DE102008013847A1

DE102008013847A1 - Schalldämmstoff

Info

Publication number: DE102008013847A1
Application number: DE200810013847
Authority: DE
Inventors: Thomas Wacker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2009-09-24

Abstract

Dämmstoff (1) für die vollständige oder teilweise Absorption von Schwingungen im Frequenzbereich von 1 Hertz bis 16000 Hertz, welcher einen Schaumstoff (2) und in dem Schaumstoff (2) enthaltene Partikel (3) mit einer spezifischen Dichte im Bereich von 2,0 g/cm3 bis 8,0 g/cm3 umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dämmstoff für die vollständige oder teilweise Absorption von Schwingungen im Frequenzbereich von 1 Hertz bis 16000 Hertz, insbesondere einen Schalldämmstoff, mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Zum Stand der Technik gehört eine eine elastische Stützschicht und eine darauf aufgeschäumte Schaum-Schicht umfassende, also sandwichartig aufgebaute, Schall-Absorptionsschicht.
Ein besonders gravierender Nachteil dieser aus dem Stand der Technik bekannten Sandwich-Schallabsorbtionsschicht besteht darin, dass zu ihrer Herstellung zwei formgebende Werkzeuge erforderlich sind, nämlich ein erstes formgebendes Werkzeug für die dortige Stützschicht und ein zweites formgebendes Werkzeug für die dortige Aufschäumung der schallabsorbierenden Schaum-Schicht auf der Stütz-Schicht.
Dieser dort zwingende Einsatz von zwei formgebenden Werkzeugen geht einerseits mit besonders ausgeprägten Kosten für die Anschaffung und die Herstellung der beiden formgebenden Werkzeuge für die Stützschicht und die darauf aufgeschäumte Schaum-Schallabsorptionsschicht einher.
Andererseits ist im Falle dieser aus dem Stand der Technik bekannten Sandwich-Schallabsorptionsschicht der für die Herstellung des Fertigproduktes benötigte Zeitraum sehr lange, da dort zunächst eine geformte Stützschicht auszubilden ist und vor dem Aufbringen der schallabsorbierenden Schaumschicht darauf das Aushärten der darunterliegenden Stützschicht abzuwarten ist.
Des weiteren ist die aus dem Stand der Technik bekannte Sandwich-Schallabsorptionsschicht deswegen nachteilig, weil ihre Herstellung mühsam und umständlich ist; schließlich ist dort zunächst eine tragfähige Stützschicht auszubilden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines Dämmstoffes für die vollständige oder teilweise Absorption von Schwingungen im Frequenzbereich von 1 Hertz bis 16000 Hertz, insbesondere eines Schalldämmstoffes, welcher für seine Herstellung den Einsatz lediglich eines formgebenden Werkzeuges erfordert, dessen Herstellungszeit besonders kurz ist und dessen Herstellung auf besonders einfache, kostengünstige und fehlerausschließende Art und Weise möglich ist und dessen Schall-Absorptionsvermögen im Frequenzbereich von 1 Hertz bis 16000 Hertz hervorragend ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Dämmstoff durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Besonders bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
1 einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen, plattenförmig ausgestalteten Dämmstoff (1), welcher offenzellig ausgebildet ist und dünne, sich über die gesamte Dicke der Dämmstoffplatte erstreckende, durchgehende Kanäle aufweist.
Der erfindungsgemäße Dämmstoff (1) absorbiert Schwingungen im Frequenzbereich von 1 Hertz bis 16000 Hertz vollständig oder teilweise sowie in einem Ausmaße, welches im Vergleich zu dem Absorptionsvermögen der aus dem Stand der Technik bekannten Sandwich-Schallabsorptionsschicht deutlich ausgeprägter ist.
Insbesondere absorbiert der erfindungsgemäße Dämmstoff vom menschlichen Gehörorgan und seinen Rezeptoren als Schall-Reize wahrnehmbare Schwingungen vollständig oder teilweise, die etwa im Frequenzbereich von 20 Hertz bis 16000 Hertz liegen.
