JP2021530652A - 多層制振材料 - Google Patents

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Abstract

振動表面（１０）を制振するための多層制振材料であって、−少なくとも１つの拘束層（４）と、−少なくとも１つの消散層（１、３）と、−複数のスペーサ要素（２ｂ）を含む少なくとも１つの動的スペーサ層（２）であって、動的スペーサ層が、振動表面を制振するために使用される場合に、拘束層と振動表面との間に配置され、各スペーサ要素が両端部を有し、複数のスペーサ要素のそれぞれの少なくとも一方の端部が、消散層に埋め込まれているか、結合しているか、接触しているか、又は極めて近接していることにより、複数のスペーサ要素のそれぞれの少なくとも一方の端部の動きを介して、その多層制振材料内部でエネルギーが消散される、動的スペーサ層と、−少なくとも１つの追加層（１２）として、又は上記の層のうちの少なくとも１つの内部にある、吸収材料と、を含む、多層制振材料。

Description

本発明は、振動表面を制振するための多層制振材料に関し、詳細には、少なくとも１つの拘束層と、少なくとも１つの消散層と、少なくとも１つの動的スペーサ層とを備える、制振材料に関し、より詳細には、動的スペーサ層が、複数のスペーサ要素を備える、そのような制振材料に関する。本発明はまた、振動及び／又はノイズを減衰させるための使用に適した形態の多層制振材料に関する。また、本発明は、多層制振材料を含む自動車構成要素に関する。
乗り物（例えば、自動車、飛行機、モーターボートなど）のエンジン、駆動系、及び他の部分は、構造伝播騒音として、その乗り物の本体を貫通して伝播する、機械的振動を発生させる場合がある。これらの構造振動は、他の乗り物区域内（例えば、客室の内部）に、それらの運動エネルギーが空気伝播騒音として放射される前に、減衰させることが有用であり得る。
典型的には、ビチューメンのような粘弾性材料又は溶射プラスチック物質（すなわち、単層の制振材料）の１種以上の塗布物が、例えば乗り物の本体パネルの表面上に、これらの構造振動を減衰させるために、コーティング若しくは他の方式で塗布される。本体パネル及び付着した粘弾性層が変形することにより、粘弾性材料内部のポリマー鎖の伸長及び／又は圧縮が引き起こされ、その結果として、例えば構造伝播振動（例えば、エンジン、タイヤ／道路の相互作用、コンプレッサ、ファンなどからの構造伝播振動）の形態の、機械的エネルギーの消散、及び振動の減衰をもたらすことができる。
制振材料に、第２の層である拘束層を追加することによって、より良好な制振性能を達成することができる（拘束型層制振−ＣＬＤ（constrained layer damping））。拘束層は、粘弾性材料層ほど弾性ではないように選択され、制振対象となるパネルの反対側に、粘弾性材料層又は消散層の上に取り付けることができる。拘束層は、例えば、アルミニウムから作製することができる。粘弾性材料層の上に拘束層が取り付けられている場合、パネルが変形するたびに、消散層内部のポリマー鎖の伸長及び圧縮ばかりではなく、消散層内部での剪断も引き起こされる。したがって、追加的拘束層を有する制振材料は、消散層のみを有する制振材料よりも有効である。拘束層のために使用される材料は、制振材料の重量を増大させるが、このことは、乗り物内で使用される場合に、問題となりかねない。それらの材料はまた、制振材料の曲げ剛性も増大させる場合があり、このことは、ＣＬＤ材料を複雑な形状の構造体に適用する場合に難題を生じさせることがある。
制振材料の効率はまた、粘弾性の制振層又は消散層の変形が「動的スペーサ」層又は「スタンドオフ」層によって増幅される場合にも、向上し得る。スタンドオフ層は、通常、制振対象となるパネルと拘束層との間に配置され、典型的に、その一方の側又は両側に粘弾性の消散層を有する。効率を向上させるための１つの方法は、動的スペーサ層を使用することによって、消散層内部での歪みを増大させることである。
市販の制振材料の一例は、Ａｅａｒｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＬＬＣ（Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ，ＩＮ）製の、Ｅ−Ａ−Ｒブランドの材料ＡＤＣ−１３１２であり、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ，ＵＳＡ）より市販されている。この材料は、低重量で極めて優れた性能を提供するポリウレタン（ＰＵ）発泡体と、薄いアルミニウムシートとを含む。
更には、スロット付きのスタンドオフ層が既知である。そのようなスロットは、制振材料の曲げ剛性若しくは剛直性、及び全体的な質量若しくは重量を低減することが見出されている（例えば、「Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｐｈｏｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ」Ｖｏｌ．３９８９（２０００）、１３２ページを参照されたい）。
米国特許第２，０６９，４１３号は、薄い振動性の本体又はパネル、すなわち、本質的に自由振動が可能な薄い本体又はパネルの、振動を減衰させるための材料を開示している。これらの材料は、乗り物が動作中である場合に、乗り物の本体内部での、騒音及び攪乱性の空気脈動を低減する目的で使用される。
米国特許第５，１８６，９９６号は、自動車内での騒音低減のための、吸音多層構造体を開示している。吸音減衰シートは、可撓性の材料及び高い材料吸収係数を備えるものであり、粘弾性の支持層が緊密に接続された、重いシートで構成されている。支持層は、角度付きで構成された複数の支持要素を備える。個々の支持要素は、支持要素の個々の縁部の区域内で、高められた粘弾性吸収作用が得られるように、角度付き構成のものであることが不可欠である。
国際公開第２０１６／２０５３５７号は、少なくとも１つの拘束層と、少なくとも１つの消散層と、複数のスペーサ要素を含む少なくとも１つの動的スペーサ層とを備える、振動表面を制振するための多層制振材料を開示している。
ノイズを吸収する様々な材料も知られている。欧州特許第０ ６０７ ９４６号は、例えば、１５ミクロン未満の平均有効ファイバー直径、少なくとも約０．５ｃｍの厚さ、及び５０ｋｇ／ｍ３未満の密度を有する熱可塑性ファイバーを含む不織布音響絶縁ウェブを開示している。既知のウェブは、優れた音響特性、すなわち吸音特性及び伝送損失特性を呈すると想定され、吸音が入射音波を吸収する材料の能力に関係する一方、伝送損失は入射音波を反射する材料の能力に関係する。
上記に鑑みて、有効性の高い音響減衰特性を提供する一方で、比較的軽量であり、かつ低度の曲げ剛性を呈する制振材料が、依然として必要とされている。有効性の高い音響減衰特性、並びに、例えば断熱特性及び／又は音響吸収特性のような、他の特性を提供する制振材料も更に必要とされている。
本発明は、振動表面を制振するための多層制振材料を提供する。制振材料は、少なくとも１つの拘束層と、少なくとも１つの消散層と、複数のスペーサ要素を含む少なくとも１つの動的スペーサ層とを備える。動的スペーサ層は、振動表面を制振するために使用される場合に、拘束層と振動表面との間に配置される。各スペーサ要素は両端部を有し、複数のスペーサ要素のそれぞれの少なくとも一方の端部が、消散層に埋め込まれているか、結合しているか、接触しているか、又は極めて近接していることにより、複数のスペーサ要素のそれぞれの少なくとも一方の端部の動きを介して、多層制振材料内部でエネルギーが消散される。本発明は、少なくとも１つの追加層として、又は上記の層のうちの少なくとも１つの内部に吸収材料を更に含む。
