專利名稱：聲吸收物品和制作該物品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聲吸收物品，更具體地說，涉及一種窗玻璃，例如交通工具的風(fēng)擋玻璃，側(cè)窗玻璃和/或后窗玻璃，它有使振動衰減或吸收聲的性能，并涉及制作此種窗玻璃的方法。
對技術(shù)熟悉的人們所可以認(rèn)識到，振動對產(chǎn)品可以有破壞效應(yīng)，會引起性能的損失和失效，并傳遞使人們感到不舒服的噪音。
已經(jīng)有了可以被用來減輕振動的材料。一種產(chǎn)品是3M公司以商標(biāo)ISD110，ISD 112，ISD 113和SJ 2015銷售的一類粘彈性高聚物。這些高聚物在廣告上說是用來使建筑物，汽車，電子儀器，照相設(shè)備，以及航空飛行器和航天飛行器，以及其它物品的振動衰減。
本發(fā)明的興趣是衰減由空氣動力流動和聲激發(fā)在窗玻璃中產(chǎn)生的振動，這種窗玻璃例如為交通工具的窗玻璃，比如地面，海洋，航空和航天交通工具的風(fēng)擋玻璃，側(cè)窗玻璃和/或后窗玻璃。在汽車的窗玻璃或透明材料中，側(cè)窗和后窗玻璃可以是單一的回火的玻璃薄片，有回火的玻璃薄片的雙層的窗玻璃，或可以是被退火的玻璃薄片或經(jīng)熱增強的玻璃薄片的多層壓制的玻璃薄片，而風(fēng)擋玻璃可以是被一種塑料中間層層壓在一起的退火玻璃薄片和在朝向車輛內(nèi)部的玻璃薄片的表面上有一個防劃傷的薄片的單一的退火玻璃薄片。單一的回火玻璃薄片提供了較少的聲吸收，而雙層的窗玻璃提供較多的聲吸收。在制作風(fēng)擋玻璃中使用的中間層除了在玻璃薄片破碎的情況下把玻璃的碎片有效地固定住以外，還要賦予風(fēng)擋玻璃以某種使聲音衰減的功能。
已經(jīng)作了許多努力通過減少不想要的噪音的透過來改進(jìn)提高汽車中的乘客的舒服程度。這些努力包括制作有中間層的層壓玻璃，這些中間層材料具有增強了的吸收聲音的性能。例如，歐洲專利申請?zhí)?3104895.3，公開號0566890A1(下面稱為EPA No.93104895.3)和歐洲專利申請?zhí)?5118423.3，出版號0733468A2(下面稱為EPA No.95118423.3)分別討論了汽車的聲隔離風(fēng)擋玻璃和面板玻璃。
EPA No.93104895.3討論了層壓玻璃的隔音性能，并公布了用于層壓玻璃的一種使振動衰減的中間層薄膜。一般說來，用在不同頻率下透過損失(損失因子)來度量隔音性能。在EPA No.93104895.3中討論的隔音性能在JIS A4708中被描述為在500Hz或更高的頻率下為一個常數(shù)值，該值取決于隔音等級。玻璃板的隔音性能在2000Hz附近的頻率范圍內(nèi)顯著地下降，這是由于重合效應(yīng)。＂重合效應(yīng)＂是指當(dāng)聲波碰到玻璃板時玻璃板的剛硬和慣性造成橫波在玻璃表面上傳播，并且這些橫波與入射的聲波共振，造成聲音的透過。
如在EPA No.93104895.3中所討論的那樣，雖然傳統(tǒng)的風(fēng)擋玻璃在防止飛散的碎片方面性能極好，但是它們不能避免在2000Hz附近的頻率范圍內(nèi)被重合效應(yīng)引起的隔音性能的降低。在另一方面，基于響度曲線，已經(jīng)知道，人類的聽力對1000-6000Hz范圍內(nèi)的聲音比其它頻率范圍內(nèi)的聲音要靈敏得多，這表明，對于控制聲音來說，重要的是消除由重合效應(yīng)引起的隔音性能的下降。
為了改進(jìn)層壓玻璃的隔音性能，必須減輕上面所描述的重合效應(yīng)，防止被重合效應(yīng)引起的最小透過損失的降低(下面，把此最小透過損失稱為＂TL值＂)。
EPA No.93104895.3公布了防止TL值下降的各種方法，比如增加層壓玻璃的重量，采用多層的玻璃，玻璃面積的分塊，改進(jìn)支承玻璃板的裝置，以及改進(jìn)用來對玻璃薄片進(jìn)行層壓的中間層薄膜。
對本領(lǐng)域技術(shù)人員所可以認(rèn)識到，使物品比如窗玻璃衰減振動以便減少噪音的透過可能是有利的，這些物品是附加在采用現(xiàn)有的技術(shù)現(xiàn)在可以制作的產(chǎn)品上的產(chǎn)品。
本發(fā)明的概述本發(fā)明涉及一種聲衰減的窗玻璃，例如一種汽車的窗玻璃，它有回火的玻璃薄片，此薄片有一個主表面和粘在該薄片的主表面上的一片減震材料，其中那片減震材料是丙烯酸類的粘彈性高聚物。
本發(fā)明也涉及一種聲衰減物品，例如用做窗或墻壁的面板，它有第一剛硬薄片和第二剛硬薄片。設(shè)置了裝置，用來把振動材料的第一和第二薄片彼此緊固起來，并在剛硬的薄片之間與第一衰減材料薄片的朝向第一剛硬薄片的一個主表面和第二衰減材料薄片的朝向第二剛硬薄片的一個主表面緊固起來。第一衰減材料薄片有與第二片的預(yù)先確定的振動衰減性能不同的預(yù)先確定的振動衰減性能，從而該物品可以在第一和第二振動衰減材料薄片的振動衰減性能范圍內(nèi)有效地衰減振動。
本發(fā)明還涉及一種聲衰減物品，比如風(fēng)擋玻璃或后窗玻璃，它有第一和第二剛硬件，每件有一個主表面。設(shè)置了裝置，用來把一片衰減材料保持在第一和第二剛硬薄片之間，使作用到一個剛硬薄片上的振動穿過該片衰減材料，使作用到該剛硬薄片上的振動衰減。
