DE102006041337A1

DE102006041337A1 - Plattenförmiges Schall absorbierendes Bauelement

Info

Publication number: DE102006041337A1
Application number: DE200610041337
Authority: DE
Inventors: Hartmut F Luederitz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2006-09-01
Publication date: 2008-03-20
Also published as: DE202006020552U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauelement mit Schall absorbierender Wirkung insbesondere zur Bildung von Wänden und Decken der Innenräume von Bauwerken. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung solcher Bauelemente. Das erfindungsgemäße Bauelement besteht hauptsächlich aus einer Tragplatte (1) mit gleichmäßig verteilten durchgehenden Plattenlöchern (3) und aus einer Deckplatte (2) mit gleichmäßig verteilten durchgehenden Verbindungslöchern (4), deren Querschnitt wesentlich kleiner ist als der Querschnitt der Plattenlöcher und die wesentlich dichter nebeneinander angeordnet sind als die Plattenlöcher der Tragplatte. Die Deckplatte ist fest mit der Tragplatte verbunden und bildet eine sichtbare Oberfläche, in der die Verbindungslöcher mit geringem Querschnitt ästhetisch unauffällig enden. Die Deckplatte kann verhältnismäßig dünn sein und wird zunächst ohne Verbindungslöcher unmittelbar auf die Tragplatte geleimt oder geklebt. Erfindungsgemäß erzeugt man erst danach in der mit der Tragplatte fest verbundenen Deckplatte die Verbindungslöcher durch Nadeln oder durch Einbrennen mittels Laser. Aus ästhetischen und physikalischen Gründen besteht die Deckplatte vorzugsweise aus Holzfurnier, das ohne Einlage einer Zwischenschicht anderer Art unmittelbar mit der Tragplatte vorzugsweise aus Holzwerkstoff oder einem ähnlichen Material durch Leimen oder Kleben verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauelement mit Schall absorbierender Wirkung insbesondere zur Bildung von Wänden und Decken der Innenräume von Bauwerken. Sie betrifft insbesondere ein Bauelement mit einer sich selbst tragend steifen Tragplatte vorzugsweise aus Holzwerkstoff oder einem physikalisch ähnlichen Werkstoff, welche Tragplatte von einer oberen zu einer unteren Hauptfläche durchgehende und beidseitig offene Plattenlöcher in vorzugsweise mindestens teilweise gleichmäßiger Verteilung auf den Hauptflächen aufweist, und mit einer über einer oberen Hauptfläche der Tragplatte schichtweise angeordneten Deckplatte, welche Deckplatte eine am Bauwerk sichtbare Oberfläche zu bilden bestimmt und mit an dieser sichtbaren Oberfläche vorzugsweise mindestens teilweise gleichmäßig verteilten und zu ihrer der Tragplatte nächstliegenden Bodenfläche durchgehende Verbindungslöchern versehen ist, wobei die Dicke der Deckplatte zwischen ihrer sichtbaren Oberfläche und ihrer Bodenfläche geringer als die Dicke der Tragplatte zwischen ihren Hauptflächen ist; wobei der Querschnitt der Verbindungslöcher in der sichtbaren Oberfläche der Deckplatte kleiner als der Querschnitt der Plattenlöcher in der Tragplatte ist und wobei die Anzahl der Verbindungslöcher bezogen auf die sichtbare Oberfläche der Deckplatte größer ist als die Anzahl der Plattenlöcher bezogen auf die Hauptflächen der Tragplatte. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauelements.
Bauelemente der genannten Art werden bisher hauptsächlich zur Auskleidung von Innenräumen eingesetzt, um Luftschall-Schwingungen abzudämpfen und ihre Reflektion an Wänden und Decken zu verringern. Durch die über die Plattenflächen gleichmäßig verteilten Plattenlöcher wird auftreffender Luftschall in die Tiefe der Platten und gegebenenfalls auch noch in angrenzende Hohlräume von Wänden und Decken weiter geleitet und darin durch ungeordnete Reflektion und innere Reibung aufgefangen. Holzwerkstoff hat für solche Bauelemente besondere Vorteile: Er ist verhältnismäßig weich und kann so verarbeitet sein, dass kaum Resonanz mit Luftschall-Schwingungen entsteht. Er isoliert gut gegen Wärmeübergang von und zu abgeteilten Räumen. Er nimmt Luftfeuchtigkeit auf und gibt solche wieder ab je nach der Umgebungstemperatur und bewirkt so vorteilhaftes Klima.
