podría utilizar, o como alternativa, una amplia variedad de cargas orgánicas.
En otra realización, una combinación de carga útil incluye un agente antibloqueo que se elige dependiendo de las condiciones de procesamiento y/o uso. Ejemplos de tales agentes incluyen, por ejemplo, sílice, talco, tierra de diatomeas y cualquier mezcla de las mismas. Las partículas de carga pueden ser partículas de carga inorgánicas sustancialmente insolubles en agua, finamente divididas.
Las partículas de carga inorgánicas finamente divididas, sustancialmente insolubles en agua, pueden incluir partículas de óxidos metálicos. El óxido metálico que constituye las partículas puede ser un óxido metálico simple, es decir, el óxido de un solo metal, o puede ser un óxido metálico complejo, es decir, el óxido de dos o más metales. Las partículas de óxido metálico pueden ser partículas de un único óxido metálico o pueden ser una mezcla de diferentes partículas de diferentes óxidos metálicos. Ejemplos de óxidos metálicos adecuados incluyen, pero sin limitación, alúmina, sílice y titania. Opcionalmente, otros óxidos pueden estar presentes en cantidades menores. Ejemplos de tales óxidos opcionales incluyen, pero sin limitación, circonia, hafnia e itria. Otros óxidos metálicos que opcionalmente pueden estar presentes son aquellos que ordinariamente están presentes como impurezas como por ejemplo, óxido de hierro. Para los fines de la presente memoria descriptiva y reivindicaciones, el silicio se considera un metal. Cuando las partículas son partículas de alúmina, lo más frecuente es que la alúmina sea monohidróxido de alúmina. Se conocen las partículas de monohidróxido de alúmina, AlO(OH) y su preparación.
Se pueden usar polvos metálicos en los materiales amortiguadores, por ejemplo, polvos metálicos como de aluminio, cobre o acero especial, disulfuro de molibdeno, óxido de hierro, p. ej., óxido de hierro negro, dióxido de titanio dopado con antimonio y dióxido de titanio dopado con níquel. También se pueden usar aleaciones metálicas en forma de partículas.
Aditivos, tales como negro de carbón y otros pigmentos, absorbentes de luz ultravioleta, estabilizadores del ultravioleta, antioxidantes, agentes ignífugos, agentes conductores térmicos o eléctricos, agentes de postcurado y similares se pueden combinar con los materiales amortiguadores para modificar las propiedades de la almohadilla de amortiguación. Estos aditivos también pueden incluir, por ejemplo, uno o más inhibidores, antiespumantes, colorantes, agentes luminiscentes, agentes tamponantes, agentes de antibloqueo, agentes humectantes, agentes matificantes, agentes antiestáticos, depuradores de ácido, adyuvantes de procesamiento, auxiliares de extrusión y otros. Los absorbentes de luz ultravioleta incluyen hidroxifenilbenzotriazoles e hidrobenzofenonas. Los antioxidantes incluyen, por ejemplo, fenoles impedidos, aminas, y descomponedores de hidróxido de azufre y fósforo, tales como Irganox 1520L. Las cargas, pigmentos, plastificantes, retardantes de la llama, Los estabilizadores de UV y similares son opcionales en muchas realizaciones y se pueden usar en concentraciones de aproximadamente 0 a aproximadamente el 30 % o más, tal como hasta aproximadamente el 40 % en realizaciones particulares. En ciertas realizaciones, la cantidad total de cargas (inorgánicas y/u orgánicas), pigmentos, plastificantes, retardantes de la llama, estabilizadores de UV y combinaciones de los mismos es de aproximadamente el 0,1 % a aproximadamente el 30 % y, más particularmente, de aproximadamente el 1 % a aproximadamente el 20 %.
Los materiales amortiguadores también pueden comprender uno o más disolventes. Los ejemplos no limitantes de disolventes adecuados incluyen tolueno, xileno, tetrahidrofurano, hexano, heptano, ciclohexano, ciclohexanona, cloruro de metileno, isopropanol, etanol, acetato de etilo, acetato de butilo, acetato de isopropilo y combinaciones de los mismos. Se apreciará que, en la presente materia sujeto, los materiales amortiguadores no están limitados a dichos disolventes y pueden utilizar una amplia gama de otros disolventes, aditivos y/o agentes de ajuste de la viscosidad, tales como diluyentes reactivos.
Capas restrictivas
Los laminados amortiguadores multicapa divulgados pueden comprender al menos una capa restrictiva. La(s) capa(s) restrictiva(s) pueden servir para proporcionar rigidez y tenacidad a la estructura laminada, y para definir y diferenciar múltiples capas amortiguadoras discontinuas, cuando están presentes, del laminado. En algunos casos, el laminado amortiguador comprende una primera capa amortiguadora discontinua y al menos una capa amortiguadora discontinua adicional, en donde la primera y al menos una capa amortiguadora discontinua adicional están separadas entre sí por al menos una capa restrictiva. En algunas realizaciones, al menos una capa restrictiva es una capa restrictiva interna, y al menos una parte de la capa restrictiva interna está dispuesta entre la primera capa amortiguadora discontinua y al menos una capa amortiguadora discontinua adicional. Una cara de la capa restrictiva interna puede ser directamente adyacente a la primera capa amortiguadora discontinua, o puede haber una o más capas intermedias dispuestas entre la capa restrictiva interna y la primera capa amortiguadora discontinua. Una cara opuesta de la capa restrictiva interna puede ser directamente adyacente a al menos una capa amortiguadora discontinua adicional, o puede haber una o más capas intermedias dispuestas entre la capa restrictiva interna y al menos una capa amortiguadora discontinua adicional. El porcentaje de cobertura de la capa restrictiva interna por las regiones de material amortiguador de la primera capa amortiguadora discontinua puede ser como se ha descrito anteriormente.