本発明による多層制振材料は、振動表面、例えば、車両、船舶、装置の本体部のパネル、並びに／又は振動及び／若しくはノイズを生成する他の機械若しくはシステムの任意の部分内の振動エネルギーを消散させることができるとともに、ノイズを吸収することができる制振材料又は制振システムを提供する。更に、本発明に係る多層制振材料は、例えば音響吸収特性であり得る、吸収材料を介した追加的な特性を提供する。
消散層は、形成及び／又は押圧若しくは圧縮されているとき、並びに／又は剪断力及び／若しくは歪み力に曝されているときに、エネルギーを消散させることが可能な粘弾性材料を含む層である。換言すれば、エネルギーの消散の大半は、消散層内部での剪断歪みによるものである。また、一部のエネルギーが複数のスペーサ要素内で消散されることも可能である。一般的に、粘弾性材料の特性は、それらの粘弾性材料が、剪断歪み及び直接的な歪みを受けた場合に、より多くのエネルギーを消散させる傾向があるように、選択することができる。通常は、消散層は、ビチューメン、ブチル、ゴム、そのような材料に基づく接着剤又は樹脂組成物などの材料から作製される。消散層は、例えば自動車用途に関しては、０．０５〜５ｍｍ、典型的には０．１〜３ｍｍの厚さを備え得る。
本発明による多層制振材料の拘束層は、消散層の粘弾性材料ほど弾性ではないように選択される。拘束層は、例えば、アルミニウム、又は任意の他の軽量な高弾性材料、例えば、チタンから作製されてもよい。鋼、ステンレス鋼、相当に剛性のガラスマットもまた拘束層として使用されてもよい。
粘弾性材料層の上に拘束層が取り付けられている場合、パネルが変形するたびに、消散層内部のポリマー鎖の伸長及び圧縮ばかりではなく、消散層内部での剪断も引き起こされる。本発明の例示的一実施形態によると、多層制振材料は、動的スペーサ層の各側に１つずつの、２つの消散層を設け得る。
本発明による動的スペーサ層は、制振対象となるパネルの変形又は振動を、消散層に伝達することにより、消散層内部に増大した歪みを生じさせる機能を発揮し得るものであり、このことにより制振効果が増大する。消散層は、請求項１に記載の消散層であってもよい、又は追加の消散層であってもよい。これらの動的スペーサ層はまた、「スタンドオフ」層としても知られ、歪み拡大器としての役割を果たし得る。本発明による動的スペーサ層は、振動表面を制振するために使用される場合に、拘束層と振動表面との間に配置される、複数のスペーサ要素を提供する。複数のスペーサ要素は、多層制振材料の構成体に大きい曲げ剛性を追加することなく、制振対象となるパネルの変形を消散層内に伝達する。
消散層内に制振対象となるパネルの変形又は振動を伝達し、エネルギーを消散させることを可能とするために、動的スペーサ層のスペーサ要素の両端部のうちの少なくとも１つは、消散層内に埋め込まれるか、又は消散層に接合される。この動きを実行している間に、消散層内に歪み及び／又は変形が引き起こされ、結果として、この多層制振材料内部でエネルギーが消散される。消散層への接合は、消散層に直接的又は間接的に接合することを含み、これには、動的スペーサ要素と消散層との間に、例えば薄いフィルムなどの追加層を有する実施形態が含まれる。動的スペーサ要素の両端部は、追加層が間に存在してもしなくても、両方向で、拘束層に面する側、又はパネルに面する反対の側である。複数のスペーサ要素を有する動的スペーサ層を設けることは、軽量化の機会を提供し、制振材料の曲げを可能にする。
本発明の多層制振材料はまた、少なくとも１つの吸収層として、又は多層制振材料の吸収及び伝送のようなノイズ低減特性を提供する他の層のうちの少なくとも１つの内部に、吸収材料を含み、吸音が入射音波を吸収する材料の能力に関する一方、伝送率は材料の入射音波を反射する能力に関する。
吸収材料は、本発明による制振材料に更なるノイズ低減特性を提供する。吸収材料は、振動粒子として機能するノイズを吸収し得る。これらの振動粒子が吸収材料内に移動すると、振動粒子のエネルギーは、吸収材料内の空気に対する構造体の相対運動による熱として消散する。
他の層のうちの少なくとも１つの内部の追加の吸収層又は吸収材料を用いて、一方では、非常に効果的な音響減衰特性を提供し、他方では、例えば音響吸収特性など、又は吸収材料の断熱特性に使用される材料に応じた、追加的な特性を提供する構造体が形成される。用途に応じて、多層制振材料が使用されると想定され、吸収材料は、必要な特性を提供するように選択することができる。
吸収材料又は吸収層には、多孔質材料を有する部分を少なくとも設けてもよい。多孔質材料は、特にセルが非常に薄い壁を有する場合、連続気泡材料又は独立気泡材料であってもよい。このようなノイズ低減特性を提供し、本発明に使用され得る典型的な材料は例えば、ばね質量系、例えば、連続気泡発泡体などの発泡体、有孔フィルム、不織布材料、織布材料、布地、フェルト、織物、カーペット、熱可塑性ファイバー若しくは無機ファイバー（例えば、ガラスファイバー、セラミックファイバー、又は任意の他の種類の無機ファイバーなど）又はこれらの組み合わせを含む材料、ガラスバブルを含むシステム、又は上述の材料の全ての任意の組み合わせである。
本発明の１つの例示的な実施形態によれば、吸収材料は、織布又は不織布材料、例えば、不織布絶縁ウェブ又は不織布音響絶縁ウェブを含んでもよい。織布又は不織布材料は、熱可塑性ファイバー若しくは無機ファイバー（例えば、ガラスファイバー、セラミックファイバー、又は任意の他の種類の無機ファイバー）、又はこれらの組み合わせなどのファイバーを含んでもよい。また、熱可塑性メルトブローマイクロファイバー及び／又は熱可塑性捲縮バルクファイバーを含んでもよい。不織布断熱材の熱可塑性ファイバーは、微細なデニールのステープルファイバーを含むことが更に可能である。
吸収材料は、１〜５０ｍｍ、好ましくは１５〜２２ｍｍの厚さを含んでもよい。吸収材料はまた、３Ｍ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ ＧｍｂＨ（Ｎｅｕｓｓ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から市販されている３Ｍ（商標）、Ｔｈｉｓｕｌａｔｅ（商標）Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ＡＵ３００２−２など、５〜５０ｋｇ／ｍ３、好ましくは１５〜２２ｋｇ／ｍ３の密度を含んでもよい。３Ｍ（商標）、Ｔｈｉｓｕｌａｔｅ（商標） Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ＡＵ３００２−２が吸収材料として使用される場合、非常に効果的で軽量の、制振特性と音響吸収特性と断熱特性とを併せ持つ多層制振材料が提供される。