本發(fā)明還涉及制作聲衰減層壓物品的方法。該方法包括如下步驟把不發(fā)粘的薄片放置到一片衰減材料的相對的膠粘的表面上。把一個中間層，隨后把一個玻璃薄片放在每片不發(fā)粘的薄片上。然后，把薄片與中間層連接在一起，形成該聲衰減物品。


圖1為結(jié)合了本發(fā)明的特點的物品的正視圖；圖2為沿著圖1的線2-2取的一個剖視圖；圖3-8為類似于圖2的圖，示出了本發(fā)明的各種實施例；圖9為類似于圖2的被斷開的圖，示出了圍繞著該物品邊緣的一個模具。
圖1中示出了結(jié)合了本發(fā)明的特點的物品20的正視圖。將會認(rèn)識到，本發(fā)明不被限制為任何特定的物品，實現(xiàn)本發(fā)明可以是為了減輕振動，以防止設(shè)備的破壞和/或減少噪音污染。以舉例的形式，但對本發(fā)明沒有限制，物品20可以是任何類型結(jié)構(gòu)的一個窗戶，例如家居住房，高層建筑物和/或庫房；可以是任何類型交通工具的窗，例如地面，海洋，水下，航空和/或航天交通工具的窗，和/或可以是對于一個結(jié)構(gòu)和/或交通工具的外殼體，例如墻壁，房屋，飛機表皮和/或汽車車體。
參見圖2，物品20包括一個薄片22，在下面把它稱為外薄片22，和一個薄片24，在下面把它稱為內(nèi)薄片24。＂外薄片＂和＂內(nèi)薄片＂的指定對本發(fā)明來說不是限定性的，只是為了方便用來把朝向結(jié)構(gòu)和/或交通工具的內(nèi)部的薄片稱為＂內(nèi)薄片＂和把朝向結(jié)構(gòu)和/或交通工具的外面的薄片稱為＂外薄片＂。結(jié)合了本發(fā)明的特點并將在下面更詳細(xì)地討論的裝置26把外和內(nèi)薄片22和24連接在一起。
薄片22和24可以由任何材料制成，例如玻璃，金屬，塑料，耐火材料，或它們的組合。還有，這些薄片，具體地說玻璃薄片，可以由透明玻璃，有顏色的玻璃，有涂層的玻璃和有用來吸收太陽光譜中所選定的波長的添加劑的玻璃；玻璃薄片可以是經(jīng)過熱回火，熱增強，化學(xué)回火和/或退火的，這些玻璃薄片可以是平的或是彎曲的。薄片22和24可以有任何厚度；然而，對技術(shù)熟悉的人們可以認(rèn)識到，為了衰減振動而增加薄片的厚度將增加物品20的重量。
在下面的討論中，但對本發(fā)明沒有限制，物品20是透明材料或窗玻璃，例如交通工具的風(fēng)擋玻璃，側(cè)窗玻璃，后窗玻璃，和/或座艙蓋。
繼續(xù)參見圖2，在本發(fā)明的這一實施例中，裝置26包括粘附到外薄片22的主表面30上和聲衰減材料薄片34的主表面32上的一個中間層28，以及粘附到聲衰減材料薄片34的相對的表面即主表面38上和內(nèi)薄片24的主表面40上的一個中間層36。中間層28和36對本發(fā)明來說不是限制性的，它們由把外和內(nèi)薄片22和24粘附到聲衰減薄片34上的一種材料構(gòu)成。在薄片22和24是玻璃薄片，例如物品20是汽車風(fēng)擋玻璃的情況下，把中間層28和36選擇成最好能把玻璃碎片保持在原來位置，即，在外和/或內(nèi)薄片破碎的情況下防止玻璃和/或塑料碎片變成飛射體?？梢哉J(rèn)識到，這后一個特點當(dāng)薄片22和24由退火玻璃制成時有特別的重要性。中間層28和36可以是增塑的聚乙烯醇縮丁醛薄片，可以是乙烯基乙酸乙烯酯薄片，下面把它稱為＂EVA＂，或可以是在制作汽車窗玻璃例如風(fēng)擋玻璃中采用的那種類型的氨基甲酸乙酯薄片。在窗玻璃20是彎曲的情況下，中間層28和36可以是被不均勻地拉伸的，例如在美國專利No.4201351和/或4554713中所公布的那樣。美國專利No.4201351和4554713的內(nèi)容在這里被結(jié)合進(jìn)來作為參考資料。
衰減材料薄片34可以由任何衰減材料制成，例如被3M公司銷售的衰減材料，例如以商標(biāo)ISD 110，ISD 112，ISD 113和SJ 2015銷售的丙烯酸類粘彈性高聚物，或被E.A.R.Specialty Commposites公司(Cabot SafetyCorporation公司的子公司)銷售的衰減材料，例如以商標(biāo)ISOLOSS和ISODAMP銷售的聚氨基甲酸乙酯合成橡膠。
如前面所討論的那樣，窗玻璃20，外薄片22和24，中間層28和36，以及衰減材料薄片34的厚度對本發(fā)明不是限制性的。在物品20是汽車的風(fēng)擋玻璃的情況下，玻璃薄片22和24通常是由厚度在0.079到0.465英寸(2.0到11.8毫米(mm))，最好0.079到0.098英寸(2.0到2.5mm)，最可取的是0.087到0.094英寸(2.2到2.4mm)范圍內(nèi)的彎曲的或平的退火玻璃薄片制成。在物品20是汽車的側(cè)窗或后窗玻璃的情況下，玻璃薄片22和24是由厚度在0.059到0.098英寸(1.5到2.5mm)，最好0.071到0.087英寸(1.8到2.2mm)，最可取的是0.075到0.083英寸(1.9到2.1mm)范圍內(nèi)的平的或彎曲的熱回火玻璃薄片制成。玻璃薄片22和24中的一片或兩片可以有圍繞著周圍邊緣的黑色的邊緣，防止用來把窗玻璃緊固到車輛的車體上的下面的粘合劑的退化。
