DE102014000826A1 - Verfahren zur Herstellung von schall- und wärmedämmenden Vorrichtungen auf Basis Naturfasern - Google Patents
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Abstract
Das Verfahren zur Herstellung von schall- und wärmedämmenden Vorrichtungen auf Basis Naturfasern beinhaltet bahnförmige Vorrichtungen für die Anwendung als ökologischer Baustoff in Bereichen der Trittschalldämmung, Schallentkopplung und Wandbekleidung mit Schadstoff sanierender Wirkung. Es kommen Pflanzenfasern wie auch tierische Fasern/Wollen zum Einsatz. Die bahnförmigen Konstruktionen in der Ausführung von injektionsstrahlverfestigten Vliesstoffen sind so gestaltet, dass Schallwellen gezielt horizontal oder vertikal in einem einschichtigen Vliesstoff mit „Sandwich-Effekt” umgeleitet und abgebaut werden. Bekannte Nachteile von Naturfasern wie Schwankungen der Faserfeinheiten und Faserlängen werden bewusst zum Vorteil einer verbesserten Schall- und Wärmedämmung genutzt mit energie- und materialsparenden Einfluss beim Fertigungsprozess der erfinderischen Vorrichtungen.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von schall- und wärmedämmenden Vorrichtungen auf Basis Naturfasern, welche durch Injektionsstrahlverfestigung behandelt wurden und als bindemittelfreie ökologische Baustoffe für Bereiche der Trittschalldämmung, Schallentkopplung in Fußboden- Wand- und Dachkonstruktionen und der Wandbekleidungen geeignet sind.
- Verfahren und Vorrichtungen, die im Bereich der Trittschalldämmung zum Einsatz kommen, gibt es in den unterschiedlichsten Ausführungsformen.
- Es kommen oft Nadelvliesstoffe auf Basis von natürlichen oder synthetischen Fasern zum Einsatz. Auch ist die Verwendung von trittschalldämmenden Vorrichtungen aus recycelten textilen Industrieabfällen bekannt.
- Die
DE 000019950058 A1 beschreibt ein Verfahren zur Wärme- und Schalldämmung aus extrudierten und verpressten recycelten synthetischen Materialien. - Schalldämmvliesstoffe aus Naturfasern gewinnen zunehmend an Bedeutung. Die Vorteile sind deren Nachhaltigkeit, eine meist klimatisierende Wirkung, ein gutes Raumklima und ein Feuchte ausgleichendes Verhalten.
- Bisher eingesetzte schall- und wärmedämmende Vorrichtungen in der Ausführung von bahnförmigen Naturfaservliesstoffen werden meist durch die mechanische Vernadelung von Naturfasern hergestellt. Dieser Verfestigungsprozess ist mit einer Faserbeschädigung und/Einkürzung verbunden. Sehr dünne Naturfaservliesstoffe mit geringen Flächenmassen sind nur mit anteiligen Bindemitteln oder aber geringen Festigkeitswerten produzierbar. Solche qualitativen Einschränkungen müssen hinsichtlich der Festigkeiten, der Kurzfaseranteile, der Vliesstoffdichte und Vliesstoffdicke im Endprodukt berücksichtigt werden. Die im Verfahrensprozess anfallenden Kurzfasern wirken auf den vernadelten Naturfaservliesstoff destabilisierend und werden deshalb als industrieller Abfall entsorgt. Ein höherer Materialeinsatz ist die Folge.
- Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Herstellung von schall- und wärmedämmenden Vorrichtungen aus Naturfasern zu finden, welche die Nachteile bisher zum Einsatz kommender vernadelter Naturfaserdämmstoffe vermeidet und den hohen Materialverlusten beim Fertigungsprozess entgegenwirkt.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass Pflanzenfasern wie Kenaf, Jute, Hanf, Flachs und/oder tierische Fasern wie Schafwolle auf einer Injektionsstrahlanlage zu einer bahnförmigen Fläche verfestigt werden. Die schall- und wärmedämmende Vorrichtungen ist so ausgelegt, dass die Faseranordnung gezielt in horizontaler und vertikaler Ausrichtung erfolgt und die naturbedingten Schwankungen der Faserfeinheiten und/-Längen zu einem verbesserten Frequenzabbau der Schallwellen führen. Dieser Effekt wird durch einen sandwichartigen Vliesstoffaufbau verstärkt, hervorgerufen durch anteilig eingebundene Kurzfaserabfälle und Dichtevariationen im einschichtigen Vliesstoff.