En algunos casos, el laminado amortiguador multicapa comprende una capa restrictiva externa. Una capa restrictiva externa es una capa restrictiva que puede proporcionar una superficie exterior del laminado, abierta al entorno externo y opuesta a un sustrato al que se puede aplicar el laminado. Al menos una parte de al menos una capa amortiguadora discontinua adicional del laminado puede disponerse entre la primera capa amortiguadora discontinua y la capa restrictiva externa. Al menos una parte de la segunda capa amortiguadora puede estar dispuesta entre la capa restrictiva interna y la capa restrictiva externa. Una cara de la capa restrictiva externa puede ser directamente adyacente a al menos una capa amortiguadora discontinua adicional, o puede haber una o más capas intermedias entre al menos una capa amortiguadora discontinua adicional y la capa restrictiva externa. En algunos casos, una cara de al menos una capa amortiguadora discontinua adicional está directamente adyacente a la capa restrictiva interna, y una cara opuesta de al menos una capa amortiguadora discontinua adicional está directamente adyacente a la capa restrictiva externa. El porcentaje de cobertura de la capa restrictiva externa por las regiones de material amortiguador de al menos una capa amortiguadora discontinua adicional puede ser como se ha descrito anteriormente.
El espesor de cada capa restrictiva del laminado amortiguador puede variar, por ejemplo, independientemente, de aproximadamente 5 pm a aproximadamente 3000 pm, p. ej., de aproximadamente 5 pm a aproximadamente 2500 |jm, de aproximadamente 5 pm a aproximadamente 2000 pm, de aproximadamente 5 pm a aproximadamente 1500 pm, de aproximadamente 5 pm a aproximadamente 1000 pm, de aproximadamente 5 pm a aproximadamente 500 pm, de aproximadamente 5 pm a aproximadamente 230 pm, de aproximadamente 9,5 pm a aproximadamente 440 pm, de aproximadamente 18 pm a aproximadamente 830 pm, de aproximadamente 34 pm a aproximadamente 1600 pm, o de aproximadamente 65 pm a aproximadamente 3000 pm. En términos de límites superiores, el espesor de cada capa restrictiva puede ser independientemente menor que aproximadamente 3000 pm, p. ej., menor que aproximadamente 1600 pm, menor que aproximadamente 830 pm, menor que aproximadamente 440 pm, menor que aproximadamente 230 pm, menor que aproximadamente 120 pm, menor que aproximadamente 65 pm, menor que aproximadamente 34 pm, menor que aproximadamente 18 pm o menor que aproximadamente 9,5 pm. En términos de límites inferiores, el espesor de cada capa restrictiva puede ser independientemente mayor que aproximadamente 5 pm, mayor que aproximadamente 9,5 pm, mayor que aproximadamente 18 pm, mayor que aproximadamente 34 pm, mayor que aproximadamente 65 pm, mayor que aproximadamente 120 pm, mayor que aproximadamente 230 pm, mayor que aproximadamente 440 pm, mayor que aproximadamente 830 pm o mayor que aproximadamente 1600 pm. Espesores más grandes, p. ej., mayores que aproximadamente 3000 pm, y espesores más pequeños, p. ej., menor que aproximadamente 5 pm, también se contemplan.
Cada capa restrictiva puede comprender independientemente uno o más materiales de refuerzo que sirven para proporcionar una estructura rígida a cada capa restrictiva, en donde cada una de las capas puede tener una composición similar o diferente. Los materiales rigidizantes pueden incluir uno o más materiales poliméricos. Los ejemplos no limitantes de materiales poliméricos incluyen poli(cloruro de vinilo) (PVC), poliolefinas tales como polietileno (PE) y/o polipropileno (PP), polietilentereftalato (PET), policarbonato (PC), poliestireno (PS), y combinaciones de estos y otros materiales.
En muchas realizaciones, al menos una capa restrictiva comprende un metal. El metal de al menos una capa restrictiva puede comprender al menos un metal de aluminio, acero, magnesio, bronce, cobre, latón, titanio, hierro, berilio, molibdeno, tungsteno u osmio. En algunas realizaciones, el metal es un polvo metálico. En otras realizaciones, el metal es una lámina de metal. En otras realizaciones más, al menos una capa restrictiva comprende tanto un polvo metálico como una lámina metálica. Los metales pueden ser materiales rígidos y pueden incluir uno o más metales o aleaciones metálicas. Los ejemplo no limitantes de metales incluyen aluminio, acero, magnesio, bronce, cobre, latón, titanio, hierro, berilio, molibdeno, tungsteno u osmio. En algunas realizaciones, la capa restrictiva interna y la capa restrictiva externa son cada una de ellas independientemente una lámina metálica, p. ej., una lámina de aluminio. Las láminas metálicas pueden incluir, pero sin limitación, al menos un metal de aluminio, acero, magnesio, bronce, cobre, latón, titanio, hierro, berilio, molibdeno, tungsteno u osmio.
