具有吸音特性的结构化薄膜制造技术

本文公开了具有吸音性能的结构化薄膜。还公开了制备和使用所述结构化薄膜的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有吸音特性的结构化薄膜以及制备和使用这种结构 化薄膜的方法。
技术介绍
本领域不断需要能提供包括吸音特性在内的声学特性的制品。
技术实现思路
本专利技术涉及能够向某一区域提供包括吸音特性在内的声学特性的 结构化薄膜。根据本专利技术的一个示例性实施例，结构化薄膜包括基本 上平坦的薄膜部分，其具有第一主表面、第二主表面、和平均薄膜部 分厚度；以及多个管状凸起，其从基本上平坦的薄膜部分延伸，其中 一个或更多个管状凸起包括(i)孔洞，其从第一主表面上方的第一凸起 末端延伸进入或穿过基本上平坦的薄膜部分，(ii)凸起侧壁，其围绕该 孔洞的至少一部分，该凸起侧壁具有凸起侧壁外表面、凸起侧壁内表 面和凸起侧壁厚度，以及(iii)凸起长度，其从第一凸起末端延伸一段 距离到达第一主表面，其中凸起长度对平均薄膜部分厚度的比为至少 约3.5。在一些实施例中，凸起长度对平均薄膜部分厚度的比为至少约 4,0，并且甚至为约10.0或更大。在本专利技术的另一个示例性实施例中，结构化薄膜包括基本上平 坦的薄膜部分，其包括可热成形的材料，该材料具有第一主表面、第 二主表面和平均薄膜部分厚度；以及多个管状凸起，其从基本上平坦 的薄膜部分延伸，其中一个或更多个管状凸起包括(i)孔洞，其从第一 主表面上方的第一凸起末端延伸进入或穿过基本上平坦的薄膜部分，(ii) 凸起侧壁，其围绕该孔洞的至少一部分，该凸起侧壁包括可热成形的材料并且具有凸起侧壁外表面、凸起侧壁内表面和凸起侧壁厚度，以 及(iii)末端到末端凸起长度，其从第一凸起末端延伸一段距离到达第 二主表面下方的第二凸起末端。在本专利技术的又一个示例性实施例中，结构化薄膜包括基本上平 坦的薄膜部分，其包括可热成形的材料，该材料具有第一主表面、第 二主表面和平均薄膜部分厚度；以及多个管状凸起，其从基本上平坦 的薄膜部分延伸，其中管状凸起的至少一部分包括(i)孔洞，其从第一 主表面上方的第一凸起末端延伸穿过基本上平坦的薄膜部分到达基本 上平坦的薄膜部分下方的第二凸起末端，从而提供贯穿结构化薄膜的 开口， (ii)凸起侧壁，其围绕该孔洞的至少一部分，该凸起侧壁包括可 热成形的材料并且具有凸起侧壁外表面、凸起侧壁内表面和凸起侧壁 厚度，以及(iii)末端对末端凸起长度，其从第一凸起末端延伸一段距 离到达第二凸起末端。本专利技术还涉及制备结构化薄膜的方法以及在多种应用中使用结构 化薄膜的方法。在本专利技术的一个示例性实施例中，使用结构化薄膜的 方法包括吸收某一区域内的声音的方法，其中该方法包括使用结构化 薄膜围绕该区域的至少一部分的步骤。在研究了本专利技术所公开的实施例的以下具体实施方式和所附权利 要求后，本专利技术的这些特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易 见。附图说明结合附图进一步描述本专利技术，其中图1示出了本专利技术的示例性结构化薄膜；图2A-2F示出了图1的示例性结构化薄膜的基本上平坦的薄膜部 分上的示例性管状凸起沿线A-A的可能的横截面构型；图3示出了附接到附加层的本专利技术示例性结构化薄膜的侧视图；图4示出了附接到附加层的本专利技术另一个示例性结构化薄膜的侧视图5示出了适于形成本专利技术的结构化薄膜的示例性装置的示意图6用图表方式示出了本专利技术的示例性结构化薄膜的吸音系数与 频率之间的关系；以及图7用图表方式示出了本专利技术的示例性结构化薄膜的阻抗管测试 数据。