Schließlich kann Holzwerkstoff zu Bauelementen mit ästhetisch besonders vorteilhafter, d.h. allgemein besonders beliebter sichtbarer Oberfläche verarbeitet werden. Die Erfindung betrifft aus den genannten physikalischen und ästhetischen Gründen hauptsächlich, wenn auch nicht ausschließlich, die Herstellung von Bauelementen der genannten Art aus Holzwerkstoff.
Der Querschnitt, die Verteilungsdichte und die Tiefe der Löcher, außerdem das Material und die Dicke der Platten eines Bauelements der genannten Art müssen genau auf die akustische Wirkung abgestimmt sein, die bei Einsatz zur Auskleidung der Innenräume von Bauwerken verlangt wird. Deshalb weisen die bekannten Bauelemente in der Regel eine sichtbare Oberfläche mit vielen verhältnismäßig großen und tiefen Löchern auf und werden so unter Umständen in Auskleidungen von Innenräumen als ästhetisch störend empfunden. Insbesondere Bauelemente der genannten Art aus Holz oder ähnlichen Werkstoffen, beispielsweise aus miteinander verbundenen Fasern, lassen sich mit Löchern geringen Querschnitts an sichtbarer Oberfläche und mit der erforderlichen akustischen Wirkung bisher nicht wirtschaftlich herstellen.
Man hat bereits versucht, ein akustisch und ästhetisch zweckmäßiges Bauelement der anfangs genannten Art herzustellen, indem man zunächst feine Verbindungslöcher mit geringem Querschnitt in einer dünnen Deckplatte durch Stanzen oder Nadeln und Plattenlöcher mit größerem Querschnitt in einer Tragplatte durch Stanzen oder Fräsen erzeugt und danach die Deckplatte mit der Tragplatte durch Kleben oder Leimen verbindet. Allerdings kann zu solcher Herstellung beispielsweise Holzfurnier als Werkstoff der Deckplatte nur eingesetzt werden, wenn es durch ein Laminat reißfesten Papiers verstärkt ist, weil anders durch Stanzen oder Nadeln zum Erzeugen der Verbindungslöcher der Holzwerkstoff der Deckplatte erheblich geschädigt würde. Die Laminierung des Holzwerkstoffs für die Deckplatte mit reißfestem Papier erfordert hohen materiellen und verfahrenstechnischen Aufwand. Außerdem können auch in durch reißfestes Papier verstärktem Holzwerkstoff die Verbindungslöcher nicht beliebig fein, ihre Anzahl auf der sichtbaren Oberfläche der Deckplatte nicht beliebig groß und ihre Verteilung auf der sichtbaren Oberfläche nicht beliebig dicht erzeugt werden. Der ästhetischen und akustisch wirksamen Ausgestaltung der bekannten Bauelemente sind deshalb enge Grenzen gesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an Bauelementen der anfangs genannten Art die erforderliche akustische Wirkung zu erhalten und die ästhetischen Nachteile ihrer sichtbaren Oberflächen zu überwinden. Eine besondere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein ästhetisch besonders vorteilhaftes und physikalisch zweckmäßiges Bauelement der genannten Art wirtschaftlich herzustellen. Die wesentlichen Merkmale der erfinderischen Lösung dieser Aufgabe sind in den hier beigefügten Patentansprüchen angegeben.