- Bestimmendes Merkmal der Erfindung ist, dass bekannte Nachteile bisher eingesetzter vernadelter Naturfaservliesstoffe wie naturbedingte Schwankungen im Bereich der Faserfeinheit-/Gleichmäßigkeit und auftretende Kurzfaseranteile, die destabilisierend im Endprodukt des Dämmmaterials wirken, überraschen zum konstruktiven und kosteneffektiven Vorteil der Erfindung genutzt werden konnten.
- Die Herstellung der schall- und wärmedämmenden Vorrichtung berücksichtig einen erhöhten Anteil von Kurzfasern und Stäuben, welche im Nassprozess der Injektionsstrahlverfestigung nicht destabilisierend auf die Endbeschaffenheit des Schalldämmvliesstoffes wirken sondern, unter Berücksichtigung der Kurzfaseranteile, stabilisierende und schall-wärmedämmende Eigenschaften zur Folge hat. Die vielen Kurzfaserenden der eigentlichen Kurzfaserabfälle führen zu einer zusätzlichen Vernetzung/Verfilzung im Nassverfestigungsprozess. Die Kurzfaseranteile werden vorwiegend mittig mit einer isotrop ausgerichteten Faserlage angeordnet. Dieses konstruktive Merkmal der Vorrichtung ist mit einer höheren Weichheit, daher Dichtereduzierung, einen sandwichartigen Vorrichtungsaufbau und einer Verbesserung der Schall- und Wärmedämmung verbunden.
- Kurzfaserabfälle und Stäube, die im Fertigungsprozess anfallen, werden wahlweise den Nassverfestigungsprozess zugeführt und sinnvoll im Vliesstoffaufbau des Dammmaterials berücksichtigt
- Der Fertigungsprozess der schall- und wärmedämmenden Vorrichtung ist mit einer beeinflussbaren Oberflächenstrukturierung, Porösität und Vliesstoffdichte „Sandwicheffekt” im Einschichtenvliesstoff verbunden.
- Die verbesserte akustische Wirksamkeit wird damit begründet, dass die schall- und wärmedämmende Vorrichtung verfahrensgemäß eine variabel und gezielt gestaltbare Vliesstoffdichte ermöglicht, deren wechselseitige Anordnung von höherer und geringerer Dichte zu einer verbesserten Schall- und Wärmedämmung führen. Dieser Effekt wird dadurch erreicht, dass die Injektionsstrahlen nicht gleichmäßig den Vliesstoff durchdringen, sondern der Verfestigungsdruck im Vliesstoff selbst abgebaut wird. Dadurch können Dichtevariationen so gewählt werden, dass die Vliesstoffaußenseiten fester sind und eine höhere Dichte aufweisen als in der Vliesstoffmitte.
- Die verfahrensmäßige Herstellung der schall- und wärmedämmenden Vorrichtung ist mit einer Energieeinsparung des Gesamtfertigungsprozesses auf einer Injektionsstrahlverfestigungsanlage verbunden. Durch Nutzung des Verfilzungsprozesses der Naturfasern wird der erforderliche Injektionsstrahlverfestigungsdruck gemindert.
- Ein weiterer Kostenvorteil ist die Verwendung prozessbezogener oder zusätzlicher Kurzfasern sowie der Einsatz von Recyclingfasern/Sekundärfasern.