具体实施例方式本专利技术涉及能够提供声学特性的结构化薄膜，其中该声学特性包 括但不限于能量耗散、反射/导向或能量转换(例如，移动粒子的动能 因摩擦而转换为热能)。如本文所用，术语结构化是指薄膜的形 状特征，即沿薄膜基本上平坦的薄膜部分的至少一个主外表面出现管 状凸起。术语结构化并不用于描述用来形成薄膜的管状凸起和基 本上平坦的薄膜部分的材料的取向。结构化薄膜(l)具有特殊的吸音特性；(2)具有能使它们用于多种应 用的结构化特征；并且(3)可以以高性价比的方式制造。本专利技术还涉及 制备结构化薄膜的方法，以及在包括吸音应用在内的多种应用中使用 结构化薄膜的方法。图1示出了本专利技术的示例性结构化薄膜。图1的示例性结构化薄 膜10包括基本上平坦的薄膜部分11和延伸至基本上平坦的薄膜部分 11的第一主表面13上方的多个管状凸起12。正如以下更详细地描述 的，管状凸起12包括从第一主表面13上方的第一凸起末端16延伸进 入或穿过基本上平坦的薄膜部分11的孔洞15、围绕孔洞15的至少一 部分的凸起侧壁18以及从第一凸起末端16延伸一段距离到达第一主 表面13的凸起长度L。此外，示例性结构化薄膜10可附接到附加层和 /或元件上，如下所述。I.三维结构化薄膜如图1的示例性结构化薄膜IO所示，本专利技术的三维结构化薄膜包 括能使结构化薄膜用于多种应用的多个元件。例如，在一些实施例中， 本专利技术的结构化薄膜能够向给定基板和/或区域提供特殊的声学特性。 以下提供了本专利技术的结构化薄膜的可能元件的说明以及所得结构化薄 膜的特性。A.结构化薄膜元件本专利技术的结构化薄膜可以包括一个或更多个下列元件。 1.基本上平坦的薄膜部分本专利技术的结构化薄膜包括诸如图1中所示示例性结构化薄膜10的 基本上平坦的薄膜部分11之类基本上平坦的薄膜部分。该基本上平坦 的薄膜部分具有第一主表面、与第一主表面相对的第二主表面、以及 从第一主表面延伸到第二主表面的平均薄膜部分厚度t。如本文所用， 术语基本上平坦的薄膜部分用来指本专利技术的结构化薄膜的部分，该部分围绕多个管状凸起并且使其彼此分离。如图1-4所示，基本上平坦的薄膜部分具有平坦薄膜部分，该平坦薄膜部分具有基本上小于结构化薄膜总宽度w或总长度1的平均薄膜部分厚度t。在本专利技术中，通过以下方法确定基本上平坦的薄膜部分的平均薄膜部分厚度(以t表示)测量相邻管状凸起之间多个位置处的基 本上平坦的薄膜部分的厚度，得出薄膜部分厚度的总个数X;然后计算 X个薄膜部分厚度的平均部分厚度。通常，X大于约3，并且范围从约3到约10是有利的。理想的是，每次在相邻管状凸起之间大约中间位置处进行测量，以尽可能减少管状凸起对测量的任何影响。结构化薄膜的基本上平坦的薄膜部分具有平均薄膜部分厚度，该 平均薄膜部分厚度随结构化薄膜的具体最终用途而各不相同。通常，基本上平坦的薄膜部分的平均薄膜部分厚度小于约508微米(/zm) (20 密耳)。在一些实施例中，基本上平坦的薄膜部分的平均薄膜部分厚 度为约50.8/mi (2.0密耳)至约508/rni (20密耳)。在其他实施例中， 基本上平坦的薄膜部分的平均薄膜部分厚度为约101.6pm (4.0密耳) 至约254pm (10密耳)。在另一些实施例中，基本上平坦的薄膜部分 的平均薄膜部分厚度为约101.6/mi(4,0密耳)至约152.4/xm(6.0密耳)。结构化薄膜的基本上平坦的薄膜部分可包括一种或更多种聚合材 料。