KR20180018666A - 다층 댐핑 재료 - Google Patents

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조너선 에이치 알렉산더
게오르크 아이히호른
로널드 더블유 게르데스
토마스 피 한센
토마스 헤르틀레
태욱 유
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

적어도 하나의 구속 층; 적어도 하나의 소산 층; 및 다수의 스페이서 요소를 포함하는 적어도 하나의 동적 스페이서 층을 포함하는, 진동 표면을 댐핑하기 위한 다층 댐핑 재료. 동적 스페이서 층은, 진동 표면을 댐핑하기 위해 사용될 때, 구속 층과 진동 표면 사이에 배열된다. 각각의 스페이서 요소는 서로 반대편에 있는 단부들을 갖는다. 다수의 스페이서 요소 각각의 적어도 하나의 단부는 소산 층 내에 매립되거나, 그것에 접합되거나, 그것과 접촉하거나, 그것에 매우 근접하여, 다수의 스페이서 요소 각각의 적어도 하나의 단부의 이동을 통해, 다층 댐핑 재료 내에서 에너지가 소산된다.

Description

다층 댐핑 재료
본 발명은 진동 표면을 댐핑(damping)하기 위한 다층 댐핑 재료에 관한 것으로서, 구체적으로는 적어도 하나의 구속 층(constraining layer), 적어도 하나의 소산 층(dissipating layer) 및 적어도 하나의 동적 스페이서 층(kinetic spacer layer)을 포함하는 댐핑 재료, 그리고 더 구체적으로는 동적 스페이서 층이, 진동 표면을 댐핑하기 위해 사용될 때, 구속 층과 진동 표면 사이에 배열되는 다수의 스페이서 요소(spacer element)를 포함하는 그러한 댐핑 재료에 관한 것이다.
비히클(vehicle)(예컨대, 자동차, 비행기, 모터보트 등)의 엔진, 구동 트레인(drive train) 및 다른 부분은 구조 전파 소음(structure borne noise)으로서 비히클의 몸체를 통해 전파되는 기계적 진동을 생성할 수 있다. 그러한 구조 전파 소음은 공기 전파 소음(air borne noise)으로 변환될 수 있다. 구조적 진동의 운동 에너지가 공기 전파 소음으로서 다른 비히클 영역(예컨대, 승객실 내부)으로 방출되기 전에 이러한 구조적 진동을 댐핑하는 것이 유용할 수 있다.
전형적으로, 역청 또는 분사된 플라스틱 덩어리(즉, 단일 층 댐핑 재료)와 같은 점탄성 재료의 하나 이상의 응용은 이러한 구조적 진동을 댐핑하기 위해, 예컨대 비히클의 몸체 패널의 표면 상에 코팅되거나 달리 적용된다. 몸체 패널 및 부착된 점탄성 층의 변형은 점탄성 재료 내의 중합체 사슬의 신장 및/또는 압축을 유발할 수 있으며, 이는 (예컨대, 엔진, 타이어/도로 상호작용, 압축기, 팬 등으로부터의) 예컨대 구조적 전파 진동의 형태의 기계적 에너지의 소산 및 진동의 댐핑을 야기한다.
댐핑 재료에 제2 층, 즉 구속 층을 추가함으로써 더 양호한 댐핑 성능이 달성될 수 있다(피구속 층 댐핑(constrained layer damping) - CLD). 구속 층은 그것이 점탄성 재료 층만큼 탄성이 아니도록 선택되며, 댐핑될 패널 반대쪽의 점탄성 재료 층 또는 소산 층의 상부에 부착될 수 있다. 구속 층은 예를 들어 알루미늄으로부터 제조될 수 있다. 구속 층이 점탄성 재료 층의 상부에 부착된 때, 패널의 각각의 변형은 소산 층 내의 중합체 사슬의 신장 및 압축뿐만 아니라 소산 층 내의 전단(shear)도 유발한다. 따라서, 추가의 구속 층을 갖는 댐핑 재료는 소산 층만을 갖는 댐핑 재료보다 더 효과적이다. 구속 층에 사용되는 재료들은 댐핑 재료에 중량을 부가하며, 이는 비히클에 사용될 때 문제일 수 있다. 그것들은 또한 댐핑 재료에 굽힘 강성을 부가하며, 이는 CLD 재료를 복합한 형상의 구조체에 적용할 때 문제를 유발할 수 있다.
댐핑 재료의 효율은 또한 점탄성 댐핑 층 또는 소산 층의 변형이 "동적 스페이서" 또는 "스탠드-오프(stand-off)" 층에 의해 증폭될 때 향상될 수 있다. 스탠드-오프 층은 보통 댐핑될 패널과 구속 층 사이에 배열되며, 전형적으로 이때 점탄성 소산 층이 그것의 일측 또는 양측에 있다. 효율을 개선하는 한 가지 방법은 동적 스페이서 층을 사용함으로써 소산 층(들) 내의 응력변형(strain)을 증가시키는 것이다.
구매가능한 댐핑 재료의 일례는 아에아로 테크놀로지스 엘엘씨(Aearo Technologies LLC)(미국 인디애나주 인디애나폴리스 소재)에 의해 제조되고 미국 미네소타주 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 구매가능한 E-A-R 브랜드(Brand) 재료 ADC-1312이다. 이 재료는 저 중량에서 우수한 성능을 제공하는 폴리우레탄(PU) 발포체, 및 얇은 알루미늄 시트(sheet)를 포함한다.
또한, 슬롯형(slotted) 스탠드-오프 층이 알려져 있다. 그러한 슬롯은 댐핑 재료의 굽힘 강성 또는 강도 및 전체 질량 또는 중량을 감소시키는 것으로 확인되었다(예를 들어 문헌[proceedings of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, Vol. 3989 (2000), page 132] 참조).
미국 제2,069,413호는 진동가능한 얇은 몸체 또는 패널, 즉 본래 자유 진동할 수 있는 얇은 몸체 또는 패널의 진동을 댐핑하기 위한 재료를 개시한다. 이러한 재료는 비히클이 작동 중일 때 소음을 감소시키고 비히클 몸체 내의 공기-진동을 방해할 목적으로 사용된다.
미국 제5,186,996호는 자동차에서의 소음 감소를 위한 흡음 다층 구조체를 개시한다. 흡음 다층 구조체는 진동할 수 있는 구조 부분, 및 느슨하게 맞물리는 댐핑 시트를 포함한다. 댐핑 시트는 가요성 재료 및 고 재료 흡수율을 포함하고, 점탄성 지지 층이 단단히 연결된 두꺼운 시트로 구성된다. 지지 층은 복수의 각지게 구성된 지지 요소를 포함한다. 지지 요소의 개별 에지의 영역에서 증가된 점탄성 흡수를 달성하기 위해 개별 지지 요소가 각진 구성을 갖는 것이 매우 중요하다. 바닥, 대시보드(dashboard), 도어(door), 루프(roof) 등은 이러한 자동차 몸체 부분들 각각에서 생성되는 소음 수준을 감소시키기 위해 덮인다.
상기의 내용을 고려해, 비교적 경량이고 낮은 정도의 굽힘 강성을 나타내면서 매우 효과적인 댐핑 특성을 제공하는 댐핑 재료에 대한 필요성이 여전히 존재한다.
본 발명은 진동 표면을 댐핑하기 위한 다층 댐핑 재료를 제공한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "진동 표면"은 진동하거나 달리 요동할 수 있는 기재(substrate)(예컨대, 비히클, 기기 또는 기계 몸체 부분) 또는 다른 구조체의 표면이다. 댐핑 재료는 적어도 하나의 구속 층; 적어도 하나의 소산 층; 및 다수의 스페이서 요소를 포함하는 적어도 하나의 동적 스페이서 층을 포함한다. 동적 스페이서 층은, 진동 표면을 댐핑하기 위해 사용될 때, 구속 층과 진동 표면 사이에 배열된다. 각각의 스페이서 요소는 서로 반대편에 있는 단부들을 가지며, 이때 다수의 스페이서 요소 각각의 적어도 하나의 단부는 소산 층 내에 매립되거나, 그것에 접합되거나, 그것과 접촉하거나, 그것에 매우 근접하여, 다수의 스페이서 요소 각각의 적어도 하나의 단부의 이동을 통해, 다층 댐핑 재료 내에서 에너지가 소산된다.
본 발명에 따른 다층 댐핑 재료는 (a) 비히클, 이를테면 예를 들어 자동차(예컨대, 차, 트럭, 버스 등), 항공기(예컨대, 단발 엔진 또는 제트 엔진 비행기 등), 기차, 선박(예컨대, 배, 보트 등), 또는 임의의 다른 비히클, (b) 기기(예컨대, 세탁기 또는 식기 세척기, 블렌더(blender) 등) 및/또는 (c) 진동 및/또는 소음을 생성하는 임의의 다른 기계 또는 시스템(예컨대, 발전기, 엘리베이터, 공기 처리 시스템 등)의 진동 표면(예컨대, 몸체 패널 또는 다른 몸체 부품 또는 구성요소의 일부를 형성함)으로부터 진동 에너지 및/또는 소음을 소산시킬 수 있는 댐핑 재료 또는 댐핑 시스템을 제공한다.
이제, 본 발명의 특정 실시예를 예시하는 다음의 도면을 참조하여 본 발명이 더 상세하게 기술될 것이다.
도 1a는 변형되지 않은 단계에 있는 다층 피구속 댐핑 재료의 단면 개략도.