吸収材料が不織布音響絶縁ウェブである場合、特定の密度、平均有効ファイバー直径、及び圧力低下を有する熱可塑性ファイバーの任意の不織布ウェブであってもよい。ウェブは、約５０ｋｇ／ｍ３以下、好ましくは約２０ｋｇ／ｍ３、より好ましくは約１０ｋｇ／ｍ３以下の密度、約１５ミクロン以下、好ましくは約５〜１０ミクロン、より好ましくは約５〜８ミクロンの平均有効ファイバー直径、少なくとも約０．５ｃｍの厚さ、及び約３２リットル／分の流量での少なくとも約１ｍｍの水、好ましくは少なくとも約３ｍｍの水、最も好ましくは約３〜約１０ｍｍの水の圧力低下を有することができる。ウェブは、エアレイ、カーディング、メルトブローマイクロファイバーによる形成、湿式積層（wet laying）、溶媒紡糸、又は溶融紡糸などの不織布ウェブを形成するための任意の周知の技術によって形成されてもよい。ウェブはまた、溶液ブロー技術を使用して不織布ポリマーマイクロファイバーで作製されてもよい。
有効ファイバー直径は、ＡＳＴＭ Ｆ ７７８−８８試験方法に概説されるように、ウェブの主表面を通過し、ウェブを横切る空気の圧力低下を測定することによって推定することができる。本明細書で使用するとき、用語「平均有効ファイバー直径」は、Ｄａｖｉｓ，Ｃ．Ｎ．「Ｔｈｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｄｕｓｔ ａｎｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ」、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｌｏｎｄｏｎ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ’ｓ １Ｂ，１９５２に記載の方法に従って計算されるファイバー直径を意味する。
微細なデニールのステープルファイバーは、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、アクリル、ポリ塩化ビニル、及びこれらの混合物からなる群から選択される熱可塑性材料から形成することができる。より高いデニールを有する他の種類のファイバーを、密度、平均有効ファイバー直径、及び圧力低下に対する要件が満たされる量で、超微細なデニールのステープルファイバーと組み合わせることができる。そのような他の種類のファイバーは、バインダファイバー、静的放電ファイバー、及び難燃性ファイバーを含むことができる。更に、フルオロケミカル、酸化防止剤、顔料、光安定剤、静電防止剤、及び不活性充填剤などの難燃性添加剤及び溶融添加剤又はドープ添加剤も、ウェブに組み込むことができる。
好ましくは、超微細なデニールのファイバー及び任意の他のステープルファイバーは、長さ約１５ｍｍ〜約７５ｍｍ、より好ましくは長さ約２５ｍｍ〜約５０ｍｍであるが、１５０ｍｍもの長さのステープルファイバーを使用することもできる。好ましくは、ウェブは、少なくとも約１０重量パーセントの超微細なデニールのステープルファイバーを含む。ウェブはまた、少なくとも２０重量パーセントの超微細なデニールのステープルファイバー、又は少なくとも３０重量パーセントの超微細なステープルファイバー、又は少なくとも４０重量パーセントの超微細なステープルファイバーを含んでもよい。微細なデニールのステープルファイバーの量は、５０重量パーセントよりも多いことも可能である。
ウェブは、取り扱われてカレンダ加工、成形、切断、及び積層などの更なる加工作業に耐えることができる十分な一体性を有しなければならない。この一体性を達成するために、いくつかの周知の方法のいずれかを使用することができる。このような方法としては、ウェブ中の熱活性化バインダファイバーの使用、ニードルパンチ、及びバインダ樹脂の適用が挙げられる。これらの方法の他の例は、例えば、欧州特許第０ ６０７ ９４６ Ａ１号（５ページ、６〜１８行）に開示されている。
メルトブローマイクロファイバーは、不連続であることが知られている。これらのファイバーの直径は、概ね約１〜約２５ミクロンである。本発明によるウェブでは、メルトブローンマイクロファイバーの直径は、好ましくは約２〜約１５ミクロン、より好ましくは約５〜１０ミクロンである。メルトブローマイクロファイバーは、ポリオレフィン、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン若しくはポリブチレン、ポリエチレンテレフタレート若しくはポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル、ナイロン６若しくはナイロン６６などのポリアミド、ポリウレタン、又はこれらの組み合わせなどの熱可塑性ファイバー形成材料から形成することができる。
メルトブローマイクロファイバーのウェブはまた、捲縮バルクファイバーなどのステープルファイバーを含有してもよい。そのような捲縮バルクファイバーは、その長さに沿って、連続的な波形、カール状、又はぎざぎざの特徴を有する。単位長さ当たりのクリンプ数は、かなり大きく異なり得るが、一般に、約１〜約１０クリンプ／ｃｍ、好ましくは少なくとも約２クリンプ／ｃｍの範囲である。捲縮バルクファイバーのサイズは、大きく異なり得るが、一般に、約１デニール（１．１１×１０−７ｋｇ／ｍ）〜約１００デニール（１．１１×１０−５ｋｇ／ｍ）、好ましくは約３デニール（３．３３×１０−７ｋｇ／ｍ）〜約３５デニール（３．８９×１０−６ｋｇ／ｍ）の範囲である。典型的には、捲縮バルクファイバーは、約２〜約１５ｃｍ、好ましくは約７〜約１０ｃｍの平均長さを有する。捲縮バルクファイバーは、ポリエステル、アクリル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリウレタン、レーヨン、アセテート、及びこれらの混合物から作製されてもよい。
ウェブの坪量は、ウェブの所望の最終用途に応じて大きく異なり得るが、典型的には、ウェブは、少なくとも約１５０ｇ／ｍ２、より好ましくは少なくとも約４００ｇ／ｍ２の坪量を有することになる。ウェブの厚さも大きく異なり得るが、典型的には、約１〜５０ｍｍ、好ましくは１５〜２２ｍｍの範囲である。カーディング、エアレイ、又はメルトブローマイクロファイバーで形成されたウェブの厚さは、必要に応じて薄くして、例えばカレンダ加工によって、要求されている密度を達成することができる。
上述したように、吸収材料はまた、ガラスファイバー、アラミドファイバー、又はメタアラミドファイバーを含んでもよい。このようなファイバーは、本出願にとって技術的に理にかなったあらゆる直径又は長さを含んでもよい。
本発明の例示的な一実施形態によれば、吸収材料は、拘束層の上に追加の吸収層として配置される。吸収材料は、拘束層に接着剤層で取り付けられてもよい。接着剤層は連続的であってもよい、又は点在パターンを含んでもよい。接着剤層の代わりに、締結クリップも機能する。吸収層はまた、レーザー、超音波溶接、又は高周波溶接によって、構造体の残りの部分に締結されてもよい。例えば、拘束層と少なくとも１つの消散層との間、少なくとも１つの消散層と動的スペーサ層との間、動的スペーサ層と追加の消散層との間、追加の消散層と振動表面との間など、多層制振材料内の任意の他の場所に吸収材料を配置することも可能である。
本発明の別の例示的な実施形態によれば、吸収材料は、動的スペーサ層の複数のスペーサ要素間の空間を少なくとも部分的に充填するように配置される。この構成は、追加の吸収材料が構造体内に一体化され、追加の空間を必要としないため、特にコンパクトである。更に、この構造は、制振特性、並びに音響絶縁特性（上記で定義したような吸収及び伝送）の両方を提供する。加えて、吸収材料が近接面を有する拘束層によって覆われているため、そのような構造は非常に汚れに強く、かつ吸水性能が低減され、トランクやホイールアーチなどの用途にとって有効であり得る。
