專利名稱：：在選擇頻率處具有改善的衰減的聲學(xué)隔音材料和其制造方法在選擇頻率處具有改善的衰減的聲學(xué)隔音材料和其制造方法相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本發(fā)明是由BrandonD.Tinianov于2007年6月30日提交的題為“AcousticalSoundProofingMaterialWithImprovedDampingAtSelectFrequenciesAndMethodsForManufacturingSame”的美國專利申請(qǐng)No.11/772，197的部分繼續(xù)申請(qǐng)，該專利申請(qǐng)通過引用全部并入。
背景技術(shù)：
：噪音控制稱為建筑業(yè)快速增長的經(jīng)濟(jì)和公共政策關(guān)注點(diǎn)。具有高度聲學(xué)隔離(通常稱為“隔音”)的區(qū)域被要求和需要用于各種目的。公寓住宅、住戶所有公寓、旅館、學(xué)校和醫(yī)院都要求房間的墻、天花板和地板減少聲音傳遞，由此最小化或消除對(duì)相鄰房間內(nèi)的人的干擾。在鄰近公共運(yùn)輸(例如高速公路、機(jī)場和鐵路線)的建筑內(nèi)，隔音是非常重要的。此外，劇院、家庭劇院、音樂練習(xí)室、錄音棚等需要增強(qiáng)的噪音控制。同樣，醫(yī)院和一般保健設(shè)施已開始認(rèn)識(shí)到聲學(xué)舒適性是病人的恢復(fù)時(shí)間的重要部分。多方住宅和商業(yè)噪音控制問題的嚴(yán)重性的一個(gè)措施是模式建法規(guī)和設(shè)計(jì)指南的廣泛出現(xiàn)，其規(guī)定了建筑內(nèi)的特定墻結(jié)構(gòu)額定的最小聲音傳遞等級(jí)(STC)。另一措施是屋主和建筑者之間在不能接收的噪音水平的問題上的訴訟的廣泛出現(xiàn)。兩個(gè)問題已導(dǎo)致對(duì)美國經(jīng)濟(jì)的損害大多建筑者拒絕在特定市區(qū)建造房屋、分戶出售公寓和公寓；對(duì)于建筑者的責(zé)任保險(xiǎn)的廣泛取消。國際法規(guī)委員會(huì)以制定了多個(gè)住所之間或住所和走廊之間的最小聲音隔離是實(shí)驗(yàn)室確定的STC50。對(duì)于這些強(qiáng)的地方法規(guī)或建筑者規(guī)范通常是STC60或更多。顯然，當(dāng)單個(gè)墻或結(jié)構(gòu)被量化工程設(shè)計(jì)以最小化在構(gòu)造過程涉及的材料和勞動(dòng)力時(shí)，問題變復(fù)雜。理解STC是如何計(jì)算的有助于改善建筑隔離物的性能。STC是單純的數(shù)字等級(jí)，其作為隔離物在多個(gè)聲音頻率范圍內(nèi)的噪音衰減(也被稱為傳輸損耗)的加權(quán)平均值。STC是通過標(biāo)準(zhǔn)方法把基準(zhǔn)等級(jí)曲線擬合到對(duì)16個(gè)三分之一倍頻帶測量的聲音傳輸損耗(TL)數(shù)值而得到，該頻帶具有125赫茲到4000赫茲的標(biāo)稱中波段頻率?；鶞?zhǔn)等級(jí)曲線被擬合到16個(gè)測量的TL數(shù)值，使得不足量(TL數(shù)值小于基準(zhǔn)等級(jí)曲線)的總和不超過32分貝，且沒有單個(gè)的不足量大于8分貝。STC數(shù)值是500Hz處的基準(zhǔn)等值線的數(shù)值化數(shù)值。為了最大化STC等級(jí)，希望隔離物的性能能匹配基準(zhǔn)曲線的形狀且最小化不足量的總數(shù)。在許多木質(zhì)框架墻組件的情況下，對(duì)于根據(jù)基于STC評(píng)估性能未能很好設(shè)計(jì)的材料的例子是顯然的。在每側(cè)上具有單層X型石膏板的單樁墻組件被認(rèn)為不具有充分的聲學(xué)性能。該單樁墻以被實(shí)驗(yàn)室測試為STC34-大大低于建筑法規(guī)要求。類似的墻結(jié)構(gòu)，其包括在一側(cè)上的兩層X型石膏板和在另一側(cè)上的單層X型石膏板，其為STC36，結(jié)果稍好。在這兩種情況下，墻的等級(jí)受到在125、160和2500Hz處的較差的傳輸損耗的限制。在許多情況下，該性能比在其它相鄰頻率處低約五到十分貝。例如，在200Hz，墻性能比在相鄰的測量頻率(160Hz)好約12分貝。類似地，相同的組件在3150Hz處表現(xiàn)的比其在2500Hz處好約五分貝。另外，一些墻沒有設(shè)計(jì)得在STC曲線特定方面具有良好的表現(xiàn)，而是減輕了特定噪音源。一個(gè)好的例子是家庭劇院噪音。由于多通道聲音播放系統(tǒng)的出現(xiàn)，以及單獨(dú)的低頻揚(yáng)聲器(稱為“低音炮”)，噪音在IOOHz下特別令人厭煩。STC曲線沒有在該頻率范圍內(nèi)評(píng)估墻或其它隔離物。材料或墻組件應(yīng)被選擇以隔離該低頻聲音。各種施工技術(shù)和產(chǎn)品以出現(xiàn)以解決噪音控制問題，但是沒有能較好地適于瞄準(zhǔn)這些特定問題頻率。當(dāng)前可用的選擇包括附加石膏干墻層；附加彈性通道加附加隔離的干墻板，以及附加的慣性負(fù)載乙烯障礙物加附加的干墻板；或纖維基音板。所有這些改變?cè)黾恿藢?duì)于減少噪音傳輸?shù)膸椭?，但是沒有到確定的問題頻率被認(rèn)為完全地減輕的程度(恢復(fù)私密性和舒適性)。每個(gè)方法都廣泛地通過附加的質(zhì)量、隔離或衰減來解決問題。換句話說，這些方法都是通用方法，而不是針對(duì)特定的頻率的方法。