在物品20是汽車的窗玻璃的情況下，中間層28和36的厚度在0.0004到0.0020英寸(0.010到0.050mm)，最好0.0004到0.0012英寸(0.010到0.030mm)，更可取的是0.0006到0.00062英寸(0.014到0.016mm)范圍內(nèi)，而衰減材料薄片34的厚度在0.001到0.020英寸(0.0254到0.508mm)，最好0.001到0.010英寸(0.0254到0.254mm)，更可取的是0.001到0.002英寸(0.0254到0.0508mm)范圍內(nèi)。在物品是飛機的窗玻璃的情況下，衰減材料薄片的厚度為上面討論的厚度范圍和優(yōu)選的厚度范圍，更可取的厚度為0.001到0.006英寸(0.0254到0.1512mm)。
制作了有圖2中所示的截面的49個樣品。所有這些樣品都是采用厚度為0.09英寸(2.3mm)平的玻璃薄片22和24制成的。樣品1-7是采用PPGIndustries，Inc.公司以Solex商標(biāo)銷售的玻璃薄片22和24，而樣品8-49是采用透明的玻璃薄片22和24。樣品1的周邊尺寸為6乘12英寸(0.15乘0.30米)；樣品2-11的周邊尺寸為2乘2英尺(0.60乘0.60米)，而樣品12-53的周邊尺寸為12乘12英寸(0.30乘0.30米)。所有這些樣品都采用了3M公司銷售的ISD112高聚物的衰減薄片34。樣品1-49的衰減薄片為0.002英寸(0.05mm)。樣品的制作是把中間層薄片28和36放在衰減薄片34的每一側(cè)面上。ISD 112高聚物的衰減薄片有對壓力敏感的表面，并只需要對中間層薄片和衰減薄片一起加壓就能實現(xiàn)它們之間的粘接。然后，把玻璃薄片22和24放置在中間層薄片28和36上。采用在汽車層壓制品技術(shù)中使用的那種類型的毯子對組件加壓，把空氣由薄片之間擠出，并把邊緣密封。然后，把有被密封的邊緣的組件在空氣熱壓裝置中進(jìn)行層壓制作。加壓和進(jìn)行層壓制作的技術(shù)是在制作汽車的層壓制作的風(fēng)擋玻璃中通常采用的那些技術(shù)。
在進(jìn)行層壓制作之后，用肉眼對樣品進(jìn)行檢查，并觀察到桔皮現(xiàn)象。＂桔皮＂這一詞匯表示有中凹部分的表面，類似于桔子的表皮。相信，桔皮現(xiàn)象是由于在層壓制作的過程中中間層材料的表面的隆起造成的，和/或由于中間層材料的折射率與衰減材料薄片的不同。更具體地說，中間層薄片有帶棱的表面，用來在加壓過程中幫助把空氣擠出。因為玻璃薄片提供了一個堅硬的表面，當(dāng)在玻璃薄片之間加壓時，這些帶棱的表面被平展開。更具體地說，對著彼此對兩個薄片表面加壓，一個薄片，例如中間層薄片，的表面移進(jìn)另一薄片，例如衰減薄片，的表面中，使得中間層的帶棱的表面沒有被平展。換句話說，中間層的表面形狀是基本上未改變的。移進(jìn)另一表面中的表面是＂硬表面＂，而其它表面是＂軟表面＂。在前述的例子中，衰減材料薄片有軟的表面，而由于中間層的帶棱的表面沒有被平展開，中間層有硬的表面。
現(xiàn)在可以認(rèn)識到，在中間層材料與衰減材料薄片在硬度上沒有足夠的不同使得中間層材料中的棱平展開的情況下，靠使中間層材料與衰減材料薄片有基本相同的折射率可以消除桔皮現(xiàn)象。還有，玻璃的折射率與在汽車風(fēng)擋玻璃的層壓制作中通常使用的中間層材料的折射率基本上相同。還有，被層壓制作的材料和薄片34的折射率是不同的，這可能進(jìn)一步造成層壓制品有桔皮現(xiàn)象。
表1示出了具體的樣品，以及在樣品上進(jìn)行的各種試驗的結(jié)果。
表1中間層材料薄片中間層材料薄片28聲學(xué)試驗 沖擊試驗暴露試驗樣品 28和36的材料和36的厚度(英寸)的結(jié)果的結(jié)果的結(jié)果1 PVB 0.015/0.015 P2 PVB 0.015/0.0153 PVB 0.015/0.0154 PVB0.015/0.015 X5 PVB0.015/0.0156 PVB0.015/0.015 X7 PVB0.015/0.0158 PVB0.015/0.015 X9 PVB0.015/0.01510PVB0.015/0.015AS1-F11PVB0.015/0.015AS1-F12PVB0.015/0.015AS1-F13PVB0.015/0.015AS1-F14PVB0.015/0.015AS1-F15PVB0.015/0.015AS1-F16PVB0.015/0.015AS1-F17PVB0.015/0.015AS1-F18PVB0.015/0.015AS1-F19PVB0.015/0.015AS1-F20PVB0.030/0.030AS1-P21PVB0.030/0.030AS1-P22PVB0.030/0.030AS1-P23PVB0.030/0.030AS1-P24PVB0.030/0.030AS1-P25EVA0.018/0.018AS1-F26EVA0.018/0.018AS1-F27EVA0.018/0.018AS1-F28EVA0.018/0.018AS1-F29EVA0.018/0.018AS1-F30URE0.015/0.015AS1-P31URE0.015/0.015AS1-P32URE0.015/0.015AS1-P33URE0.015/0.015AS1-P34URE 0.015/0.015 AS1-P35EVA 0.010/0.010 AS1-F36EVA 0.010/0.010 AS1-F37EVA 0.010/0.010 AS1-F38URE 0.015/0.015 F39EVA 0.015/0.015 F40EVA 0.015/0.015 AS1-F41EVA 0.015/0.015 AS1-F42EVA 0.015/0.015 AS1-F43EVA 0.015/0.015 AS1-F44EVA 0.015/0.015 AS1-F45EVA 0.015/0.015 AS1-F46EVA 0.015/0.015 AS1-F47EVA 0.015/0.015 AS1-F48EVA 0.015/0.015 AS1-F49EVA 0.015/0.015 AS1-F注PVB為聚乙烯醇縮丁醛EVA為乙烯基乙酸乙烯酯URE為氨基甲酸乙酯＂X＂意味著進(jìn)行了試驗，結(jié)果在下面討論樣品1，38和39進(jìn)行了暴露試驗。