Die Patentansprüche lassen erkennen, dass es erfindungsgemäß beispielsweise möglich ist, ein akustisch zweckmäßig wirksames Bauelement mit einer besonders dünnen Deckplatte aus Holz oder Holzwerkstoff wirtschaftlich herzustellen und die für die Akustik notwendigen Verbindungslöcher in der sichtbaren Oberfläche der Deckplatte so klein zu halten, dass sie ästhetisch insbesondere vor dem allgemein beliebten Hintergrund von Holz kaum noch erkennbar sind oder jedenfalls ästhetisch nicht störend empfunden werden. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass in dünnen Deckplatten aus Holzwerkstoff, vorzugsweise Holzfurnier, ästhetisch vorteilhaft dauerhaft feine Verbindungslöcher in großer Anzahl mit ästhetisch vorteilhaft dichter Anordnung auf der sichtbaren Oberfläche ohne erkennbare Schädigung des Holzwerkstoffs durch Nadeln oder lasern erzeugt werden können, wenn diese Deckplatten bereits mit zweckmäßig ausgebildeten Tragplatten durch Kleben oder Leimen verbunden sind. Es bedarf dabei nicht mehr des reißfesten Papiers als Laminat zwischen Tragplatte und Holzwerkstoff zu dessen Verstärkung während des Nadelns.
Zur Zeit noch mit mehr Aufwand an technischer Installation und Arbeit verbunden als die Herstellung der Verbindungslöcher durch Nadeln ist das alternativ erfindungsgemäße Einbrennen der Verbindungslöcher in die Deckplatte durch Lasertechnik. Die Anwendung dieser Technik eignet sich aber besonders zur Herstellung der feinen Verbindungslöcher in Deckplatten aus Material, das sich durch Nadeln erheblich verändern würde. Auch lassen sich durch die erfindungsgemäße Anwendung von Lasertechnik in der sichtbaren Oberfläche von Deckplatten unter Umständen besondere Muster mit ästhetischer Wirkung erzeugen.
Bei geeigneter Abstimmung von Verteilungsdichte und Anzahl kurzer Verbindungslöcher in der Deckplatte auf die Verteilungsdichte und Anzahl weiter und tiefer Plattenlöcher in der Tragplatte enden eine statistisch genügende Anzahl von Verbindungslöchern bezogen auf die sichtbare Oberfläche der Deckplatte frei in den darunter angeordneten Plattenlöchern, um den auf die sichtbare Oberfläche treffenden Luftschall akustisch wirksam zu den Plattenlöchern weiterzuleiten.
Eine besonders vorteilhafte Verteilung der Verbindungslöcher in Bezug auf die Verteilung der darunter angeordneten Plattenlöcher lässt sich erzeugen, indem man jeweils die Verbindungslöcher und die Plattenlöcher in geradlinigen und zueinander etwa parallelen Reihen anordnet derart, dass die zueinander etwa parallelen Reihen der Verbindungslöcher sich mit den zueinander etwa parallelen Reihen der Plattenlöcher einander vorzugsweise in einem Winkel von etwa 45 Grad kreuzen.
Bei der Erzeugung der Verbindungslöcher in der Deckplatte durch Nadeln wird derjenige Werkstoff, der in der Deckplatte ursprünglich den Raum eines Verbindungslochs ausfüllt, jeweils durch eine eindringende Nadel im wesentlichen seitlich abgedrängt und damit der Werkstoff rund um das entstandene Verbindungsloch verdichtet. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass die zur Erzeugung der Verbindungslöcher eingesetzten Nadeln auch teilweise in den Werkstoff der mit der Deckplatte verbundenen Tragplatte eindringen können, ohne die Tragplatte bezüglich ihrer Funktion zu schädigen. In Bereichen der Querschnitte offener Plattenlöcher, in denen der Werkstoff der Deckplatte nicht unmittelbar durch den Werkstoff der Tragplatte unterstützt wird, hat die Erzeugung feiner Verbindungslöcher mittels feiner Nadeln keine ästhetisch schädliche Auswirkung auf den Werkstoff der Deckplatte. Das technische Vorurteil wonach zerbrechlicher Werkstoff gegen die Kräfte des Nadelns unterstützt sein sollte, ist hier erfindungsgemäß überwunden worden.
