[发明专利]声学层状玻璃、声学夹层以及用于最佳声学阻尼的夹层的选择方法

说明书

本发明涉及一种用于加入到层状玻璃中的具有声学阻尼特性的 夹层，其特别用于运输机械(engine de locomotion)，尤其是机动车辆。

在所有有助于现代运输工具(例如火车和机动车辆)中舒适性的品 质中，安静已成为决定性因素。

过去若干年来，通过对噪声(例如发动机、轴承和悬架的噪声)， 以及在这些噪声的源头或这些噪声通过空气或固体传播期间，借助于 例如吸收层、弹性连接部件等装置而进行处理，已提高了声学舒适性。

为了改善在空气中的穿透性以及减少本身也是噪声源的湍流，对 车辆的外形也进行了修改。

若干年来，人们感兴趣的是玻璃，尤其是包括弹性夹层膜的层状 玻璃，在改善声学舒适性方面能起的作用。层状玻璃还具有别的优点， 例如消除突然破裂时的碎片飞溅，从而形成破裂延迟。

已经证明，在层状玻璃中使用标准的弹性膜并不适合改善声学舒 适性。因而，开发了具有阻尼特性的特殊弹性膜，该弹性膜使得能够 改善声学舒适性。

在下面的描述中，提及阻尼膜是指粘弹性塑料膜，该塑料膜确保 了对振动的改善的阻尼，使得玻璃具有减噪功能。

已经表明，玻璃的声学性能依赖于构成夹层膜的材料的损耗因数 tan δ的值。该损耗因数为热卡形式的耗散的能和弹性变形能之间的 比，其表征了材料耗散能量的能力。损耗因数越高，耗散的能量越多， 因此更多的材料起阻尼作用。

损耗因数根据温度和频率而变化。对于给定的频率，损耗因数在 称为玻璃态转变温度的温度下达到最大值。

用作层状玻璃夹层的材料为粘弹性塑料膜，其类型为例如丙烯聚 合体或聚甲醛树脂。该粘弹性塑料膜具有高损耗因数，例如对于给定 的温度范围和给定的频率范围，其至少大于0.6。

为了提高使声学舒适性得以改善的阻尼特性，一些专利已经揭示 除了具有大于阈值的损耗因数外，有必要避免损耗因数在层状玻璃组 合物的固有相干频率(典型地在大约200Hz)处突然下降。为了达到此 目的，美国专利5 190 826描述了将至少两个夹层膜结合或将两种材 料组合来构成夹层膜，例如各膜或各材料由混合有增塑剂的不同的聚 乙烯乙酰基树脂组成：这两种特定类型树脂的结合将使在更宽的温度 范围上确保阻尼成为可能。

美国专利US5 796 055还描述了将具有高阻尼特性(高损耗因数tan δ)的两个膜在两个不同的温度范围内进行结合，以便得到在更宽温度 范围上提供声学性能的层状玻璃。

当把在两个不同的温度范围内呈现出改良的阻尼特性的两个膜组 合在一起时，尽管与两个膜分别做到的相比，最终获得的夹层能够有 效地在更广的温度范围内给层状玻璃提供高阻尼，但相反地这种组合 一方面并不会必然导致在更广的温度范围具有最佳的阻尼，而另一方 面这种组合并不总是性能良好。

应该能够容易地想到，将两个各自在不同温度范围内呈现高阻尼 的膜进行组合，总会得到至少和各膜在各自的温度范围内所呈现的最 大阻尼一样高的夹层。

然而，本发明人经证明所获得的夹层并不必然呈现如此性能良好 的阻尼，并且所获得的夹层甚至可能接近呈现最小阻尼的膜，这就不 会引起阻尼特性的改善。

实际上已经证明，将两种对于两个不同的温度范围仅满足其损耗 因数大于0.6的材料，例如现有技术所描述的材料进行组合，并不一 定适合得到在整个两个温度范围内性能良好的夹层。

例如已经考虑了由两种阻尼膜通过层压形成的组合物所组成的夹 层：一种阻尼膜是Sekisui公司的、商标名为S-Lec声学膜HI-RZN12 的、厚度为0.76mm的聚乙烯基丁缩醛膜，其在200Hz呈现大约为10 ℃的玻璃态转变峰值；以及Solutia公司的、商标名为Saflex RC41的、 厚度为0.76mm的聚乙烯基丁缩醛膜，其在200Hz呈现大约为40℃的 玻璃态转变峰值。

已经证实，由向玻璃插入夹层获得的允许改善声学舒适性的阻尼 特性并不总是与各个膜在两个各自的玻璃态转变温度下(分别为大约 10℃和大约40℃)分别获得的阻尼一样大，对于该温度这些膜的阻尼 最大。为此，对通过将两个膜层压而组合形成的夹层的损耗因数，以 及这些膜单独所具有的损耗因数，均通过粘弹分析仪进行测量。