도 1b는 변형된 단계에 있는 다층 피구속 댐핑 재료의 단면 개략도.
도 2는 동적 스페이서 층을 갖는 다층 피구속 댐핑 재료의 단면 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 다층 댐핑 재료의 일 실시예의 단면 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 다층 댐핑 재료의 다른 실시예의 단면 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 다층 댐핑 재료의 다른 실시예의 단면 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 다층 댐핑 재료의 다른 실시예의 단면 개략도.
도 7은 본 발명에 따른 다층 댐핑 재료의 다른 실시예의 단면 개략도.
도 8은 본 발명에 따른 다층 댐핑 재료의 다른 실시예의 단면 개략도.
도 9는 본 발명에 따른 다층 댐핑 재료의 다른 실시예의 단면 개략도.
도 10은 본 발명에 따른 다층 댐핑 재료의 다른 실시예의 단면 개략도.
도 11은 다수의 동적 스페이서 요소가 서로 균등하게 이격되어 배열된 예시적인 동적 스페이서 층의 개략 평면도.
도 12는 다수의 동적 스페이서 요소가 동적 스페이서 층 내의 위치들에 균질하게 또는 균일하게 배열된 예시적인 동적 스페이서 층의 개략 평면도.
도 13은 다수의 동적 스페이서 요소가 동적 스페이서 층 내의 위치들에 비-균질하게 또는 비-균일하게 배열된 예시적인 동적 스페이서 층의 개략 평면도.
도 14a 내지 도 14h는 본 발명에 따른 동적 스페이서 층의 상이한 동적 스페이서 요소들의 개략 측면도.
도 15a 내지 도 15k는 본 발명에 따른 동적 스페이서 층의 상이한 동적 스페이서 요소들의 개략 평면도.
도 16은 본 발명에 따른 동적 스페이서 층의 동적 스페이서 요소의 다른 실시예의 개략 측면도.
도 17은 도 16에 도시된 동적 스페이서 요소의 실시예의 개략 평면도.
도 18은 본 발명에 따른 동적 스페이서 층의 동적 스페이서 요소의 다른 실시예의 개략 측면도.
도 19는 도 18에 도시된 동적 스페이서 요소의 실시예의 개략 평면도.
도 20은 구매가능한 제품(핀-업(pins-up))과 비교한 본 발명에 따른 상이한 다층 댐핑 재료들의 댐핑 성능을 보여주는 다이어그램.
도 21은 구매가능한 제품(핀-다운(pins-down))과 비교한 본 발명에 따른 상이한 다층 댐핑 재료들의 댐핑 성능을 보여주는 다이어그램.
도 22는 비스듬한 동적 스페이서 요소들의 패턴을 가진, 폭(W) 및 길이(L)를 갖는 본 발명에 따른 동적 스페이서 층의 다른 실시예의 개략 평면도.
도 23a는 본 발명에 따른 동적 스페이서 층의 동적 스페이서 요소의 다른 실시예의 개략 사시도.
도 23b는 도 23a의 동적 스페이서 요소의 측면도.
도 23c는 도 23a의 동적 스페이서 요소의 단부도(end view).
도 24a는 본 발명에 따른 동적 스페이서 층의 동적 스페이서 요소의 다른 실시예의 개략 사시도.
도 24b는 도 24a의 동적 스페이서 요소의 측면도.
도 24c는 도 24a의 동적 스페이서 요소의 단부도.
도 25는 커넥터 핀에 의해 함께 결합된 수직 스페이서 요소를 갖는 동적 스페이서 층의 실시예의 개략 평면도.
도 26은 각각 동일한 각도로 경사지고 커넥터 핀에 의해 함께 결합된 비스듬한 스페이서 요소들의 다수의 열(row)을 갖는 동적 스페이서 층의 실시예의 개략 평면도이며, 스페이서 요소들의 인접한 열들은 반대 방향으로 경사짐.
도 27은 커넥터 핀에 의해 함께 결합된 랜덤하게 각을 이룬 스페이서 요소들을 갖는 동적 스페이서 층의 실시예의 개략 평면도.
이하에서 본 발명의 다양한 실시예가 기술되고 그 일부가 도면에 도시되며, 동일한 요소에는 동일한 도면 부호가 제공된다. 본 발명의 추가의 교시가 또한 아래에 기술된다.
도 1a는 댐핑될 구성요소 또는 진동 표면인 패널(10)을 갖는 종래 기술에 따른 다층 피구속 댐핑 재료의 단면 개략도이다. 댐핑 재료 자체는 소산 층(3) 및 구속 층(4)을 포함한다. 소산 층(3)은 점탄성 재료를 포함할 수 있고 구속 층(4)은 소산 층(3)만큼 탄성이 아닌 재료를 포함할 수 있다. 구속 층(4)이 소산 층에 부착된 때, 패널(10)에서의 각각의 변형은 소산 층에서의 신장 및 압축뿐만 아니라 전단도 유발한다(도 1b 참조). 따라서, 추가의 구속 층을 갖는 댐핑 재료는 소산 층만을 갖는 댐핑 재료에 비해 더 효과적이다.
도 2는 동적 스페이서 층을 갖는 종래 기술에 따른 다층 피구속 댐핑 재료의 단면 개략도이다. 이 도면은 다시 댐핑될 구성요소 또는 진동 표면인 패널(10)을 도시한다. 다층 댐핑 재료는 제1 소산 또는 접착제 층(1), 동적 스페이서 층(2), 제2 소산 층(3) 및 구속 층(4)을 포함한다. 동적 스페이서 층(2)은 패널(10)의 변형을 소산 층(3)으로 전달한다. 변형이 증가되는 지렛대 효과 때문에, 이에 따라 소산 층에서 야기되는 신장, 압축 및 전단이 또한 증가된다. 따라서, 동적 스페이서 층(2)은 소산 층(3)에서의 응력변형을 증가시킨다. 종래 기술에서 사용되는 동적 스페이서 층 재료의 일례는 PU 발포체이다.
도 3은 본 발명에 따른 다층 댐핑 재료의 일 실시예의 단면 개략도이다. 도 3은 다시 댐핑될 구성요소 또는 진동 표면인 패널(10)을 도시한다. 본 발명에 따른 다층 댐핑 재료는 패널(10) 다음에 제1 소산 층(1), 동적 스페이서 층(2), 제2 소산 층(3) 및 구속 층(4)을 그 순서로 포함한다. 동적 스페이서 층(2)은 기부 층(base layer)(2a) 및 기부 층(2a)으로부터 연장되는 다수의 스페이서 요소(2b)를 포함한다. 기부 층(2a)은 제1 소산 층(1)에 인접하게 배열되며, 이에 의해 다수의 스페이서 요소(2b)는 제2 소산 층(3)의 방향으로 연장되고 있다(핀 업). 다수의 스페이서 요소(2b)를 갖는 동적 스페이서 층(2)을 제공하는 것은 a) 균질한 동적 스페이서 층을 갖는 스페이서 층에 비해 중량을 줄이고 b) 본 발명에 따른 다층 댐핑 재료를 구부릴 가능성을 제공하는 이점을 제공한다.
도 4는 본 발명에 따른 다층 댐핑 재료의 일 실시예의 단면 개략도이다. 도 4는 다시 댐핑될 구성요소인 패널(10)을 도시한다. 본 발명에 따른 다층 댐핑 재료는 패널(10) 다음에 제1 소산 층(1), 동적 스페이서 층(2), 선택적인 제2 소산 층(3) 및 구속 층(4)을 그 순서로 포함한다 - 도 3에 도시된 실시예와 같음. 제2 소산 층(3)이 사용되지 않는 경우, 구속 층(4)과 기부 층(2a)이 예컨대 인가된 열, 마찰 등을 사용하여 함께 융합되거나 그렇지 않으면 예컨대 기계적 패스너(fastener)(들)를 이용하여 서로에 대해 고정됨으로써 서로 접합가능한 것이 바람직할 수 있다. 동적 스페이서 층(2)은 또한 기부 층(2a) 및 기부 층(2a)으로부터 연장되는 다수의 스페이서 요소(2b)를 포함한다. 2개의 실시예 간의 차이는 다수의 스페이서 요소(2b) 및 기부 층(2a)의, 다층 댐핑 재료의 다른 층에 대한 배향이다. 기부 층(2a)은 제2 소산 층(3)에 인접하게 배열되며, 이에 의해 다수의 스페이서 요소(2b)는 제1 소산 층(1)의 방향으로 연장되고 있다(핀 다운).
도 5에 따르면, 동적 스페이서 층(2)은 동적 스페이서 요소(2b)의 각각의 측에 하나씩, 2개의 기부 층(2a)을 포함한다.
도 6은 본 발명에 따른 다층 댐핑 재료의 다른 실시예의 단면 개략도이다. 다시, 다층 구성은 댐핑될 구성요소인 패널(10)로 시작한다. 본 발명에 따른 다층 댐핑 재료는 패널(10) 다음에 제1 소산 층(1), 동적 스페이서 층(2), 제2 소산 층(3) 및 구속 층(4)을 그 순서로 포함한다 - 도 3 및 도 4에 도시된 실시예와 같음. 동적 스페이서 층(2)은 기부 층을 포함하지 않고 동적 스페이서 요소(2b)만을 포함한다.
