CH688059A5

CH688059A5 - Isolierverglasung.

Info

Publication number: CH688059A5
Application number: CH02352/94A
Authority: CH
Inventors: Thorsten Prof Dr Alts
Original assignee: Matec Holding Ag
Priority date: 1994-07-26
Filing date: 1994-07-26
Publication date: 1997-04-30
Also published as: FR2723135A1; DE19524876A1; FR2723135B1; JPH0842259A; US5683764A

Description

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CH 688 059 A5

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Isolierver-glasung nach Anspruch 1.

Zur Verbesserung der Schallisolation von Isolier-verglasungen kennt man zahlreiche Mittel, beispielsweise die Venwendung von Gläsern mit grösserer spezifischer Dichte, grösserer Dicke oder mit Mehrschichtenaufbau zur Verbesserung der thermischen und akustischen Übertragungskoeffizienten, wie dies z.B. im europäischen Patent EP 0 100 701 beschrieben ist. Eine der im Hoch- oder Fahrzeugbau bevorzugten isolierenden Fensterkonstruktionen ist ein Verbund von zwei oder mehreren Glasscheiben oder anderen lichtdurchlässigen Materialien, die durch Abstandhalter, die üblicherweise dem Scheibenrand folgen, mindestens einen, insbesondere thermisch gut isolierenden Luftspalt bilden.

Zahlreiche Lösungen für solche Doppel- oder Mehrfachverglasungen sind aus dem Stand der Technik bekannt, zum Beispiel aus den Schweizer Patentschriften No. 640 302, 681 102, 553 907 und 517 242.

Bei solchen Verglasungen entsteht im Inneren stets ein mehr oder weniger abgeschlossener Raum, der von den Scheiben und dem Abstandshalter begrenzt ist. Dieser Raum weist Resonanzen im hörbaren Frequenzbereich auf, welche eine Verminderung der Schallisolation im Frequenzbereich dieser Resonanz bewirken; diese Verminderung ist als Resonanzeinbruch in der charakteristischen Schallabsorptions- oder Schallisolationskurve bekannt. Geeignete Massnahmen zur Dämpfung des Resonanzeinbruchs, wie beispielsweise Werkstoffwahl, besondere Geometrie oder eine Unterteilung des Innenraumes sind in den Europäischen Patenten EP 0 296 690, EP 0 014 235 und EP 0 034 813 beschrieben und führen zu einer Verschiebung des Resonanzeinbruchs zu tieferen Frequenzen.

Eine weitere bekannte Möglichkeit ist die Verbesserung der Schallabsorption im Luftspalt, vorzugsweise durch die Erzeugung eines Vakuums, was jedoch oft aus wirtschaftlichen Gründen nicht zur Anwendung kommt. Auch kann in der Randzone des Luftspaltes ein schallabsorbierendes und zwar of-fenzelliges weicheleastisches Material eingebracht werden, das mit dem Abstandshalter verbunden ist. Ferner ist es aus den schweizerischen Patentschriften No. 615 244 oder 630 993 bekannt, zwischen die Abstandshalter und die Glasscheiben ein gummielastisches und meist auch schallisolierend wirkendes Material einzulegen; dies ist besonders bei Verwendung von metallischen Hohlprofilen als Abstandshalter von Bedeutung, da diese Profile nicht schallabsorbierend sind. Die mangelnde Beständigkeit der hierfür verwendeten Werkstoffe gegen Licht oder/und Feuchtigkeit erweist sich als wesentlicher Nachteil der bekannten Isolationsverglasungen.

Hauptaufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des oben beschriebenen Standes der Technik zu überwinden oder wenigstens zu vermindern.

Es wurde überraschenderweise gefunden, dass die Funktion des Abstandhalters mit denen eines Schallabsorbers verbunden werden können. Die Isolierverglasung gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schallabsorber aus einem mechanisch starren Material besteht und gleichzeitig als Abstandskörper dient.

Als Fensterscheiben kommen insbesondere solche aus Mineralglas in Frage, doch können auch Scheiben verwendet werden, die teilweise oder vollständig aus glasartig transparentem organischem Material sind, wie z.B. Polycarbonat, Polyacrylat und dergleichen.

Ais gummielastisches Material kommen natürliche oder synthetische Elastomere mit der erforderlichen Stabilität bzw. Beständigkeit in Frage.