更近期，具有使用粘彈性膠的層壓結(jié)構(gòu)的替換建筑噪音控制產(chǎn)品已被引入市場。這種結(jié)構(gòu)被披露和要求保護(hù)于美國專利No.7181891，其在2007年2月27日被授予本奢求的受讓人。該專利通過在此引用而全部合并于此。’891專利中披露和要求保護(hù)的層壓結(jié)構(gòu)包括石膏板層且這些層壓結(jié)構(gòu)(有時(shí)稱為“面板”)消除了對(duì)于附加材料例如彈性通道、質(zhì)量加載乙烯障礙物、以及在初始構(gòu)造過程中的干墻的附加層的需求。在一些情況下，該得到的結(jié)構(gòu)比現(xiàn)有技術(shù)面板改善了聲學(xué)性能十分貝或更多。但是，所述的結(jié)構(gòu)是另一種通用頻率方法，在一些這些結(jié)構(gòu)中，單獨(dú)的粘彈性粘接劑(具有衰減)被并入到層壓板中。如后文的闡述，這種粘接劑被設(shè)計(jì)用于在單獨(dú)的頻帶內(nèi)衰減聲音能量在其它聲音頻率范圍內(nèi)性能不佳。因此，這些結(jié)構(gòu)折衷在特定頻率范圍內(nèi)的性能以試圖最好地匹配STC曲線。因此，需要的是一種新材料和新構(gòu)造方法，其允許在低頻處、高頻處或同時(shí)兩種頻率處最大地減小噪音傳輸。需要的是一種面板，其被調(diào)制用于在多種問題頻率處的發(fā)揮性能。用于建筑的方法或材料的聲音削弱性能的性能系數(shù)是材料的聲音傳輸?shù)燃?jí)(STC)。STC數(shù)是一種等級(jí)，其用在建筑領(lǐng)域來給隔離物、門和窗戶在它們的減少聲音傳輸方面的效率分等級(jí)。賦予特定隔離物設(shè)計(jì)的等級(jí)是聲學(xué)測試的結(jié)果且表示對(duì)于定義聲音傳輸?shù)燃?jí)的一組曲線的最匹配類型的近似。該測試以一方式進(jìn)行，以使得隔離物的測量獨(dú)立于測試環(huán)境且僅給出對(duì)于隔離物性能的數(shù)字。STC測量方法由ASTME90〃StandardTestMethodLaboratoryMeasurementofAirborneSoundTransmissionLossofBuildingPartitionsandElements，“禾口ASTME413“ClassificationforSoundInsulation,"規(guī)定，其用于從對(duì)于給定結(jié)構(gòu)的聲音傳輸損耗數(shù)據(jù)計(jì)算STC等級(jí)。這些標(biāo)準(zhǔn)可在因特網(wǎng)上在http://www.astm.org獲得。第二性能系數(shù)是面板的損耗系數(shù)(lossfactor)。損耗系數(shù)是材料的特性，其是材料中的衰減量的測量值。損耗系數(shù)越高，衰減越大。增加的面板衰減的主要效果是共振的減小，自由振動(dòng)的更快速衰減，面板中的結(jié)構(gòu)波的衰減；以及增加的聲音隔離。損耗系數(shù)典型地由希臘字母“η”給出。對(duì)于簡單的涂層材料，損耗系數(shù)可通ASTMIHi^feΕ756-04"StandardTestMethodforMeasuringVibration-DampingPropertiesofMaterials·，，石；！胃。該標(biāo)準(zhǔn)可在因特網(wǎng)上在http//www,astm.orR獲得。對(duì)于更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，例如本發(fā)明中描述的，必須使用非標(biāo)準(zhǔn)測試方法或計(jì)算機(jī)模型來預(yù)測或測量復(fù)合材料損耗系數(shù)。0.10的損耗系數(shù)通常被認(rèn)為是對(duì)于較大衰減的最小數(shù)值。與該數(shù)值相比，最通常使用的材料，例如木、鋼、陶瓷或石膏，不具有高水平的衰減。例如，鋼具有約0.001的損耗系數(shù)，石膏墻板約0.03，鋁的損耗系數(shù)約為0.006。為了設(shè)計(jì)或評(píng)估使用約束層衰減的層壓板的衰減性能，使用了預(yù)測模型，例如首先由Ross.Kerwin和Ungar提出的已知模型。該Ross.Kerwin和Ungar(RKU)模型使用第四級(jí)微分方程，用于具有三層層壓系統(tǒng)的夾層結(jié)構(gòu)的均勻梁，稱為等效復(fù)合倔強(qiáng)系數(shù)。RKU模型在文章"Dampingofplateβexuralvibrationsbymeansofviscoelasticlaminae"(D.Ross,E.E.Ungar和Ε·Μ·Kerwin-StructuralDamping,SectionIIASME，1959，NewYork)詳細(xì)涉及，該文章的內(nèi)容通過參考在此并入。關(guān)于面板的該主題還由EricUngar在1971年由Leo編輯的"DampingofPanels"inNoiseandVibrationControl的第四章中涉及。該模型延伸到超過三層的系統(tǒng)由DavidJones在他的書ViscoelasticVibrationDamping的8.3節(jié)中披露。該模型被用在本發(fā)明的所有預(yù)測性計(jì)算中。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，披露了一種新的層壓結(jié)構(gòu)和相關(guān)聯(lián)制造方法，其顯著改善了墻、天花板、地板或門的阻抗低頻或高頻噪音從一個(gè)房間傳輸?shù)洁徑块g，或從外部傳輸?shù)椒块g的內(nèi)部，或從內(nèi)部傳輸?shù)椒块g的外部的性能。