[发明专利]多层阻尼材料

说明书

技术领域

本发明涉及用于阻尼振动表面的多层阻尼材料，特别地涉及包括至少一个约束层、至少一个耗散层和至少一个动力间隔层的阻尼材料，并且更特别地涉及当用于阻尼振动表面时其中动力间隔层包括布置在约束层和振动层之间多个间隔元件的此类阻尼材料。

背景技术

交通工具(例如，汽车、飞机、汽艇等)的引擎、传动系和其它部分可产生机械振动，该机械振动作为结构传递噪音通过交通工具的主体传播。此类结构传递噪音可转化成空气传递噪音。在它们的动能作为空气传递噪音辐射到其它交通工具区域(例如，乘客室的内部)中之前，阻尼这些结构振动可为有用的。

通常，将类似沥青或喷涂的塑料物质(即，单层阻尼材料)的粘弹性材料的一种或多种应用涂覆或以其它方式施加到，例如用于阻尼这些结构振动的交通工具的主体面板的表面上。主体面板和附接的粘弹性层的变形可导致粘弹性材料内的聚合物链的拉伸和/或压缩，从而使机械能以例如结构传递振动(例如，来自引擎、轮胎/路面界面、压缩机、风扇等)的形式耗散以及阻尼振动。

通过向阻尼材料添加第二层(约束层(约束层阻尼-CLD))可实现较好的阻尼性能。选择约束层，使得其不像粘弹性材料层一样有弹性，并且可附接到粘弹性材料层或与待阻尼的面板相对的耗散层的顶部上。约束层可例如由铝制成。当约束层附接到粘弹性材料层的顶部上时，面板的每个变形不仅导致耗散层内的聚合物链的拉伸和压缩，还导致耗散层内的剪切。因此，具有附加的约束层的阻尼材料比仅具有耗散层的阻尼材料更加有效。用于约束层的材料增加了阻尼材料的重量，当在交通工具中使用时这可成问题。它们还增加了阻尼材料的抗弯刚度，当将CLD材料施加到复杂形状的结构时，这可带来挑战。

当粘弹性阻尼层或耗散层的变形通过“动力间隔件”或“支架”层放大时，还可提高阻尼材料的效率。支架层经常布置在待阻尼的面板和约束层之间，通常在支架层的一侧或两侧上具有粘弹性耗散层。一种提高效率的方式是通过使用动力间隔层来增加(一个或多个)耗散层内的应变。

可商购获得的阻尼材料的一个示例是由艾罗科技有限责任公司(印第安纳州印第安纳波利斯)(Aearo Technologies LLC(Indianapolis,IN))制备并且可从美国明尼苏达州的3M公司(3M Company,Minnesota,USA)商购获得的E-A-R牌材料ADC-1312。该材料包括聚氨酯(PU)泡沫(其以低重量提供极佳的性能)和薄的铝片材。

此外，带槽的支架层是已知的。已发现此类狭槽降低了阻尼材料的抗弯刚度或硬度以及总体质量或重量(参见例如《光学照相仪器工程师协会论文集》第3989卷，(2000)，第132页)。

US 2,069,413公开了用于阻尼可振动的薄主体或面板(即，固有地能够自由振动的薄主体或面板)的振动的材料。这些材料用于在交通工具在运行时减小噪音并且干扰交通工具主体内的空气流动。

US 5,186,996公开了用于汽车中降噪的吸音多层结构。该吸音多层结构包括能够摆动并且松散地接合阻尼片材的结构部件。阻尼片材包含柔性材料和高的材料吸收系数并且由具有紧密地连接到其的粘弹性支撑层的重型片材组成。支撑层包括多个成角度构造的支撑元件。为了在支撑元件的各个边缘的区域获得提高的粘弹性吸收，各个支撑元件具有角构造是必要的。覆盖底板、仪表板、车门、车顶等等以便降低这些汽车主体部件中的每个汽车主体部件中产生噪音水平。

鉴于上述内容，仍然需要提供高效的阻尼特性同时相对轻量并且表现出低程度的抗弯刚度的阻尼材料。

发明内容

本发明提供了用于阻尼振动表面的多层阻尼材料。如本文所用，“振动表面”是基材(例如，交通工具、器具或机器主体部件)或可振动或以其它方式摆动的其它结构的表面。阻尼材料包括：至少一个约束层、至少一个耗散层；以及包括多个间隔元件的至少一个动力间隔层。当用于阻尼振动表面时，动力间隔层布置在约束层和振动表面之间。每个间隔元件具有相对的端部，多个间隔元件中的每个间隔元件的至少一个端部嵌入在耗散层中、结合到耗散层、与耗散层接触或紧紧靠近耗散层，使得能量通过多个间隔元件中的每个间隔元件的至少一个端部的移动而在多层阻尼材料内耗散。