Mit der Bezeichnug «Schallabsorber» werden Teile umschrieben, die auf Grund ihrer physikalischen Struktur oder ihres mechanischen Aufbaus eine messbar geringere Leitfähigkeit für Schall gegenüber dem reinen Grundwerkstoff haben. Geschäumte oder andere poröse Strukturen, wie beispielsweise Kunststoffschaum, fallen unter diese Bezeichnung.

Als «offenzellig» wird erfindungsgemäss ein Material verstanden, dessen makroskopische Zellen mindestens zum überwiegenden Teil miteinander derart in Verbindung stehen, dass ein Fluid schneller als nur diffusionsbedingt durch das Material hindurchgehen kann. Typische Zellgrössen liegen im Bereich von ca. 1 bis 1000 Mikrometer.

Als «mechanisch starres Material» werden hier Werkstoffe bezeichnet, die unter den Temperaturen der beabsichtigten Verwendung eine Brinell-Härte von 150 N/mm2 nicht unterschreiten.

Allgemein muss ein geeigneter Werkstoff ausreichend formstabil sein, um die Scheiben in der gewünschten Position zu halten; überdies muss er sowohl Luft- als auch Körperschall absorbieren, was durch eine erfindungsgemässe offenzellige Struktur bewirkt wird. Werkstoffe, die dies ermöglichen, sind beispielsweise gesintertes oder geschäumtes Aluminium, geschäumte keramische Stoffe und andere dem Fachmann bekannte mechanisch praktisch starre Materialien mit offenzelliger Struktur.

Die Erfindung bietet verschiedene Vorteile, insbesondere einen stark vereinfachten Aufbau der Ver-bindungs- und Abdichtungzone bei Isolierverglasun-gen aus mindestens zwei beabstandeten Fensterscheiben, was seinerseits zu Einsparungen in deren Herstellung führt. Beispielsweise können Verfahrensschritte, wie das Einkleben von zusätzlichen Isolationsmaterialien auf oder an die Abstandshalter entfallen. Weil der Abstandshalter selbst schallisolierend ist, kann diese Anforderung für die Abdicht-und/oder Klebstoffe entfallen, wodurch auch andere Materialien zum Abdichten und/oder Kleben einsetzbar werden.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Verbindungszone zweier Glasscheiben einer schallisolierenden Doppelverglasung gemäss Stand der Technik;

Fig. 2 den erfindungsgemässen Aufbau einer der Fig. 1 entsprechenden Verbindungszone;

Fig. 3 ein Diagramm mit Kurven, welche die

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Schallisolation in Abhängigkeit der Frequenz aufzeigen.

Die Verbindungszone einer schallisolierenden Doppelverglasung gemäss Stand der Technik, wie sie schematisch in Fig. 1 gezeigt wird, besteht aus einer Aussenscheibe 10 und einer Innenscheibe 11 mit dazwischenliegendem Abstandshalter 12 und einer umlaufenden Einfassung 13. Diese Einfassung 13 kann entfallen, wenn die Scheiben mittels einem Klebstoff mit dem Abstandhalter 12 verbunden sind. Einfache oder geschichtete Dichtungen 14 aus Kunststoff, Gummi oder sonstigen, elastischen Klebmassen, eingelegt zwischen den genannten Elementen, sorgen für die Isolation des Zwischenraumes und erlauben auch gegenseitige, mechanische und thermische Bewegungen der Scheiben 10, 11, des Abstandhalters 12 und der Einfassung 13. Eine Scheibe oder beide Scheiben 10, 11 können aus Verbundglas bestehen und der Abstandhalter 12 ist ein formfestes, den Fensterrahmen umlaufendes Profil, meist aus gezogenem Aluminium. Zur Vermeidung der Kondensation von Luftfeuchtigkeit im Zwischenraum der Scheiben 10, 11 werden bekannterweise kleine Mengen von feuch-tigkeitsabsorbierenden Stoffen 15 in den Luftspalt oder ins Distanzprofil 12 eingefüllt, das hierzu entsprechende Luftlöcher aufweist. Zur Verbesserung der Schallabsorption im Luftraum 3 ist ein schallabsorbierender weichelastischer Schaumstoff 16 auf das Abstandhalterprofil 12 geklebt. Als Schutz vor schädlichen W-Strahlen, oder aus Gründen der optischen Erscheinung, kann eine schall- und feuchtigkeitsdurchlässige Färb-, Lack- oder Folienschicht 17 den Schaumstoff 16 überdecken. Das Diagramm in Figur 3 zeigt die Schalldämmung der Isolations-verglasung, gemessen in Decibel (dB) als Ordinate, gegen den Zehnerlogarithmus der Frequenz, gemessen in Hertz (Hz) als Abszisse. Die Kurve 30 stellt die Isolation für ein Isolationsglas bekannter Art mit der charakteristischen Absenkung der Isolationswirkung als Folge des Resonanzeinbruchs 32 dar. Die Werte sind für ca. 1.4 m * 0.9 m grosse Doppelverglasungen von Bahnwagen ermittelt worden, wobei die innere Scheibe 10 aus einem Verbundglas mit zwei 3 mm dicken Mineralglasscheiben und einer dazwischenliegenden 0.1 mm dicken Verbundfolie aus organischem Polymermaterial besteht und die andere aus massivem mineralischem Fensterglas von 8 mm Dicke bestehende Scheibe 11 etwa 22 mm beabstandet ist.