在一個(gè)實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)包括多個(gè)不同材料的層壓片。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，干墻的層壓替代物包括選擇厚度石膏板的第一層，其膠粘到中心約束材料，例如32規(guī)格鋼板。第一粘接劑具有剪切模量，設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)在目標(biāo)頻率，例如160Hz，處的最大衰減。在鋼約束層的第二表面上，選擇厚度石膏板的第二層被使用第二粘接劑層膠粘在位。第二粘接劑層具有不同的剪切模量，以在不同的頻率，例如2500Hz處，實(shí)現(xiàn)最大衰減。在一個(gè)實(shí)施例中，膠層是兩種特別配方的QuietGlue粘接劑，其為粘彈性材料，可從SeriousMaterials,1250ElkoDrive,Sunnyvale,CA94089獲得。除了組成QuietGlue粘接劑的通常的化學(xué)品，附加的增塑組分被添加以改變剪切模量，以在不同頻率處實(shí)現(xiàn)最大衰減，同時(shí)保持其它粘接劑材料性能恒定。約1/16英寸厚的膠層形成在兩個(gè)石膏板的內(nèi)表面上。在一個(gè)例子中，4英尺X8英尺面板(包括兩個(gè)/4英寸厚石膏墻板面板，其利用兩個(gè)1/16英寸厚的膠層層疊在30規(guī)格鋼板上)具有約5/8英寸的總厚度。當(dāng)用在標(biāo)準(zhǔn)單木樁框架的兩側(cè)上時(shí)，該組件具有約54的STC數(shù)值。為了比較，利用1/4英寸厚標(biāo)準(zhǔn)石膏墻板構(gòu)造的類似的墻組件具有約34的STC等級(jí)。結(jié)果是與使用相等質(zhì)量和厚度的通用(未處理)石膏板的相同結(jié)構(gòu)和建筑成果相比，降低了通過該墻結(jié)構(gòu)傳遞的噪音約20分貝。通過下面的附圖并結(jié)合下面的詳細(xì)說明，能更完全地理解本發(fā)明，在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明制造的層壓結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，用于最小化通過該材料的聲音傳輸；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明制造的層壓結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例，用于最小化通過該材料的聲音傳輸；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明制造的層壓結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例，用于最小化通過該材料的聲音傳輸；圖4示出了與多個(gè)層壓面板相關(guān)的計(jì)算的損耗系數(shù)，每個(gè)具有單獨(dú)的膠配方(glueformulation)；圖5示出了與多個(gè)層壓面板相關(guān)的計(jì)算的損耗系數(shù)，每個(gè)具有單獨(dú)的膠配方，以及與本發(fā)明的雙膠實(shí)施例相關(guān)的計(jì)算的損耗系數(shù)；圖6A是墻結(jié)構(gòu)的平面視圖，其中墻結(jié)構(gòu)600的一個(gè)面板包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例構(gòu)造的層壓面板；圖6B是沿圖6A的線6B-6B截取的橫截面視圖；圖7A是墻結(jié)構(gòu)的平面視圖，其中墻結(jié)構(gòu)700的兩個(gè)面板包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的層壓面板；圖7B是沿圖7A的線7B-7B截取的橫截面視圖。具體實(shí)施例方式下面的詳細(xì)說明僅是示例性而不是限制性的。通過本說明，本發(fā)明的其它實(shí)施例，例如外和內(nèi)層材料的數(shù)量、類型、厚度、尺寸、面積、形狀和布置順序，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。用于制造根據(jù)本發(fā)明的層壓面板的方法考慮了多個(gè)系數(shù)膠的精確化學(xué)成分；擠壓工藝；和干燥和除濕工藝。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的層壓結(jié)構(gòu)100。在圖1中，該結(jié)構(gòu)中的層被從頂部到底部描述，該結(jié)構(gòu)示出為水平取向。但是應(yīng)理解，本發(fā)明的層壓結(jié)構(gòu)在放置在垂直墻或門上時(shí)為垂直地取向，且當(dāng)放置在天花板或地板上時(shí)為水平地或甚至成角度地取向。因此，對(duì)頂部和底部層的說法應(yīng)被理解為是僅指如圖1中取向的這些層，不用在該結(jié)構(gòu)的垂直或其它使用的環(huán)境中。在圖1中，參考標(biāo)號(hào)100指整個(gè)層壓面板。頂部層101由標(biāo)準(zhǔn)石膏材料構(gòu)成且在一個(gè)實(shí)施例中是1/4英寸厚。當(dāng)然，許多其它組合和厚度可被根據(jù)需要用于任意層。