本発明の別の例示的な実施形態によれば、拘束層、消散層、及び／又は動的スペーサ層のベース層は、穿孔、例えばマイクロ穿孔を提供する。穿孔は、ニードル加工、レーザー切断、又は電気ビーム切断若しくはドリル加工、又はこれらの組み合わせであってもよい。穿孔は、０．０５ｍｍ〜５．００ｍｍの範囲の直径を有してもよい。
穿孔は、制振材料内にヘルムホルツ共振器を構築するように位置決めされてもよく、例えば、制振材料内の動的スペーサ要素の周囲の空間を、多層制振材料の外側の空間と接続する。ヘルムホルツ共振器は、空気を封入する容積又はチャンバ、及び外側流体に接続する開口部又はネックから生じる共振特性によって特徴付けられる。この開口部は、単純な貫通孔又は拡張ネック若しくはポートであってもよい。チャンバは、空気を除き空であってもよく、又は多孔質低密度材料、例えば吸収材料を含有してもよい。チャンバ内の空気は機械的ばねのように機能し、開口部、孔、又はネックに含まれる空気栓は質量として作用し、それによって共振質量バネ系を形成する。共振チャンバ内のエネルギーは、主に共振器の壁に沿った振動空気の粘性抗力によって、主に小さい開口部の内外で消散される。孔径、ネック長さ、穴間隔、及び空洞容積は全て、吸音プロファイルを変更するように調節することができる。したがって、エネルギーは、チャンバの壁及び／又は充填材料内に消散される。チャンバの充填材料は、例えば、吸収材料は、制振材料の有効帯域幅を広げることができる追加効果を達成することができる。
本発明の１つの例示的実施形態によれば、マイクロ穿孔は、動的スペーサ要素間の空間を、多層制振材料の周囲の空間と接続するように配置される。換言すれば、それらのマイクロ穿孔は、動的スペーサ要素の周囲又はその間に配置される。動的スペーサの向き（振動表面に向かう向き、又は振動表面から離れる向き）に応じて、マイクロ穿孔は、拘束層、少なくとも１つの消散層、及び動的スペーサ層の少なくとも一部を通過してもよい。動的スペーサ要素間の空間を、多層制振材料の外側の空間と接続することにより、ヘルムホルツ共振器は、本発明による多層制振材料の内部に、非常に容易かつ費用効率の良い方法で構築される。ヘルムホルツ共振器は、ノイズ又は音エネルギーを吸収するための追加的な特徴を提供し、したがって、予測不能に多層制振材料の特性を向上させる。
本発明の例示的一実施形態によれば、動的スペーサ要素は、消散層から拘束層を隔てるように配置することができる。そのような実施形態では、動的スペーサ層又は要素は、追加の接着剤層で拘束層に取り付けられる必要がある。例えば、これは、エポキシ樹脂などの、粘弾性特性を全く又はほとんど提供しない、任意の種類の接着剤層とすることが可能である。また、動的スペーサ層が、振動表面に直接接合され、消散層が、スペーサ層と拘束層との間に配置される、本発明による多層制振材料の実施形態を有することも可能である。
本発明の例示的一実施形態によれば、消散層は、動的スペーサ層から拘束層を隔てるように配置することができる。
本発明の例示的な実施形態によれば、スペーサ要素は、スペーサ要素の０〜１００％が消散層に埋め込まれるように、消散層内に埋め込まれてもよい。
動的スペーサ要素は、ａ）動的スペーサ層内で互いに均等に離間して配置することができる、ｂ）動的スペーサ層内の位置で均質又は均一に配置することができる、ｃ）動的スペーサ層内の位置で不均質又は不均一に配置することができる、又はｄ）ａ）、ｂ）、及びｃ）の組み合わせで配置することができる。互いに均等に離間して配置されることは、各スペーサ要素及び全てのスペーサ要素が、隣接するスペーサ要素まで同じ距離を有することを意味し得る。そのような等間隔に離隔した動的スペーサ要素の一実施例は、行及び列で配置されたスペーサ要素であり、それらの行及び列が、互いから等間隔に離隔しているものである。動的スペーサ層内部の場所に、均質又は均一に配置されることは、動的スペーサ要素が、あるパターンの内部に配置され、そのパターンが、動的スペーサ層内部で何度も繰り返されることを意味し得る。そのパターン内部の動的スペーサ要素は、互いから等間隔に離隔している場合もあれば、そうではない場合もある。動的スペーサ要素は、動的スペーサ層内にランダムに配置することも可能である。例えば、動的スペーサ要素が互いから等間隔に離隔している区域、及び互いから等間隔に離隔していない区域が存在し得る。
動的スペーサ要素は、ａ）均一な形状及びサイズ、ｂ）不均一な形状及びサイズ、ｃ）円筒形、角錐形、樽、又は球形の形状、又はｄ）ａ）、ｂ）、及びｃ）の任意の組み合わせとすることができる。均一な形状及びサイズであるとは、全ての動的スペーサ要素又は動的スペーサ要素の全てのグループが、同じ形状及び同じサイズを有することを意味する。また、動的スペーサ要素は、不均一な形状及びサイズにすることも可能である。例えば、１つの動的スペーサ層内部の全ての動的スペーサ要素が、その１つの動的スペーサ層内部の全ての他の動的スペーサ要素とは、異なる形状及び／又はサイズを備えることが可能である。また、それらの動的スペーサ要素の形状及び／又はサイズのうちの一部が、１つの動的スペーサ層内部で繰り返されることも可能である。動的スペーサ要素は、例えば、円筒、角錐、樽の形状などの、任意の種類の好適な形状を有し得るものであり、かつ／又は、それら動的スペーサ要素は、球形の形状とすることもできる。上述の形状の動的スペーサ要素、又は任意の他の形状の動的スペーサ要素は、中空若しくは中実とすることができる。動的スペーサ要素は、円形、長方形（oblong）、多角形の断面部、又は上記の断面部幾何学形状の組み合わせを有し得る。スペーサ要素は、樽又は図「８」のように両側にテープ留めされてもよい。スペーサ要素はまた、凹部を有してもよい。スペーサ要素は、空隙区域を、例えば、ガラスバブルによって局所的に、又は設計によって領域的に更に含み得るものであり、例えば、上述のような、中空の筒又は管である。動的スペーサ要素は、壁部と、異なる材料からのコアとを備え得る。それらの壁部は、例えば、コアよりも硬くすることができる。動的スペーサ層はまた、スペーサ要素の代わりに、大きいガラスビーズ又はバブルも含み得る。又は、砂の粒を含んでもよい。動的スペーサ要素はまた、セラミック材料から作製されてもよい。
動的スペーサ要素の上下軸は、消散層の平面に対して垂直（９０度）に配置されてもよい。当然ながら、動的スペーサ要素の上下軸は、消散層の平面に対して２５度〜９０度の角度内で傾斜することも可能である。
動的スペーサ要素はまた、少なくとも一方の端部、例えば、拘束層に面する端部及び／又は振動表面に面する端部上に、少なくとも１つのキャップを備え得る。動的スペーサ要素はまた、動的スペーサ要素の各端部上に１つずつの、２つのキャップを備え得る。また、２つ以上の動的スペーサ要素を、少なくとも１つの共通キャップに接続することも可能である。また、２つ以上の動的スペーサ要素を、動的スペーサ要素の各端部上に１つずつの、２つの共通キャップに接続することも可能である。動的スペーサ要素の両端部上の共通キャップは、底部と上部とで、異なる動的スペーサ要素を接続することができ、又は、それらの共通キャップは、双方の側で、同じ動的スペーサ要素を接続することもできる。上述の全ての実施形態及び実施例を、互いに組み合わせることができる。