Der erfindungsgemäße Dämmstoff (1) umfasst in der Regel einen Schaumstoff (2) und in dem Schaumstoff (2) enthaltene Partikel (3) mit einer spezifischen Dichte im Bereich von 2,0 g/cm³ bis 8,0 g/cm³, vorzugsweise im Bereich von 2,5 g/cm³ bis 7,0 g/cm³, insbesondere im Bereich von 3,0 g/cm³ bis 6,5 g/cm³
Vorzugsweise ist im Falle des erfindungsgemäßen Dämmstoffes (1) der Schaumstoff (2) ausgewählt aus der Gruppe, die aus organischen oder anorganischen Polymeren hergestellte Schaumkunststoffe, Schaumstoffe nach der DIN 7726 mit über ihre ganze Masse verteilten offenen oder geschlossenen Zellen und einer Rohdichte, die niedriger ist als die der Gerüstsubstanzen ist, weiche Schaumkunststoffe, elastische Schaumkunststoffe, elastomere Schaumstoffe, thermoelastische Schaumstoffe, thermoplastische Schaumstoffe, weichelastische Schaumstoffe, faserverstärkte Schaumkunststoffe, Polyurethan-Schaumstoffe, Polystyrol-Schaumstoffe, Polyvinylchlorid-Schaumstoffe, Moosgummi, Schwammgummi, Schaumgummi, mit Treibmittel hergestellte vulkanisierte Latex-Schäume auf der Basis von natürlichem oder synthetischem Kautschuk, offenporige Schäume, Schäume mit offenzelliger Porenstruktur, Schäume mit geschlossenzelliger Porenstruktur, geschlossenporige Schäume, gemischtzellige Schaumstoffe, grobzellige Schaumstoffe, feinzellige Schaumstoffe, Weichschäume oder Integralschäume, Struktur schäume mit fester Außenhaut und zelligem Kern oder syntaktische Schaumstoffe, umfasst.
In der Regel kann der im Falle des erfindungsgemäßen Dämmstoffes (1) zum Einsatz kommende Schaumstoff (2) Energieelastizität und/oder Entropieelastizität (Gummielastizität) aufweisen.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Dämmstoffes (1) weist der Schaumstoff (2) bei einer Druckverformung nach der DIN 53 580 bis zu 50% seiner Dicke keine bleibende Verformung von mehr als 2% seines Ausgangs-Volumens auf.
Im Allgemeinen kann der Schaumstoff (2) eine Zugfestigkeit beispielsweise im Bereich von 30 kPa bis 120 kPa, vorzugsweise im Bereich von 40 kPa bis 110 kPa, insbesondere im Bereich von 50 kPa bis 100 kPa, aufweisen.
Im Falle des erfindungsgemäßen Dämmstoffes (1) kann der Schaumstoff (2) mit oder ohne Treibmittel oder Gasbeladung, beispielsweise durch Luft, ein anderes Gas oder CO₂, herstellbar sein.
Wie insbesondere aus 1 hervorgeht, kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämmstoffes (1) der Schaumstoff (2) offenzellig ausgebildet sein und eine Vielzahl von jeweils aus mehreren hinter- und nebeneinander angeordneten und ineinandergreifenden Poren (4) gebildeten und die Oberflächen des Dämmstoffes (1) durchgehend verbindenden Kanälen (5) umfassen.
Vorzugsweise können die Durchmesser der offenzelligen Poren (4) des Schaumstoffes (2) sowie der von diesen Poren (4) gebildeten, durchgehenden Kanäle (5) des Schaumstoffes (2) beispielsweise im Bereich von 0,1 μm bis 2,0 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,2 μm bis 1,5 mm, insbesondere im Bereich von 0,3 μm bis 1,1 mm, liegen.
Das Volumen der Poren (4) und der daraus gebildeten Kanäle (5) kann in Bezug auf das Gesamtvolumen des Dämmstoffes (1) beispielsweise im Bereich von 30% bis 98%, vorzugsweise im Bereich von 35% bis 97%, insbesondere im Bereich von 40% bis 95%, liegen.
Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Dämmstoff (1) erhältlich, indem man zunächst die Partikel (3) mit einer oder mit mehreren Komponenten des ungeschäumten Schaumstoffes (2) vermischt.
Anschließend werden in der Regel die Komponenten des Schaumstoffes (2) in einem Rührer-Niederdruckverfahren oder in einem Kolben-Hochdruckverfahren miteinander vermischt.
Daraufhin werden vorzugsweise die miteinander vermischten, noch ungeschäumten Schaumstoff-Komponenten und die darin enthaltenen Partikel (3) in ein geschlossenes oder offenes Schäum-Werkzeug zur Herstellung eines Formteiles oder einer plattenförmigen oder einer blockförmigen Ware eingebracht.