도 7은 본 발명에 따른 다층 댐핑 재료의 다른 실시예의 단면 개략도이다. 패널(10) 다음에서, 패널(10) 다음의 제1 소산 층(1), 동적 스페이서 층(2), 제2 소산 층(3) 및 구속 층(4)을 갖는 다층 댐핑 재료를 볼 수 있다 - 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 실시예와 같음. 동적 스페이서 층(2)은 기부(2a), 및 기부 층(2a)의 양 방향으로 연장되고 2개의 소산 층(1, 3)에 접합되거나 매립된 다수의 동적 스페이서 요소(2b)를 포함한다. 분할된 기부 층(2a) - 이들 2개의 층(2a) 사이에 추가의 제3 소산 층을 가짐 - 을 갖는 것이 또한 가능하다(도면에 도시되지 않음).
도 8에 도시된 실시예는 2개의 상부 층(소산 층(3) 및 구속 층(4))이 제거된다는 점에서 본 발명의 앞서 기술된 실시예와는 상이하다. 다층 댐핑 재료는 이에 따라 소산 층(1) 및 스페이서 층(2)을 포함하며, 여기서 스페이서 층(2)은 기부 층(2a) 및 다수의 동적 스페이서 요소(2b)를 포함한다. 다수의 동적 스페이서 요소는 소산 층(1)과 기부 층(2a)을 분리시키도록 배열된다. 이 실시예에서, 기부 층(2a)은 구속 층(4)으로서의 역할을 한다.
도 9 및 도 10에 도시된 실시예는 층(1)을 갖지 않는(도 9) 그리고 층(3)을 갖지 않는(도 10), 도 3의 실시예를 도시한다. 도 4 내지 도 7에 도시된 다른 실시예들 모두에서, 층(1) 또는 층(3)을 제거하는 것이 또한 가능하다. 이들 실시예에서, 동적 스페이서 층은 예를 들어 에폭시 수지 접착제와 같은, 점탄성 특성을 전혀 갖지 않거나 약간의 점탄성 특성만을 갖는 접착제에 의해 패널(10)에(도 9) 또는 구속 층에(도 10) 부착될 수 있다.
다음의 도 11 내지 도 13 및 도 22는 다수의 동적 스페이서 요소가 상이한 방식으로 배열된 동적 스페이서 층의 개략 평면도이다. 도 11에서, 그것들은 서로 균등하게 이격되어 배열된다. 도 12에서, 그것들은 동적 스페이서 층 내의 위치들에 균질하게 또는 균일하게 배열된다. 여기서 그것들은 5개의 동적 스페이서 요소들의 그룹들 내에 배열된다. 도 13에서, 그것들은 동적 스페이서 층 내의 위치들에 비-균질하게 또는 비-균일하게 배열된다. 여기서 그것들은 랜덤하게 배열된다. 본 발명의 동적 스페이서 층(2)이 폭 방향(W)으로부터 (예컨대, 도 22에 도시된 바와 같이 약 20°의) 각도만큼 비스듬한 횡방향 열로 배열된 동적 스페이서 요소(2b)를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
도 14a 내지 도 14h는 동적 스페이서 층(2b)의 가능한 동적 스페이서 요소의 개략 측면도를 도시한다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 예를 들어 상이한 I-형상, H-형상, 또는 x-형상의 동적 스페이서 요소뿐만 아니라, 예를 들어 중실형(solid) 또는 얇은 벽 중공형(hollow) 유리, 세라믹 또는 플라스틱 비드(bead)일 수 있는 구형-형상의 동적 스페이서 요소(도시되지 않음)와 같은 다른 형상과 같은 다수의 상이한 형상이 가능하다. 동적 스페이서 요소는 하나의 균질한 물체로서 도시되지만, 이미 상기에 기술된 바와 같이 그것들을 하나 초과의 재료로 제조하는 것이 또한 가능하다. 도시된 형상들 모두는 크기, 치수를 변경하는 것, 외측 스킨(skin)을 더 둥글게 만드는 것 등과 같이 달라질 수 있다. 그것들은 또한 중공형일 수 있다.
도 15a 내지 도 15k는 동적 스페이서 층(2b)의 가능한 동적 스페이서 요소의 개략 평면도를 도시한다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 원, 정사각형, 육각형, 팔각형, 삼각형, 특이한 형상의 다각형, 별-형상의 동적 스페이서 요소와 같이 다수의 상이한 단면 형상이 가능하다. 동적 스페이서 요소는 충전될 수 있거나 중공형(예컨대, 관형)일 수 있다. 그것들은 스페이서 요소를 형성하는 외측 시스(sheath)와 동일한 재료로 충전될 수 있거나, 그것들은 상이한 재료(예컨대, 추가의 댐핑 특성을 제공하는 재료)로 충전될 수 있다.
도 16은 기부 층으로부터 연장되는 I-형상의 동적 스페이서 층 요소를 갖는 본 발명에 따른 추가의 동적 스페이서 층의 측면도이다. 도 17에서 알 수 있는 바와 같이, 그것들은 서로 균등하게 이격된다.
도 18은 기부 층으로부터 연장되는 원통형 동적 스페이서 요소를 갖는 본 발명에 따른 추가의 동적 스페이서 층의 측면도이다. 동적 스페이서 요소는 둥근 상부 단부를 포함한다. 상기에 논의된 이유로, 이 동적 스페이서 층의 스페이서 요소들 각각의 둥근 상부 단부를 캡핑(capping)하는 것이 바람직할 수 있다. 도 19에서 알 수 있는 바와 같이, 그것들은 서로 균등하게 이격된다.
도 23a 내지 도 23c는 본 발명에 따른 동적 스페이서 층의 동적 스페이서 요소의 다른 실시예의 도면이며, 여기서 스페이서 요소(2b)들 각각은 3개의 인접한 요소(2b)의 그룹들에서 약 45°의 각도로 경사진다. 각각의 그룹 중의 3개의 스페이서 요소(2b)는 (예컨대, 접착제 또는 열 융합에 의해) 그것들의 단부들 중 하나에서 함께 결합되어 삼각대 형상을 형성한다. 이러한 3개의 스페이서 요소(2b)의 그룹들은 그것들의 다른 단부들에서 서로 결합된다.
도 24a 내지 도 24c는 본 발명에 따른 동적 스페이서 층의 동적 스페이서 요소의 다른 실시예의 개략도이며, 여기서 스페이서 요소(2b)들 각각은 4개의 인접한 요소(2b)의 그룹들에서 약 45°의 각도로 경사진다. 각각의 그룹 중의 4개의 스페이서 요소(2b)는 (예컨대, 접착제 또는 열 융합에 의해) 그것들의 단부들 중 하나에서 함께 결합되어 도 23 실시예의 삼각대 형상과 유사한 형상을 형성한다. 이러한 4개의 스페이서 요소(2b)의 그룹들은 마찬가지로 그것들의 다른 단부들에서 서로 결합된다.
도 25는 비교적 얇은 커넥터 핀 또는 로드(rod)(12)에 의해 그것들의 인접한 스페이서 요소(2b)에 각각 결합된 수직 스페이서 요소(2b)를 갖는 동적 스페이서 층의 실시예의 개략 평면도이다. 커넥터 핀(12)은 각각의 스페이서 요소(2b)의 길이를 따라 중간에 위치되어 도시되지만, 핀(12)은 각각의 스페이서 요소(2b)의 길이를 따라 임의의 원하는 지점에 위치될 수 있다.
도 26은 약 45°의 각도로 각각 경사지고 커넥터 핀 또는 로드(12)에 의해 함께 결합된 비스듬한 스페이서 요소(2b)들의 다수의 열을 갖는 동적 스페이서 층의 실시예의 개략 평면도이다. 스페이서 요소(2b)들의 인접한 열들은 반대 방향으로 경사진다. 커넥터 핀(12)은 각각의 스페이서 요소(2b)의 길이를 따라 중간에 위치되어 도시되지만, 핀(12)은 각각의 스페이서 요소(2b)의 길이를 따라 임의의 원하는 지점에 위치될 수 있다.
도 27은 커넥터 핀 또는 로드(12)에 의해 함께 결합된 랜덤하게 각을 이룬 스페이서 요소(2b)들을 갖는 동적 스페이서 층의 실시예의 개략 평면도이다. 커넥터 핀(12)은 각각의 스페이서 요소(2b)의 길이를 따라 중간에 위치되어 도시되지만, 핀(12)은 각각의 스페이서 요소(2b)의 길이를 따라 임의의 원하는 지점에 위치될 수 있다.
동적 스페이서 요소에 대한 예시적인 예로서, 다음의 치수가 여기에 언급된다. 원통형 요소들은 약 2 mm의 직경을 가질 수 있고 대략 4.1 mm만큼 이격될 수 있다. 그것들은 높이가 약 0.4 mm 내지 최대 약 8 mm의 범위일 수 있다(예컨대, 높이가 약 2.2 mm 또는 2.6 mm). 기부 층은 약 0.01 mm 내지 최대 약 2 mm의 범위(예컨대, 약 0.2 mm)의 두께를 가질 수 있다. 그것들은 예를 들어 폴리프로필렌 수지로부터 제조될 수 있다. 그것들은 양측의 0.13 mm 접착제의 2개의 층 및 0.13 mm의 구속 층을 가질 수 있다.