Los materiales rigidizantes pueden incluir una o más maderas naturales o industriales. Los materiales rigidizantes pueden incluir una o más fibras. Los ejemplos no limitantes de fibras incluyen fibras de yute, fibras de lino, fibras de vidrio y fibras de carbono. Los materiales rigidizantes pueden incluir uno o más materiales de base carbonada, incluidos nanotubos de carbono, grafeno, diamante, carbeno o combinaciones de los mismos. También se podrían usar materiales compuestos y combinaciones de los mismos.
Capa de revestimiento
En algunos casos, la película laminada multicapa comprende además una capa de revestimiento conectada a la capa amortiguadora discontinua. En una realización, la capa amortiguadora discontinua puede ser una primera capa amortiguadora discontinua. Una cara de la capa de revestimiento puede ser directamente adyacente a la capa amortiguadora discontinua, o puede haber una o más capas intermedias entre la capa amortiguadora discontinua y la capa de revestimiento. En algunos casos, una cara de la capa amortiguadora discontinua está directamente adyacente a al menos una capa restrictiva, y una cara opuesta de la capa amortiguadora discontinua está directamente adyacente a la capa de revestimiento. En una realización, la película laminada multicapa comprende además una capa de revestimiento conectada a la primera capa amortiguadora discontinua opuesta a al menos una capa restrictiva.
Las capas separables pueden funcionar como una cubierta protectora de tal forma que la capa separable permanece en su sitio hasta que el laminado amortiguador multicapa esté listo para su unión a un objeto o superficie. Si un revestimiento o revestimiento separable está incluido en el laminado, se puede usar una amplia gama de materiales y configuraciones para el revestimiento. En muchas realizaciones, el revestimiento es un material o un material de tipo papel. En muchas otras realizaciones, el revestimiento es una película polimérica de uno o más materiales poliméricos. Normalmente, al menos una cara del revestimiento está revestida con un material de revestimiento tal como una silicona o un material de tipo silicona. Como se apreciará, la cara con revestimiento desprendible se pone en contacto con la cara por otra parte expuesta de la capa amortiguadora discontinua exterior. Antes de la aplicación de la etiqueta a una superficie de interés, se retira el revestimiento para exponer así la capa amortiguadora discontinua del laminado. El revestimiento puede estar en forma de una lámina simple. Como alternativa, el revestimiento puede estar en la forma de múltiples secciones o paneles.
La presente divulgación se comprenderá mejor a la vista de los siguientes ejemplos no limitantes.
Ejemplos
Una hoja de cinta adhesiva de transferencia HPA 1905, disponible comercialmente en Avery Dennison, se cortó en tiras rectangulares con una anchura de 1,270 cm (0,500 pulgadas) para que sirvieran como material amortiguador. Estas tiras se aplicaron luego a láminas de soporte de lámina de aluminio que tenían un espesor de 127 pm (5 mil), formando regiones de material amortiguador de una capa amortiguadora discontinua sobre la capa restrictiva de lámina de aluminio. Las tiras se aplicaron a la lámina con dos anchuras de región de separación diferentes entre tiras adyacentes. En una disposición, se usaron regiones de separación que tenían una anchura de 0,635 cm (0,25 pulgadas) de modo que aproximadamente el 75 % del área de superficie de la lámina estuviera cubierta por las tiras adhesivas. En una segunda disposición, se usaron regiones de separación que tenían una anchura de 1,270 cm (0,500 pulgadas) de modo que aproximadamente el 50 % de la superficie de la lámina estuviera cubierta por las tiras adhesivas. Después se laminó una hoja que tenía cada disposición de tiras adhesivas con otra que tenía una disposición de tiras adhesivas idéntica para crear estructuras de amortiguación de capas restrictivas multicapa, teniendo cada una dos capas amortiguadoras discontinuas y dos capas restrictivas. La FIG. 1 ilustra vistas laterales de las dos estructuras laminadas preparadas (Ejemplos Comparativos A y B), así como de una estructura laminada de control convencional que tiene capas adhesivas de amortiguación continuas que proporcionan una cobertura total de sus capas de papel de aluminio restrictivas.