Wenn die akustisch dämpfende Wirkung erfindungsgemäßer Bauelemente, die beispielsweise Tragplatten mit einer Dicke von 5 bis 6 Millimeter und Plattenlöcher gleicher Tiefe aufweisen, verstärkt werden soll, können diese Bauelemente im Einsatz am Bauwerk mit erfindungsgemäß besonders angepassten Verstärkungsplatten unterlegt werden. Diese Verstärkungsplatten sind bezüglich ihrer Hauptflächen im wesentlichen gleich den Tragplatten ausgebildet und weisen den Plattenlöchern etwa gleiche und gleich verteilte Verstärkungslöcher auf. Wenn die Verstärkungsplatten den Tragplatten vollständiger Bauelemente im Einsatz am Bauwerk genau unterlegt sind, fluchten die Verstärkungslöcher mit den Plattenlöchern derart, dass die akustisch wirksame Tiefe der Plattenlöcher mit der akustisch wirksamen Tiefe der Verbindungslöcher erweitert wird. Solche Verstärkungsplatten können an die unteren Hauptflächen der Tragplatten von erfindungsgemäßen Bauelementen gebunden sein. Die Zusammensetzung von Bauelementen mit Deckplatte, Tragplatte und Verstärkungsplatte ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Herstellung von einheitlichen Tragplatten mit Plattenlöchern akustisch notwendiger Tiefe schwieriger oder mit mehr wirtschaftlichem Aufwand verbunden wäre als die Herstellung eines Verbunds von Tragplatte mit Verstärkungsplatte.
Die akustisch dämpfende und isolierende Wirkung des erfindungsgemäßen Bauelements kann auch unter Umständen erheblich gesteigert werden, indem man die Tragplatte mit einer Matte eines akustisch dämpfenden Faservlieses unterlegt und dieses vorzugsweise durch Leimen oder Kleben an der Tragplatte befestigt.
Die Erfindung wird am Beispiel einer in der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsart näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar:
1: die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bauelements, das teilweise fertig gestellt ist und sich teilweise noch im Zustand der Herstellung befindet, und
2: die Draufsicht auf ein Bauelement nach 1 mit teilweise abgerissener Deckplatte und Ansicht der darunter angeordneten Tragplatte.
Gemäß 1 der Zeichnung ist über der oberen Hauptfläche einer Tragplatte 1 ein Holzfurnier 2 angeordnet. Das Holzfurnier 2 bildet eine Deckplatte, die an die obere Hauptfläche der Tragplatte 1 durch Kleben oder Schweißen gebunden ist. In 1 zeigt nur die linke Seite die Bindungen zwischen der oberen Hauptfläche der Tragplatte und der Unterseite der Deckplatte in Form des Holzfurniers an Auf der rechten Seite der 1 sind die Tragplatte und das Holzfurnier zum Zweck der Erkennbarkeit noch in ungebundenem Zustand voneinander getrennt dargestellt. An der unteren Hauptfläche der Tragplatte 1 kann eine akustisch dämpfende Matte 5 vorzugsweise aus Faservlies angeordnet, vorzugsweise angeleimt oder angeklebt sein.
In 2 der Zeichnung ist auf der linken Seite die am fertigen Bauwerk sichtbare Oberfläche der Deckplatte 2 und auf der rechten Seite ein durch Abriss eines Teils der sonst darüber angeordneten Deckplatte freigelegter rechter Teil der oberen Hauptfläche der Tragplatte 1 erkennbar. Die Tragplatte enthält von ihrer oberen Hauptfläche zu ihrer unteren Hauptfläche durchgehende Plattenlöcher, auf die insgesamt als Gruppe das Bezugszeichen 3 hinweist. Die Plattenlöcher 3 sind über die Hauptflächen der Tragplatte 1 etwa gleichmäßig verteilt. Die Deckplatte 2 enthält von ihrer sichtbaren Oberfläche zu ihrer der oberen Hauptebene der Tragplatte nächstliegenden Bodenfläche durchgehende Verbindungslöcher, auf die insgesamt als Gruppe das Bezugszeichen 4 hinweist. Die Verbindungslöcher 4 sind über die sichtbare Oberfläche der Deckplatte 2 etwa gleichmäßig verteilt. Sie sind außerdem sehr viel kleiner als die Plattenlöcher 3 in der Tragplatte 1 und sehr viel dichter nebeneinander angeordnet als die Plattenlöcher der Tragplatte 1. Dementsprechend ist die Anzahl der Verbindungslöcher 4 größer als die Anzahl der Plattenlöcher 3 bezogen auf gleiche Flächen ihrer Verteilung.