合适的聚合材料包括但不限于诸如聚丙烯和聚乙烯之类聚烯烃； 烯烃共聚物(例如，含有乙酸乙烯酯的共聚物)；诸如聚对苯二甲酸 乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯之类聚酯；聚酰胺(尼龙-6和尼龙 -6，6);聚氨酯；聚丁烯；聚乳酸；聚乙烯醇；聚苯硫醚；聚砜；聚碳 酸酯；聚苯乙烯；液晶聚合物；聚乙烯-共-乙酸乙烯酯；聚丙烯腈；环 状聚烯烃；或它们的组合。在一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构化薄膜，包括：　基本上平坦的薄膜部分，具有第一主表面、第二主表面和平均薄膜部分厚度；以及　多个管状凸起，从所述基本上平坦的薄膜部分延伸，其中一个或更多个管状凸起包括：　（ｉ）孔洞，其从所述第一主表面上方的第一凸起末 端延伸进入或穿过所述基本上平坦的薄膜部分，　（ｉｉ）凸起侧壁，其围绕所述孔洞的至少一部分，所述凸起侧壁具有凸起侧壁外表面、凸起侧壁内表面和凸起侧壁厚度，以及　（ｉｉｉ）凸起长度，其从所述第一凸起末端延伸一段距离到达所述第一主表面 ，其中所述凸起长度对所述平均薄膜部分厚度的比为至少约３．５。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-4-27 60/745,7901. 一种结构化薄膜，包括基本上平坦的薄膜部分，具有第一主表面、第二主表面和平均薄膜部分厚度；以及多个管状凸起，从所述基本上平坦的薄膜部分延伸，其中一个或更多个管状凸起包括(i)孔洞，其从所述第一主表面上方的第一凸起末端延伸进入或穿过所述基本上平坦的薄膜部分，(ii)凸起侧壁，其围绕所述孔洞的至少一部分，所述凸起侧壁具有凸起侧壁外表面、凸起侧壁内表面和凸起侧壁厚度，以及(iii)凸起长度，其从所述第一凸起末端延伸一段距离到达所述第一主表面，其中所述凸起长度对所述平均薄膜部分厚度的比为至少约3.5。2. 根据权利要求1所述的结构化薄膜，其中所述基本上平坦的 薄膜部分和所述多个管状凸起包括连续的热成形结构，并且该热成形 结构无后成膜、成凸起取向。 '3. 根据权利要求1所述的结构化薄膜，其中所述基本上平坦的 薄膜部分包括选自由聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚乳酸、聚乙 烯醇、聚苯硫醚、聚砜、聚碳酸酯、聚苯乙烯、液晶聚合物、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚丙烯腈以及两种或更多种前述物质的组合组成的组 的一种或更多种聚合材料。4. 根据权利要求1所述的结构化薄膜，其中所述一个或更多个 管状凸起具有基本相似的凸起长度。5. 根据权利要求1所述的结构化薄膜，其中所述一个或更多个 管状凸起具有设置在所述第二主表面下方的第二凸起末端。6. 根据权利要求1所述的结构化薄膜，其中所述一个或更多个 管状凸起的至少一部分的凸起壁厚度等于或大于所述平均薄膜部分厚 度。7. 根据权利要求1所述的结构化薄膜，其中所述一个或更多个 管状凸起的至少一部分的凸起壁厚度随凸起长度而变化。8. 根据权利要求7所述的结构化薄膜，其中一个或更多个管状 凸起在紧邻所述第一主表面设置的凸起基座处具有第一壁厚度，在所 述第一凸起末端处具有第二壁厚度，在位于所述凸起基座和所述第一 凸起末端之间的凸起中间部分处具有第三壁厚度，其中所述第一和第 二壁厚度大于所述第三壁厚度。9. 