本発明の別の実施形態によれば、動的スペーサ要素は、Ｉ字ビーム、Ｘ字ビーム、又はＨ字ビームの形状を備え得る。これらの文字の様々な線はまた、曲線状にすることも可能である。上述の形状を有するスペーサ要素は、側面から見ても、又は上面から見ても見えるように配置することが可能である。
本発明の別の実施形態によれば、多層制振材料は、ベース層を備え、動的スペーサ要素は、ベース層から延出している。ベース層は、動的スペーサ要素に関する支持層の機能を含み得る。ベース層は、動的スペーサ要素と同じ材料から作製することができる。そのような実施形態は、１つの製造ステップの範囲内で、ベース層及び動的スペーサ層を作製することが可能であるという利点をもたらし、このことにより、時間及びコストが節減される。そのような動的スペーサ要素を作製する１つの可能な方法は、微細複製技術、ラピッドプロトタイピング、又は積層造形である。動的スペーサ層及び動的スペーサ要素の他の製造方法は、成型、エンボス加工、又は波型成形である。また、ベース層と、動的スペーサ要素を有する動的スペーサ層とが、異なる材料から作製されることも可能である。
本発明の別の実施形態によれば、動的スペーサ要素は、ベース層の一体部分である。動的スペーサ要素は、例えば、１つの製造ステップ内で、一体に形成することができ、又は、動的スペーサ要素は、別個の製造ステップ内で、ベース層に結合することもできる。
一般的に、動的スペーサ要素の作製に関しては、全ての既知の材料が可能である。本発明の一実施形態によれば、動的スペーサ要素は、セラミック、ガラス、例えばアルミニウムなどの金属、カーボン、クレイ、発泡ＰＵ、例えばポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ナイロンなどの、例えば熱可塑性材料などのプラスチックの材料のうちの、少なくとも１つを含み得る。ベース層は、動的スペーサ要素とは異なる材料から作製される場合もある。
本発明の別の実施形態によれば、動的スペーサ要素は、２種以上の材料を含み得る。それらの材料は、上述の材料の列挙の任意の組み合わせを含み得る。所望の特性を有するマスターバッチに、上述の材料を配合することができる。本発明による多材料動的スペーサ要素の別の実施例は、１つの材料からのスペーサ要素と、その要素の一方の端部及び／又は２つの端部の、別の材料の薄い層とを備える、スペーサ要素とすることができる。この薄い層の材料は、例えば、エネルギーを消散させることが可能な、粘弾性材料とすることができる。この薄い層の厚さは、例えば、３μｍとすることができる。動的スペーサ要素はまた、シース／コア構成も提供し得るものであり、この構成は、動的スペーサ要素のコアが、その動的スペーサ要素のシースとは異なる組成物を有することを意味する。動的スペーサ要素はまた、層状構成体も提供し得るものであり、それらの層は、異なる材料を含み得る。動的スペーサ要素は、上述の実施形態のそれぞれにおいて、２種以上の異なる材料を提供する。動的スペーサ要素はまた、要素の構成体内に組み込まれた、ガラスバブルも含み得る。
動的スペーサ要素は、顧客のニーズによって決定される、０．１〜１５ｍｍの範囲内の高さを備え得る。
本発明の別の実施形態によれば、ベース層は、アクリレート、ポリプロピレン、ポリエステルの材料のうちの、少なくとも１つを含み得る。ベース層はまた、上記の材料の組み合わせも含み得る。
ベース層は、０ｍｍ（ベース層は存在せず）〜３ｍｍの範囲内の厚さを備え得る。
動的スペーサ要素の高さの、ベース材料の高さ／厚さに対する比率は、例えば、１．１／１超、１０／１超、及び２０／１超とすることができる。
本発明の別の実施形態によれば、ベース層は、ネット又はフィルムを備えてもよい。このネット又はフィルムは、材料内に埋め込むことができる。しかしながら、ベース層が、ネット又はフィルムのみを含むことも、また可能である。このネット又はフィルムは、ベース層全体の内部に展開させることができ、あるいは、特定の区域内にのみ配置することもできる。ベース層はまた、不織布材料も含み得る。
ベース層は、ａ）開口及び／又はスリットを含む、ｂ）連続的又は不連続的である、又はｃ）ａ）とｂ）との任意の組み合わせであってもよい。開口及び／又はスリットを有するベース層は、開口及び／又はスリットを有さないベース層を備える多層制振材料よりも、少ない材料を含み得るため、重量に関して最適化することができる。ベース層が、開口を有するネット又はフィルムを含む場合には、開口は、ネット又はフィルムの開口とすることができる。動的スペーサ要素は、開口の間に配置することができる。また、動的スペーサ要素が、ベース層の開口又はスリットを、少なくとも部分的に覆うことも可能である。開口又はスリットはまた、マイクロ穿孔を参照して上述したように、更なる制振又は吸収特性を提供してもよい。
消散層は、ａ）連続的又は不連続的である、ｂ）不連続的であり、かつ複数のスペーサ要素の一方の端部上にのみ位置する、ｃ）開口及び／又はスリットを備えている、又はｄ）ａ）、ｂ）、及びｃ）の任意の組み合わせであることができる。多層制振材料の消散層は、開口及び／又はスリットを備え得る。消散層はまた、スポット、斑点、及び／又は島部も備え得る。本発明はまた、消散層が、各動的スペーサ要素の端部上の、小さい島部のみを含み、島部が、それら島部の隣接層に、例えば拘束層又は振動表面に接触している、実施形態も含む。この実施形態は、開口又はスリットを有さない消散層を備える多層制振材料よりも、少ない材料を含み得るため、重量に関して最適化することができる。開口又はスリットはまた、マイクロ穿孔を参照して上述したように、更なる制振又は吸収特性を提供してもよい。
拘束層は、ａ）連続的又は不連続的であってもよく、ｂ）少なくとも１つの消散層（１、３）に隣接し、かつ接触するように配置されていてもよく、ｃ）少なくとも１つの消散層（１、３）と連続的に若しくは不連続的に接触していてもよく、又はｄ）ａ）、ｂ）、及びｃ）の任意の組み合わせであってもよい。本発明の別の実施形態によれば、拘束層は、同じく軽量化に関する潜在的可能性を提供する、開口及び／又はスリットを備え得る。拘束層は、消散層と連続的に又は不連続的に接触し得る。拘束層は、消散層に隣接するように、又は消散層と接触するように、配置することができる。消散層は、請求項１に記載の消散層であってもよく、又は多層制振材料の任意の追加の消散層であってもよい。拘束層は、消散層の、動的スペーサ層とは反対の側に配置することができる。拘束層は、消散層と連続的に又は不連続的に接触し得る。拘束層構造は、先行技術において既に知られており（上記背景技術の説明も参照されたい）、消散層内に剪断力を追加的に導入して、より効果的な制振をもたらすという利点を提供する。開口又はスリットはまた、マイクロ穿孔を参照して上述したように、更なる制振又は吸収特性を提供してもよい。
本発明による多層制振材料は、ａ）自動車、トラック、航空機、列車、船、船舶、又はボートなどの乗り物、ｂ）洗濯機、皿洗い機などの装置、ｃ）例えば、発電システム、エレベータ、又は空調システムなどの、他の任意の機械若しくは機械を含むシステム、又はｄ）ａ）、ｂ）、及びｃ）の任意の組み合わせの振動及び／又はノイズを減衰させるための使用に適した形態をとり得る（すなわち、寸法、設計、及び／又は構成を有し得る）。
本発明はまた、上述の実施形態のいずれかによる多層制振材料を含む自動車構成要素に関する。この多層制振材料を含む自動車構成要素は、例えば、自動車ルーフ、ドアパネル、ダッシュボードの前面、床パネルなどの、本体全体の任意の部分であってもよい。例えば、本発明による多層制振材料を、例えば乗り物のエンジンなどの振動表面に、極めて近接させて配置することが有用であり得る。