Se cortaron muestras de cada una de las tres estructuras laminadas de amortiguación anteriores perpendiculares a las tiras adhesivas y se probaron utilizando un aparato de técnica de haz de vibración de acuerdo con el protocolo normalizado SAE J1637_201306 para determinar los factores de pérdida de compuesto. La FIG. 2 muestra el factor de pérdida de compuesto frente a la temperatura para cada uno de los Ejemplos Comparativos A y B y el laminado de control. En el gráfico se puede ver que los factores de pérdida de compuesto máximos de los laminados que tienen capas amortiguadoras discontinuas (Ejemplos Comparativos A y B) fueron menores que los del control de capa amortiguadora continua. Estos resultados demuestran que algunas propiedades de amortiguación pueden verse afectadas negativamente por el uso de algunas capas amortiguadoras adhesivas discontinuas o estampadas. Luego se utilizó un cortador láser para obtener tiras más estrechas del material amortiguador de la cinta adhesiva de transferencia HPA 1905 de 124 pm (4,9 mil). Las tiras adhesivas cortadas de forma rectangular formaron zonas de material amortiguador con una anchura de 1,000 cm (Ejemplo Comparativo C), 0,500 cm (Ejemplo 1) y 0,250 cm (Ejemplo 2). Las regiones de material amortiguador se unieron a capas restrictivas de lámina de aluminio y se laminaron como se ha descrito anteriormente para crear estructuras de amortiguación de capas restrictivas multicapa que tienen las configuraciones mostradas en las FIGS. 4-6. La configuración de la capa amortiguadora del Ejemplo Comparativo D que se muestra en la FIG. 4 tiene dispuestas regiones de material amortiguador de 1,000 cm de anchura en paralelo separadas por regiones de separación de 0,200 cm de anchura. La configuración de la capa amortiguadora del Ejemplo 1 que se muestra en la FIG. 5 tiene dispuestas regiones de material amortiguador de 0,500 cm de anchura en paralelo separadas por regiones de separación de 0,100 cm de anchura. La configuración de la capa amortiguadora del Ejemplo 2 que se muestra en la FIG. 6 tiene dispuestas regiones de material amortiguador de 0,250 cm de anchura en paralelo, separadas por zonas de separación de 0,050 cm de anchura. En cada caso, la estructura de amortiguación de capas restrictivas multicapa tenía una longitud y una anchura totales de aproximadamente 30 cm por 10 cm, y el porcentaje de cobertura de las capas restrictivas de lámina de aluminio por las regiones de material amortiguador de las capas amortiguadoras discontinuas fue de aproximadamente el 83 %.
Los laminados del Ejemplo Comparativo D y de los Ejemplos 1 y 2 se probaron como se ha descrito anteriormente usando un equipo de Técnica de Haz de Vibración y el protocolo SAE J1637_201306, con los resultados del uso del adhesivo HPA 1905 mostrados en la FIG. 7. A partir de las tendencias del factor de pérdida de compuesto del gráfico se puede ver que el laminado multicapa del Ejemplo Comparativo D mostró una disminución en la amortiguación máxima en comparación con el control de la capa amortiguadora continua. En cambio, los laminados multicapa del Ejemplo 1 y del Ejemplo 2 (FIG. 5 y FIG. 6) mostraron un aumento significativo en el factor de pérdida máxima de compuesto en comparación con el control. Estos resultados demostraron que la disminución de las anchuras de las regiones del material amortiguador y las regiones de separación de la capa amortiguadora discontinua daba como resultado un aumento ventajoso en el rendimiento de la amortiguación.
Luego se utilizó el cortador láser para obtener tiras más estrechas del material amortiguador de la cinta adhesiva de transferencia HPA 1902 de 61 pm (2,4 mil), también disponible en Avery Dennison. Las tiras adhesivas cortadas rectangulares formaron zonas de material amortiguador con una anchura de 1,000 cm (Ejemplo Comparativo E), 0,50 cm (Ejemplo 3) y 0,250 cm (Ejemplo 4). Las regiones de material amortiguador se unieron a capas restrictivas de lámina de aluminio y se laminaron como se ha descrito anteriormente para crear estructuras de amortiguación de capas restrictivas multicapa que también tienen las configuraciones mostradas en las FIGS. 3-5, pero con espesores de capa amortiguadora más pequeños de 61 pm (2,4 mil). La configuración de la capa amortiguadora del Ejemplo Comparativo D que se muestra en la FIG. 4 tiene dispuestas regiones de material amortiguador de 1,000 cm de anchura en paralelo separadas por regiones de separación de 0,200 cm de anchura. La configuración de la capa amortiguadora del Ejemplo 1 que se muestra en la FIG. 5 tiene dispuestas regiones de material amortiguador de 0,50 cm de anchura en paralelo separadas por regiones de separación de 0,100 cm de anchura. La configuración de la capa amortiguadora del Ejemplo 2 que se muestra en la FIG. 6 tiene dispuestas regiones de material amortiguador de 0,250 cm de anchura en paralelo, separadas por zonas de separación de 0,050 cm de anchura. En cada caso, la estructura de amortiguación de capa restrictiva tenía una longitud y anchura totales de aproximadamente 30 cm por 10 cm, y el porcentaje de cobertura de las capas restrictivas de lámina de aluminio por las regiones de material amortiguador de las capas amortiguadoras discontinuas fue de aproximadamente el 83 %.
La FIG. 7 representa un gráfico con los resultados de la prueba de la Técnica del Haz de Vibración de los laminados del Ejemplo Comparativo D y de los Ejemplos 1 y 2 (los laminados de las FIG. 4-6), cada uno de los cuales tiene al menos un espesor de capa amortiguadora discontinua de 127 pm (5 mil). Al igual que con los datos de HPA 1905, las tendencias del factor de pérdida de compuesto de la FIG. 7 muestran que el uso de un tamaño de separación de capa amortiguadora discontinua mayor como en el Ejemplo Comparativo D provocó una disminución en la amortiguación máxima, mientras que el uso de tamaños de separación de capa amortiguadora discontinua más pequeños como en los Ejemplos 4 y 5 provocó un aumento en la amortiguación máxima. Estos resultados demuestran además los beneficios de ciertas capas amortiguadoras discontinuas para aumentar el rendimiento de amortiguación y disminuir la cantidad requerida de material amortiguador para lograr este rendimiento.
