[發明專利]約束層阻尼材料

有效

• 申請號: 201180059967.1
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN103262152B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 吉勒·斯托潘;塞利納·泰塞
• 申請（專利權）人: 歐拓管理公司
• 主分類號: C08L95/00
• 分類號: C08L95/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 樓仙英;徐年康

技術領域

本發明涉及用于約束阻尼系統的振動阻尼材料以及用于在汽車應用中減弱噪音的約束層阻尼產品。

背景技術

振動阻尼材料被廣泛地用于汽車應用中來減弱公路噪音和發動機的振動和聲音。對于阻尼材料來說，粘彈性材料是優選的。與粘彈性材料中消耗的能量相關的阻尼效應隨著楊氏摸量以及粘彈性材料的損耗因數的增加而增加。當然，它還隨著材料承受的變形而增加。一些材料具有高損耗因數但是低楊氏摸量，其對金屬板提供有限的阻尼，另一些材料具有高楊氏摸量但是較低的損耗因數(例如，橡膠)，其用作阻尼部件同樣并不是非常好。良好的阻尼材料提供楊氏摸量和損耗因數之間的折中。

由于在粘彈性材料中，楊氏摸量隨著溫度而減小，損耗因數在溫度的函數中具有峰值，當在金屬板上的阻尼效應(稱作復合阻尼)具有峰值時，存在溫度窗口。阻尼部件被設計成具有與應用溫度相對應的峰值。

有兩個主要的阻尼原則：自由層阻尼(FLD)和約束層阻尼(CLD)。

在FLD中，粘彈性材料的主要變形是由彎曲金屬板所引起的張力，通常是彎曲易于受到聲波引起的振動的結構部分。對于給定的阻尼材料，消耗的能量的量隨著厚度而增加。因此，這些材料趨向于較厚。楊氏模量也通常較高。

在CLD中，由于材料被夾入在振動中沿著材料的平面布置的兩個更硬的板(結構和鋁約束層)之間，粘彈性材料的主要變形是剪切。由于剪切變形比FLD的張力變形更大，所以可使用薄層的粘彈性材料。該材料通常比FLD中更軟，以確保在金屬板的硬度和阻尼之間存在大的差異，由此確保高的剪切力。實際上，變形是對低的楊氏模量的很大補償。如果材料太硬，那么張力變形會太小。當然，阻尼效應隨著粘彈性材料的阻尼因數的增加而增加。

例如汽車車體面板等較硬的結構需要約束層阻尼。約束層阻尼包括在結構基層(4)和約束層(2)之間的約束阻尼材料(3)，見圖1。結構基層和約束層都能有效地用作約束層。對于約束層阻尼，連接層的方法并不重要，只要發生足夠的表面接觸和耦合。但是，如果需要的話，粘合劑(5)應該具有高的剪切剛度，這是因為軟的粘合劑不能充分地傳遞剪切應力到中間阻尼層。

約束層阻尼材料結合用作約束層的金屬板被應用到車輛的選擇部分或區域，形成約束阻尼系統的結構基層，以避免振動和噪音在車輛內部被傳遞到客艙。問題是被加工有這種阻尼系統的許多表面并不是水平的，而是在垂直方向上傾斜甚至顛倒。這意味著該部分或附加粘合層的粘合功能必須抵抗重力。該粘合層因此應該隨著年月增長沒有或具有少許慢的蠕變或流動特性。

通常，用于約束層的材料包括熱塑性材料或橡膠材料，其能夠抑制振動和聲音。

瀝青基阻尼材料比橡膠基材料便宜，但是具有缺點，它不是自粘性的。

瀝青通常由針入度、軟化點以及粘度的組合來表現，并被分成下面的材料等級：

·針入度等級瀝青是由原油的分餾獲得的，最輕的分餾物是蒸汽，即丁烷和丙烷，較重的分餾物被列為汽油產品，然后是煤油，然后是柴油，最重的分餾物是高分子量的碳氫化合物。這些重的碳氫化合物被稱作常壓渣油，并進一步在真空蒸餾塔中被蒸餾來生產柴油、蒸餾液和減壓渣油。減壓渣油是用來生產超過20等級瀝青的原料，這些瀝青由它們的針入度指數來分類，通常PEN值為10到330dmm，這是針在標準測試方法中刺入瀝青的距離，單位是1/10毫米。針入度等級瀝青由針入度和軟化點來表現。

·氧化瀝青由軟化點和針入度來表現，例如，85/40是軟化點為85并且針入度為40的氧化瀝青。氧化瀝青通過進一步處理減壓渣油來獲得。氧化瀝青使用空氣來半吹制或完全吹制，以增加它們的分子量。

·硬等級瀝青由它們的軟化點和針入度來表現，但是僅通過軟化點范圍來指定，例如，H80/90。

經驗已經證明，對于在車輛中的隔音面板中的應用，針入度或PEN等級提供比氧化等級更好的阻尼特性。然而，對于生產在存儲中流動的面板，通常認為15pen是易碎的，而50pen以及更高的pen等級是太軟的。瀝青被布置在待阻尼的車體面板上，受熱(大約140℃)，然后它們必須在它們自身的重量下符合車體面板的形狀并牢固地粘合。典型的成分(質量％)是：

·瀝青(25pen)25～30％；

·聚合物(例如，APP、EVC等)0～5％；

·纖維3～5％；

·填料(例如，石灰巖、粘土、云母等)60～70％(摩根等的殼牌瀝青工業手冊，Thomas?Telford，1995)。