DE102014207852A1

DE102014207852A1 - Akustikabsorber-Bauelement

Info

Publication number: DE102014207852A1
Application number: DE201410207852
Authority: DE
Inventors: Viktor Ladenburger
Original assignee: HOLZWERKE LADENBURGER & CO KG GmbH
Current assignee: HOLZWERKE LADENBURGER & CO KG GmbH
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2014-04-25
Publication date: 2014-10-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Akustikabsorber-Bauelement mit einem mindestens dreilagigen Aufbau, wobei die erste Lage aus einer vollflächigen offenporigen Holzfaserdämmplatte der Dicke D1 , die zweite Lage der Dicke D2 = ΣiD2,i aus mindestens einer Holzwerkstoffplatte der Dicke D2,1 besteht, die dritte Lage eine Dicke D3 aufweist, alle Lagen durch elastischen Klebstoff (4) miteinander verbunden und das Akustikabsorber-Bauelement, ausgehend von der dritten Lage (3), Schlitze (5) einer Breite b und einer Tiefe D1 + ΣiD2,i + D3 > t > ΣiD2,i + D3 aufweist, die sich zumindest teilweise bis in die erste Lage erstrecken. Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des Akustikabsorber-Bauelements.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Akustikabsorber-Bauelement sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Akustikabsorber-Bauelements.
Die Dämmung störender Geräusche gewinnt nicht nur in der Kraftfahrzeugtechnik oder bei Spezialanwendungen, sondern auch im alltäglichen Leben zunehmend an Bedeutung. Insbesondere beim Haus- oder Innenausbau wird heute mehr denn je auf Schalldämmung geachtet, wobei gleichzeitig optische Aspekte und die Verwendung nachhaltiger Rohstoffe eine gewichtige Rolle spielen.
So sind aus dem Stand der Technik verschiedene Schalldämmelemente bekannt, die weniger für professionelle Anwendungen in Konzertsälen oder Tonstudios, sondern für den Einbau in Wohnungen und Wohnhäusern konzipiert sind. In diesen ist man in der Regel vielfältigen Schallquellen ausgesetzt, die von außerhalb des Wohnraums in diesen hinein dringen oder direkt in diesem erzeugt werden.
Hinsichtlich der Schallquellen sowie der technischen Lösungen zum Schallschutz hat sich insbesondere die Unterscheidung in Trittschall und Luftschall durchgesetzt. Dabei bezeichnet Trittschall Körperschall, der mechanisch direkt in ein Wand-, Boden- oder Deckenelement eingeleitet, von diesem übertragen und in benachbarte Räume abgestrahlt wird. Mit Luftschall werden Schallwellen bezeichnet, die sich zunächst in Luft fortpflanzen und so auf Wand-, Boden- oder Deckenelemente treffen, in diesen weitergeleitet und in andere Räume abgestrahlt werden (vgl. „Schalldämmende Holzbalken- und Brettstapeldecken", Holzbau Handbuch Reihe 3, Teil 3, Folge 3; Entwicklungsgemeinschaft Holzbau (EGH), München 1999).
Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen sind häufig entweder für die Dämmung von Trittschall oder für die Dämmung von Luftschall geeignet. Die Lösungen zur Dämpfung von Trittschall zeichnen sich dabei in der Regel durch einen kompakten Aufbau aus mehreren Lagen aus.
So offenbart die WO 2010/027699 A1 ein akustisches Dämpfungselement mit einem Lagenaufbau aus mindestens einer Schicht Urethanschaum und mindestens einer weiteren Schicht eines weichen Schaums, der vorzugsweise zwischen den Urethanschaum-Lagen angeordnet ist. Der Urethanschaum weist dabei eine Dichte zwischen 0,144–1,6 g/cm³ auf. Gemäß der Schrift wird das Dämpfungselement an einer Gebäudestruktur, bspw. einer Wand, einer Decke oder einem Boden, befestigt, um dort Vibrationen zu dämpfen. Dabei wird die Dämpfung erreicht, indem die Urethanschaum-Lagen durch den weichen Schaum, der Kompressionskräfte nicht übertragen kann, entkoppelt sind. Somit wirkt der weiche Schaum als Feder eines Masse-Feder-Systems mit dem Urethanschaum als Masse. Nachteilig an dieser Lösung ist insbesondere die Giftigkeit bzw. die mangelnde Nachhaltigkeit der eingesetzten Urethane.