Nach dem Aushärten des Schaumstoffes (2) erfolgt in der Regel die abschließende Entformung des Dämmstoff-Werkstückes (1).
Im Falle des erfindungsgemäßen Dämmstoffes (1) kann es sich bei den Partikeln (3) beispielsweise um Mineral-Teilchen, amorphe Mineral-Teilchen, Schwermineral-Teilchen, Gips-Teilchen, Sandstein-Teilchen, Granit-Teilchen, Zement-Teilchen, Magnetit-Teilchen, Hämatit-Teilchen, Limonit-Teilchen, Ilmenit-Teilchen, Kassierit-Teilchen, Granat-Teilchen, Epidot-Teilchen, Turmalin-Teilchen, Chrom-Teilchen, Schwerspat-Teilchen oder Bariumsulfat-Teilchen handeln, welche einschlussfrei sind oder einen Einschluss, beispielsweise von Silizium, Eisen, Mangan, Magnesium, Alkalimetallen oder Quecksilber, aufweisen.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Dämmstoffes (1) kann die Größe der Partikel (3) beispielsweise im Bereich von 0,10 μm bis 5,0 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,15 μm bis 1,0 mm, insbesondere im Bereich von 0,2 μm bis 70 μm, liegen.
Im Allgemeinen sind die Partikel (3) beispielsweise pulverförmig, granulatförmig, mehlförmig, körnig, feinkörnig, grobkörnig oder faserförmig.
Vorzugsweise sind im Falle des erfindungsgemäßen Dämmstoffes (1) die Partikel (3) fest oder flüssig.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Dämmstoffes (1) sind die Oberflächen der Partikel (3) beispielsweise kantig, tetraedrisch, prismenförmig oder polyedrisch.
Im Allgemeinen kann im Falle des erfindungsgemäßen Dämmstoffes (1) der Gewichtsanteil der Partikel (3) – in Bezug auf das Gewicht der Komponenten des ungeschäumten Schaumstoffes (2) – im Bereich von 40 Gewichtsprozent bis 250 Gewichtsprozent, vorzugsweise im Bereich von 50 Gewichtsprozent bis 200 Gewichtsprozent, insbesondere im Bereich von 70 Gewichtsprozent bis 150 Gewichtsprozent, liegen.
Im Falle des erfindungsgemäßen Dämmstoffes (1) ist der Schaumstoff (2) in der Regel derart beschaffen oder ausgewählt, dass er hohe Schallfrequenzen im Bereich von 1000 Hertz bis 16000 Hertz vollständig oder teilweise absorbiert.
Im Falle des erfindungsgemäßen Dämmstoffes (1) sind die in dem Schaumstoff (2) enthaltenen Partikel (3) in der Regel derart beschaffen und ausgewählt, dass sie tiefe Frequenzen im Bereich von 1 Hertz bis 999,99 Hertz vollständig oder teilweise absorbieren.
In der Regel kann die Dicke oder Wandstärke des erfindungsgemäßen Dämmstoffes beispielsweise im Bereich von 0,1 mm bis 2,5 m, vorzugsweise im Bereich von 0,2 mm bis 1,0 m, insbesondere im Bereich von 0,3 mm bis 50,0 cm, liegen.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen kann der erfindungsgemäße Dämmstoff (1) beispielsweise die Form eines Schlauches, eines Rohres, eines Kastens, eines Schachtes, eines Lüftungskanales, eines Abluftkanales, eines KFZ-Luftkanales, eines Filmes, einer Folie, einer Beschichtung, einer Klebeschicht, eines Anstriches, einer Blockware zur Weiterverarbeitung, einer Platte oder einer Tafel aufweisen und einlagig oder mehrlagig ausgebildet sein.
In der Regel kann im Falle des erfindungsgemäßen Dämmstoffes (1) das Ausmaß der Absorption von Schwingungen im Frequenzbereich von 1 Hertz bis 16000 Hertz frequenzabhängig oder frequenzunabhängig im Bereich von 10% bis 100%, vorzugsweise im Bereich von 15% bis 90%, insbesondere im Bereich von 20% bis 80% – jeweils bezogen auf den zu dämmenden Schalldruckpegel (dB) – liegen.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Dämmstoff für die Absorption von Schwingungen im Frequenzbereich von 1 Hertz bis 16000 Hertz, insbesondere ein Schalldämmstoff, bereitgestellt wird, welcher für seine Herstellung den Einsatz lediglich eines formgebenden Werkzeuges erfordert und über ein hervorragendes Schall-Absorptionsvermögen, insbesondere in Bezug auf Schwingungen im Frequenzbereich von 1 Hertz bis 16000 Hertz, verfügt.