根据权利要求7所述的结构化薄膜，其中一个或更多个管状 凸起在紧邻所述第一主表面设置的凸起基座处具有第一壁厚度，在所 述第一凸起末端处具有第二壁厚度，在位于所述凸起基座和所述第一 凸起末端之间的凸起中间部分处具有第三壁厚度，其中所述第一和第 二壁厚度小于所述第三壁厚度。10. 根据权利要求1所述的结构化薄膜，其中所述多个管状凸起 基本上垂直于所述基本上平坦的薄膜部分延伸。11. 根据权利要求1所述的结构化薄膜，其中所述一个或更多个 管状凸起的至少一部分具有延伸穿过所述基本上平坦的薄膜部分的孔 洞。12. 根据权利要求1所述的结构化薄膜，其中所述结构化薄膜具有如下尺寸平均薄膜部分厚度为约76.2/mi(3密耳)至约508/xm(20密耳)；凸起长度为约25.4/im (l密耳)至约1.27cm (500密耳)； 凸起孔洞长度为约101.6/xm (4密耳)至约1.32cm (520密耳)； 凸起孔洞直径为约25.4/mi (l密耳)至约6.35mm (250密耳)；以及凸起侧壁厚度为约25.4|um U密耳)至约508/xm (20密耳)。13. 根据权利要求1所述的结构化薄膜，其中所述凸起长度对所 述平均薄膜部分厚度的比为至少约4.0。14. 根据权利要求1所述的结构化薄膜，其中所述凸起长度对所 述平均薄膜部分厚度的比为约4.0至约10,0。15. 根据权利要求1所述的结构化薄膜，其中所述管状凸起具有 包括圆形、椭圆形、多边形、正方形、三角形、六边形、多叶形、或 它们的任何组合的管状凸起横截面形状。16. 根据权利要求1所述的结构化薄膜，其中所述管状凸起以约 10个凸起/cn^至约300个凸起/cn^的管状凸起密度沿所述基本上平坦 的薄膜部分存在。17. 根据权利要求1所述的结构化薄膜，其中所述基本上平坦的薄膜部分包括形成所述第一和第二主表面并且具有所述平均薄膜部分 厚度的单层可热成形材料。18. —种结构化薄膜，包括基本上平坦的薄膜部分，包含具有第一主表面、第二主表面和平 均薄膜部分厚度的可热成形材料；以及多个管状凸起，从所述基本上平坦的薄膜部分延伸，其中一个或 更多个管状凸起包括(i)孔洞，其从所述第一主表面上方的第一凸起末端延伸进入或穿过所述基本上平坦的薄膜部分，(ii) 凸起侧壁，其围绕所述孔洞的至少一部分，所述凸起侧壁包 含所述可热成形材料并且具有凸起侧壁外表面、凸起侧壁内表面和凸 起侧壁厚度，以及(iii) 末端到末端凸起长度，其从所述第一凸起末端延伸一段距离 到达所述第二主表面下方的第二凸起末端。19. 根据权利要求18所述的结构化薄膜，其中所述结构化薄膜无后成膜、成凸起取向。20. 根据权利要求18所述的结构化薄膜，其中所述基本上平坦的 薄膜部分包括选自由聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚乳酸、聚乙 烯醇、聚苯硫醚、聚砜、聚碳酸酯、聚苯乙烯、液晶聚合物、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚丙烯腈、以及两种或更多种前述物质的组合组成的 组的一种或更多种聚合材料。21. 根据权利要求18所述的结构化薄膜，其中所述孔洞从所述第 一主表面上方的所述第一凸起末端延伸穿过...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫F斯拉玛，乔纳森H亚历山大，格雷厄姆M克莱克，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]