La FIG. 8 es un gráfico de factores de pérdida de compuesto de los laminados de las FIGS. 4-6, teniendo cada uno al menos una capa amortiguadora discontinua con un espesor de 51 pm (2 mil). Al igual que los datos de HPA 1905 de la FIG. 7, las tendencias del factor de pérdida de compuesto de la FIG. 8 muestran que el uso de un tamaño de separación de capa amortiguadora discontinua mayor como en el Ejemplo Comparativo D provocó una disminución en la amortiguación máxima, mientras que el uso de tamaños de separación de capa amortiguadora discontinua más pequeños como en los Ejemplos 1 y 2 provocó un aumento en la amortiguación máxima. Estos resultados demuestran además los beneficios de ciertas capas amortiguadoras discontinuas para aumentar el rendimiento de amortiguación y disminuir la cantidad requerida de material amortiguador para lograr este rendimiento.
Los hallazgos anteriores se resumen en la Tabla 1 a continuación. Los resultados demuestran que algunas propiedades de amortiguación pueden verse afectadas positivamente por el uso de capas amortiguadoras adhesivas discontinuas o estampadas particulares. En particular, se observaron mejoras en el factor de pérdida de compuesto máxima con el uso de capas amortiguadoras discontinuas caracterizadas por una o más regiones de separación con un anchura media menor que 0,200 cm, una anchura media de la región del material amortiguador menor que 1,000 cm.
Tabla 1. Resultados de la capa amortiguadora discontinua
Comp. A Comp. B Comp. C Ej. 1 Ej. 2 Comp. D Ej. 3 Ej. 4 Espesor de capa (pm) 120 120 120 120 120 61 61 61 Anchura de separación (cm) 1,27 0,634 0,200 0,100 0,050 0,200 0,100 0,050 Anchura de amortiguación (cm) 1,27 1,27 1,000 0,500 0,250 1,000 0,500 0,250 Anchura de
amortiguación/Anchura de 1 2 5 5 5 5 5 5 separación
Anchura de separación/espesor
de capa110 53 17 8,3 4,2 33 16 8,2 Anchura de
amortiguación/espesor de capa<110 110 83 42 21 160 82 41>Cambio máximo de CLF (%) -25 -13 -9 21 17 -6 6 15 La presente divulgación se comprenderá mejor a la vista de los siguientes ejemplos no limitantes.
Ejemplos
Una hoja de cinta adhesiva de transferencia HPA 1905, disponible comercialmente en Avery Dennison, se cortó en tiras rectangulares con una anchura de 1,270 cm (0,500 pulgadas) para que sirvieran como material amortiguador.
Estas tiras se aplicaron luego a láminas de soporte de lámina de aluminio que tenían un espesor de 127 pm (5 mil), formando regiones de material amortiguador de una capa amortiguadora discontinua sobre la capa restrictiva de lámina de aluminio. Las tiras se aplicaron a la lámina con dos anchuras de región de separación diferentes entre tiras adyacentes. En una disposición, se usaron regiones de separación que tenían una anchura de 0,635 cm (0,25 pulgadas) de modo que aproximadamente el 75 % del área de superficie de la lámina estuviera cubierta por las tiras adhesivas. En una segunda disposición, se usaron regiones de separación que tenían una anchura de 1,270 cm (0,500 pulgadas) de modo que aproximadamente el 50 % de la superficie de la lámina estuviera cubierta por las tiras adhesivas. Después se laminó una hoja que tenía cada disposición de tiras adhesivas con otra que tenía una disposición de tiras adhesivas idéntica para crear estructuras de amortiguación de capas restrictivas multicapa, teniendo cada una dos capas amortiguadoras discontinuas y dos capas restrictivas. La FIG. 1 ilustra vistas laterales de las dos estructuras laminadas preparadas (Ejemplos Comparativos A y B), así como de una estructura laminada de control convencional que tiene capas adhesivas de amortiguación continuas que proporcionan una cobertura total de sus capas de papel de aluminio restrictivas.
Se cortaron muestras de cada una de las tres estructuras laminadas de amortiguación anteriores perpendiculares a las tiras adhesivas y se probaron utilizando un aparato de técnica de haz de vibración de acuerdo con el protocolo normalizado SAE J1637_201306 para determinar los factores de pérdida de compuesto. La FIG. 2 muestra el factor de pérdida de compuesto frente a la temperatura para cada uno de los Ejemplos Comparativos A y B y el laminado de control. En el gráfico se puede ver que los factores de pérdida de compuesto máximos de los laminados que tienen capas amortiguadoras discontinuas (Ejemplos Comparativos A y B) fueron menores que los del control de capa amortiguadora continua. Estos resultados demuestran que algunas propiedades de amortiguación pueden verse afectadas negativamente por el uso de algunas capas amortiguadoras adhesivas discontinuas o estampadas.