厚度僅由得到的層壓結(jié)構(gòu)所需的聲學(xué)衰減(即其STC等級(jí))和得到的結(jié)構(gòu)的重量(其將限制工人把該層壓結(jié)構(gòu)安裝在墻、天花板、地板和門上用于其用途的能力)限制。頂部層101中的石膏板典型地是利用標(biāo)準(zhǔn)的已知的技術(shù)制造且由此用于制造石膏板的方法將不予描述。替代地，層101可以是陶瓷基的板、木板、鎂氧化物基的板或鈣硅酸鹽板層中的任一種。接著，在石膏板101的底部表面101-1上的是稱為“QuietGlue”粘接劑的膠104的構(gòu)圖層。膠104，由通過添加劑改性的粘彈性聚合物制造，該添加劑給予該膠以凝固時(shí)規(guī)定的剪切模量、使得在特定范圍的頻率處的聲音消散最優(yōu)化。膠層104可具有從約1/64英寸到約1/8英寸的厚度，盡管也可使用其它厚度。當(dāng)聲音中的能量與由周圍層約束的膠相互作用時(shí)，聲音能量將被顯著地消散，由此減少了跨目標(biāo)頻率范圍的聲音振幅。因此，通過得到的層壓結(jié)構(gòu)傳輸?shù)穆曇裟芰勘伙@著減少。典型地，膠104由表1中所列的材料制造，盡管在本發(fā)明中也可使用具有類似于直接列于表1下的材料性能的膠。該膠組分和整個(gè)層壓結(jié)構(gòu)的重要特點(diǎn)是膠凝固時(shí)的剪切模量。該剪切模量可根據(jù)在表1中所列的給定范圍的給定材料的關(guān)注的頻率范圍而被從IO3到107N/m2(或帕斯卡)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>注意如表1所示，被膠最佳衰減的聲音頻率從對(duì)于IO3帕斯卡(Pa)剪切模量的約160Hz，到對(duì)于約IO5Pa剪切模量的約2500Hz及其到對(duì)于約IO6Pa剪切模量的約5500Hz而變化。通過降低丙烯酸酯聚合物的重量百分比和增加丙烯酸聚合物或橡膠的重量百分比，所有其它成分保持恒定，如表1所示，剪切模量被增加。表1在第四列示出了粘彈性膠的優(yōu)選實(shí)施例，其具有在160Hz處的優(yōu)化的聲音衰減。該優(yōu)選配方僅是粘彈性膠的一個(gè)例子。其它配方可被用于實(shí)現(xiàn)類似的結(jié)果且給定的范圍是這里研究的成功配方的示例。QuietGlue粘接劑的物理固態(tài)特性包括1)低于室溫的寬玻璃轉(zhuǎn)變溫度；2)橡膠的機(jī)械響應(yīng)特征(即，斷裂伸長、低彈性模量)；3)室溫下的較強(qiáng)的剝離強(qiáng)度；4)室溫下IO3和107N/m2之間的剪切模量；6)不溶于水(不易膨脹)；7)干冰溫度下容易從基底剝離；和QuietGlue粘接劑可從SeriousMaterials,1250ElkoDrive,Sunnyvale,CA94089獲得。施加到膠層104的是約束層102，其由石膏、乙烯樹脂、鋼、木、陶瓷或其它適于該應(yīng)用的材料組成。如果層102是乙烯樹脂，該乙烯樹脂被質(zhì)量加載(massloaded)且在一個(gè)實(shí)施例中，具有每平方英尺一磅的表面密度或更大。質(zhì)量加載的乙烯樹脂可從多個(gè)制造商獲得，包括Technifoam，ofMinneapolis，MN。約束層102可改善如此構(gòu)造的層壓面板的聲音衰減和物理特性。作為另一個(gè)例子，約束層102可以是例如30規(guī)格(guage)(0.012英尺厚)厚度的鍍鋅鋼板。鋼具有比乙烯樹脂更高的楊氏模量且由此可比乙烯樹脂更好地作為聲學(xué)約束層。但是，由于其它容易切割的原因，乙烯樹脂可被用于層壓結(jié)構(gòu)中代替鋼。纖維素、木、塑料、陶瓷或其它約束材料也可被使用以代替乙烯樹脂或鋼。該替代的材料可以是任意類型的和任意適當(dāng)?shù)暮穸?。在圖1的例子中，約束材料102近似于施加到上面板101的膠層104的尺寸和形狀。粘彈性膠105的第二層被施加到約束層102的第二表面。膠105在各方面類似于膠104，除了膠105在凝固狀態(tài)的剪切模量。對(duì)于膠104，規(guī)定的剪切模量允許優(yōu)化在特定頻率范圍處的聲音消散。通過設(shè)定膠105剪切模量(和由此目標(biāo)頻率)不同于膠104的剪切模量(和由此目標(biāo)頻率)，層壓面板能同時(shí)消散兩種頻率區(qū)域且改善面板的總聲學(xué)衰減。通過添加一個(gè)或多個(gè)附加的約束層和要求的一個(gè)或多個(gè)附加的膠層，層壓面板可被調(diào)制以衰減三個(gè)或多個(gè)目標(biāo)頻率范圍。石膏板層103被放置在結(jié)構(gòu)的底部上且小心地以均勻的壓力(以磅每平方英寸測量)、溫度和時(shí)間可控的方式擠壓。替代地，層103可以是陶瓷基的板、木板、鎂氧化物基的板或硅酸鈣板的層中的任一種。最后，該組件受到除濕和干燥以允許面板被干燥，典型地持續(xù)四十八(48)小時(shí)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，膠104，當(dāng)噴灑在頂部層101的或任一其它材料的底部表面上時(shí)，遭受到氣流流動(dòng)持續(xù)約四十五秒，以部分地干燥該膠。氣體可被加熱，在這種情況下流動(dòng)時(shí)間可被減少。膠104，當(dāng)被初始噴灑在其要被施加到的任意材料上時(shí)，是液體的。通過部分地干燥該膠104，通過空氣干燥持續(xù)選擇的時(shí)間或通過提供氣流在膠的表面上流動(dòng)，膠104變?yōu)檎澈缤z帶上的膠，通常稱為壓力敏感粘接劑(“PSA”)。在膠104上流動(dòng)的氣體可以例如是空氣或干燥的氮。