更具體地說，檢驗了樣品1在高濕度下的性能。濕度試驗是按照聯(lián)邦汽車安全標(biāo)準(zhǔn)(FMVSS)205進(jìn)行的，樣品1表明沒有可以看得到的退化，認(rèn)為該樣品通過了試驗。檢驗了樣品38和39在沸水中的性能。試驗是按照FMVSS 205進(jìn)行的。認(rèn)為兩個樣品都試驗失敗了，因為在層壓制品中觀察到了氣泡。
雖然并沒有完全理解樣品38和39的失敗，但是相信樣品42和43的失敗是由于氨基甲酸乙酯和EVA的表面是沒有凸起的或是堅硬的，所以在加壓的過程中薄片之間的空氣沒有被移出。相信，如果使中間層的表面凸起，樣品可能會通過試驗。
Cornell大學(xué)對樣品4進(jìn)行了航空聲學(xué)試驗。對于所有這里討論的聲學(xué)試驗的控制樣品是PPG Industries，Inc.公司以Solex商標(biāo)銷售的單一的玻璃薄片。該薄片的厚度為0.160英寸(4.1mm)?？刂茦悠返男阅苁菍τ谶@里討論的試驗的基準(zhǔn)。樣品4的平均改進(jìn)為噪音下降7.2分貝(dB)。樣品5是樣品4的備份，沒有對它進(jìn)行試驗。
按照ASTM E-90-90對樣品6進(jìn)行試驗?？刂茦悠酚新曇敉高^等級(STC)28，而樣品6的等級為34。等級是越高，隔音性能越好。樣品2，3，7和9是樣品6的備份，沒有對它們進(jìn)行試驗。
按照汽車工程師學(xué)會(SAE)J 1400對樣品8進(jìn)行試驗。樣品8比控制樣品平均改進(jìn)了4.5dB。
按照FMVSS 205進(jìn)行沖擊承受能力試驗。在表中標(biāo)記＂F＂意味著樣品在試驗中失敗，在表中標(biāo)記＂P＂意謂著樣品通過該試驗。相信，有EVA中間層的樣品失敗是由于該材料的強度不足以抗穿透。然而，預(yù)期大于0.030英寸(0.8mm)的厚度會通過該試驗。采用厚度為0.30英寸(0.8mm)的PVB的樣品通過了試驗，而采用厚度為0.015英寸(0.4mm)的PVB的樣品在試驗中失敗了，這表明較厚的PVB是優(yōu)選的。
參見圖3，在該圖中示出了本發(fā)明的另一實施例。在圖3中示出的窗玻璃50有被裝置52連接起來的薄片22和24。裝置52包括粘附到外薄片22的表面30上的衰減材料薄片34，并把衰減材料薄片34的表面38粘附到中間層36上。中間層36被粘附到內(nèi)薄片24的主表面40上。
制作了有圖1中所示的截面的一個樣品。該樣品由厚度為0.09英寸(2.3mm)的平的透明玻璃薄片制成。衰減薄片34為3M公司銷售的厚度為0.002英寸(0.05mm)的ISD 112高聚物。中間層34為由Monsanto公司購買的聚乙烯醇縮丁醛，厚度為0.030英寸(0.76mm)。
圖3中所示的窗玻璃50的樣品是如下制作的。把衰減材料ISD 112的薄片34放在玻璃薄片22上。把中間層薄片36放在衰減材料的表面上，并把外玻璃薄片24放在中間層薄片36上。如以前所討論的那樣對組件進(jìn)行層壓制作。在層壓之后，用肉眼檢查樣品，并觀察到了桔皮現(xiàn)象。這一樣品沒有進(jìn)行聲學(xué)試驗。
在圖4中示出了本發(fā)明的又一實施例。圖4中所示的窗玻璃60有被衰減材料薄片34粘附在一起的玻璃薄片22和24。
采用3M公司銷售的ISD 112高聚物做為衰減材料薄片制作了圖4中所示的窗玻璃60的兩個樣品，并采用E.A.R.Specialty Commposites公司(Cabot Safety Corporation公司的子公司)銷售的Isodamp C1002材料做為衰減材料薄片制作了四個樣品。如以前所討論的那樣對這些樣品進(jìn)行層壓制作。采用ISD 112高聚合物的樣品由PPG公司以So1ex商標(biāo)銷售的那種類型的平的玻璃薄片22和24，其厚度為0.09英寸(2.3mm)，周邊尺寸為24乘24英寸(0.60乘0.60米)。一個樣品有0.010英寸(0.25mm)厚的ISD 112高聚物薄片，另一個樣品有0.002英寸(0.050mm)厚的ISD 112高聚合物薄片。
按照ASTM E-90-90對有0.010英寸(0.25mm)厚的ISD 112高聚物薄片的樣品進(jìn)行了聲音衰減試驗，并由Cornell大學(xué)對它進(jìn)行了航空聲學(xué)試驗。該樣品有ASTM E-90-90 STC等級34，按照航空聲學(xué)試驗有6.2dB的噪音降低。這些樣品沒有桔皮現(xiàn)象。
采用Isodamp C1002的樣品由厚度為0.09英寸(2.3mm)的透明平板玻璃制作。對于每個樣品的Isodamp C1002的厚度為0.030英寸(0.8mm)。采用Isodamp C1002的兩個樣品的周邊尺寸為12乘12英寸(0.30乘0.30米)，而另兩個樣品的周邊尺寸為24乘24英寸(0.60乘0.60米)。