Luego se utilizó un cortador láser para obtener tiras más estrechas del material amortiguador de la cinta adhesiva de transferencia HPA 1905 de 124 pm (4,9 mil). Las tiras adhesivas cortadas de forma rectangular formaron zonas de material amortiguador con una anchura de 1,000 cm (Ejemplo Comparativo C), 0,500 cm (Ejemplo 1) y 0,250 cm (Ejemplo 2). Las regiones de material amortiguador se unieron a capas restrictivas de lámina de aluminio y se laminaron como se ha descrito anteriormente para crear estructuras de amortiguación de capas restrictivas multicapa que tienen las configuraciones mostradas en las FIGS. 4-6. La configuración de la capa amortiguadora del Ejemplo Comparativo D que se muestra en la FIG. 4 tiene dispuestas regiones de material amortiguador de 1,000 cm de anchura en paralelo separadas por regiones de separación de 0,200 cm de anchura. La configuración de la capa amortiguadora del Ejemplo 1 que se muestra en la FIG. 5 tiene dispuestas regiones de material amortiguador de 0,500 cm de anchura en paralelo separadas por regiones de separación de 0,100 cm de anchura. La configuración de la capa amortiguadora del Ejemplo 2 que se muestra en la FIG. 6 tiene dispuestas regiones de material amortiguador de 0,250 cm de anchura en paralelo, separadas por zonas de separación de 0,050 cm de anchura. En cada caso, la estructura de amortiguación de capas restrictivas multicapa tenía una longitud y una anchura totales de aproximadamente 30 cm por 10 cm, y el porcentaje de cobertura de las capas restrictivas de lámina de aluminio por las regiones de material amortiguador de las capas amortiguadoras discontinuas fue de aproximadamente el 83 %.
Los laminados del Ejemplo Comparativo D y de los Ejemplos 1 y 2 se probaron como se ha descrito anteriormente usando un equipo de Técnica de Haz de Vibración y el protocolo SAE J1637_201306, con los resultados del uso del adhesivo HPA 1905 mostrados en la FIG. 7. A partir de las tendencias del factor de pérdida de compuesto del gráfico se puede ver que el laminado multicapa del Ejemplo Comparativo D mostró una disminución en la amortiguación máxima en comparación con el control de la capa amortiguadora continua. En cambio, los laminados multicapa del Ejemplo 1 y del Ejemplo 2 (FIG. 5 y FIG. 6) mostraron un aumento significativo en el factor de pérdida máxima de compuesto en comparación con el control. Estos resultados demostraron que la disminución de las anchuras de las regiones del material amortiguador y las regiones de separación de la capa amortiguadora discontinua daba como resultado un aumento ventajoso en el rendimiento de la amortiguación.
Luego se utilizó el cortador láser para obtener tiras más estrechas del material amortiguador de la cinta adhesiva de transferencia HPA 1902 de 61 pm (2,4 mil), también disponible en Avery Dennison. Las tiras adhesivas cortadas rectangulares formaron zonas de material amortiguador con una anchura de 1,000 cm (Ejemplo Comparativo E), 0,50 cm (Ejemplo 3) y 0,250 cm (Ejemplo 4). Las regiones de material amortiguador se unieron a capas restrictivas de lámina de aluminio y se laminaron como se ha descrito anteriormente para crear estructuras de amortiguación de capas restrictivas multicapa que también tienen las configuraciones mostradas en las FIGS. 3-5, pero con espesores de capa amortiguadora más pequeños de 61 pm (2,4 mil). La configuración de la capa amortiguadora del Ejemplo Comparativo D que se muestra en la FIG. 4 tiene dispuestas regiones de material amortiguador de 1,000 cm de anchura en paralelo separadas por regiones de separación de 0,200 cm de anchura. La configuración de la capa amortiguadora del Ejemplo 1 que se muestra en la FIG. 5 tiene dispuestas regiones de material amortiguador de 0,50 cm de anchura en paralelo separadas por regiones de separación de 0,100 cm de anchura. La configuración de la capa amortiguadora del Ejemplo 2 que se muestra en la FIG. 6 tiene dispuestas regiones de material amortiguador de 0,250 cm de anchura en paralelo, separadas por zonas de separación de 0,050 cm de anchura. En cada caso, la estructura de amortiguación de capa restrictiva tenía una longitud y anchura totales de aproximadamente 30 cm por 10 cm, y el porcentaje de cobertura de las capas restrictivas de lámina de aluminio por las regiones de material amortiguador de las capas amortiguadoras discontinuas fue de aproximadamente el 83 %.
La FIG. 7 representa un gráfico con los resultados de la prueba de la Técnica del Haz de Vibración de los laminados del Ejemplo Comparativo D y los Ejemplos 1 y 2 (los laminados de las FIGS. 4-6), cada uno de los cuales tiene al menos un espesor de capa amortiguadora discontinua de 127 pm (5 mil). Al igual que con los datos de HPA 1905, las tendencias del factor de pérdida de compuesto de la FIG. 7 muestran que el uso de un tamaño de separación de capa amortiguadora discontinua mayor como en el Ejemplo Comparativo D provocó una disminución en la amortiguación máxima, mientras que el uso de tamaños de separación de capa amortiguadora discontinua más pequeños como en los Ejemplos 4 y 5 provocó un aumento en la amortiguación máxima. Estos resultados demuestran además los beneficios de ciertas capas amortiguadoras discontinuas para aumentar el rendimiento de amortiguación y disminuir la cantidad requerida de material amortiguador para lograr este rendimiento.