該氣體為膠104除濕，與例如在美國專利No.7181891中描述的擠壓工藝相比改了善生產(chǎn)量，在該專利中膠104在把層103放置就位之前不被干燥可估計(jì)的時(shí)間。第二面板，例如約束層102，然后被放置在膠104上且以選擇的壓力持續(xù)選擇的時(shí)間壓靠膠104下的材料(在圖1的例子中，頂部層101)。第二層膠105的被施加到約束層102的表面上，該表面位于約束材料102的遠(yuǎn)離頂部層101朝向的那一側(cè)上。在一個(gè)實(shí)施例中，膠層105被施加到底部層103的內(nèi)側(cè)，而不是施加到層102。氣體可被在膠層105上流動(dòng)或強(qiáng)制流動(dòng)，以把膠105改變?yōu)镻SA，如果需要的話。底部層103被放置在堆疊的層101、104、102和105上。得到的結(jié)構(gòu)被允許固定在約每平方英寸二到五磅的壓力下，這依賴于每個(gè)組件的精確要求，持續(xù)一段時(shí)間，其范圍從數(shù)分鐘到數(shù)小時(shí)，這依賴于膠層104和105中最終組件中的狀態(tài)。其它壓力可按需使用。在一個(gè)實(shí)施例中，膠104和105約1/16英寸厚；但是也可使用其它厚度。膠層104和105可被利用刷子、油灰刀、填縫槍、噴灑、利用膠帶施加或以其它已知的方法施加。圖2示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例，其包括層壓面板200，其中沒有約束層。在圖2中，頂部層101由標(biāo)準(zhǔn)石膏材料組成且在一個(gè)實(shí)施例中是5/16英寸厚。在石膏板201的底部表面201-1上的是稱為“QuietGlue”粘接劑的粘彈性膠204的構(gòu)圖層。膠204的圖案的覆蓋部分可構(gòu)成石膏板201的表面面積的百分之二十(20)到八十(80)。膠205的第二層也布置在石膏板201的底部表面201-1上。膠205也具有圖案，其覆蓋表面201-1的百分之二十(20)到八十(80)且被布置為使得其物質(zhì)上或基本上不重疊表面201-1上任意處的膠204。膠層204和205在許多方面物理上類似，除了它們的剪切模量。對(duì)于組件100，膠204和205被設(shè)計(jì)具有不同的剪切模量，以在不同的頻率范圍消散能量。材料203的底部層被放置在堆疊的層201、204和205上。得到的結(jié)構(gòu)被允許在約每平方英寸二至五磅壓力下固定持續(xù)選擇的時(shí)間，這依賴于每個(gè)組件的精確要求，盡管其它壓力也可按需使用。壓力下的固定時(shí)間可從數(shù)分鐘到數(shù)小時(shí)，如上所述依賴于面板203被連接到組件時(shí)膠204和205的狀態(tài)。在圖2的結(jié)構(gòu)的制造中，組裝方法可類似于對(duì)于圖1的結(jié)構(gòu)的描述。在圖2的實(shí)施例中，外部層201和203是石膏板，且每個(gè)都具有5/16英寸的厚度。圖3是第三層壓面板300的例子，其中第二約束層306和第三膠層307被加到圖1所示的組件。外部層301和303在一個(gè)實(shí)施例中是具有1/4英寸厚度的石膏板。在圖3的層壓結(jié)構(gòu)的制造中，方法類似于對(duì)于圖1和圖2的相應(yīng)層壓結(jié)構(gòu)100和200的描述。但是，在底部層303被施加前(底部層303對(duì)應(yīng)于圖1和2中的相應(yīng)底部層103和203)，第一約束材料302被放置在膠304上。接著，膠305的第二層被施加到約束材料的遠(yuǎn)離頂部層301朝向的那一側(cè)的表面上。在最終層303被增加之前，附加約束層306和膠層307被放置在組件上。在一個(gè)實(shí)施例中，膠層305被施加到第二約束層306的暴露層。在另一實(shí)施例中，膠層307被施加到底部層303的內(nèi)側(cè)，而不是施加到約束層306。適用于約束層302和306的材料與確定用于約束層102的材料相同。底部層303被放置在堆疊的層301、304、302,305,306和307上。層疊結(jié)構(gòu)300在約每平方英寸二至五磅的壓力下以規(guī)定的方式被干燥，依賴于每個(gè)組件的精確要求，盡管其它壓力也可按需使用。干燥典型地通過加熱持續(xù)約24至約48小時(shí)且在溫度約90°F至約120°F下進(jìn)行。對(duì)于最終組件的干燥時(shí)間，通過流動(dòng)、吹或迫使空氣或其它合適的氣體經(jīng)過膠的每層以從每層膠去除液體(例如水)且由此把膠轉(zhuǎn)變?yōu)镻SA，該時(shí)間可被減少至數(shù)分鐘。圖4示出了圖1所示的實(shí)施例的計(jì)算的損耗系數(shù)，其中兩個(gè)膠層104和105具有相同的給定的剪切模量?？偣簿艞l曲線被示出，其表示從IO3帕斯卡(Pa)到IO7Pa的膠剪切模量。帕斯卡是每平方米的牛頓力。曲線401表示具有膠104和膠105(具有剪切模量5XIO4Pa)的層壓面板100的計(jì)算的面板損耗系數(shù)。面板100具有在1500Hz處的約0.25的最大損耗系數(shù)。曲線402表示具有膠104和105(具有剪切模量1XIO6Pa)的層壓面板100的計(jì)算的面板損耗系數(shù)。曲線402示出了跨頻率范圍6000Hz到10000Hz的約0.25的最大損耗系數(shù)。曲線403表示具有膠104和105(具有剪切模量1XIO7Pa)的層壓面貌100的計(jì)算的面板損耗系數(shù)。曲線403示出了從10000Hz以上的約0.14的最大損耗系數(shù)。