每個樣品在玻璃薄片與Isodamp C1002薄片之間有空隙。認(rèn)為這些樣品不能用于汽車的窗玻璃，因為在玻璃薄片之間所存留的空氣氣泡將非?？赡茉斐蓪拥姆蛛x。相信，在薄片之間存留空氣造成空隙是因為Isodamp C1002薄片是平滑的，使得在層壓過程中難以除去空氣?？梢哉J(rèn)識到，采用一種粘合劑把破璃薄片連接到薄片34上可能消除由于存留空氣所造成的問題。按照ASTM E-90-90對有Isodamp C1002的一個24乘24英寸(0.60乘0.60米)的樣品進(jìn)行了聲學(xué)試驗，并由Comell大學(xué)對它進(jìn)行了航空聲學(xué)試驗。該樣品有ASTM E-90-90 STC等級34，并比控制樣品有4.5dB的噪音降低。
Isodamp C1002是一種有蘭色的不透明材料?？梢哉J(rèn)識到，不建議這種材料用于透明的窗玻璃。
有圖4中所示的截面的采用ISD112的樣品沒有桔皮現(xiàn)象，因為沒有采用帶棱的薄片例如中間層來把薄片固定在一起。雖然窗玻璃60的設(shè)計對于采用回火玻璃薄片的側(cè)窗和后窗是可以接受的，但是對于采用退火玻璃薄片的汽車的風(fēng)擋玻璃它不是優(yōu)選的，因為沒有保留玻璃顆粒的能力。
在討論圖5中所示的窗玻璃70之前，下面的背景介紹將增強對圖5中所示的本發(fā)明的實施例的認(rèn)識。
如前面所提到的那樣，3M公司提供了幾種類型的粘彈性高聚物，例如商標(biāo)為SJ 2015，ISD 112，ISD 113和ISD 110。以商標(biāo)SJ 2015，ISD 112和ISD 113銷售的高聚物是對壓力敏感的粘彈性高聚物，它們只要求用一個滾輪或橡皮滾子滾動就能在高聚物薄片與其它的基底薄片之間實現(xiàn)很好的粘合。以商標(biāo)ISD 110銷售的高聚物在室溫下是不發(fā)粘的。為了把ISD 110高聚物薄片粘接到其它的薄片或基底上需要加熱和加壓?？梢哉J(rèn)識到，當(dāng)在生產(chǎn)過程中選擇采用一種回火材料時，最好采用一種不發(fā)粘的材料，從而薄片比較容易處理，并且不會粘連在一起。還有，當(dāng)快速地把一塊不發(fā)粘的薄片放到另一塊薄片或基底上時，使不發(fā)粘的薄片發(fā)生折皺的可能性比有發(fā)粘表面的薄片要小。
這里使用的＂發(fā)粘表面＂這一詞匯是指在室溫下是發(fā)粘的表面，和/或要求最小的壓力就能粘接到另一表面上；而＂不發(fā)粘的表面＂是指在室溫下是不發(fā)粘的表面，為了把它粘接到另一表面上需要加熱，需要比最小的壓力要大得多的壓力，和/或粘合制。
由上面的討論可以認(rèn)識到，ISD 110或另外的不發(fā)粘的材料是優(yōu)選的；然而，在選擇衰減材料時，在物品或窗玻璃預(yù)期使用的溫度范圍內(nèi)所選用的材料有衰減能力也是重要的。
如3M公司的廣告所介紹的那樣，ISD 110高聚物在大約華氏104度(攝氏40度)到大約華氏140度(攝氏60度)的溫度范圍內(nèi)有大約為0.9的損失因子。ISD 112高聚物在大約華氏50度(攝氏10度)到大約華氏113度(攝氏45度)的溫度范圍內(nèi)有大約為1的損失因子。對于使引起噪音透過的振動衰減來說，損失因子為1或更高是優(yōu)選的。由溫度和損失因子來看，ISD112高聚物是優(yōu)選的；然而，由處理的角度看來，ISD 110是優(yōu)選的。圖5中所示的窗玻璃70的實施例可以被用來消除對于有發(fā)粘表面的衰減材料薄片的限制，也可以被用來消除桔皮現(xiàn)象，和/或可以被用來防止不想要的成份的遷移(下面將詳細(xì)討論)。
圖5中所示的窗玻璃70有被裝置72緊固在一起的薄片22和24。裝置72包括中間層28和36，衰減薄片34和中間薄片74和76。中間薄片74在衰減薄片34和中間層28之間，并被粘接到這些層上，而中間薄片76在衰減薄片34和中間層36之間，并被粘接到這些層上。在使用中間薄片是為了容易處理有發(fā)粘表面的一種衰減薄片的情況下，中間薄片74和76由任何不發(fā)粘的材料制成，例如塑料，金屬，木材，玻璃或陶瓷。在薄片22和24是退火玻璃薄片的情況下，薄片74和76最好有堅硬的表面，以便使中間層28和36中的隆起平展開，如以前所討論的那樣。現(xiàn)在可以認(rèn)識到，中間薄片74和76可以采用不發(fā)粘的衰減材料，把中間層中的隆起展平。有硬的表面并可以用來把隆起平展開的材料為塑料，金屬，木材，玻璃或陶瓷。
在中間層28和36由包含可能由中間層遷移進(jìn)衰減薄片并使衰減材料退化的成份的材料制成的情況下，中間薄片74和76應(yīng)該起一個隔離層的作用，防止這樣的遷移發(fā)生。以舉例的方式而對本發(fā)明沒有限制，增塑的聚乙烯醇縮丁醛中間層是基底，把一個粘彈性的高聚物放在其上，隨后，進(jìn)行硬化。硬化的高聚物發(fā)生了退化。ISD 112的退化相信是由于增塑劑由中間層遷移進(jìn)高聚物中引起化學(xué)退化造成的?？梢圆捎门c該高聚物不反應(yīng)的塑料，金屬，木材，玻璃或陶瓷中間薄片74和76來防止可能使衰減薄片退化的化學(xué)遷移。