- Entscheidende Einflussparameter zur Herstellung der schall- und wärmedämmenden Vorrichtungen auf Basis Naturfasern sind:
Faseraufbereitung und Faservorlage: aerodynamisch oder durch Kreuzleger – Verfestigungstechnologie: Injektionsstrahlverfestigung Anzahl der Verfestigungsstufen und Anordnung Verfestigungsdruck, Injektionsstrahlmedium, Geometrie und Anzahl der Injektionsstrahldüsen Geometrie und Anzahl der Siebtrommeln/Siebbänder – Beschaffenheit der Naturfasern Pflanzenfasern: Weichfasern: Hanf, Flachs, Kenaf, Jute ... Hartfasern: Sisal, Henequen, Manila Tierfasern: Schafwolle Recyclingfasern/ vorwiegend Pflanzen-/Tierfasern oder synthetische Fasern Reißfasern aus natürlichen Polymeren (Regeneratcellulosefasern) Kurzfaseranteile: abhängig von der geforderten Dichte- und Festigkeit der Vorrichtung – Faserorientierung: lineare/isotrope Faserorientierung – Flächendichte: Dichtevariationen - Durch Variation der Naturfaserarten, deren Feinheit und Faserlängen sowie des Anteils von vorwiegend prozessbezogenen Kurzfaserabfällen, wird die schall-/wärmedämmende Vorrichtung den einwirkenden Schallfrequenzen angepasst Die Flächengewichte liegen vorteilhaft zwischen 50 und 1000 g/m2. Die Materialdicken werden überwiegend zwischen 1–10 mm gefertigt.
- Es hat sich gezeigt, dass solche schall- und wärmedämmenden Vorrichtungen besonders gut für die Anwendung als Trittschalldämmvliesstoff unter Trockenböden, Estrichen, Unterlage für schwimmend verlegte Parkett-/Laminatböden in Wohn- und Gewerberäumen, als Schutzvlies zur Schallentkopplung in Bausystemen sowie generell als Schall- und Wärmedämmvorrichtung in Fußboden- Wand- und Dachkonstruktionen geeignet sind.
- Bekannte Verfahren zur Vermeidung von Fäulnis und der Verbesserung des Brandschutzes erweitern deren Anwendungsbereiche.
- Bei der Anwendung als schall- und wärmedämmende Vorrichtung in Verbindung mit einer unterseitigen Anordnung an Parneelen im Fußboden- Wand- und Deckenbereich, werden verbesserte Schall- und Wärmedämmeigenschaften ausgewiesen. Die unterseitige Anordnung der Vorrichtung wird sinnvoll schon im Parneelen-Fertigungsprozess integriert.
- Interessant ist der Einsatz als Trittschelldämmvorrichtung in Zwischenflurdecken von mehrgeschossiger Wohn-/Industriebauten.
- Im Bereich der Wandbekleidung kommen vorzugsweise strukturierte, dünne schall- und wärmedämmende Ausführungsformen von 1–2 mm Flächendicke zum Einsatz. Eine besondere Ausführung hierbei ist die Verwendung von Schafwolle. Die schadstoffsanierende Wirkung von Schafwolle hinsichtlich des Abbaues von Formaldehyd und langfristiger Bindung von weiteren Aldehyden wie Toluol aus der Raumluft ist bekannt. Die relativ hohen Faserkosten werden teilweise durch die verfahrenstechnische Lösung einer Wandbekleidungsbefestigung kompensiert. Die schall- und wärmedämmenden Wandbekleidung wird so strukturiert, dass die Strukturflächen der Wandbekleidung mit den Strukturen der Wandflächen abgestimmt sind.
- Die Wandbekleidung wird ohne den Einsatz von Klebstoffen nur noch auf die Wandfläche aufgedrückt, so dass ein schnelles Austauschen der Belagfläche möglich ist und zeit-/kostenaufwendige Renovierungsarbeiten entfallen. Der Einsatz als schall- und wärmedämmende Vorrichtung in einem mehrschichtigen Wandbelagsystem, mit der vorrangigen Funktionalität einer Verbesserung des Raumklimas, ist möglich.
- Die erfinderischen schall- und wärmedämmenden Vorrichtungen sind auch als Zweitrücken für Teppichböden oder als flächige Bodenauslegware selbst – Ersatz für Korkböden –, bei entsprechender Flächenbehandlung nach bekannten Verfahren, einsetzbar.