圖5示出了圖1中所示的實(shí)施例的計(jì)算的損耗系數(shù)，其中膠層104和105具有不同的給定剪切模量。曲線405表示例如圖1中所示實(shí)施例的面板的預(yù)測的損耗系數(shù)，該實(shí)施例中膠104具有IO3Pa的剪切模量且膠IO5具有IO6Pa的剪切模量。如曲線504所示，具有所述兩種不同膠104、105的面板100具有在約100Hz處的0.25的最大損耗系數(shù)且從約4600Hz到10000Hz具有高于0.1的損耗系數(shù)。曲線501、502和503(圖4中的相應(yīng)曲線401、402和403的復(fù)制)被示出以比較與具有兩種不同膠的面板100相關(guān)聯(lián)的預(yù)測損耗系數(shù)和與具有膠層104和105(具有相同剪切模量)的面板100相關(guān)聯(lián)的預(yù)測損耗系數(shù)?？梢钥粗罥J，組合性能，在許多但不是所有頻率上，超過了其它任一基于單膠配方的面板的性能。這種雙配方膠的面板可解決在當(dāng)今典型墻組件中出現(xiàn)的低和高頻問題。重要的是要注意，粘彈性粘接劑材料性能還作為溫度的函數(shù)而發(fā)生非常大的變化，很像它們隨頻率而變化。例如，對(duì)于給定粘彈性材料，模量和損耗系數(shù)可在IOHz且25攝氏度時(shí)與其在700Hz且50攝氏度時(shí)相同。粘彈性材料在高頻時(shí)表現(xiàn)“更冷”且在低頻時(shí)“更熱”。換句話說，在溫度和頻率之間存在直接和成比例的關(guān)系。實(shí)際上，由多種途徑來說明給定材料的該特性。溫度可被操持恒定且測試被在非常寬的頻率范圍內(nèi)測試?；蛘?，溫度可被變化且材料在非常窄的頻率范圍內(nèi)測試。然后，溫度/頻率方程被使用以最終“簡化”數(shù)據(jù)和描述材料的特征。該現(xiàn)象在DavidJones的書ViscoelasticVibrationDamping中有描述，其文章內(nèi)容通過參考合并于此。處于這些原因，本發(fā)明還可被認(rèn)為可用于為遭受多種溫度暴露的組件提供改善的聲學(xué)隔離。在這種情況下，在同一面板中，第一層的膠可被設(shè)計(jì)為在0攝氏度(大概在寒冷天氣中的冬季溫度)時(shí)具有最大衰減，且第二層的膠被設(shè)計(jì)為在25攝氏度(大概夏季溫度)時(shí)具有最大衰減。參考圖6A和6B，墻組件600被示出。該組件包括前側(cè)610，其被使用例如圖1披露的層壓結(jié)構(gòu)100構(gòu)造，和后面板608，其為X型石膏墻板的單一層。面板608和610被附連到2X4樁602、604和606。這些通過參考圖6B的橫截面視圖更容易理解。氈型(batt-type)或中空(blown-in)熱絕緣件612被定位在每個(gè)腔618和620中，其封閉在2X4樁結(jié)構(gòu)之間。參考圖7A和7B，墻面板700具有前側(cè)710和背側(cè)708，其每個(gè)都使用利用圖1所示的層壓結(jié)構(gòu)100構(gòu)造的以四分之一英寸石膏板的層壓結(jié)構(gòu)。如關(guān)于圖6A和6B的類似地披露，墻面板組件700包括2X4樁結(jié)構(gòu)702、704和706。類似于圖6B所示的方式，腔718和720包括氈型或等同隔離件712。由于墻面板組件700包括層壓的前和后面板，提供了增加的聲音傳輸損耗等級(jí)且還提供了類似地附加抗火性。本發(fā)明的層壓結(jié)構(gòu)中每個(gè)材料的給定的尺寸可根據(jù)成本、總厚度、重量和期望的聲音傳輸特性而改變。例如，具有不同剪切模量的膠的兩種或多種非重疊圖案可被用在圖2的實(shí)施例中，以實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)或多個(gè)不同頻率范圍上的峰值聲音衰減。類似地，在圖1和3的實(shí)施例的每個(gè)中所示的每個(gè)膠層可類似地由兩種或多種圖案的膠制造，每種膠具有不同的且獨(dú)特的剪切模量，以提供面板，由于存在不同類型的膠，該面板實(shí)現(xiàn)在許多不同頻率范圍上的峰值聲音衰減。本發(fā)明的一實(shí)施例在圖1的結(jié)構(gòu)或圖3的結(jié)構(gòu)中的每個(gè)膠層中使用具有不同剪切模量的兩種或多種膠。每個(gè)膠層可被設(shè)置為使得具有相同剪切模量的膠在不同膠層中直接位于彼此之上或之下。替代地，每個(gè)膠層可別設(shè)置為使得具有相同剪切模量的膠在這些結(jié)構(gòu)中不直接位于彼此之上或之下。如上述說明可明白，該圖案的結(jié)構(gòu)可被調(diào)整，以在選擇的頻率范圍中給出期望的聲音衰減。構(gòu)成每個(gè)膠層的膠的圖案可利用已知設(shè)計(jì)的刷子或施膠器以條或方塊或其它形狀施加。上述實(shí)施例和它們的尺寸是示意性而不是限制性的。此外，本發(fā)明的其它實(shí)施例通過上述說明將變得顯而易見。因此，本發(fā)明的層壓結(jié)構(gòu)提供與該結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的聲音傳輸?shù)燃?jí)數(shù)的顯著改善且由此顯著減少了從一個(gè)房間到相鄰房間的傳輸?shù)穆曇簦瑫r(shí)在多個(gè)頻率處提供特定的附加聲音消散。通過上述說明，本發(fā)明的其它實(shí)施例將是顯而易見的。