ここで、本発明の特定の実施形態を例示する以下の図を参照して、本発明をより詳細に説明する。
未変形段階での、多層拘束型制振材料の断面概略図である。 変形段階での、多層拘束型制振材料の断面概略図である。 動的スペーサ層を有する、多層拘束型制振材料の断面概略図である。 本発明による、多層制振材料の一実施形態の断面概略図である。 本発明による、多層制振材料の別の実施形態の断面概略図である。 本発明による、多層制振材料の別の実施形態の断面概略図である。 本発明による、多層制振材料の別の実施形態の断面概略図である。 本発明による、多層制振材料の別の実施形態の断面概略図である。 本発明による、多層制振材料の別の実施形態の断面概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。 本発明による、多層制振材料の動的スペーサ層のステムの実施形態の概略図である。
本明細書では、以下に、本発明の様々な実施形態を記載し、また図面に示すが、図中では、同様の要素には同じ参照番号が付けられる。本発明の更なる教示もまた、以下で説明される。
図１は、制振対象となる構成要素又は振動表面であるパネル１０を有する、先行技術による多層拘束型制振材料の断面概略図である。制振材料自体は、消散層３及び拘束層４を備える。消散層３は、粘弾性材料を備え得るものであり、拘束層４は、消散層３ほど弾性ではない材料を備え得る。拘束層４が、消散層に取り付けられている場合、パネル１０が変形するたびに、消散層の伸長及び圧縮ばかりではなく、剪断も引き起こされる（図１Ｂを参照）。それゆえ、追加的拘束層を有する制振材料は、消散層のみを有する制振材料よりも有効である。
図２は、動的スペーサ層２を有する、先行技術による多層拘束型制振材料の断面概略図である。この図もまた、制振対象となる構成要素又は振動表面であるパネル１０を示す。この多層制振材料は、第１の消散層又は接着剤層１、動的スペーサ層２、第２の消散層３、及び拘束層４を備える。動的スペーサ層２は、パネル１０の変形を、消散層３内に伝達する。てこの効果により、消散層３の変形は増大し、それゆえ、消散層内で引き起こされる伸長、圧縮、及び剪断も同様に増大する。よって、動的スペーサ層２により、消散層３内の歪みが増大する。従来技術で使用される動的スペーサ層材料の一例は、ＰＵ発泡体である。
図３は、本発明による多層制振材料の一実施形態の断面概略図である。図３もまた、制振対象となる構成要素又は振動表面であるパネル１０を示す。本発明による多層制振材料は、パネル１０に隣接する第１の消散層１、動的スペーサ層２、第２の消散層３、拘束層４、接着剤層１１、及び吸収層１２を、その順で備える。接着剤層１１は、点在パターンを含んでもよい。接着剤層の代わりに、締結クリップも機能する。吸収層１２はまた、吸収層１２及び拘束層４に使用される材料に応じて、レーザー、超音波溶接、又は高周波溶接によって、構造体の残りの部分に締結されてもよい。動的スペーサ層２は、ベース層２ａと、ベース層２ａから延出する複数のスペーサ要素２ｂとを備える。ベース層２ａは、第１の消散層１に隣接して配置されているため、複数のスペーサ要素２ｂは、第２の消散層３の方向へと延出している（ピンは上向き）。複数のスペーサ要素２ｂを有する動的スペーサ層２を設けることにより、ａ）均質な動的スペーサ層を有するスペーサ層と比較して軽量化され、ｂ）本発明による多層制振材料の屈曲が可能となるという利点がもたらされる。追加の吸収層１２は、例えば、不織布絶縁ウェブを含んでもよい。また、明細書の概説部分で挙げたような他の材料を吸収層１２に使用してもよい。吸収層１２は、以下のように機能するノイズの更なる吸収を提供することができる：吸収層１２に入るノイズは、振動空気粒子として作用する。これらの振動空気粒子が吸収層１２内のファイバーに沿って移動すると、振動粒子のエネルギーは、吸収層１２内のファイバー及び空気の相対運動による熱として消散する。空気粒子がより多くのファイバーにぶつかるほど、より多くの摩擦が発生し、より多くのエネルギーが消散される。消散効率は、例えばファイバーサイズなどの他の要因にも依存し得る。一般に、音響減衰材料のファイバー又は構造が微細になるほど、音響吸収性がより良好になる。
図４は、本発明による多層制振材料の別の実施形態の断面概略図である。図４もまた、制振対象となる構成要素であるパネル１０を示す。本発明による多層制振材料は、図３に示す実施形態のように、パネル１０に隣接する第１の消散層１、動的スペーサ層２、任意の第２の消散層３、拘束層４、接着剤層１１、及び吸収層１２を、その順で備える。接着剤層の他の選択肢又は変更については、図３の説明に従って参照されたい。第２の消散層３が使用されない場合には、拘束層４及びベース層２ａは、例えば、熱、摩擦などの適用を使用して一体に融着されることによって、又は他の方式で、例えば機械的締結具を使用して、互いに対して固定されることによって、互いに結合可能であることが望ましい場合がある。この動的スペーサ層もまた、ベース層２ａと、ベース層２ａから延出する複数のスペーサ要素２ｂとを備える。図３に示す実施形態と図４に示す実施形態の相違点は、多層制振材料の他の層に対する、複数のスペーサ要素２ｂ及びベース層２ａの向きである。図３では、スペーサ要素は拘束層に面し、図４では、振動表面に面する。図４の実施形態は、構造体を成形表面に適合させる柔軟性及び容易性という面で、図３の実施形態と比較して有利であり得る。ベース層２ａは、第２の消散層３に隣接して配置されているため、複数のスペーサ要素２ｂは、第１の消散層１の方向へと延出している（ピンは下向き）。追加の吸収層１２は、不織布絶縁ウェブを含んでもよい。この層は、以下のように機能するノイズの更なる吸収を提供することができる：音響吸収層１２に入るノイズは、振動空気粒子として作用する。これらの振動空気粒子が音響吸収層１２内のファイバーに沿って移動すると、振動空気のエネルギーは、吸収層１２内のファイバー及び空気の相対運動による熱として消散する。空気粒子がより多くのファイバーにぶつかるほど、より多くの摩擦が発生し、より多くのエネルギーが消散される。音響減衰材料のファイバー又は構造が微細になるほど、音響吸収性がより良好になる。音響吸収性は、例えばファイバーであればサイズなどの他のパラメータによっても影響され得る。
図５もまた、制振対象となる構成要素であるパネル１０を示す。本実施形態では、本発明による多層制振材料は、パネル１０に隣接する第１の消散層１、吸収材料１２を有する動的スペーサ層２、任意の第２の消散層３、及び拘束層４を、その順で備える。上述した実施形態とは異なり、音響吸収材料１２は、動的スペーサ要素２ｂ間の空間を少なくとも部分的に充填するように配置される。したがって、吸収材料１２は、動的スペーサ要素２ｂの間及びその周囲に配置される。吸収材料１２は、例えば、３Ｍ（商標）Ｔｈｉｎｓｕｌａｔｅ（商標）Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｉｎｓｕｒａｔｉｏｎ ＡＵ３００２−２であってもよい。加えて、拘束層４、第２の消散層３、及び動的スペーサ層２のベース層２ａには、微小穿孔空間（穴）１３が設けられている。微小穿孔空間（穴）１３がスペーサ要素２ｂの周囲に配置されているため、スペーサ要素２ｂ間の空間を使用して、小さなヘルムホルツ共振器が構築される。加えて、ヘルムホルツ共振器は、吸収層１２の材料で充填される。ヘルムホルツ共振器は、本明細書の概説部分に記載されるように機能する。微小穿孔空間はノイズを受けることができ、このノイズは、構造体を通って、動的スペーサ要素２ｂの周囲で吸収層１２に向かって誘導されることになる。吸収層１２は、上述したのと同じ方式でノイズを吸収することができる。