La FIG. 8 es un gráfico de factores de pérdida de compuesto de los laminados de las FIGS. 4-6, teniendo cada uno al menos una capa amortiguadora discontinua con un espesor de 51 pm (2 mil). Al igual que los datos de HPA 1905 de la FIG. 7, las tendencias del factor de pérdida de compuesto de la FIG. 8 muestran que el uso de un tamaño de separación de capa amortiguadora discontinua mayor como en el Ejemplo Comparativo D provocó una disminución en la amortiguación máxima, mientras que el uso de tamaños de separación de capa amortiguadora discontinua más pequeños como en los Ejemplos 1 y 2 provocó un aumento en la amortiguación máxima. Estos resultados demuestran además los beneficios de ciertas capas amortiguadoras discontinuas para aumentar el rendimiento de amortiguación y disminuir la cantidad requerida de material amortiguador para lograr este rendimiento.
Los hallazgos anteriores se resumen en la Tabla 1 a continuación. Los resultados demuestran que algunas propiedades de amortiguación pueden verse afectadas positivamente por el uso de capas amortiguadoras adhesivas discontinuas o estampadas particulares. En particular, se observaron mejoras en el factor de pérdida de compuesto máxima con el uso de capas amortiguadoras discontinuas caracterizadas por una o más regiones de separación con un anchura media menor que 0,200 cm, una anchura media de la región del material amortiguador menor que 1,000 cm.
Tabla 1. Resultados de la capa amortiguadora discontinua
Comp. A Comp. B Comp. C Ej. 1 Ej. 2 Comp. D Ej. 3 Ej. 4 Espesor de capa (|jm) 120 120 120 120 120 61 61 61 Anchura de separación (cm) 1,27 0,634 0,200 0,100 0,050 0,200 0,100 0,050 Anchura de amortiguación (cm) 1,27 1,27 1,000 0,500 0,250 1,000 0,500 0,250 Anchura de
amortiguación/Anchura de 1 2 5 5 5 5 5 5 separación
Anchura de separación/espesor
de capa110 53 17 8,3 4,2 33 16 8,2 Anchura de
amortiguación/espesor de capa<110 110 83 42 21 160 82 41>Cambio máximo de CLF (%) -25 -13 -9 21 17 -6 6 15

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un laminado amortiguador multicapa que comprende:
al menos una capa restrictiva; y
una capa amortiguadora discontinua que comprende una o más regiones de material amortiguador y una o más regiones de separación,
en donde un porcentaje de cobertura de la capa amortiguadora discontinua por una o más regiones de material amortiguador es menor que aproximadamente el 99 %, y
en donde el laminado amortiguador multicapa tiene un factor de pérdida de compuesto máximo a aproximadamente 200 Hz determinado de acuerdo con el protocolo normalizado SAE J1637_201306 que es mayor que aproximadamente 0,05; y
en donde la anchura media de una o más regiones de separación medida de acuerdo con la descripción es menor que 0,200 cm.
2. El laminado amortiguador multicapa de la reivindicación 1, en donde se aplica una o más de las siguientes afirmaciones (A) a (C):
(A) el porcentaje de cobertura de la capa amortiguadora discontinua por una o más regiones de material amortiguador es menor que o igual a aproximadamente el 90 %;
(B) el porcentaje de cobertura de la capa amortiguadora discontinua por una o más regiones de material amortiguador es mayor que o igual a aproximadamente el 70 %;
(C) el porcentaje de cobertura de la capa amortiguadora discontinua por una o más regiones de material amortiguador es mayor que aproximadamente el 50 %.
3. El laminado amortiguador multicapa de la reivindicación 1 o 2, en donde se aplica una o ambas de las siguientes afirmaciones (A) y (B):
(A) una anchura media de una o más regiones de material amortiguador es menor que o igual a aproximadamente 1,000 cm;
(B) la capa amortiguadora discontinua está directamente adyacente a al menos una capa restrictiva.
4. El laminado amortiguador multicapa de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde se aplica una o ambas de las siguientes afirmaciones (A) y (B):
(A) el espesor de la capa amortiguadora discontinua varía entre aproximadamente 2 pm y aproximadamente 5000 pm;
(B) el espesor de al menos una capa restrictiva varía entre aproximadamente 5 pm y aproximadamente 3000 pm.
5. El laminado amortiguador multicapa de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde cada una de las una o más regiones de material amortiguador comprende un adhesivo sensible a la presión.
6. El laminado amortiguador multicapa de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde al menos una capa restrictiva comprende un metal.
7. El laminado amortiguador multicapa de la reivindicación 6, en donde se aplica cualquiera de las siguientes afirmaciones (A) y (B):
(A) el metal es una lámina metálica;
(B) el metal comprende al menos un metal de aluminio, acero, magnesio, bronce, cobre, latón, titanio, hierro, berilio, molibdeno, tungsteno u osmio.