權(quán)利要求一種層壓面板，包括第一層材料，具有外表面和內(nèi)表面；第二層材料，具有外表面和內(nèi)表面；和膠層，與所述第一層材料的內(nèi)表面和所述第二層材料的內(nèi)表面接觸，由此把第一層材料和第二層材料結(jié)合在一起，所述膠層由至少兩種不同的膠組成，包括具有第一剪切模量的第一膠和具有第二剪切模量的第二膠。2.如權(quán)利要求1的面板，其中所述第一膠形成第一圖案，所述第二膠形成第二圖案，以使得所述第一膠物質(zhì)上不與所述第二膠重疊。3.如權(quán)利要求2的面板，其中所述第一剪切模量導(dǎo)致所述第一膠具有第一損耗系數(shù)，第一損耗系數(shù)在第一頻率范圍內(nèi)最有效，且所述第二剪切模量導(dǎo)致所述第二膠具有第二損耗系數(shù)，第二損耗系數(shù)在第二頻率范圍內(nèi)最有效。4.如權(quán)利要求3的面板，其中所述第一頻率范圍和所述第二頻率范圍彼此不同。5.如權(quán)利要求3的面板，其中所述第一損耗系數(shù)在所述第一頻率范圍內(nèi)達(dá)到峰值時(shí)所處的頻率不同于所述第二損耗系數(shù)在所述第二頻率范圍內(nèi)達(dá)到峰值時(shí)所處的頻率。6.如權(quán)利要求3的面板，其中所述第一損耗系數(shù)在所述第一頻率范圍內(nèi)到達(dá)峰值時(shí)所處的頻率不同于所述第二損耗系數(shù)在所述第二頻率范圍內(nèi)到達(dá)峰值時(shí)所處的頻率，其方式是，第一膠在相對(duì)低的頻率范圍內(nèi)衰減聲能，第二膠在相對(duì)高的頻率范圍內(nèi)衰減聲能。7.如權(quán)利要求6的面板，其中所述聲能包括聲音和振動(dòng)能量。8.如權(quán)利要求7的面板，其中所述聲能包括空氣傳播聲音和結(jié)構(gòu)振動(dòng)能量。9.如權(quán)利要求1的面板，還包括第三層材料，具有外表面和內(nèi)表面；和第二層膠，與所述第二層材料的外表面和所述第三層材料的內(nèi)表面接觸，由此把所述第三層材料結(jié)合到所述第二層材料。10.如權(quán)利要求9的面板，其中所述第二層膠具有不同于所述第一膠和所述第二膠的剪切模量的獨(dú)特剪切模量，由此為第三層膠在第三頻率范圍內(nèi)提供峰值損耗系數(shù)。11.如權(quán)利要求9的面板，其中所述第二層膠由至少兩種不同膠組成，第三膠和第四膠，所述第三膠具有第三剪切模量，所述第四膠具有第四剪切模量。12.如權(quán)利要求9的面板，其中所述第三膠形成第一圖案，所述第四膠形成第二圖案，以使得所述第三膠物質(zhì)上不與所述第四膠重疊。13.如權(quán)利要求12的面板，其中所述第三剪切模量導(dǎo)致所述第三膠具有第三損耗系數(shù)，第三損耗系數(shù)在第三頻率范圍內(nèi)最有效，所述第四剪切模量導(dǎo)致所述第四膠具有第四損耗系數(shù)，第四損耗系數(shù)在第四頻率范圍內(nèi)最有效。14.如權(quán)利要求12的面板，其中所述第三頻率范圍和所述第四頻率范圍彼此不同。15.如權(quán)利要求12的面板，其中所述第三損耗系數(shù)在所述第三頻率范圍內(nèi)達(dá)到峰值時(shí)所處的頻率不同于所述第四損耗系數(shù)在所述第四頻率范圍內(nèi)達(dá)到峰值時(shí)所處的頻率。16.如權(quán)利要求12的面板，其中所述第三損耗系數(shù)在所述第三頻率范圍內(nèi)達(dá)到峰值時(shí)所處的頻率不同于所述第四損耗系數(shù)在所述第四頻率范圍內(nèi)達(dá)到峰值時(shí)所處的頻率，其方式是，第三膠在相對(duì)低的頻率范圍內(nèi)衰減聲能，第四膠在相對(duì)高的頻率范圍內(nèi)衰減聲能。17.如權(quán)利要求16的面板，其中所述聲能包括聲音和振動(dòng)能量。18.如權(quán)利要求17的面板，其中所述聲能包括空氣傳播聲音和結(jié)構(gòu)振動(dòng)能量。19.一種層壓面板，包括三或更多層材料，所述三或更多層材料中的兩層每個(gè)都具有外表面和內(nèi)表面，且第三層材料和任意附加層材料僅具有內(nèi)表面；第三層材料包括位于所述三或更多層材料中的兩層的內(nèi)表面之間的約束層材料；和至少兩層膠，每層膠都與至少兩層材料的內(nèi)表面接觸，每層膠把該膠層接觸的兩層材料結(jié)合在一起，且所述兩層膠的至少一層具有不同于所述至少兩層膠的一個(gè)或多個(gè)其它層的剪切模量。20.如權(quán)利要求19的層壓面板，其中所述兩層膠的至少一層包括至少兩種不同的膠，包括具有第一剪切模量的第一膠和具有第二剪切模量的第二膠。21.如權(quán)利要求19的面板，其中所述兩層膠的至少一層包括形成為第一圖案的第一膠和形成為第二圖案的第二膠，以使得所述第一膠物質(zhì)上不與所述第二膠重疊。22.如權(quán)利要求19的面板，其中所述第一剪切模量導(dǎo)致所述第一膠具有第一損耗系數(shù)，第一損耗系數(shù)在第一頻率范圍內(nèi)最有效，所述第二剪切模量導(dǎo)致所述第二膠具有第二損耗系數(shù)，第二損耗系數(shù)在第二頻率范圍內(nèi)最有效。23.如權(quán)利要求22的面板，其中所述第一頻率范圍和所述第二頻率范圍彼此不同。24.如權(quán)利要求22的面板，其中所述第一損耗系數(shù)在所述第一頻率范圍達(dá)到峰值時(shí)所處的頻率不同于所述第二損耗系數(shù)在所述第二頻率范圍內(nèi)達(dá)到峰值時(shí)所處的頻率。25.如權(quán)利要求22的面板，其中所述第一損耗系數(shù)在所述第一頻率范圍達(dá)到峰值時(shí)所處的頻率不同于所述第二損耗系數(shù)在所述第二頻率范圍內(nèi)達(dá)到峰值時(shí)所處的頻率，其方式是，第一膠在相對(duì)低的頻率范圍內(nèi)衰減聲能，第二膠在相對(duì)高的頻率范圍內(nèi)衰減聲能。