可以認(rèn)識到，當(dāng)選擇中間薄片74和76的材料時，需要考慮到物品的最后使用。例如，如果該物品是窗玻璃，中間薄片74和76除了滿足以上要求以外需要是透明的，并且，該層的折射率要類似于玻璃薄片的折射率。在這種情況下，中間薄片74和76可以是玻璃或塑料，例如聚酯，乙烯基乙酸乙烯酯。在實施本發(fā)明時，采用了聚酯薄片，這是因為它們有硬的平滑表面，可以使中間層材料的隆起展平；它們是透明的，它們是不發(fā)粘的，它們有類似于玻璃的折射率，它們提供了改進(jìn)了的抗穿透能力，為了美觀和對陽光進(jìn)行控制，它們可以是著色的，或被涂層的，并且，它們防止了在增塑的聚乙烯醇縮丁醛中間層中使用的增塑劑的遷移。
中間薄片74和76的厚度對于本發(fā)明來說是沒有限制的，對于汽車的窗玻璃來說，厚度范圍可以為.0005英寸(0.013mm)到.020英寸(0.51mm)，最好為.001英寸(0.025mm)到.015英寸(0.38mm)，最可取的為.001英寸(0.025mm)到.010英寸(0.25mm)?？梢哉J(rèn)識到，對于某些材料來說，增加厚度將增加硬度。對于聚酯的中間薄片來說，上述厚度范圍是可以接受的，但不是限制性的。
制作了26個有圖5中所示的截面的窗玻璃70樣品。樣品1-12是由透明的玻璃薄片22和24制成的，而樣品13-26由PPG Industries，Inc.公司以Solex商標(biāo)銷售的玻璃薄片22和24制成的。樣品1-12的玻璃薄片的厚度為0.09英寸(2.3mm)，而樣品13-26的玻璃薄片的厚度為0.08英寸(2.1mm)。樣品1-14是由平板玻璃制成的，而樣品15-26是由彎曲玻璃制成的。樣品1-10的周邊尺寸為12乘12英寸(0.3乘0.3米)，而樣品11-14的周邊尺寸為24乘24英寸(0.6乘0.6米)，而樣品15-26為對于1996Chrysler Town and Coutry面包車的兩組轎車玻璃。每組包括對于前門，貨廂門的窗玻璃，對于乘客的后四塊窗玻璃，對于司機的側(cè)窗玻璃(總共12個樣品)。有平板玻璃的樣品1-14是如以前所討論的那樣被層壓制成的。有彎曲玻璃的樣品15-26是如下被層壓制成的。把每個樣品放在一個塑料袋中，把有該組件的袋放在空氣熱壓裝置中。在層壓制作過程中，對該袋抽真空，把空氣由薄片之間抽出，然后，對組件進(jìn)行層壓。衰減薄片為3M公司銷售的ISD 112高聚物。樣品1-14的厚度為0.002英寸(0.051mm)，而樣品15-26的玻璃薄片的厚度為0.001英寸(0.025mm)。對于樣品1-4的中間層材料薄片28和36是EVA，而對于樣品5-26的中間層材料薄片28和36是聚乙烯醇縮丁醛。EVA和聚乙烯醇縮丁醛的厚度都為0.015英寸(0.06mm)。中間薄片74和76為每片厚度為0.015英寸(0.06mm)的聚酯。沒有任何一個樣品有桔皮現(xiàn)象。
按照SAE J 1400對樣品11和14進(jìn)行聲學(xué)試驗，樣品11比控制樣品平均改進(jìn)了3.0dB，而樣品14比控制樣品平均改進(jìn)了4.1dB。按照ASTM E-90-90對樣品12和13進(jìn)行試驗，樣品12和13的STC等級為33。對樣品1-4和8-10進(jìn)行了沖擊承受能力的試驗，并通過了這一試驗。按照FMVSS 205對樣品1和5-8進(jìn)行了濕度試驗，并通過了這一試驗。
表2中間層材料薄片中間層材料薄片28聲學(xué)試驗 沖擊試驗暴露試驗樣品 28和36的材料和36的厚度(英寸)的結(jié)果 的結(jié)果的結(jié)果1EVA 0.015/0.015 AS1-P P2EVA 0.015/0.015 AS1-P3EVA 0.015/0.015 AS1-P4EVA 0.015/0.015 AS1-P5PVB 0.015/0.015 P6PVB 0.015/0.015 P7PVB 0.015/0.015 P8PVB 0.015/0.015 AS2-P9PVB 0.015/0.015 AS2-P10 PVB 0.015/0.015 AS2-P11 PVB 0.015/0.015 X12 PVB 0.015/0.015 X13 PVB 0.015/0.015 X14 PVB 0.015/0.015 X15 PVB 0.015/0.01516 PVB 0.015/0.01517 PVB 0.015/0.01518 PVB 0.015/0.01519 PVB 0.015/0.01520 PVB 0.015/0.01521 PVB 0.015/0.01522 PVB 0.015/0.01523 PVB 0.015/0.01524 PVB 0.015/0.01525 PVB 0.015/0.01526 PVB 0.015/0.015參見圖6，在該圖中示出了本發(fā)明的另一實施例。在圖6中示出的窗玻璃80有被裝置82連接起來的薄片22和24。裝置82包括兩個衰減材料薄片34和64和一個中間層材料薄片28。沒有制作出在圖6中示出的窗玻璃80，也沒有進(jìn)行試驗；然而可以預(yù)期它有可以接受的衰減性能，因為它采用了兩個衰減材料薄片。也預(yù)期它將有桔皮現(xiàn)象。
繼續(xù)參見圖6，示出的窗玻璃80有兩個衰減材料薄片34和84。這些衰減材料薄片可以在不同的溫度范圍內(nèi)有損失因子。例如，采用ISD 112高聚物做為衰減薄片34，和采用ISD 113高聚物做為衰減薄片84，窗玻璃對于華氏14度(攝氏-10度)到華氏1 22度(攝氏50度)的溫度范圍有至少大約為1的損失因子。ISD 113高聚物在大約華氏14度(攝氏-10度)到華氏68度(攝氏20度)的溫度范圍內(nèi)有比大約為1要大的損失因子。