본 실시예의 댐핑 처리로 구성된 캔틸레버 비임(cantilever beam)을, 그것의 굽힘 컴플라이언스(bending compliance)를 종래의 스탠드오프 댐퍼의 것과 비교하기 위해 모델링하였다. 구매가능한 코드, ANSYS를 사용하여 본 실시예의 선형 탄성 유한 요소 모델을 구성하였다. 이들 모델은 보통의 진동 표면 없이 댐핑 처리만으로 이루어졌다. 비-지지 빔 길이는 216 mm였고 비임 폭 및 높이는 각각 2.87 mm 및 대략 2.80 mm였다. 동적 스페이서 요소를, 자유 단부가 알루미늄 구속 층으로부터 멀어지는 쪽을 향하도록 배열하였다. 캔틸레버 비임의 단부 상의 힘은 단위 폭당 1 N이었다. 컴플라이언스는 비임의 단부에서의 편향(deflection)을 인가된 하중으로 나눈 것으로서 계산된다. 컴플라이언스 값이 더 클수록, 샘플은 더 가요성이다. PU 발포체에 대한, 그리고 PU 발포체가 중실형 폴리프로필렌(PP)으로 대체된 스탠드오프 댐퍼에 대한 모델링된 컴플라이언스와 비교할 때, 본 실시예는 아래의 표에 나타난 바와 같이 훨씬 더 큰 컴플라이언스를 보여 준다.
Figure pct00001
위의 표에 열거된 3개의 처리의 댐핑 성능을 검사하기 위해 이들 유한 요소 모델을 더욱 확장시켰다. 진동 표면을 포함시키기 위해, 1 mm 두께의 강철 비임을 모델에 추가하였다. 잘 알려진 모달 응력변형 에너지 방법(modal strain energy method)을 사용하여 각각의 처리에 대한 시스템 손실률을 계산하였다. 다양한 처리에 대한 재료 특성이 아래의 표에 주어진다:
Figure pct00002
강철 바아(bar)의 제2 굽힘 모드에 대한 각각의 구성에 대한 시스템 손실률을 아래에 요약된 바와 같이 계산하였다. 이어서 시스템 손실률 대 평량(basis weight) 비(즉, "중량 효율" = 시스템 손실률/평량)를 계산하였다. 중량 효율은 m2/Kg의 단위를 갖는다. 이것은 댐핑 처리에 대한 단위 질량당 제공되는 댐핑의 척도이다.
Figure pct00003
댐핑 특성을 증가시키기 위해, 변형되고/되거나 응력을 받고/받거나 압축될 때 그리고/또는 전단력 및/또는 응력변형력에 노출될 때 에너지를 소산시킬 수 있는 점탄성 재료(예컨대, 감압 접착제)를 소산 층이 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 다시 말해서, 에너지 소산의 대부분은 소산 층 내에서의 전단 응력변형에 기인할 수 있다. 얼마간의 에너지가 다수의 스페이서 요소에서 소산되는 것이 또한 가능하다. 일반적으로, 점탄성 재료의 특성은 전단 응력변형 및 직접 응력변형이 가해질 때 그것이 더 많은 에너지를 소산시키는 경향이 있도록 선택될 수 있다. 보통 소산 층은 하기의 재료로부터 제조된다: 역청, 부틸, 고무, 접착제(예컨대, 에폭시 또는 감압 접착제) 또는 그러한 재료들에 기초한 수지 조성물. 소산 층이 접착제이고 동적 스페이서 층을 댐핑될 진동을 겪고 있는 표면에 접착시키는 데 사용되는 경우, 이를테면 예를 들어 그 표면이 뜨거워질 때, 그 소산 층이 고온 저항성 접착제인 것이 바람직할 수 있다. 소산 층은 예컨대 자동차 응용의 경우 0.05 내지 5 mm, 전형적으로 0.1 내지 3 mm의 두께를 포함할 수 있다.
본 댐핑 구조체는, 그것이 기재(예컨대, 비히클, 기기, 기계 등의 몸체 패널)에 고정된 후에, 그것이 나타내는 댐핑 특성에 비해, 강성 특성을 약간(즉, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 또는 50% 미만), 대체로(즉, 50%, 55%, 60%, 65%, 또는 70% 초과), 또는 대부분(즉, 75%, 80%, 85%, 90% 또는 95% 초과) 나타내도록 작동가능하게 맞춰질 수 있다(즉, 치수설정, 설계 및/또는 구성될 수 있다). 본 발명에 따른 그러한 댐핑 구조체는 기재의 전체 중량을 감소시키기 위해 두께가 감소된 그리고/또는 더 가벼운/더 약한 재료로(예컨대, 강철에서 알루미늄으로) 제조된 기재(예컨대, 시트 금속)를 강화시키는 데 사용될 수 있다. 그러한 응용에서, 추가된 댐핑 구조체의 중량이 기재로부터 제거된 재료의 중량보다 작은 것이 바람직할 수 있다. 더 많은 강성 특성을 나타내기 위해, 에너지를 소산시키고 소산 층 내에 매립되거나, 그것에 접합되거나, 그것과 접촉하거나 그것에 매우 근접한 다수의 스페이서 요소 각각의 적어도 하나의 단부의 이동을 더 엄격히 구속하기 위해서 응력하에서 덜 변형될 수 있는 더 높은 탄성 모듈러스 재료(예컨대, 2-파트(two part) 에폭시 접착제)를 소산 층이 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에 따른 다층 댐핑 재료의 구속 층이 점탄성 재료로 제조된 소산 층만큼 탄성이 아니도록 선택되는 것이 바람직할 수 있다. 구속 층은 부분적으로 또는 완전히 임의의 경량의 고 모듈러스 재료, 이를테면 예를 들어 어떤 플라스틱(예컨대, 폴리카르보네이트 등), 어떤 금속(예컨대, 알루미늄 합금, 티타늄, 강철(예컨대, 스테인리스강 등)), 비교적 강성인 부직 또는 직조 중합체 및 섬유 복합 매트, 플레이트 또는 시트(예컨대, 플라스틱 함침 섬유유리 매트, 탄소 섬유 중합체 복합 시트), 또는 다른 복합 층 유사 구조체로부터 제조될 수 있다.
구속 층이 점탄성 재료 소산 층의 상부에 접합되거나 달리 부착된 때, 다층 댐핑 재료가 그 상에 위치되는 (예컨대, 비히클, 기기 등의 몸체 패널) 표면의 각각의 변형은 소산 층 내의 중합체 사슬의 신장 및 압축뿐만 아니라 소산 층 내의 전단도 유발할 수 있다. 따라서, 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에서, 다층 댐핑 재료는 동적 스페이서 층의 각각의 측에 하나씩, 2개의 소산 층을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 동적 스페이서 층은 댐핑될 (예컨대, 몸체 패널의) 표면의 변형 또는 진동을 소산 층에 전달하는 기능을 할 수 있으며, 이에 의해 소산 층 내의 증가된 응력변형을 생성할 수 있으며, 이는 댐핑을 증가시킨다. 본 발명의 다층 댐핑 재료는 동적 스페이서 층의, 일측에 적어도 하나 이상의 소산 층을, 또는 양측에 적어도 하나 이상의 소산 층을 포함할 수 있다(즉, 동적 스페이서 층은 서로 반대편에 있는 소산 층들 사이에 배치될 수 있다). 동적 스페이서 층은 또한 "스탠드-오프" 층으로 지칭될 수 있으며 응력변형 확대기로서의 역할을 할 수 있다. 본 발명에 따른 동적 스페이서 층은, 진동 표면을 댐핑하기 위해 사용될 때, 구속 층과 진동 표면 사이에 배열된 다수의 스페이서 요소를 제공한다. 다수의 스페이서 요소는 다층 댐핑 재료의 구성에 많은 굽힘 강성을 부가함이 없이 댐핑될 (예컨대, 몸체 패널의) 표면의 변형을 본 발명의 소산 층으로 전달할 수 있다. 다층 댐핑 재료 자체는 그것이 기재(예컨대, 몸체 패널의 측부를 형성하는 데 사용되는 시트 금속)의 표면에 접착되거나 달리 고정되기 전에는 비교적 낮은 굽힘 강성을 나타낼 수 있지만, 그것이 그렇게 고정된 후에는, 다층 댐핑 재료는 기재의 강성에 있어서의 증가를 유발할 수 있다.
댐핑될 (예컨대, 패널의) 표면의 변형 또는 진동을 소산 층으로 전달하고 에너지를 소산시킬 수 있기 위해서는, 동적 스페이서 층의 스페이서 요소의 서로 반대편에 있는 단부들 중 적어도 하나는 소산 층 내에 매립되거나, 그것에 접합되거나, 그것과 접촉하거나, 어떤 지점에서 그것과 접촉하도록 매우 근접하게 위치되어, 소산 층에 대해 그렇게 배치된 동안 스페이서 요소의 적어도 하나의 단부가 이동하도록 허용한다. 이러한 이동을 수행하는 동안, 소산 층에서 응력변형 및/또는 변형이 유발될 수 있으며, 이는 에너지가 다층 댐핑 재료 내에서 소산되는 결과를 가져온다. 소산 층에 대한 스페이서 요소 단부의 접합은 소산 층에 대한 직접 또는 간접 접합을 포함하며, 이는 동적 스페이서 요소와 소산 층 사이의 추가의 층을 갖는 실시예를 포함하며, 여기서 추가의 층은 스페이서 요소 단부의 그러한 이동을 허용할 수 있다(예컨대, 그러한 이동을 허용할 수 있는 박막이다). 동적 스페이서 요소의 서로 반대편에 있는 단부들은, 사이에 추가의 층을 갖거나 갖지 않고서 양 방향에서, 구속 층을 향하는 동적 스페이서 층의 측 또는 (예컨대, 패널의) 댐핑될 표면을 향하는 반대측을 한정할 수 있다. 추가의 층은 프라이밍(priming) 층일 수 있다.