Für den erfindungsgemäßen Dämmstoff (1) kommt daher eine Verwendung bei der Lärmbekämpfung und beim Umweltschutz und in der Raumakustik insbesondere als Schalldämmstoff, als zum Lärmschutz geeigneter Baustoff, als Körperschalldämmstoff, als Antidröhnmasse oder als Entdröhnungsmittel in Betracht.
Darüber hinaus ist die Herstellungsdauer des erfindungsgemäßen Dämmstoffes ausgesprochen kurz, zumal lediglich eine einzige Schaumschicht mit dem erfindungsgemäß ausgestalteten Material auszubilden ist.
Aufgrund des Verzichts auf die bei der Sandwich-Schallabsorptionsschicht des Standes der Technik erforderliche Stützschicht ist die Herstellung des erfindungsgemäßen Dämmstoffes darüber hinaus auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN 7726 [0015]
- DIN 53 580 [0017]

Claims

Dämmstoff (1) für die vollständige oder teilweise Absorption von Schwingungen im Frequenzbereich von 1 Hertz bis 16000 Hertz, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: – einen Schaumstoff (2) und – in dem Schaumstoff (2) enthaltene Partikel (3) mit einer spezifischen Dichte im Bereich von 2,0 g/cm³ bis 8,0 g/cm³, vorzugsweise im Bereich von 2,5 g/cm³ bis 7,0 g/cm³, insbesondere im Bereich von 3,0 g/cm³ bis 6,5 g/cm³
Dämmstoff (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff (2) ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus organischen oder anorganischen Polymeren hergestellte Schaumkunststoffe, Schaumstoffe nach der DIN 7726 mit über ihre ganze Masse verteilten offenen oder geschlossenen Zellen und einer Rohdichte, die niedriger ist als die der Gerüstsubstanzen ist, weiche Schaumkunststoffe, elastische Schaumkunststoffe, elastomere Schaumstoffe, thermoelastische Schaumstoffe, thermoplastische Schaumstoffe, weichelastische Schaumstoffe, faserverstärkte Schaumkunststoffe, Polyurethan-Schaumstoffe, Polystyrol-Schaumstoffe, Polyvinylchlorid-Schaumstoffe, Moosgummi, Schwammgummi, Schaumgummi, mit Treibmittel hergestellte vulkanisierte Latex-Schäume auf der Basis von natürlichem oder synthetischem Kautschuk, offenporige Schäume, Schäume mit offenzelliger Porenstruktur, Schäume mit geschlossenzelliger Porenstruktur, geschlossenporige Schäume, gemischtzellige Schaumstoffe, grobzellige Schaumstoffe, feinzellige Schaumstoffe, Weichschäume oder Integralschäume, Strukturschäume mit fester Außenhaut und zelligem Kern oder syntaktische Schaumstoffe, umfasst.
Dämmstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff (2) Energieelastizität und/oder Entropieelastizität (Gummielastizität) aufweist und bei der Druckverformung nach der DIN 53 580 bis zu 50% ihrer Dicke keine bleibende Verformung von mehr als 2% ihres Ausgangs-Volumens aufweisen.
Dämmstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff (2) eine Zugfestigkeit im Bereich von 30 kPa bis 120 kPa, vorzugsweise im Bereich von 40 kPa bis 110 kPa, insbesondere im Bereich von 50 kPa bis 100 kPa, aufweist.
Dämmstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff (2) mit oder ohne Treibmittel oder Gasbeladung, beispielsweise durch Luft oder CO₂, herstellbar ist.
Dämmstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff (2) offenzellig ausgebildet ist und eine Vielzahl von jeweils aus mehreren hinter- und nebeneinander angeordneten und ineinandergreifenden Poren (4) gebildeten und die Oberflächen des Dämmstoffes (1) durchgehend verbindenden Kanälen (5) umfasst.
Dämmstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der offenzelligen Poren (4) des Schaumstoffes (2) sowie der von diesen Poren (4) gebildeten, durchgehenden Kanäle (5) des Schaumstoffes (2) im Bereich von 0,1 μm bis 2,0 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,2 μm bis 1,5 mm, insbesondere im Bereich von 0,3 μm bis 1,1 mm, liegt.
Dämmstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Poren (4) und der daraus gebildeten Kanäle (5) in Bezug auf das Gesamtvolumen des Dämmstoffes (1) im Bereich von 30% bis 98%, vorzugsweise im Bereich von 35% bis 97%, insbesondere im Bereich von 40% bis 95%, liegt.
Dämmstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er erhältlich ist durch: a) Vermischen der Partikel (3) mit einer oder mit mehreren Komponenten des ungeschäumten Schaumstoffes (2); b) Vermischung der Komponenten des Schaumstoffes (2) in einem Rührer-Niederdruckverfahren oder in einem Kolben-Hochdruckverfahren; c) Einbringen der miteinander vermischten, noch ungeschäumten Schaumstoff-Komponenten und der darin enthaltenen Partikel (3) in ein geschlossenes oder offenes Schäum-Werkzeug zur Herstellung eines Formteiles oder einer plattenförmigen oder einer blockförmigen Ware; d) nach dem Aushärten des Schaumstoffes (2) Entformung des Dämmstoff-Werkstückes (1).
Dämmstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Partikeln (3) um Mineral-Teilchen, amorphe Mineral-Teilchen, Schwermineral-Teilchen, Gips-Teilchen, Sandstein-Teilchen, Granit-Teilchen, Zement-Teilchen, Magnetit-Teilchen, Hämatit-Teilchen, Limonit-Teilchen, Ilmenit-Teilchen, Kassierit-Teilchen, Granat-Teilchen, Epidot-Teilchen, Turmalin-Teilchen, Chrom-Teilchen, Schwerspat-Teilchen oder Bariumsulfat-Teilchen handelt, welche einschlussfrei sind oder einen Einschluss von Silizium, Eisen, Mangan, Magnesium, Alkalimetallen oder Quecksilber aufweisen.
Dämmstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Partikel (3) im Bereich von 0,10 μm bis 5,0 mm liegt, vorzugsweise im Bereich von 0,15 μm bis 1,0 mm, insbesondere im Bereich von 0,2 μm bis 70 μm.
Dämmstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (3) pulverförmig, granulatförmig, mehlförmig, körnig, feinkörnig, grobkörnig oder faserförmig sind.
Dämmstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (3) fest oder flüssig sind.
Dämmstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Partikel (3) kantig, tetraedrisch, prismenförmig oder polyedrisch ist.
Dämmstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil der Partikel (3) im Bezug auf das Gewicht der Komponenten des ungeschäumten Schaumstoffes (2) im Bereich von 40 Gewichtsprozent bis 250 Gewichtsprozent, vorzugsweise im Bereich von 50 Gewichtsprozent bis 200 Gewichtsprozent, insbesondere im Bereich von 70 Gewichtsprozent bis 150 Gewichtsprozent, liegt.
Dämmstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff (2) derart beschaffen oder ausgewählt ist, dass er hohe Schallfrequenzen im Bereich von 1000 Hertz bis 16000 Hertz vollständig oder teilweise absorbiert, während die Partikel (3) derart beschaffen und ausgewählt sind, dass sie tiefe Frequenzen im Bereich von 1 Hertz bis 999 Hertz vollständig oder teilweise absorbieren.
Dämmstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass seine Dicke oder Wandstärke im Bereich von 0,1 mm bis 2,5 m, vorzugsweise im Bereich von 0,2 mm bis 1,0 m, insbesondere im Bereich von 0,3 mm bis 50,0 cm, liegt.
Dämmstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er die Form eines Schlauches, eines Rohres, eines Kastens, eines Schachtes, eines Lüftungskanales, eines Abluftkanales, eines KFZ-Luftkanales, eines Filmes, einer Folie, einer Beschichtung, eines Anstriches, einer Klebeschicht, einer Blockware zur Weiterverarbeitung, einer Platte oder einer Tafel aufweist und einlagig oder mehrlagig ausgebildet ist.
Dämmstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sein Ausmaß der Absorption von Schwingungen im Frequenzbereich von 1 Hertz bis 16000 Hertz frequenzabhängig oder frequenzunabhängig im Bereich von 10% bis 100%, vorzugsweise im Bereich von 15% bis 90%, insbesondere im Bereich von 20% bis 80% – jeweils bezogen auf den zu dämmenden Schalldruckpegel (dB) – liegt.