可以認(rèn)識到，為了上面關(guān)于圖5所討論的目的，可以在圖5所示的中間層薄片28的一側(cè)或兩側(cè)上使用中間薄片74和76。
參見圖7，在該圖中示出了本發(fā)明的另一實施例。在圖7中示出的窗玻璃90包括薄片22，衰減材料薄片34和一個在汽車風(fēng)擋玻璃技術(shù)中已知那種類型的防劃傷材料薄片92。例如，該防劃傷材料薄片92可以是在汽車技術(shù)中使用的那種類型的。可以認(rèn)識到，可以在圖1-6和8中示出的任何窗玻璃20，50，60，70，80和100的外表面上采用防劃傷材料薄片92。
制作并試驗了有圖7中所示的截面的窗玻璃90的兩個樣品。每個樣品有由PPG Industries，Inc.公司以So1ex商標(biāo)銷售的玻璃薄片22，厚度為4.1mm，周邊尺寸為2乘2英尺(0.60乘0.60米)。衰減材料為3M公司銷售的ISD 112高聚物，厚度為0.002英寸(0.05mm)。一個樣品在衰減薄片上有厚度為0.030英寸(0.75mm)的聚乙烯醇縮丁醛，在聚乙烯醇縮丁醛上有0.010英寸(0.25mm)厚的對苯二甲酸乙二醇縮聚物(＂PET＂)薄片。另一個樣品在厚度為0.002英寸(0.05mm)的ISD 112高聚物薄片上有厚度為0.030英寸的透明的聚碳酸酯薄片。按照ASTM E-90-90對有聚乙烯醇縮丁醛和PET薄片的樣品進(jìn)行了聲學(xué)試驗，該樣品的STC等級為29，Cornell大學(xué)進(jìn)行的航空聲學(xué)試驗有2.5dB的噪音降低。
現(xiàn)在參見圖8，在該圖中示出了本發(fā)明的另一實施例。用于討論的目的，在圖8中示出的窗玻璃100為飛機透明材料的一個截面。窗玻璃100包括化學(xué)增強的玻璃薄片22和24，防止由于窗玻璃的材料的溫度系數(shù)不同而使玻璃薄片22和24發(fā)生冷碎裂的薄片102和104，一個聚乙烯醇縮丁醛薄片106和衰減薄片34。在美國專利No.4073986和4810583中公布了沒有衰減薄片的在圖8中示出那種類型的飛機透明材料，這些公布內(nèi)容在這里被結(jié)合進(jìn)來作為參考資料。
繼續(xù)參見圖8，代替玻璃薄片22和24之間的衰減薄片34，或在此薄片以外加上一個衰減薄片，此薄片可以被裝到層壓制品100的外表面上，采用對于圖7的窗玻璃90所示的設(shè)置。對技術(shù)熟悉的那些人可以認(rèn)識到，在代替圖7中所示的防劃傷薄片92的衰減薄片上可以采用一種塑料硬化劑。
參見圖9，該圖示出了有被裝置112連接在一起的外薄片22和24。裝置112可以為在圖中和討論中所示出的任何裝置。
圍繞著窗玻璃110的邊緣放置在技術(shù)中已知的那種類型的模具114，或圍繞著窗玻璃110的周邊邊緣116和在邊緣118上放置注塑模具。圍繞著該窗玻璃的模具可以被用做對于周圍環(huán)境和大氣的一個隔離層。還有，可以采用在雙層玻璃單元中使用的那種類型的不透濕氣和/或不透氣體的密封劑或粘合劑120把該模具緊固到物品的周邊上，和/或外薄片22和24的邊緣上，例如在EP專利No.0475213中公布了這種密封劑或粘合劑，該專利的內(nèi)容在這里被結(jié)合進(jìn)來作為參考資料。
現(xiàn)在可以認(rèn)識到，給出本發(fā)明的上述實施例是為了說明的目的，它們并不對本發(fā)明構(gòu)成限制。例如，在圖2-9中示出的每種窗玻璃的特點可以互相交換或以彼此組合的方式使用。這里所公布的本發(fā)明的范圍由下面的權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種聲音衰減的窗玻璃，它包括一個玻璃薄片，它有一個主表面，以及粘在該薄片的主表面上的減震材料薄片，其中減震材料薄片是丙烯酸類的粘彈性高聚物。
2.按照權(quán)利要求1所述的窗玻璃，其特征在于，衰減材料薄片是3M公司銷售的用來減震的產(chǎn)品。
3.按照權(quán)利要求1所述的窗玻璃，其特征在于，衰減材料薄片有被確定為第一主表面的一個主表面，和被確定為第二主表面的一個相對的主表面，衰減材料薄片的第一主表面被粘接到玻璃薄片的主表面上，在衰減材料薄片的第二主表面上還包括一個保護(hù)的薄片。
4.按照權(quán)利要求3所述的窗玻璃，其特征在于，保護(hù)薄片是有防劃傷性能的塑料薄片。
5.按照權(quán)利要求3所述的窗玻璃，其特征在于，保護(hù)薄片是玻璃薄片，該玻璃薄片的主表面被粘接到衰減材料薄片的第二主表面上。
6.按照權(quán)利要求5所述的窗玻璃，其特征在于，玻璃薄片是回火的玻璃薄片。
7.一種聲音衰減物品，它包括第一剛硬薄片；第二剛硬薄片；有預(yù)定的振動衰減性能的第一振動衰減材料薄片；有預(yù)定的振動衰減性能的第二振動衰減材料薄片，其振動衰減性能與第一薄片的預(yù)定的振動衰減性能不同，以及用來把第一和第二振動衰減材料薄片彼此緊固起來，并在剛硬的薄片之間與第一衰減材料薄片的朝向第一剛硬薄片的一個主表面和第二衰減材料薄片的朝向第二剛硬薄片的一個主表面緊固起來的裝置。
8.按照權(quán)利要求7所述的聲音衰減物品，其特征在于，至少一個剛硬的薄片是玻璃薄片。
9.按照權(quán)利要求7所述的聲音衰減物品，其特征在于，至少一個剛硬的薄片是金屬薄片。
10.按照權(quán)利要求7所述的聲音衰減物品，其特征在于，被確定為第一中間層的一個塑料中間層把第一衰減薄片的主表面緊固到第一剛硬薄片上。