よって、図５に示される実施形態は、優れた制振特性を有する構造を提供する。加えて、図５に示される実施形態は、製品に寸法（厚さ）を追加することなく音響吸収特性を発揮する。音響吸収材料１２に使用される材料に応じて、図５に示される実施形態は、例えば、３Ｍ（商標）Ｔｈｉｎｓｕｌａｔｅ（商標）Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｉｎｓｕｒａｔｉｏｎ ＡＵ３００２−２が音響吸収材料１２として使用される場合に、向上した断熱特性を提供することができる。
図６もまた、制振対象となる構成要素であるパネル１０を示す。本実施形態では、本発明による多層制振材料は、パネル１０に隣接する第１の消散層１、吸収材料１２を有する動的スペーサ層２、任意の第２の消散層３、及び拘束層４を、その順で備える。図５を参照して説明した実施形態と同様に、音響吸収材料１２は、動的スペーサ要素２ｂ間の空間を少なくとも部分的に充填するように配置される。したがって、吸収材料１２は、動的スペーサ要素２ｂの間及びその周囲に配置される。加えて、拘束層４及び第２の消散層３は、微小穿孔空間（穴）１３が設けられている。微小穿孔空間（穴）１３がスペーサ要素２ｂの周囲に配置されているため、スペーサ要素２ｂ間の空間を使用して、小さなヘルムホルツ共振器が構築される。更に、ヘルムホルツ共振器は、吸収材料１２の材料で充填される。ヘルムホルツ共振器は、本明細書の概説部分に記載されるように機能する。微小穿孔空間はノイズを受けることができ、このノイズは、構造体を通って、動的スペーサ要素２ｂの周囲で吸収材料１２に向かって誘導されることになる。吸収材料１２は、上述したのと同じ方式でノイズを吸収することができる。図６の構造は、図５を参照して説明した構造と同じ利点を提供する。２つの実施形態の間の唯一の相違点は、図５に示される構造の方が可撓性がより高いことであり得る。
図７は、本発明による多層制振材料の別の実施形態の断面概略図である。図７もまた、制振対象となる構成要素であるパネル１０を示す。本発明による多層制振材料は、パネル１０に隣接する第１の消散層１、動的スペーサ層２、任意の第２の消散層３、拘束層４、接着剤層１１、及び吸収層１２を、その順で備える。吸収層１１又は代替的な解決策の変更については、説明の概説部分を参照されたい。よって、吸収層１２は、図３に示される実施形態のように、構造体の上に配置される。加えて、接着層１１、拘束層４、及び第２の消散層３には微小穿孔空間（孔）１３が設けられている。微小穿孔空間（穴）１３は、動的スペーサ層２のスペーサ要素２ｂの間の空間内で終端するように配置される。図７に示される実施形態では、動的スペーサ要素２ｂ間の空間は、図５又は図６に示されるように吸収材料で充填することが可能である。
図７に示される実施形態は、優れた制振特性を提供する。加えて、追加の音響吸収層１２により、吸収特性がもたらされる。ヘルムホルツ共振器として機能する微小穿孔空間（穴）１３により、図３に示される実施形態と比較して吸収特性が向上する。ノイズが音響吸収層１２によって吸収されず、吸収層１２全体を通過すると、微小穿孔空間１３に到達し、その中で消散されることになり、吸収効果が向上する。
図８は、本発明による多層制振材料の更なる実施形態の別の断面概略図である。図８もまた、制振対象となる構成要素であるパネル１０を示す。本発明による多層制振材料は、パネル１０に隣接する第１の消散層１、動的スペーサ層２、任意の第２の消散層３、拘束層４、接着剤層１１、及び吸収層１２を、その順で備える。吸収層１１又は代替的な解決策の変更については、説明の概説部分を参照されたい。よって、吸収層１２は、図３に示される実施形態のように、構造体の上に配置される。加えて、接着層１１、拘束層４、並びに第２の消散層３、及び動的スペーサ層２のベース層２ａには、微小穿孔空間（孔）１３が設けられている。微小穿孔空間（穴）１３は、動的スペーサ層２のスペーサ要素２ｂの間の空間内で終端するように配置される。図８に示される実施形態では、動的スペーサ要素２ｂ間の空間は、図５又は図６に示されるように吸収材料で充填することが可能である。
次の図９〜図２３は、複数の動的スペーサ要素が、種々の方式で配置されている、動的スペーサ層の概略上面図である。図９では、複数の動的スペーサ要素は、互いから等間隔に離隔して配置されている。図１０では、複数の動的スペーサ要素は、動的スペーサ層内部の場所に、均質又は均一に配置されている。この場合、複数の動的スペーサ要素は、５つの動的スペーサ要素のグループの内部で、配置されている。図１１では、複数の動的スペーサ要素は、動的スペーサ層内部の場所に、不均質又は不均一に配置されている。この場合、複数の動的スペーサ要素は、不規則に配置されている。本発明の動的スペーサ層２は、一定の（例えば、図１７に示されるような約２０度の）角度で幅方向Ｗから傾斜している横方向の列で配置された、動的スペーサ要素２ｂを有することが望ましい場合がある。
図１２Ａ〜図１２Ｈは、動的スペーサ層２ｂの、可能な動的スペーサ要素の概略側面図を示す。これらの図面から見ることができるように、例えば、種々のＩ字形状、Ｈ字形状、又はｘ字形状の動的スペーサ要素などの多種多様な形状、並びに、例えば、中実の、若しくは壁の薄い中空の、ガラス、セラミック、又はプラスチックのビーズとすることが可能な、球形状の動的スペーサ要素（図示せず）などの他の形状が可能である。動的スペーサ要素は、１つの均質体として示されているが、既に上述されたように、２種以上の材料から動的スペーサ要素を作製することも可能である。図示の形状は全て、サイズ、寸法を変更する、外面層をより丸くするなどのように、変更することができる。それらはまた、中空にすることもできる。
図１３Ａ〜図１３Ｋは、動的スペーサ層２ｂの、可能な動的スペーサ要素の概略上面図を示す。これらの図面から見ることができるように、円形、正方形、六角形、八角形、三角形、特殊形状の多角形、星形状の動的スペーサ要素のような、多種多様な断面形状が可能である。動的スペーサ要素は、充填されたものとすることができ、又は中空（例えば、管状）のものとすることもできる。動的スペーサ要素は、スペーサ要素を形成する外側シースと同じ材料で充填されてもよく、又は異なる材料（例えば、更なる制振特性をもたらす材料）で充填されてもよい。
図１４は、Ｉ字形状の動的スペーサ層要素がベース層から延出している、本発明による更なる動的スペーサ層の側面図である。図１５で見ることができるように、動的スペーサ要素は、互いから等間隔に離隔している。
図１６は、円筒形の動的スペーサ要素がベース層から延出している、本発明による更なる動的スペーサ層の側面図である。動的スペーサ要素は、丸い上端部を備える。動的スペーサ層のスペーサ要素のそれぞれの丸い上端部は、上述の理由のために、キャップを装着することが望ましい場合がある。図１７で見ることができるように、動的スペーサ要素は、互いから等間隔に離隔している。
図１８は、スペーサ要素が、動的スペーサ層要素の縁部に対して２０度の角度で位置決めされる列に配置されている、本発明による追加の動的スペーサ層の上面図である。