Überraschenderweise lässt sich zur Verbesserung der Schallisolation im Frequenzbereich der Resonanzeinbrüche 32 erfindungsgemäss auch der Abstandshalter 12 einsetzen, wobei an Stelle des schallübertragenden Abstandhalters, z.B. einem Aluminiumhohlprofil 12, ein schallabsorbierender Vollprofilkörper 28 verwendet wird.

Der erfindungsgemässe Abstandskörper 28, wie er schematisch in Fig. 2 dargestellt ist, absorbiert und dämmt sowohl den Körperschall zwischen der äusseren und inneren Scheibe, als auch die Schallenergie im freien Raum 3 zwischen diesen Scheiben und übernimmt gleichzeitig auch die Funktion des Abstandhalters 12.

Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Isolierverglasung umfasst zwei Scheiben 20 und 21, von denen die äussere Scheibe vorzugsweise aus einem Verbundglas besteht. Dabei erweist es sich als wesentlich für die Verbesserung der Isolationswirkung, dass sich das Schwingungsverhalten der Scheiben voneinander unterscheidet. Dies kann bzw. durch die Venwendung verschieden aufgebauter und/oder verschieden schwerer Scheiben erreicht werden. Der schallabsorbierende Abstandskörper 28 besteht aus 50 mm dickem, porösem Sinteraluminium und beabstandet die beiden Gläser um ca. 22 mm. Ein Klemmrahmen 23 aus Aluminium haltert die Scheiben 20, 21 und den schallabsorbierenden Abstandskörper 28. Eine elastische und diffusionssper-rende Dichtungsmasse 24 erlaubt den verschiedenen Bauteilen eine beschädigungsfreie Wärmedehnung. Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel weist zwischen den beiden äussersten Scheiben 20, 21 eine mikroporöse Folie 29 auf. Diese wirkt in analoger Weise wie der erfindungsgemässe Distanzkörper 28, indem diese Folie den Strömungswiderstand im Innenraum 3 der Verglasung erhöht. Es entspricht dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung, die Schallisolationswirkung der Isola-tionsverglasung durch eine Erhöhung des Strömungswiderstandes des im Innenraum 3 schwingenden Gases zu verbessern und gleichzeitig den Aufbau der gesamten Isolierverglasung zu vereinfachen. Es versteht sich, dass bei der Verwendung von anderen Gasen als Luft oder im Falle von teil-vakuumierten Verglasungen die Porengrösse des Abstandskörpers 28 oder der Zwischenfolie 29 in geeigneter Weise gewählt wird. Hilfsweise kann die innenseitige Oberfläche des Abstandkörpers 28 auch mit einer gasundurchlässigen aber schalltransparenten Schicht versehen werden.

Die Kurve 31 der Fig. 3 zeigt die Schallisolation eines erfindungsgemäss aufgebauten Bahnwaggonfensters mit einem durch die erfindungsgemässe Massnahme erzeugten Verlustfaktor von etwa 30% für die Schwingungsenergie des im Luftspalt 3 eingeschlossenen Gases, was zu einer deutlichen Verminderung der Resonanzeinbrüche 32 führt.