본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 동적 스페이서 요소는 구속 층을 소산 층으로부터 분리시키도록 배열될 수 있다(예컨대, 도 8 참조). 그러한 실시예에서, 동적 스페이서 층(즉, 그것의 기부 층 또는 스페이서 요소)은 예컨대 어떤 열 또는 마찰 융합 작업에 의해 그리고/또는 추가의 접착제 층을 이용하여 구속 층에 부착될 수 있다. 이러한 추가의 접착제 층은 예를 들어, 이를테면 예를 들어 에폭시 수지와 같은, 점탄성 특성을 전혀 제공하지 않거나 약간의 점탄성 특성만을 제공하는 임의의 종류의 접착제 층일 수 있다. 동적 스페이서 층이 댐핑될 표면에 (예컨대, 기계적 패스너, 융합에 의해 또는 접착제를 이용하여) 직접 접합되고 소산 층이 스페이서 층과 구속 층 사이에 배열되는, 본 발명에 따른 다층 댐핑 재료의 실시예를 갖는 것이 또한 가능하다(예컨대, 도 9 참조). 다시, 동적 스페이서 층(즉, 그것의 기부 층 또는 스페이서 요소)은 예컨대 어떤 열 또는 마찰 융합 작업에 의해 그리고/또는 추가의 접착제 층을 이용하여 댐핑될 표면에 부착될 수 있다. 이러한 추가의 접착제 층은 예를 들어, 이를테면 예를 들어 전형적인 에폭시 수지와 같은, 점탄성 특성을 전혀 제공하지 않거나 약간의 점탄성 특성만을 제공하는 임의의 종류의 접착제 층일 수 있다.
본 발명의 하나의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 소산 층은 구속 층을 동적 스페이서 층으로부터 분리시키도록 배열될 수 있다. 이 실시예에서, 소산 층은 동적 스페이서 층과 구속 층을 함께 접합하는 점탄성 접착제 층일 수 있다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 소산 층은 스페이서 요소의 0 내지 최대 100%가 소산 층 내에 매립되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 스페이서 요소의 단부는 소산 층과 접촉만을 할 수 있거나(즉, 0% 매립), 소산 층은 스페이서 요소들 사이의 공간을 완전히 둘러싸거나 달리 충전하는 발포체일 수 있다(즉, 100% 매립). 스페이서 요소가 소산 층 내에 100% 매립되지는 않을 때, 스페이서 요소들 사이의 나머지 공간은 추가의 댐핑 또는 단열 재료로 그리고/또는 동적 스페이서 층에 다른 특성을 제공하는 대안적인 재료로 충전될 수 있다.
본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 동적 스페이서 요소들은 동적 스페이서 층 내에 서로 균등하게 이격되어 배열될 수 있다. 서로 균등하게 이격된다는 것은 각각의 그리고 모든 스페이서 요소가 인접한 스페이서 요소 또는 요소들까지의 동일한 거리를 포함한다는 것을 의미할 수 있다. 그러한 균등하게 이격된 동적 스페이서 요소들의 하나의 예는 열들 및 행들로 배열된 스페이서 요소들이며, 여기서 열들 및 행들은 서로 균등하게 이격된다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 동적 스페이서 요소들은 동적 스페이서 층 내의 위치들에 균질하게 또는 균일하게 배열될 수 있다. 동적 스페이서 층 내의 위치들에 균질하게 또는 균일하게 배열된다는 것은 동적 스페이서 요소들이 패턴 내에 배열된다는 것을 의미할 수 있으며, 여기서 패턴은 동적 스페이서 층 내에서 되풀이해서 반복된다. 패턴 내의 동적 스페이서 요소들은 서로 균등하게 이격될 수 있거나 그렇지 않을 수 있다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 동적 스페이서 요소들은 동적 스페이서 층 내의 위치들에 비-균질하게 또는 비-균일하게 배열될 수 있다. 이 실시예는 동적 스페이서 층 내에 랜덤하게 배열된 동적 스페이서 요소들을 제공한다. 예를 들어 동적 스페이서 요소들이 서로 균등하게 이격된 영역뿐만 아니라, 그것들이 서로 균등하게 이격되지 않은 영역도 있을 수 있다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 동적 스페이서 요소들은 균일하게 형상화되고 크기설정될 수 있으며, 이는 모든 동적 스페이서 요소들 또는 동적 스페이서 요소들의 모든 그룹들이 동일한 형상 및 동일한 크기를 갖는다는 것을 의미한다. 동적 스페이서 요소들이 비-균일하게 형상화되고 크기설정되는 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 하나의 동적 스페이서 층 내의 모든 동적 스페이서 요소가 이 하나의 동적 스페이서 층 내의 모든 다른 동적 스페이서 요소와는 상이한 형상 및/또는 상이한 크기를 포함하는 것이 가능하다. 동적 스페이서 요소들의 형상들 및/또는 크기들 중 일부가 하나의 동적 스페이서 층 내에서 반복되는 것이 또한 가능하다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 동적 스페이서 요소들은 예를 들어 원통, 피라미드, 배럴(barrel)의 형상과 같은 임의의 종류의 적합한 형상을 가질 수 있고/있거나, 그것들은 구형 형상일 수 있다. 상기에 언급된 형상 또는 임의의 다른 형상의 동적 스페이서 요소는 중공형 또는 중실형일 수 있다. 동적 스페이서 요소는 원형, 타원형, 다각형, 또는 언급된 단면 영역 기하학적 구조의 조합인 단면 영역을 가질 수 있다. 스페이서 요소는 (예컨대, 배럴과 같이 볼록하게 또는 숫자 "8"과 같이 오목하게) 양측에서 테이퍼 형성된 스템(stem)의 형태일 수 있다. 동적 스페이서 요소는 또한 오목한 부분을 가질 수 있다. 동적 스페이서 요소는 공극(void) 영역을 포함할 수 있다 - 예를 들어 기포 또는 유리 버블(glass bubble)을 통해 국부적으로 또는 설계를 통해 지역적으로, 예컨대 상기에 언급된 바와 같이 중공형, 파이프 또는 관임. 그것은 상이한 재료들로부터의 벽 및 코어(core)를 포함할 수 있다. 벽은 예를 들어 코어보다 경질이고/이거나 강할 수 있다. 동적 스페이서 요소는 또한, 스템 형상인 대신에, 큰 유리 비드 또는 버블을 포함할 수 있다. 스페이서 요소는 또한, 예컨대 충전제로서, 모래의 알갱이들을 포함할 수 있다. 스페이서 요소는 플라스틱 또는 세라믹 재료 그리고 가능하게는 금속으로부터 제조될 수 있다. 스페이서 요소는 중합체 펠릿(pellet)을 포함할 수 있다. 스페이서 요소는 예컨대 쓰리엠 컴퍼니에 의해 브러시론(Brushlon)™의 명칭으로 판매되는 섬유질 구조체와 같은, 느슨하게 또는 빽빽히 패킹된 섬유를 또한 포함할 수 있다. 또한, 스페이서 요소들은 서로 접촉하지 않도록 떨어져 펼쳐질 수 있거나, 스페이서 요소들 중 대부분 또는 전부가 인접한 스페이서 요소와 접촉하도록 함께 빽빽히 패킹될 수 있다.
동적 스페이서 요소의 수직 축(즉, 동적 스페이서 층의 두께 방향의)은 소산 층의 평면에 수직으로(90°) 배열될 수 있다. 물론, 동적 스페이서 요소의 수직 축이 소산 층의 평면에 대해 약 25° 내지 최대 약 90°의 범위의 각도로 경사지는 것이 또한 가능하다. 동적 스페이서 요소들 중 하나 이상 또는 전부의 수직 축은 또한 모두가 동일한 방향으로, 패턴으로(예컨대, 도 26 참조), 또는 랜덤한 방향으로(예컨대, 도 27 참조) 경사질 수 있다.