Die 2 der Zeichnung lässt erkennen, dass die Verbindungslöcher 4 und die Plattenlöcher 3 jeweils in zueinander etwa parallelen geradlinigen Reihen angeordnet sind und dass die zueinander etwa parallelen Reihen der Verbindungslöcher sich mit den zueinander etwa parallelen Reihen der Plattenlöcher in einem Winkel von etwa 45 Grad kreuzen.
Es hat sich beispielsweise als zweckmäßig und vorteilhaft erwiesen, die Tragplatte 1 aus Holzwerkstoff mit einer Dicke von etwa 5 bis 6 Millimeter herzustellen, in die Tragplatte etwa kreiszylindrische Plattenlöcher 4 mit einem Durchmesser von etwa 4 bis 6 Millimeter einzustanzen oder einzufräsen und damit eine Verteilungsdichte von etwa 20 000 Plattenlöchern pro Quadratmeter zu erzeugen. Die Plattenlöcher können auch einen etwa rechteckigen oder quadratischen oder sternförmigen Querschnitt aufweisen, der vorzugsweise etwa so groß wie kreisrunde Querschnitte mit den angegebenen Durchmessern sein sollte. Auf die so vorbereitete Tragplatte wird vorteilhaft eine Deckplatte aus Holzfurnier mit einer Dicke von etwa 0,3 bis 0,6 Millimeter aufgeleimt oder aufgeklebt. Ein akustisch und ästhetisch befriedigendes Bauelement entsteht schließlich dadurch, dass in die mit der Tragplatte verbundene Deckplatte kreiszylindrische Verbindungslöcher mit einem Durchmesser von etwa 0,3 bis 0,5 Millimeter eingenadelt oder mittels Laser eingebrannt werden und damit eine Verteilungsdichte von etwa 300 000 Verbindungslöchern pro Quadratmeter erzeugt wird.
Bei einer Tragplatte mit etwa kreiszylindrischen Plattenlöchern, deren Durchmesser 5 Millimeter beträgt, kann man bei einer Verteilungsdichte von etwa 20 000 Plattenlöchern pro Quadratmeter damit rechnen, dass die Gesamtheit der Querschnitte aller Plattenlöcher etwa 40 Prozent der Gesamtheit einer Hauptfläche der Tragplatte beträgt. Dementsprechend bezeichnet man die genannten Verhältnisse kurz als so genannt lochoffene Fläche von 40 Prozent. Wenn nun in einer Deckplatte etwa 300 000 Verbindungslöcher pro Quadratmeter ihrer sichtbaren Oberfläche mit einem Durchmesser von etwa 0,5 Millimeter auf eine Tragplatte mit einer lochoffenen Fläche von etwa 40 Prozent gerichtet sind, kann man mit einer besonderen akustischen Wirksamkeit von etwa 120 000 Verbindungslöchern rechnen. Ähnliche Verhältnisse lassen sich erfindungsgemäß auch mit Werkstoffen, Formen und Bemessungen schaffen, die hier nicht ausdrücklich dargelegt sind.