- Die Erfindung wird durch nachfolgende Beispiele näher erläutert:
- Beispiel 1
- Eine bahnförmige schall- und wärmedämmende Vorrichtung wird auf einer Injektionsstrahlverfestigungsanlage zu einem bindemittelfreien Naturfaservliesstoff aus Hanffasern behandelt und verfestigt. Die Faservorlage erfolgt mittels aerodynamischer Vliesbildung und unter Zuführung von Kurzfaseranteilen, die dem Faseraufbereitungsprozess als Abfallfasern entnommen und dem Vliesbildungsprozess wieder zugeführt wurden. Prozessparameter:
Vliesbildung: aerodynamisch Injektionsstrahlverfestigungsstufen: 4 Faserreinsatz: Hanf Anteil Kurzfasern ca.: 20% Reißfestigkeiten: längs: 6500 N/m quer: 5200 N/m Flächengewicht: 400 g/m2 Materialdicke: 2 mm Flächenkonstruktion: Einschichtenvliesstoff mit Dichtevariation – Außenflächen strukturiert, Faserlage überwiegend horizontal – innere Faseranordnung: vorwiegend isotrope Faserlage, höhere Anteil von Kurzfasern - Für die Frequenzminderung der Schallwellen werden die ungleichmäßigen Faserfeinheiten, Faserlängen, Faseranordnungen und Oberflächenstrukturen, also eigentlich die unerwünschten und qualitätsmindernden Faktoren eines Vliesstoffes, besonders vorteilhaft genutzt. Der Einsatz erfolgt als Trittschalldämmvliesstoff unter Parkettvliesböden, schwimmenden Estrich und als Schallentkopplungsvliesstoff in Bausystemen.
- Die Eignung der schalldämmenden Vorrichtung als Trittschalldämmvliesstoff in Zwischendecken von mehrgeschossigen Bauten wurde nach Messmethode DIN 52210 „Bauakustische Prüfungen – Luft- und Trittschalldämmung nachgewiesen.
- Die Messung der Trittschalldämmung erfolgte in einer Zwischenflurdecke zwischen 3. und 2. Etage eines mehrgeschossigen Gebäudes, Prüfobjekt: Wohnungstrenndecke.
- Verwendete Messgeräte: geeichter und kalibrierter Echtzeit-Terz-Schallanalysator (Typ Nor-121 Fa. Norsonic), Mikrofonkapsel einschließlich Verstärker und Normhammerwerk.
- Es wurden die direkten Schallübertragungen und die Schallübertragung aus akustischen Nebenwegen gemessen und ausgewertet.
- Nach Beurteilung entsprechend DIN 4109 „Schallschutz im Hochbau„ wurde die Eignung des Schalldämmvliesstoffes im Bereich für Wohnungstrenndecken mit den zugehörigen Trittschallverbesserungswerten bestätigt.
- Im Zusammenhang mit der Fertigung von verbesserten schall- und wärmedämmenden Fuß- Wand- Decken-Paneelen ist der Naturfaservliesstoff für eine unterseitige Anordnung vorgesehen. Die Verbindung von der schall- und wärmedämmenden Vorrichtung erfolgt vorteilhaft schon beim Herstellungsprozess der Parneelen-/oder Parkettfertigung.
- Beispiel 2
- Eine schall- und wärmedämmende Vorrichtung wird auf einer Injektionsstrahlverfestigungsanlage für den Einsatz als Wandbekleidung gefertigt. Prozessparameter
Vliesbildung: aerodynamisch Verfestigungsstufen: 3 Fasereinsatz: Schafwolle Anteil Kurzfasern: ca. 25% Reißfestigkeiten -
Längs: 4,2 N/m Quer: 3,3 N/m Flächengewicht: 300 g/m2 Materialdicke: 1,5 mm Flächenkonstruktion: Einschichtenvliesstoff - Die Vorrichtung wird als eigenständige Wandbekleidung sowie als mit einer der Wand angepassten strukturierte Fläche hergestellt.
- Der Einsatz als Formaldehyd abbauende Flache zur Verbesserung des Raumklimas in einem Wandbelagsystem ist vorteilhaft.
- Beispiel 3
- Eine injektionsstrahlverfestigte, bahnförmige Schall- und Wärmedämmvorrichtung mit den Anlagenaufbau von Beispiel 1 wird aus Reißfasern (Sekundärfasern), die als Abfall in der Textilindustrie anfallen, hergestellt.
- Die Siebstrukturen der Injektionsstrahlverfestigungsvorrichtung (Siebtrommeln) sind so gewählt, dass die Oberfläche des Injektionsstrahlvliesstoffes 1 mm große Perforationen aufweist.
Vliesstoffparameter: Reißfestigkeiten längs: 4200 N/m Quer: 3100 N/m Flächengewicht: 450 g/m2 - Der Einsatz erfolgt als Trittschalldämmvliesstoff und Schutzvlies zur Schallentkopplung in Bausystemen.