소산 층, 기부 층 및/또는 구속 층과 접촉하는, 그리고/또는 이들과 접합하기 위한 스페이서 요소 단부의 표면적을 최대화하기 위해 동적 스페이서 요소들 중 하나 또는 대부분 또는 전부의 각각의 자유 단부가 평평한 표면 또는 캡을 갖도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 캡은 스페이서 요소의 나머지만큼 넓지 않을 수 있지만, 스페이서 요소 단부의 접촉 표면적을 증가시키기 위해, 더 큰 표면적을 갖도록 캡이 외향으로 벌어지는 것이 바람직할 수 있다(예컨대, 도 14a 내지 도 14c 및 도 16 참조). 동적 스페이서 요소의 평평한 또는 캡핑된 단부의 평면이 그것의 종축에 대체로 수직인 것이 또한 바람직할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 동적 스페이서 요소는 적어도 하나의 단부, 예컨대 구속 층을 향하는 단부 및/또는 진동 표면을 향하는 단부 상에 적어도 하나의 캡을 또한 포함할 수 있다. 동적 스페이서 요소는 또한 동적 스페이서 요소의 각각의 단부 상에 하나씩, 2개의 캡을 포함할 수 있다. 다수의(하나 초과의) 동적 스페이서 요소가 적어도 하나의 공통 캡에 연결되는 것이 또한 가능하다. 다수의(하나 초과의) 동적 스페이서 요소가 동적 스페이서 요소의 각각의 단부 상에 하나씩 있는, 2개의 공통 캡에 연결되는 것이 또한 가능하다. 동적 스페이서 요소의 양 단부 상의 공통 캡들은 상부에서 또는 저부에서 상이한 동적 스페이서 요소들을 연결할 수 있거나, 그것들은 양측에서 동일한 동적 스페이서 요소들을 연결할 수 있다. 상기에 언급된 모든 실시예 및 예는 서로 조합될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 동적 스페이서 요소는 I-비임, X-비임 또는 H-비임의 형상을 포함할 수 있다. 문자의 다양한 선이 또한 만곡될 수 있다. 추가의 예를 위해, 도면의 묘사를 참조한다. 상기에 기술된 형상을 갖는 스페이서 요소들은 측면도에서 또는 또한 평면도에서 보이도록 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 다층 댐핑 재료는 기부 층을 포함하며, 여기서 동적 스페이서 요소는 기부 층으로부터 연장된다. 기부 층은 동적 스페이서 요소를 위한 지지 층의 기능을 포함할 수 있다. 기부 층은 동적 스페이서 요소와 동일한 재료로부터 제조될 수 있다. 그러한 실시예는 하나의 제조 단계 내에서 기부 및 동적 스페이서 층을 제조할 수 있다는 이점을 제공하며, 그러한 이점은 시간 및 비용을 절약한다. 그러한 동적 스페이서 요소를 제조하는 한 가지 가능한 방법은 미세-복제 기술(micro-replication technology), 신속 프로토타이핑(rapid prototyping) 또는 적층 제조(additive manufacturing)이다. 동적 스페이서 층 및 동적 스페이서 요소를 제조하는 다른 방법은 성형, 엠보싱, 또는 코루게이팅(corrugating)이다. 기부 층과 동적 스페이서 요소를 갖는 동적 스페이서 층이 상이한 재료로부터 제조되는 것이 또한 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 동적 스페이서 요소는 기부 층의 일체형 부분이다. 동적 스페이서 요소는 예를 들어 하나의 제조 단계 내에서 함께 형성될 수 있거나, 그것은 별개의 제조 단계 내에서 기부 층에 접합될 수 있다.
일반적으로 모든 알려진 재료가 동적 스페이서 요소의 제조에 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 동적 스페이서 요소는 다음의 재료들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다: 세라믹, 유리, 금속, 이를테면 예를 들어 알루미늄, 탄소, 점토, 발포형 PU, 플라스틱, 이를테면 예를 들어 열가소성 재료, 이를테면 예를 들어 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 나일론. 기부 층은 또한 동적 스페이서 요소와는 상이한 재료로부터 제조될 수 있다.
동적 스페이서 요소는 상기에 열거된 재료들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 동적 스페이서 요소들 중 일부가 다른 동적 스페이서 요소들과는 상이한 화학 조성물로 구성되는 것이 또한 가능하다.
동적 스페이서 요소는 또한 섬유의 형상 및 크기를 포함할 수 있다. 동적 스페이서 요소로서의 섬유의 일례는 예를 들어 미국 미네소타주 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 구매가능한, 브러시론™ 섬유와 같은 나일론 섬유이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 동적 스페이서 요소는 하나 초과의 재료를 포함할 수 있다. 그것은 상기에 언급된 재료 리스트의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기에 기술된 재료는 원하는 특성을 갖는 마스터 배치(master batch)로 만들어질 수 있다. 본 발명에 따른 다중-재료 동적 스페이서 요소의 다른 예는 하나의 재료로부터의 스템, 및 그것의 하나의 그리고/또는 2개의 단부에 있는 다른 재료의 얇은 층을 포함하는 스페이서 요소일 수 있다. 얇은 층의 재료는 예를 들어 에너지를 소산시킬 수 있는 점탄성 재료일 수 있다. 얇은 층의 두께는 예를 들어 3 μm일 수 있다. 동적 스페이서 요소는 또한 시스/코어 조성물을 제공할 수 있는데, 이는 동적 스페이서 요소의 코어가 동적 스페이서 요소의 시스와는 상이한 조성물을 갖는다는 것을 의미한다. 동적 스페이서 요소는 또한 층을 이룬(layered) 구성을 제공할 수 있으며, 여기서 층들은 상이한 재료들을 포함할 수 있다. 상기에 기술된 실시예들 각각에서 동적 스페이서 요소가 2개 이상의 상이한 재료를 제공하는 것이 가능하다. 동적 스페이서 요소는 또한 요소들의 구성에 통합된 유리 버블을 포함할 수 있다.
- 고객의 요구에 의해 추진되는 - 동적 스페이서 요소는 약 0.1 mm 내지 최대 약 15 mm의 범위의 높이를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기부 층은 다음의 재료들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다: 아크릴레이트, 폴리프로필렌, 폴리에스테르. 기부 층은 또한 언급된 재료들의 조합을 포함할 수 있다.
기부 층은 0.0 mm(기부 층이 존재하지 않음) 내지 최대 약 3 mm의 범위 내의 두께를 포함할 수 있다.
동적 스페이서 요소의 높이(즉, 동적 스페이서 층의 두께 방향으로) 대 기부 재료의 높이 또는 두께의 비는 예를 들어 1.1/1 초과, 10/1 초과 및 20/1 초과일 수 있다. 동적 스페이서 요소가 폭보다 큰 높이를 가져서, 소산 층 내에 매립된, 그것에 접합된, 그것과 접촉하는, 또는 그것에 매우 근접한 각각의 스페이서 요소의 적어도 하나의 단부가 소산 층과 상호작용하도록 이동할 수 있어서, 에너지가 다층 재료 내에서 소산되게 하는 것이 바람직하다. 각각의 동적 스페이서 요소가 약 0.3:1 초과 내지 최대 약 20:1(약 20:1을 포함함)의 범위의 높이/폭 종횡비(aspect ratio)를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 일반적으로, 동적 스페이서 층의 성능은 스페이서 요소의 높이/폭 비가 증가함에 따라 감소할 수 있고, 성능은 스페이서 요소의 높이/폭 비가 감소함에 따라 증가할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 동적 스페이서 층이 기부 층을 포함할 때, 기부 층은 네팅(netting) 또는 필름을 포함할 수 있다. 그러한 동적 스페이서 층으로서 유용할 수 있는 천공된 필름 구조체 또는 네팅 구조체의 예는 미국 특허 제8,889,243호에서 확인할 수 있으며, 이 미국 특허는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 네팅 또는 필름은 매트릭스 재료와 같은 재료 내에 매립될 수 있다. 그러나, 기부 층만이 네팅 또는 필름을 포함하는 것이 또한 가능하다. 네팅 또는 필름은 기부 층 전체 내에 퍼져 있을 수 있거나, 그것은 소정 영역에만 배열될 수 있다. 기부 층은 또한 부직포 재료를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 그것이 하나를 가질 때, 동적 스페이서 층의 기부 층은 개구 및/또는 슬릿(slit)을 포함할 수 있다. 그러한 실시예는 중량에 관하여 최적화될 수 있는데, 왜냐하면 그것은 개구 및/또는 슬릿을 갖지 않는 기부 층을 갖는 다층 댐핑 재료보다 재료를 덜 포함할 수 있기 때문이다. 기부 층이 개구를 갖는 네팅 또는 필름을 포함하는 경우, 개구는 네팅 또는 필름의 개구일 수 있다. 동적 스페이서 요소들은 개구들 사이에 배열될 수 있다. 동적 스페이서 요소들이 기부 층의 개구들 또는 슬릿들을 적어도 부분적으로 덮는 것이 또한 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 다층 댐핑 재료의 소산 층은 개구 및/또는 슬릿을 포함할 수 있다. 소산 층은 또한 스폿(spot), 블로치(blotch) 및/또는 아일랜드(island)를 포함할 수 있다. 본 발명은 또한 소산 층만이 동적 스페이서 요소들 각각의 단부 상에 작은 아일랜드를 포함하고(즉, 스페이서 요소 단부와 대략 동일한 크기이거나 더 작음), 그것들이 그것들의 인접 층, 예컨대 구속 층 또는 진동 표면과 접촉하는 실시예를 망라한다. 이 실시예는 중량에 관하여 최적화될 수 있는데, 왜냐하면 그것은 개구 또는 슬릿을 갖지 않는 또는 스폿, 블로치 및/또는 아일랜드의 형태가 아닌 소산 층을 갖는 다층 댐핑 재료보다 재료를 덜 포함할 수 있기 때문이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 구속 층은 역시 경량화에 대한 가능성을 제공하는 개구 및/또는 슬릿을 포함할 수 있다. 구속 층은 소산 층과 연속적으로 또는 불연속적으로 접촉할 수 있다. 구속 층은 소산 층에 인접하게 그리고 그것과 접촉하여 배열될 수 있다. 구속 층은 소산 층의, 동적 스페이서 층과는 반대측에 배열될 수 있다(예컨대, 도 9 참조). 구속 층은 소산 층 내에 전단을 추가적으로 도입하는 이점을 제공할 수 있으며, 이는 더 효과적인 댐핑을 유발할 수 있다. 구속 층 자체가 연속적이거나 불연속적인 것이 또한 가능하다.