Claims

Bauelement mit Schall absorbierender Wirkung insbesondere zur Auskleidung von Wänden und Decken der Innenräume von Bauwerken, – mit einer sich selbst tragend steifen Tragplatte (1) vorzugsweise aus Holzwerkstoff oder einem physikalisch ähnlichen Werkstoff, welche Tragplatte von einer oberen zu einer unteren Hauptfläche durchgehende und beidseitig offene Plattenlöcher (3) in vorzugsweise mindestens teilweise gleichmäßiger Verteilung auf den Hauptflächen aufweist, und – mit einer über einer oberen Hauptfläche der Tragplatte (1) schichtweise angeordneten Deckplatte (2), welche Deckplatte eine am Bauwerk sichtbare Oberfläche zu bilden bestimmt und mit an dieser sichtbaren Oberfläche vorzugsweise mindestens teilweise gleichmäßig verteilten und zu ihrer der Tragplatte nächstliegenden Bodenfläche durchgehende Verbindungslöchern (4) versehen ist, – wobei die Dicke der Deckplatte (2) zwischen ihrer sichtbaren Oberfläche und ihrer Bodenfläche geringer als die Dicke der Tragplatte zwischen ihren Hauptflächen ist; – wobei der Querschnitt der Verbindungslöcher (4) in der sichtbaren Oberfläche der Deckplatte (2) kleiner als der Querschnitt der Plattenlöcher (3) in der Tragplatte (1) ist und – wobei die Anzahl der Verbindungslöcher bezogen auf die sichtbare Oberfläche der Deckplatte (2) größer ist als die Anzahl der Plattenlöcher (3) bezogen auf die Hauptflächen der Tragplatte (1), dadurch gekennzeichnet, – dass die Deckplatte (2) aus Holzwerkstoff oder einem physikalisch oder ästhetisch ähnlichen Werkstoff hergestellt ist und vorzugsweise aus Holzfurnier besteht und vorzugsweise unmittelbar auf die obere Hauptfläche der Tragplatte geklebt oder geleimt ist und – dass die Verbindungslöcher (3) in die Deckplatte (2) auf der Tragplatte (1) eingenadelt oder durch Laser eingebrannt sind.
Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass die Tragplatte (1) eine Dicke von 3 bis 8 Millimeter, vorzugsweise von 5 bis 6 Millimeter aufweist, – dass die Deckplatte (2) eine Dicke von 0,2 bis 1 Millimeter, vorzugsweise von 0,3 bis 0,6 Millimeter aufweist und – dass die Verbindungslöcher (4) etwa kreiszylindrisch ausgebildet einen Durchmesser von 0,2 bis 1 Millimeter, vorzugsweise von 0,3 bis 0,5 Millimeter aufweisen, und – dass die Deckplatte (2) 200 000 bis 400 000, vorzugsweise etwa 300 000 Verbindungslöcher (4) pro Quadratmeter ihrer sichtbaren Oberfläche aufweist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, – dass die Plattenlöcher (3) einen Querschnitt etwa gleich einem kreisrunden Querschnitt mit einem Durchmesser gleich oder größer als 3 Millimeter, vorzugsweise einem Durchmesser von 4 bis 6 Millimeter aufweisen und – dass die Tragplatte (1) 10 000 bis 30 000, vorzugsweise etwa 20 000 Plattenlöcher (3) pro Quadratmeter ihrer Hauptflächen aufweist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, – dass jeweils die Verbindungslöcher (4) und die Plattenlöcher (3) in geradlinigen und zueinander etwa parallelen Reihen nebeneinander angeordnet sind und – dass die zueinander etwa parallelen Reihen der Verbindungslöcher sich mit den zueinander etwa parallelen Reihen der Plattenlöcher einander vorzugsweise in einem Winkel von etwa 45 Grad kreuzen.
Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragplatte (1) eine Verstärkungsplatte unterlegt ist, die mit den Plattenlöchern (3) fluchtende Verstärkungslöcher aufweist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet – durch eine an der unteren Hauptebene der Tragplatte angeordnete, vorzugsweise verleimte oder geklebte Matte eines akustisch wirksam dämpfenden Faservlieses (5).
Verfahren zur Herstellung des Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, – dass die Plattenlöcher (3) in der Tragplatte (1) vorzugsweise durch Stanzen oder Fräsen hergestellt werden, bevor die Deckplatte und die Tragplatte schichtweise durch Leimen oder Kleben miteinander verbunden werden, und – dass die Verbindungslöcher (4) in der Deckplatte (2) durch Nadeln oder Einbrennen mittels Laser hergestellt werden, nachdem die Deckplatte durch Leimen oder Kleben mit der Tragplatte (1) verbunden ist.