11.按照權(quán)利要求10所述的聲音衰減物品，其特征在于，被確定為第二中間層的一個塑料中間層把第二衰減薄片的主表面緊固到第二剛硬薄片上。
12.按照權(quán)利要求11所述的聲音衰減物品，其特征在于，衰減材料薄片有一個軟的表面，中間層有堅硬的表面，在第一中間層與第一衰減材料薄片之間還包括有一個比第一中間層的表面要硬的表面的一個中間薄片，以及在第二中間層與第二衰減材料薄片之間包括有比第二中間層的表面更硬的表面的一個中間薄片。
13.按照權(quán)利要求12所述的聲音衰減物品，其特征在于，剛硬的薄片是玻璃薄片，中間薄片是聚酯薄片，中間層是聚乙烯醇縮丁醛中間層，衰減材料薄片是一種粘彈性高聚物。
14.按照權(quán)利要求7所述的聲音衰減物品，其特征在于，一個中間層在第一與第二衰減材料薄片之間，該中間層有一個比第一和第二衰減材料薄片的表面硬的相對的主表面，還包括在第一衰減材料薄片與該中間層的主表面之間的并把第一衰減材料薄片粘接到該中間層的主表面上的一個中間薄片，以及在第二衰減材料薄片與該中間層的相對的主表面之間的并把第二衰減材料薄片粘接到該中間層的相對的主表面上的一個中間薄片，其中兩個中間薄片有比中間層的表面更硬的表面。
15.按照權(quán)利要求14所述的聲音衰減物品，其特征在于，剛硬的薄片為玻璃薄片，中間薄片為PET薄片，中間層為EVA薄片，衰減材料薄片是一種粘彈性高聚物。
16.一種聲衰減物品，它包括有一個主表面的第一剛硬薄片；有一個主表面的第二剛硬薄片；在第一與第二剛硬薄片之間的衰減材料薄片，以及用來把衰減材料薄片保持在第一和第二剛硬薄片之間并使一個剛硬薄片上的振動穿過該片衰減材料，從而使作用到該剛硬薄片上的振動衰減的裝置。
17.按照權(quán)利要求16所述的聲音衰減物品，其特征在于，至少一個剛硬的薄片是玻璃薄片。
18.按照權(quán)利要求16所述的聲音衰減物品，其特征在于，至少一個剛硬的薄片是金屬薄片。
19.按照權(quán)利要求16所述的聲音衰減物品，其特征在于，被確定為第一中間層的一個塑料中間層把衰減薄片的主表面緊固到第一剛硬薄片上。
20.按照權(quán)利要求19所述的聲音衰減物品，其特征在于，被確定為第二中間層的一個塑料中間層把衰減薄片的相對主表面粘固到第二剛硬薄片上。
21.按照權(quán)利要求20所述的聲音衰減物品，其特征在于，衰減材料薄片的主表面是一個軟的表面，中間層有堅硬的表面，還在第一中間層與第一衰減材料薄片之間包括有一個比第一中間層的表面要硬的表面的一個中間薄片，以及在第二中間層與第二衰減材料薄片之間有一個比第二中間層的表面要硬的表面的一個中間薄片。
22.按照權(quán)利要求21所述的聲音衰減物品，其特征在于，剛硬的薄片是玻璃薄片，中間薄片是聚酯薄片，中間層是聚乙烯醇縮丁醛中間層，衰減材料薄片是一種粘彈性高聚物。
23.按照權(quán)利要求21所述的聲音衰減物品，其特征在于，剛硬的薄片為玻璃薄片，中間薄片為PET薄片，中間層為EVA薄片，衰減材料薄片是一種粘彈性高聚物。
24.按照權(quán)利要求16所述的聲音衰減物品，其特征在于，該物品為汽車的窗玻璃。
25.按照權(quán)利要求16所述的聲音衰減物品，其特征在于，該物品為飛機的透明材料。
26.按照權(quán)利要求16所述的聲音衰減物品還包括圍繞著該物品的周邊的一個模具。
27.按照權(quán)利要求26所述的聲音衰減物品，其特征在于，該模具圍繞著剛硬薄片的外主表面的邊緣伸展，并被緊固到這些邊緣上。
28.按照權(quán)利要求27所述的聲音衰減物品，其特征在于還包括把該模具粘接到剛硬薄片上的一種不透濕氣和/或不透氣的粘合劑。
29.一種飛機透明材料包括一對玻璃薄片；用來把薄片層壓在一起的裝置；在薄片之一的外表面上的衰減材料薄片，以及在衰減材料薄片上的一個保護(hù)薄片。
30.制作聲衰減層壓物品的方法，該方法包括如下步驟設(shè)置一塊有相對的發(fā)粘的主表面的衰減材料薄片；把一塊不發(fā)粘的薄片放置到該衰減材料的每個主表面上；把一個中間層放在每塊不發(fā)粘的薄片上；把一個玻璃薄片放在每個中間層上，以及把薄片與中間層連接在一起，形成該聲衰減層壓物品。
31.按照權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，靠使薄片和中間層受熱和加壓實現(xiàn)連接步驟。
全文摘要
聲音衰減窗玻璃,例如汽車風(fēng)擋玻璃,包括一對玻璃薄片,在它們之間有裝置。在截面上看,并且由一個玻璃薄片到另一玻璃薄片,該裝置包括一個聚乙烯醇縮丁醛薄片,一個有比中間層的表面硬的一個表面以便把中間層表面平展開的中間薄片,比如中間的聚酯薄片,一個衰減材料薄片,一個聚酯薄片,一個聚乙烯醇縮丁醛薄片。在另一實施例中,汽車風(fēng)擋玻璃有兩個衰減材料薄片,這些薄片在不同的溫度范圍內(nèi)有聲音衰減性能,從而使該汽車風(fēng)擋玻璃在一個較寬的溫度范圍內(nèi)有聲音衰減性能。和制作本發(fā)明的窗玻璃的方法。
文檔編號C04B32/00GK1188177SQ9810361
公開日1998年7月22日 申請日期1998年1月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月13日
發(fā)明者小弗農(nóng)·C·本森, 格倫·E·弗里曼 申請人:Ppg工業(yè)公司