추가의 실시예
1. 기재의 진동 표면에 접합, 기계적으로 체결 또는 달리 고정될 때, 기재를 강화시키고/시키거나 기재의 표면을 댐핑하기 위한 다층 재료. 다층 재료는 적어도 하나의 구속 층; 적어도 하나의 소산 층; 및 다수의 스페이서 요소를 포함하는 적어도 하나의 동적 스페이서 층을 포함하며, 동적 스페이서 층은, 기재를 강화시키고/시키거나 진동 표면을 댐핑하기 위해 사용될 때, 구속 층과 진동 표면 사이에 배열된다. 각각의 스페이서 요소는 서로 반대편에 있는 단부들을 갖는다. 다수의 스페이서 요소 각각의 적어도 하나의 단부는 소산 층 내에 매립되거나, 그것에 접합되거나, 그것과 접촉하거나, 그것에 매우 근접한다. 다층 재료가 적어도 부분적으로 댐핑을 위해 사용될 때, 각각의 스페이서 요소의 적어도 하나의 단부는 소산 층과 상호작용하여, 다수의 스페이서 요소 각각의 적어도 하나의 단부의 이동을 통해 다층 재료 내에서 에너지가 소산된다.
2. 실시예 1에 있어서, 동적 스페이서 요소는 구속 층을 소산 층으로부터 분리시키도록 배열되는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
3. 실시예 1 또는 실시예 2에 있어서, 소산 층은 구속 층을 동적 스페이서 층으로부터 분리시키도록 배열되는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
4. 실시예 1 내지 실시예 3 중 어느 한 실시예에 있어서, 스페이서 요소들은 스페이서 요소들의 0 내지 100%가 소산 층 내에 매립되도록 소산 층과 접촉하는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
5. 실시예 1 내지 실시예 4 중 어느 한 실시예에 있어서, 동적 스페이서 요소들은 동적 스페이서 층 내에서 서로 균등하게 이격되어 배열되는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
6. 실시예 1 내지 실시예 5 중 어느 한 실시예에 있어서, 동적 스페이서 요소들은 동적 스페이서 층 내의 위치들에 균질하게 또는 균일하게 배열되는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
7. 실시예 1 내지 실시예 6 중 어느 한 실시예에 있어서, 동적 스페이서 요소들은 동적 스페이서 층 내의 위치들에 비-균질하게 또는 비-균일하게 배열되는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
8. 실시예 1 내지 실시예 7 중 어느 한 실시예에 있어서, 동적 스페이서 요소들은 균일하게 형상화되고 크기설정되는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
9. 실시예 1 내지 실시예 8 중 어느 한 실시예에 있어서, 동적 스페이서 요소들은 비-균일하게 형상화되고 크기설정되는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
10. 실시예 1 내지 실시예 9 중 어느 한 실시예에 있어서, 동적 스페이서 요소는 원통형, 피라미드형, 배럴 또는 구형 형상인, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
11. 실시예 1 내지 실시예 10 중 어느 한 실시예에 있어서, 기부 층을 포함하며, 동적 스페이서 요소는 기부 층으로부터 연장되는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
12. 실시예 1 내지 실시예 11 중 어느 한 실시예에 있어서, 기부 층은 동적 스페이서 요소와 동일한 재료로부터 제조되는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
13. 실시예 1 내지 실시예 12 중 어느 한 실시예에 있어서, 동적 스페이서 요소들 각각은 기부 층의 일체형 부분인(예컨대, 하나의 부분으로서 함께 형성되거나, 함께 접합됨), 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
14. 실시예 1 내지 실시예 13 중 어느 한 실시예에 있어서, 기부 층은 동적 스페이서 요소와는 상이한 재료로부터 제조되는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
15. 실시예 1 내지 실시예 14 중 어느 한 실시예에 있어서, 동적 스페이서 요소는 다음의 재료들: 세라믹, 유리, 금속, 이를테면 예를 들어 알루미늄, 탄소, 점토, 발포형 PU, 플라스틱, 이를테면 예를 들어 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 나일론 중 적어도 하나를 포함할 수 있는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
16. 실시예 11에 있어서, 동적 스페이서 요소는 열거된 재료들의 임의의 조합을 포함할 수 있는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
17. 실시예 1 내지 실시예 16 중 어느 한 실시예에 있어서, 기부 층은 다음의 재료들: 아크릴레이트, 폴리프로필렌, 폴리에스테르 중 적어도 하나를 포함할 수 있는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
18. 실시예 1 내지 실시예 17 중 어느 한 실시예에 있어서, 기부 층은 0 mm(기부 층이 존재하지 않음) 내지 최대 약 3 mm의 범위의 두께를 포함하는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
19. 실시예 1 내지 실시예 18 중 어느 한 실시예에 있어서, 기부 층은 네팅, 부직포 및/또는 필름을 포함하는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
20. 실시예 1 내지 실시예 19 중 어느 한 실시예에 있어서, 기부 층은 개구 및/또는 슬릿을 포함하는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
21. 실시예 1 내지 실시예 20 중 어느 한 실시예에 있어서, 기부 층은 연속적이거나 불연속적인, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
22. 실시예 1 내지 실시예 21 중 어느 한 실시예에 있어서, 소산 층은 연속적이거나 불연속적인, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
23. 실시예 1 내지 실시예 22 중 어느 한 실시예에 있어서, 소산 층은 불연속적이고 다수의 스페이서 요소의 하나의 단부 상에만 위치되는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
24. 실시예 1 내지 실시예 23 중 어느 한 실시예에 있어서, 소산 층은 개구 및/또는 슬릿을 포함하는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
25. 실시예 1 내지 실시예 24 중 어느 한 실시예에 있어서, 구속 층은 개구 및/또는 슬릿을 포함하는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
26. 실시예 1 내지 실시예 25 중 어느 한 실시예에 있어서, 구속 층은 연속적이거나 불연속적인, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
27. 실시예 1 내지 실시예 26 중 어느 한 실시예에 있어서, 구속 층은 소산 층 또는 다른 소산 층에 인접하여 그리고 접촉하여 배열되는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
28. 실시예 18 내지 실시예 21 중 어느 한 실시예에 있어서, 구속 층은 소산 층 또는 다른 소산 층과 연속적으로 또는 불연속적으로 접촉하는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
29. 실시예 1 내지 실시예 28 중 어느 한 실시예에 있어서, 비히클, 이를테면 예를 들어 자동차, 트럭, 항공기, 기차, 배, 선박 또는 보트 내의 진동 및/또는 소음을 댐핑하는 데 사용하기에 적합한(즉, 사용하도록 치수설정, 설계 및/또는 구성된) 형태인, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
30. 실시예 1 내지 실시예 29 중 어느 한 실시예에 있어서, 기기, 이를테면 예를 들어 세탁기, 식기 세척기 등 내의 진동 및/또는 소음을 댐핑하는 데 사용하기에 적합한(즉, 사용하도록 치수설정, 설계 및/또는 구성된) 형태인, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
31. 실시예 1 내지 실시예 30 중 어느 한 실시예에 있어서, 임의의 다른 기계 또는 기계를 포함하는 시스템, 이를테면 예를 들어 발전기 시스템, 엘리베이터 또는 공기 처리 시스템 내의 진동 및/또는 소음을 댐핑하는 데 사용하기에 적합한(즉, 사용하도록 치수설정, 설계 및/또는 구성된) 형태인, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
32. 실시예 1 내지 실시예 31 중 어느 한 실시예에 있어서, 다수의 스페이서 요소 각각의 하나의 단부만이 소산 층 내에 매립되거나, 그것에 접합되거나, 그것과 접촉하거나, 그것에 매우 근접하여, 다수의 스페이서 요소 각각의 하나의 단부가 이동하도록 허용하는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
33. 실시예 1 내지 실시예 32 중 어느 한 실시예에 있어서, 다수의 스페이서 요소 각각의 적어도 하나의 단부는 소산 층 내에 매립되거나, 그것에 접합되거나, 그것과 접촉하거나, 그것에 매우 근접하여, 다수의 스페이서 요소 각각의 적어도 하나의 단부의 이동을 통해, 소산 층에서 응력변형 및/또는 변형이 유발되어서, 소산 층 내에서 에너지가 소산되는, 다층 댐핑 및/또는 강화 재료.
34. 실시예 1 내지 실시예 33 중 어느 한 실시예에 따른 다층 댐핑 및/또는 강화 재료를 포함하는, 비히클 구성요소(예컨대, 자동차 구성요소). 이러한 다층 댐핑 및/또는 강화 재료를 포함하는 비히클 구성요소는 예를 들어 비히클의 전체 몸체의 임의의 부분일 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 다층 댐핑 및/또는 강화 재료를 진동 근원, 이를테면 예를 들어 비히클의 엔진에 매우 근접하게 배치하는 것이 유용할 수 있다.
35. 실시예 34에 있어서, 비히클은 자동차이고, 구성요소는 차 루프, 도어 패널, 대시 전방(front-of-dash)(예컨대, 대시보드), 또는 바닥 패널인, 비히클 구성요소.
본 발명의 실시예가 하기의 예에 의해 추가로 예시되지만, 이들 예에서 언급되는 특정한 재료 및 그것의 양뿐만 아니라 다른 조건 및 상세 사항은 본 개시를 부당하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
예
2가지 배향의 동적 스페이서 층으로서의 3개의 상이한 구조체를 이용하여, 청구범위에 따른 다수의 스페이서 요소를 포함하는 동적 스페이서 층을 사용하는 스탠드-오프 댐핑의 효과를 입증하였다.