8. El laminado amortiguador multicapa de cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que comprende además:
una capa de revestimiento conectada a la capa amortiguadora discontinua opuesta a al menos una capa restrictiva.
9. El laminado amortiguador multicapa de cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde la capa amortiguadora discontinua es una primera capa amortiguadora discontinua, en donde al menos una capa restrictiva es una capa restrictiva interna, y en donde el laminado amortiguador multicapa comprende además:
al menos una capa amortiguadora discontinua adicional que comprende una o más regiones de material amortiguador de capa discontinua adicionales y una o más regiones de separación de capa amortiguadora discontinua adicionales, en donde al menos una parte de la capa restrictiva interna está dispuesta entre la primera capa amortiguadora discontinua y al menos una capa amortiguadora discontinua adicional; y una capa restrictiva externa, en donde al menos una parte de al menos una capa amortiguadora discontinua adicional está dispuesta entre la capa restrictiva interna y la capa restrictiva externa, y en donde el porcentaje de cobertura de al menos una capa amortiguadora discontinua adicional por la una o más regiones de material amortiguador de capa discontinua adicional es menor que aproximadamente el 99 %.
10. El laminado amortiguador multicapa de la reivindicación 9, en donde se aplica una o más de las siguientes afirmaciones (A) a (C):
(A) el porcentaje de cobertura de al menos una capa amortiguadora discontinua adicional por la una o más regiones de material amortiguador de capa discontinua adicional es menor que o igual a aproximadamente el 90 %;
(B) el porcentaje de cobertura de al menos una capa amortiguadora discontinua adicional por la una o más regiones de material amortiguador de capa discontinua adicional es mayor que aproximadamente el 70 %;
(C) el porcentaje de cobertura de al menos una capa amortiguadora discontinua adicional por la una o más regiones de material amortiguador de capa discontinua adicional es mayor que aproximadamente el 50 %.
11. El laminado amortiguador multicapa de cualquiera de las reivindicaciones 9-10, en donde se aplica una o más de las siguientes afirmaciones (A) a (F):
(A) la anchura media de una o más regiones de separación de la capa amortiguadora adicional es menor que aproximadamente 0,200 cm;
(B) la anchura media de una o más regiones de material amortiguador de capa amortiguadora discontinua adicional es menor que aproximadamente 1,000 cm;
(C) al menos una capa amortiguadora discontinua adicional es directamente adyacente a la capa restrictiva externa;
(D) el espesor de al menos una capa amortiguadora discontinua adicional varía entre aproximadamente 2 pm y aproximadamente 5000 pm;
(E) el espesor de la capa restrictiva externa varía entre aproximadamente 5 pm y aproximadamente 3000 pm; (F) una o más regiones adicionales de material amortiguador de capa amortiguadora discontinua comprenden un adhesivo sensible a la presión.
12. El laminado amortiguador multicapa de cualquiera de las reivindicaciones 9-11, en donde la capa restrictiva externa comprende metal;
opcionalmente en donde el metal es una lámina metálica;
y además opcionalmente en donde el metal comprende al menos un metal de aluminio, acero, magnesio, bronce, cobre, latón, titanio, hierro, berilio, molibdeno, tungsteno u osmio.
13. El laminado amortiguador multicapa de cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde la capa amortiguadora discontinua es una primera capa amortiguadora discontinua, en donde al menos una capa restrictiva es una primera capa restrictiva interna, y en donde el laminado amortiguador multicapa comprende además:
N capas amortiguadoras discontinuas adicionales, en donde N es un número entero mayor que o igual a 2, en donde cada capa amortiguadora discontinua adicional comprende una o más regiones de material amortiguador adicionales y una o más regiones de separación adicionales, y en donde al menos una parte de la primera capa restrictiva interna está dispuesta entre la primera capa amortiguadora discontinua y la primera capa amortiguadora discontinua adicional; y
M capas restrictivas internas adicionales, en donde M es un número entero que varía de 1 a N-1, en donde al menos una parte de cada Mésima capa restrictiva interna adicional se dispone entre la Mésima capa amortiguadora discontinua adicional y la (M+1)ésima capa amortiguadora discontinua adicional, y en donde el porcentaje de cobertura de las N capas amortiguadoras discontinuas adicionales por la una o más regiones de material amortiguador adicionales es menor que aproximadamente el 99 %; y
una capa restrictiva externa, en donde al menos una parte de la Nésima capa amortiguadora discontinua adicional se dispone entre la (N-1)ésima capa restrictiva interna adicional y la capa restrictiva externa, y en donde el porcentaje de cobertura de las N capas amortiguadoras discontinuas adicionales por la una o más regiones de material amortiguador adicionales es menor que aproximadamente el 99 %.
14. Un sistema que comprende:
un sustrato base; y
el laminado amortiguador multicapa de cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en donde la capa amortiguadora discontinua está conectada al sustrato base.
15. Un método para reducir una vibración a un sustrato base, comprendiendo el método:
proporcionar un sustrato base que está sometido a vibraciones; y
conectar la capa amortiguadora discontinua del laminado amortiguador multicapa de cualquiera de las reivindicaciones 1-14 al sustrato base, reduciendo de esta forma las vibraciones del sustrato base.
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