図１９Ａ〜図１９Ｃは、本発明による動的スペーサ層の動的スペーサ要素の別の実施形態の図であり、スペーサ要素２ｂのそれぞれは、隣り合う３つの要素２ｂのグループ内で、約４５度の角度で傾いている。各グループの３つのスペーサ要素２ｂは、それらの端部の一方で、（例えば、接着剤又は熱定着によって）一体に接合されることにより、三脚形状を形成している。これらの３つのスペーサ要素２ｂのグループは、それらの他方の端部で、互いに接合されている。
図２０Ａ〜図２０Ｃは、本発明による動的スペーサ層の動的スペーサ要素の別の実施形態の概略図であり、スペーサ要素２ｂのそれぞれは、隣り合う４つの要素２ｂのグループ内で、約４５度の角度で傾いている。各グループの４つのスペーサ要素２ｂは、それらの端部の一方で、（例えば、接着剤又は熱定着によって）一体に接合されることにより、図２３の実施形態の三脚形状と類似した形状を形成している。これらの４つのスペーサ要素２ｂのグループは、同様に、それらの他方の端部で、互いに接合されている。
図２１は、垂直スペーサ要素２ｂを有する動的スペーサ層の実施形態の概略上面図であり、垂直スペーサ要素は、それぞれが、比較的細い接続ピン又は接続棒１２によって、それらの隣り合うスペーサ要素２ｂに接合されている。接続ピン１２は、各スペーサ要素２ｂの長さに沿った中間に位置して示されているが、ピン１２は、各スペーサ要素２ｂの長さに沿った、任意の所望の地点に位置することができる。
図２２は、複数列の傾斜型スペーサ要素２ｂを有する動的スペーサ層の実施形態の概略上面図であり、傾斜型スペーサ要素は、それぞれが、約４５度の角度で傾いており、接続ピン又は接続棒１２によって一体に接合されている。隣り合う列のスペーサ要素２ｂは、反対方向に傾いている。接続ピン１２は、各スペーサ要素２ｂの長さに沿った中間に位置して示されているが、ピン１２は、各スペーサ要素２ｂの長さに沿った、任意の所望の地点に位置することができる。
図２３は、接続ピン又は接続棒１２によって一体に接合された、不規則に角度付けされたスペーサ要素２ｂを有する、動的スペーサ層の実施形態の概略上面図である。接続ピン１２は、各スペーサ要素２ｂの長さに沿った中間に位置して示されているが、ピン１２は、各スペーサ要素２ｂの長さに沿った、任意の所望の地点に位置することができる。
上記のスペーサ要素及びスペーサ層は全て、本発明による吸収層と組み合わせることができる。図３〜図８を参照して説明された全ての実施形態は、図９〜図２３に開示される任意の形状、又は図９〜図２３に開示される形状の任意の組み合わせを含んでもよい。

Claims (15)

  1. 振動表面（１０）を制振するための多層制振材料であって、
    −少なくとも１つの拘束層（４）と、
    −少なくとも１つの消散層（１、３）と、
    −複数のスペーサ要素（２ｂ）を含む少なくとも１つの動的スペーサ層（２）であって、前記動的スペーサ層が、前記振動表面を制振するために使用される場合に、前記拘束層と前記振動表面との間に配置され、
    各スペーサ要素が両端部を有し、前記複数のスペーサ要素のそれぞれの少なくとも一方の端部が、前記消散層に埋め込まれているか、結合しているか、接触しているか、又は極めて近接していることにより、前記複数のスペーサ要素のそれぞれの前記少なくとも一方の端部の動きを介して、前記多層制振材料内部でエネルギーが消散される、動的スペーサ層と、
    −少なくとも１つの追加層（１２）として、又は上記の層のうちの少なくとも１つの内部にある、吸収材料と、
    を備える、多層制振材料。
  2. 前記吸収材料又は層（１２）が、多孔質材料を有する部分を少なくとも含む、請求項１に記載の多層制振材料。
  3. 前記吸収材料又は層（１２）が、発泡体、織布又は不織布材料、又はこれらの材料の任意の組み合わせを含み、ここで前記織布又は不織布材料は、熱可塑性若しくは無機ファイバーを含むものである、請求項１又は２に記載の多層制振材料。
  4. 前記熱可塑性ファイバーが、メルトブローマイクロファイバー、捲縮バルクファイバー、及び／又は微細なデニールのステープルファイバーを含む、請求項３に記載の多層制振材料。
  5. 前記吸収材料又は層（１２）が、前記拘束層（４）の上に配置されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の多層制振材料。
  6. 前記吸収材料又は層（１２）が、前記動的スペーサ層（２）の前記複数のスペーサ要素（２ｂ）間の空間を少なくとも部分的に充填するように配置されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の多層制振材料。
  7. 前記動的スペーサ層（２）が、前記消散層（１、３）から前記拘束層（４）を隔てるように配置されている、又は前記消散層（１、３）が、前記動的スペーサ層（２）から前記拘束層（４）を隔てるように配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の多層制振材料。
  8. 前記動的スペーサ層（２）がベース層（２ａ）を備え、前記動的スペーサ要素（２ｂ）が前記ベース層から延出している、請求項１〜７のいずれか一項に記載の多層制振材料。
  9. 前記ベース層（２ａ）がａ）開口及び／又はスリットを含む、ｂ）連続的又は不連続的である、又はｃ）ａ）とｂ）との任意の組み合わせを含む、請求項８に記載の多層制振材料。
  10. 前記消散層（１、３）が、ａ）連続的又は不連続的である、ｂ）不連続的であり、かつ前記複数のスペーサ要素（２ｂ）の前記一方の端部上にのみ位置する、ｃ）開口及び／又はスリットを備えている、又はｄ）ａ）、ｂ）、及びｃ）の任意の組み合わせである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の多層制振材料。
  11. 前記拘束層（４）が、ａ）連続的又は不連続的である、ｂ）少なくとも１つの消散層（１、３）に隣接し、かつ接触するように配置されている、ｃ）少なくとも１つの消散層（１、３）と連続的に又は不連続的に接触している、又はｄ）ａ）、ｂ）、及びｃ）の任意の組み合わせである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の多層制振材料。
  12. 前記拘束層（４）、前記消散層（１、３）、及び／又は前記動的スペーサ層（２）の前記ベース層（２ａ）が、穿孔、例えばマイクロ穿孔を提供する、請求項８又は９に記載の多層制振材料。
  13. 前記穿孔が、前記スペーサ要素間の空間を前記多層制振材料の周囲の空間と接続するように配置されている、請求項１２に記載の多層制振材料。
  14. ａ）乗り物、ｂ）装置、ｃ）任意の他の機械若しくは機械を備えるシステム、又はｄ）ａ）、ｂ）、及びｃ）の任意の組み合わせ、の内部における振動及び／又はノイズを減衰させるための使用に適した形態の、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の多層制振材料。
  15. 車の屋根、ドアパネル、ダッシュボードの前面、又は床パネルである、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の多層制振材料を含む自動車構成要素。
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