26.如權(quán)利要求25的面板，其中所述聲能包括聲音和振動(dòng)能量。27.如權(quán)利要求26的面板，其中所述聲能包括空氣傳播聲音和結(jié)構(gòu)振動(dòng)能量。28.一種形成層壓面板的方法，所述方法包括形成第一層材料，其具有外表面和內(nèi)表面；形成第二層材料，其具有外表面和內(nèi)表面；把膠層放置為與所述第一層材料的內(nèi)表面和所述第二層材料的內(nèi)表面接觸，由此把所述第一層材料和第二層材料結(jié)合在一起，所述膠層由至少兩種不同的膠組成，包括具有第一剪切模量的第一膠和具有第二剪切模量的第二膠。29.如權(quán)利要求28的方法，其中所述第一膠形成第一圖案，所述第二膠形成第二圖案，以使得所述第一膠物質(zhì)上不與第二膠重疊。30.如權(quán)利要求29的方法，其中所述第一剪切模量導(dǎo)致所述第一膠具有第一損耗系數(shù)，第一損耗系數(shù)在第一頻率范圍內(nèi)最有效，所述第二剪切模量導(dǎo)致所述第二膠具有第二損耗系數(shù)，第二損耗系數(shù)在第二頻率范圍內(nèi)最有效。31.如權(quán)利要求30的方法，其中所述第一頻率范圍和所述第二頻率范圍彼此不同。32.如權(quán)利要求31的方法，其中所述第一損耗系數(shù)在所述第一頻率范圍內(nèi)達(dá)到峰值時(shí)所處的頻率不同于所述第二損耗系數(shù)在所述第二頻率范圍內(nèi)到達(dá)峰值時(shí)所處的頻率。33.如權(quán)利要求31的方法，其中所述第一損耗系數(shù)在所述第一頻率范圍內(nèi)達(dá)到峰值時(shí)所處的頻率不同于所述第二損耗系數(shù)在所述第二頻率范圍內(nèi)到達(dá)峰值時(shí)所處的頻率，其方式是，第一膠在相對(duì)低的頻率范圍內(nèi)衰減聲能，第二膠在相對(duì)高的頻率范圍內(nèi)衰減聲能。34.如權(quán)利要求33的方法，其中所述聲能包括聲音和振動(dòng)能量。35.如權(quán)利要求34的方法，其中所述聲能包括空氣傳播聲音和結(jié)構(gòu)振動(dòng)能量。36.如權(quán)利要求28的方法，還包括形成第三層材料，其具有外表面和內(nèi)表面；和把第二層膠放置為接觸所述第二層材料的外表面和所述第三層材料的內(nèi)表面，由此把所述第三層材料結(jié)合到所述第二層材料。37.如權(quán)利要求36的方法，其中所述第二層膠具有不同于所述第一膠和所述第二膠的剪切模量的獨(dú)特剪切模量，由此為所述第二層膠提供在第三頻率范圍內(nèi)的峰值損耗系數(shù)。38.如權(quán)利要求36的方法，其中所述第二層膠由至少兩種不同的膠組成，第三膠和第四膠，所述第三膠具有第三剪切模量，所述第四膠具有第四剪切模量。39.如權(quán)利要求38的方法，其中所述第三膠形成第一圖案，所述第四膠形成第二圖案，以使得所述第三膠物質(zhì)上不與所述第四膠重疊。40.如權(quán)利要求38的方法，其中所述第三剪切模量導(dǎo)致所述第三膠具有第三損耗系數(shù)，第三損耗系數(shù)在第三頻率范圍內(nèi)最有效，所述第四剪切模量導(dǎo)致所述第四膠具有第四損耗系數(shù)，第四損耗系數(shù)在第四頻率范圍內(nèi)最有效。41.如權(quán)利要求38的方法，其中所述第三頻率范圍和所述第四頻率范圍彼此不同。42.如權(quán)利要求38的方法，其中所述第三損耗系數(shù)在上所述第三頻率范圍內(nèi)達(dá)到峰值時(shí)所處的頻率不同于所述第四損耗系數(shù)在所述第一頻率范圍內(nèi)達(dá)到峰值時(shí)所處的頻率。43.如權(quán)利要求38所述的方法，其中第三損耗系數(shù)在上所述第三頻率范圍內(nèi)達(dá)到峰值時(shí)所處的頻率不同于所述第四損耗系數(shù)在所述第四頻率范圍內(nèi)達(dá)到峰值時(shí)所處的頻率，其方式是，第三膠在相對(duì)低的頻率范圍內(nèi)衰減聲能，第四膠在相對(duì)高的頻率范圍內(nèi)衰減聲能。44.如權(quán)利要求43的方法，其中所述聲能包括聲音和振動(dòng)能量。45.如權(quán)利要求44的方法，其中所述聲能包括空氣傳播聲音和結(jié)構(gòu)振動(dòng)能量。全文摘要用在建筑結(jié)構(gòu)(隔離物、墻、天花板、地板或門)中的面板，其在多個(gè)特定頻率范圍內(nèi)具有改善的聲學(xué)隔音性，該面板包括層壓結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有作為其整體部分的改變的彈性模量的一個(gè)或多個(gè)層粘彈性材料，該材料還作為膠和能量消散層；且，在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)約束層，例如石膏、陶瓷、金屬、纖維素、木、或基于石油的產(chǎn)品，例如塑料、乙烯、塑料或橡膠。在一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)準(zhǔn)墻板，典型地為石膏，包括層壓結(jié)構(gòu)的外表面。文檔編號(hào)E04B1/82GK101835946SQ200880104922公開日2010年9月15日申請(qǐng)日期2008年6月30日優(yōu)先權(quán)日2007年6月30日發(fā)明者布蘭頓·D·蒂尼亞諾夫申請(qǐng)人:西里厄斯材料股份有限公司