Charakteristische Werkstoffe für den erfindungsgemässen Abstandkörper 28 sind offenporige, homogene oder inhomogene, praktisch formfeste Materialien, wie zum Beispiel gesintertes oder geschäumtes Aluminium. Dieser bevorzugte Werkstoff erreicht, in Form eines Vollprofiles, auch die geforderte Festigkeit, die an ein entsprechend dimensioniertes Hohlprofil aus Aluminium gestellt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform für die vorgesehene Venwendung in Eisenbahnfenstern ist der porenhaltige und schallabsorbierende Distanzkörper 28 aus gesintertem oder geschäumten Aluminium gefertigt und anstelle des üblichen Hohlprofiles aus Aluminium eingebaut. Da diese Fenster Temperaturschwankungen von ca. -20 bis +50°C unterliegen und Luftdruckschwankungen von ca. 50 000 Pa/sec ausgesetzt sind, muss ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum 3 und der Aus-senumgebung möglich sein. Die offenporige Struktur dient somit nicht nur einer besseren Schallab-

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Sorption, sondern ermöglicht auch diesen Druckausgleich.

Weiterbildungen des erfindungsgemässen Abstandkörpers 28 bestehen in der Kombination desselben mit verschiedenen Zusatzmassnahmen bekannter Art. So können bspw. elastische Klebstoffe, schwingungsdämpfende und gummielastische Dichtungen oder Diffusionssperren zusammen mit dem erfindungsgemässen Abstandskörper verwendet werden. Die Verwendung von anderen schallabsorbierenden und formfesten Materialien, wie bspw. gesintertes oder geschäumtes mineralisches Glas bzw. Keramik, Aerogele, geschäumte Duromere, wie Epoxy oder Polyester, oder poröse Verbundwerkstoffe, bspw. aus verfestigtem Fasermaterial, liegt im Bereich des normalen fachmännischen Wissens und Handelns.

In einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemässen Isolierverglasung ist zwischen die äusseren Scheiben 20, 21 eine poröse, insbesondere mikroporöse Folie resp. Scheibe eingespannt.

Das Einbringen eines Entfeuchtungsmittels 15 in eine separat dafür vorgesehene, innenliegende Nut oder in die Poren des erfindungsgemässen Abstandskörpers 28 liegt ebenso im Bereich des fachmännischen Könnens, wie die geometrische Ausgestaltung, insbesondere zur Integration der Einfassung 23 in den gesamten Abstandskörper.

Es versteht sich, dass die erfindungsgemässe Isolierverglasung nicht nur in Eisenbahnwagen eingesetzt werden kann, sondern auch bei besonders hohen Lärmschutzanforderungen für die Verwendung im Hochbau geeignet ist.

Claims

Patentansprüche

1. Isolierverglasung, insbesondere für Fenster von Eisenbahnwagen, mit mindestens zwei Fensterscheiben (20, 21 ), welche voneinander beabstandet sind und ein schallabsorbierendes Element aus of-fenzelligem Material einschliessen, dadurch gekennzeichnet, dass das schallabsorbierende Element als mechanisch starrer Abstandskörper (28) ausgebildet ist.

2. Isolierverglasung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das als Abstandskörper (28) dienende schallabsorbierende Element aus gesintertem oder geschäumtem Aluminium, offenzelligem Schaumglas, Aerogel oder offenzelliger Schaumkeramik besteht.

3. Isolierverglasung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandskörper (28) rahmenseitig mit einer elastischen und diffusionssperrenden Dichtungsmasse (24) versehen ist.

4. Isolierverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die innen-raumseitige Oberfläche des Abstandkörpers (28) mit einer gasundurchlässigen Schicht (27) mit einer Dicke von weniger als 50 Mikrometer überzogen ist.

5. Isolierverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandskörper (28) ein hygroskopisches Material enthält.

6. Isolierverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fensterscheiben (20, 21) ein unterschiedliches Schwingungsverhalten haben.

7. Isolierverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Fensterscheiben (20, 21) ein Verbundglas ist.

8. Isolierverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandskörper (28) und die Scheiben (20, 21) in einem vi-brationsdämpfenden Material gehaltert sind.

9. Isolierverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den einzelnen Scheiben (20, 21) eine poröse, insbesondere mikroporöse Folie resp. Scheibe eingespannt ist.

10. Isolierverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (3) teilvakuumiert ist.

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