샘플 제조:
도 3 및 도 4는 샘플들의 주요 구조 및 상이한 층들의 배향을 도시한다. 동적 스페이서 요소들은 기부 층(2a)으로부터 패널(10)의 방향으로 연장되고 있거나(핀 다운), 그것들은 패널(10)로부터 멀어지는 방향을 향하고 있다(핀 업). 샘플들에 대해 사용되는 재료의 상세 사항이 표 1에 나타나 있다. 시험을 위해, 도 3 및 도 4의 패널(10)을 하기에 기술된 오베르스트 측정(Oberst measurement)을 위한 강철 비임으로 교체한다.
3개의 상이한 동적 스페이서 층뿐만 아니라 구매가능한 댐핑 재료를 시험하였다.
샘플 A-1 및 샘플 A-2
대략 1.35 mm만큼 서로 이격된 약 0.76 mm의 직경을 갖는 원통형 스템 요소들을 포함하는 미국 특허 제5,792,411호에 기술된 바와 같이 제조된 웨브(web). 그것들은 높이가 약 0.44 mm이고 기부 층 두께는 약 0.12 mm이다. 그것들은 폴리프로필렌 수지로부터 제조한다.
샘플 B-1 및 샘플 B-2
패턴 #1은 약 0.96 mm의 직경 및 약 1.1 mm의 캡 직경을 갖는 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같은 원통형 요소들을 포함한다. 그것들은 대략 1.3 mm만큼 서로 이격된다. 그것들은 높이가 약 2.11 mm이고 웨브 두께는 약 0.51 mm이다. 그것들은 DS 아큐라(Accura) 60 수지로부터 제조한다.
샘플 C-1 및 샘플 C-2
패턴 #2는 약 1.23 mm의 직경 및 약 1.67 mm의 캡 직경을 갖는 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같은 원통형 요소들을 포함한다. 그것들은 대략 2.25 mm만큼 서로 이격된다. 그것들은 높이가 약 2.07 mm이고 웨브 두께는 약 0.51 mm이다. 그것들은 DS 아큐라 60 수지로부터 제조한다.
비교 샘플로서, 쓰리엠(3M)™ 진동 테이프 CL 1151(독일 노이스 소재의 쓰리엠 저머니(3M Germany)로부터 구매가능함)을 사용하였다. 그것은 구속 층 및 소산 층을 갖는 피구속 층 댐퍼 재료이며, 재료들이 표 1에 열거되어 있다.
구속 층(4) 및 소산 층(3)부터 시작하여 그리고 이어서 동적 스페이서 층(2) 및 추가의 소산 층(1)을 부가하여, 상이한 층들의 수동 라미네이션(manual lamination)에 의해 샘플을 제조하였다. 중량 및 두께의 측정 후에, 샘플을 시험 패널에 라미네이팅하였다(강철: 1mm 두께; 면적: 10 mm × 240 mm; 덮인 면적: 10 mm × 210 mm).
예 측정:
예의 댐핑 거동을 DIN 53440 및 ISO 5721에 따른 오베르스트 방법을 사용하여 측정하였다. 이 방법을 사용하여, 댐핑 재료로 덮이고 덮이지 않은 단부에서 클램핑된 강철 비임의 진동 여기(vibrational excitation)에 의해 댐핑 성능이 결정된다. 굽힘 공진 모드에서의 이른바 전달 함수의 형상 및 폭으로부터 시스템 댐핑 손실률을 계산할 수 있다.
20℃의 온도 증분으로 0℃ 내지 60℃의 온도에서 환경 챔버 내에서 이 측정을 수행하였다.
그 결과가 도 20(핀 업) 및 도 21(핀 다운)에 나타나 있다. 굽힘 공진 차수 2, 굽힘 공진 차수 3, 및 굽힘 공진 차수 4에서의 댐핑 성능을 언급된 평가 온도에 대해 플로팅한다. 더 낮은 중량/면적을 갖지만, 샘플 A의 댐핑 손실률은 시판되는 쓰리엠 진동 제어 테이프 CL1151과 비교해 동일하거나 더 높다. 샘플 B 및 샘플 C는 CL1151과 비교해 훨씬 더 큰 댐핑 성능을 나타내며, 이는 댐핑 응용에 대한 본 발명에 따른 신규한 구조체의 적합성을 확실히 입증한다. 스탠드-오프 층의 배향은 샘플 재료의 손실률에 경미한 영향을 미칠 수 있다.
Figure pct00004

Claims (15)

  1. 진동 표면을 댐핑(damping)하기 위한 다층 댐핑 재료로서,
    - 적어도 하나의 구속 층(constraining layer);
    - 적어도 하나의 소산 층(dissipating layer); 및
    - 다수의 스페이서 요소(spacer element)를 포함하는 적어도 하나의 동적 스페이서 층(kinetic spacer layer) - 상기 동적 스페이서 층은, 상기 진동 표면을 댐핑하기 위해 사용될 때, 상기 구속 층과 상기 진동 표면 사이에 배열됨 - 을 포함하며,
    각각의 스페이서 요소는 서로 반대편에 있는 단부들을 갖고, 상기 다수의 스페이서 요소 각각의 적어도 하나의 단부는 상기 소산 층 내에 매립되거나, 상기 소산 층에 접합되거나, 상기 소산 층과 접촉하거나, 상기 소산 층에 매우 근접하여, 상기 다수의 스페이서 요소 각각의 상기 적어도 하나의 단부의 이동을 통해, 상기 다층 댐핑 재료 내에서 에너지가 소산되는, 다층 댐핑 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 동적 스페이서 요소는 상기 구속 층을 상기 소산 층으로부터 분리시키도록 배열되거나, 상기 소산 층은 상기 구속 층을 상기 동적 스페이서 층으로부터 분리시키도록 배열되는, 다층 댐핑 재료.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스페이서 요소들은 상기 스페이서 요소들의 0 내지 100%가 상기 소산 층 내에 매립되도록 상기 소산 층과 접촉하는, 다층 댐핑 재료.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동적 스페이서 요소들은 (a) 상기 동적 스페이서 층 내에 서로 균등하게 이격되어, (b) 상기 동적 스페이서 층 내의 위치들에 균질하게 또는 균일하게, (c) 상기 동적 스페이서 층 내의 위치들에 비-균질하게 또는 비-균일하게, 또는 (d) (a), (b) 및 (c)의 임의의 조합으로 배열되는, 다층 댐핑 재료.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동적 스페이서 요소들은 (a) 균일하게 형상화되고 크기설정되거나, (b) 비-균일하게 형상화되고 크기설정되거나, (c) 원통형, 피라미드형, 배럴(barrel) 또는 구형 형상이거나, (d) (a), (b) 및 (c)의 임의의 조합인, 다층 댐핑 재료.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 기부 층(base layer)을 포함하며, 상기 동적 스페이서 요소는 상기 기부 층으로부터 연장되는, 다층 댐핑 재료.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기부 층은 상기 동적 스페이서 요소와 동일한 재료로부터 제조되는, 다층 댐핑 재료.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기부 층은 (a) 기부 층이 존재하지 않음 내지 최대 약 3 mm의 범위의 두께, (b) 네팅(netting), 부직포 및/또는 필름, (c) 개구 및/또는 슬릿(slit), (d) 연속적 또는 불연속적, 또는 (e) (a), (b), (c) 및 (d)의 임의의 조합을 포함하는, 다층 댐핑 재료.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소산 층은 (a) 연속적 또는 불연속적이거나, (b) 불연속적이고 상기 다수의 스페이서 요소의 하나의 단부 상에만 위치되거나, (c) 개구 및/또는 슬릿을 포함하거나, (d) (a), (b) 및 (c)의 임의의 조합인, 다층 댐핑 재료.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구속 층은 (a) 연속적 또는 불연속적이거나, (b) 상기 소산 층 또는 다른 소산 층에 인접하게 그리고 접촉하여 배열되거나, (c) 상기 소산 층 또는 다른 소산 층과 연속적으로 또는 불연속적으로 접촉하거나, (d) (a), (b) 및 (c)의 임의의 조합인, 다층 댐핑 재료.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 비히클(vehicle), (b) 기기, (c) 임의의 다른 기계 또는 기계를 포함하는 시스템, 또는 (d) (a), (b) 및 (c)의 임의의 조합 내의 진동 및/또는 소음을 댐핑하는 데 사용하기에 적합한 형태인, 다층 댐핑 재료.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다수의 스페이서 요소 각각의 하나의 단부만이 상기 소산 층 내에 매립되거나, 상기 소산 층에 접합되거나, 상기 소산 층과 접촉하거나, 상기 소산 층에 매우 근접하여, 상기 다수의 스페이서 요소 각각의 상기 하나의 단부가 이동하도록 허용하는, 다층 댐핑 재료.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다수의 스페이서 요소 각각의 상기 적어도 하나의 단부는 상기 소산 층 내에 매립되거나, 상기 소산 층에 접합되거나, 상기 소산 층과 접촉하거나, 상기 소산 층에 매우 근접하여, 상기 다수의 스페이서 요소 각각의 상기 적어도 하나의 단부의 이동을 통해, 상기 소산 층에서 응력변형(strain) 및/또는 변형이 유발되어서, 상기 소산 층 내에서 에너지가 소산되는, 다층 댐핑 재료.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 다층 댐핑 재료를 포함하는, 자동차 구성요소.
  15. 제14항에 있어서, 차 루프(roof), 도어 패널(door panel), 대시 전방(front-of-dash), 또는 바닥 패널인, 자동차 구성요소.
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