- Beispiel 4
- Eine schall- und wärmedämmende Vorrichtung in der Ausführung eines bahnförmigen Naturfaservliesstoffes aus Jutefasern wird auf einer Injektionsstrahlverfestigungsanlage gefertigt. Vorrichtungsparameter/Injektionsstrahlvliesstoff
Fasereinsatz: Jute Anteil Kurzfasern ca.: 15% Reißfestigkeiten: Längs: 9000 N/m Quer: 7000 N/m Flächegewicht: 800 g/m2 Materialdicke: 5 mm Faser-/Vliesvorlage: aerodynamisch - Der Einsatz erfolgt als Schall- und Wärmedämmvliesstoff mit der Anordnung als Zweitrücken für Naturfaserteppiche und Naturfaser-Fußbodenauslegwaren.
- Die Verbindung mit der Oberware einer Fußbodenauslegfläche erfolgt mittels bekannter Verbindungstechnologien.
- Durch oberflächliche Behandlung wie Beschichtungen, Kalandrierung oder Verpressen sind unterschiedliche, schall- und wärmedämmende Vorrichtungen für Fußbodenbelagsysteme herstellbar.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 000019950058 A1 [0004]
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- DIN 52210 [0028]
- DIN 4109 [0032]
Claims (7)
- Verfahren zur Herstellung von schall- und wärmedämmenden Vorrichtungen auf Basis Naturfasern, die auf einer Injektionsstrahlverfestigungsanlage verfestigt wurden, dadurch gekennzeichnet, dass die auftreffende Schallwellen horizontal wie auch vertikal gezielt abgeleitet und gedämmt werden, wobei die in der Textilindustrie destabilisierend und nachteilig auf einem Vliesstoff wirkende Kriterien wie Kurzfaseranteile, Faserfeinheits- und Faserlängenschwankungen bewusst zum Vorteil eines verbesserten Schallwellenfrequenzabbaues genutzt werden.
- Verfahren zur Herstellung von schall- und wärmedämmenden Vorrichtungen nach Beispiel 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auftreffenden Schallwellen gezielt in einem Einschichtenvliesstoff mit unterschiedlichen Vliesstoffdichteanordnungen an den Außenflächen und dem Vliesstoffkern, wahlweise umgeleitet und abgebaut werden und ein „Vliesstoff-Sandwicheffekt” zu einer verbesserten Schall- und Wärmedämmung führt.
- Verfahren nach Anspruch 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass die Naturfasern außenseitig des bahnförmigen Einschichtenvliesstoffes vorwiegend linear angeordnet werden, mit dem Effekt einer teilweisen horizontalen Schallwellenumleitung/-Dämmung und zur Vliesstoffmitte vorwiegend isotrop ausgerichtet sind mit dem Effekt einer vertikalen Schallwellenumleitung/-dämmung.
- Schall- und wärmedämmende Vorrichtung nach Verfahrensanspruch 1–3, für den Einsatz als Trittschalldämmvlies, Schutzvlies zur Schallentkopplung in Fußboden- Wand- und Dachkonstruktionen, als Zweitrückenfläche für Teppichböden und Fußbodenauslegwaren geeignet.
- Schall- und wärmedämmende Vorrichtung nach Verfahrensanspruch 1–3, gekennzeichnet als bahnförmige Wandbekleidung wie Tapeten und den vorrangigen Einsatz von Formaldehyd abbauenden Fasern wie Schafwolle auch als in Wand- Decken- und Fußbodensystemen integrierte Funktionsfläche mit Schadstoff sanierenden Effekt geeignet.
- Schall- und wärmedämmende Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsseite der Wandbekleidung strukturiert und die Struktur mit der Oberflächenstrukturierung der Wand abgestimmt ist mit dem Vorteil einer Klebstofffreien Verbindung.
- Schall- und wärmedämmenden Vorrichtungen nach Verfahrensanspruch 1–6, gekennzeichnet durch den Einsatz von ganz oder anteiliger Sekundärfasern/Reißfasern aus synthetischen Fasern natürlicher Polymere und/oder anderer Fasermaterialien.
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Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| DIN 4109 |
| DIN 52210 |
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