Ein weiteres Akustikmodul mit Lagenaufbau ist aus der WO 98/55709 A1 sowie der WO 99/35351 A1 bekannt. Dieses weist eine feste Rückwand auf, an die ein faserhaltiges Material befestigt wird. An das faserhaltige Material, das auf seiner der Rückwand abgewandten Seite eine bestimmte, insbesondere wellenförmige Kontur aufweist, schließt sich eine erste Zwischenlage und nach dieser eine Lage aus Diffusermaterial an. Auf das Diffusermaterial folgt eine weitere Zwischenlage, auf diese eine weitere Lage faserhaltigen Materials und auf diese eine akustische transparente Endlage. Gemäß der Schrift sind die einzelnen Schichten vorzugsweise in der Lage Schall verschiedener Frequenzbereiche zu dämpfen. Die Absorptionsfähigkeit des Moduls soll durch eine Kontur der Oberfläche mit unterschiedlich hohen, säulenförmigen Erhebungen noch verbessert werden können. Nachteilig an dieser Lösung ist insbesondere der komplizierte Aufbau des Moduls, der je nach Einsatzort speziell angepasst werden muss.
Ein Schalldämpfungselement mit laminatartigem Aufbau als Verkleidungselement, insbesondere für Böden, ist auch aus der WO 2010/088769 A1 bekannt. Zur Reduzierung der durch hochdichte Deckschichten bekannter Laminatböden erzeugten, hochfrequenten Klänge werden vor allem geschäumte Absorberlagen verwendet. Diese neigen jedoch dazu den Schall jedoch zurück ins Laminat zu reflektieren, dass daraufhin aufgrund seiner hohen Biegesteifigkeit Raumschall emittiert. Dieser Nachteil soll gemäß der Schrift behoben werden, indem alle Lagen bekannter Laminataufbauten mit einer elastomeren Beschichtung versehen werden. Diese Beschichtung soll vorteilhaft eine Dämpfung des zurückreflektierten Schalls bewirken und somit Raumschallemissionen reduzieren. Nachteilig an dieser Lösung ist insbesondere das komplizierte Herstellungsverfahren, das eine Beschichtung aller Zwischenlagen erforderlich macht.
Ein schalldämmendes Material mit Lagenaufbau wird auch in der US 4,056,161 A beschrieben. Dieses Material weist eine äußere Lage mit hohem Abrasionswiderstand sowie dekorativer Oberfläche, eine schallabsorbierende Lage und eine schallreflektierende Lage auf. Ungewollter Schall bzw. Lärm soll zunächst durch die absorbierende Schicht gedämpft und anschließend von der reflektierenden Schicht in der Propagation gestoppt werden. Weiterhin sollen durch den Lagenaufbau Biegeschwingungen des Materials reduziert werden. Die reflektierende Lage hat dabei vorzugsweise eine hohe Dichte und fungiert, bevorzugt in Form eines Polyurethan-Schaums, als Haftvermittler zwischen der äußeren und der schallabsorbierenden Lage. Die Schrift beschreibt weiter ein Verfahren zur (quasi-)kontinuierlichen Herstellung eines solchen Materials. Eine frequenzabhängige Einstellbarkeit der Absorptionseigenschaften ist bei diesem Material nur begrenzt möglich.
Aus dem Stand der Technik ist weiterhin eine Vielzahl von Lösungen zur Dämpfung von Raumschall bekannt, die sich in der Regel durch einen mehrschichtigen Aufbau mit Aufhängung, Lattung und Verschalung auszeichnen.
So sind aus der DE 20 2009 016 944 U1 , der DE 10 2009 058 386 A1 , der EP 2335916 A1 und der DE 10 2006 006 233 A1 Akustikplatten mit zweilagigem Aufbau bekannt. Deren untere Lage wird aus einer tragenden Lattung gebildet, deren Zwischenräume mit einem Schalldämmmaterial gefüllt sind. Auf der unteren Lage ist eine Sichtlage aufgebracht, die Zwischenräume aufweist, welche mindestens bis zur Oberfläche des Schalldämmmaterials reichen. Bevorzugt sind als Sichtlage oberhalb von Lattung und Dämmmaterial kreuzende Latten aufgebracht, die somit wechselweise die Lattung und das Schalldämmmaterial überstreichen. Alternativ können in eine vollflächig aufgebrachte Sichtlage Sägeschlitze eingebracht werden. Die Sichtlage weist weiterhin eine stark strukturierte Oberfläche zur diffusen Streuung des Schalls auf.
Die in diesen vier Schriften beschriebenen Akustikplatten wirken gemäß dem Feder-Masse-Prinzip als Resonatoren, bei denen zur Erhöhung der flächenbezogenen Masse m₁' der Raum zwischen der unterbrochenen Platte und der rückseitigen Wand mit losem, i. d. R. nicht fest eingespanntem Absorptionsmaterial ausgefüllt ist. Dies bewirkt gemäß
eine Verschiebung der Resonanzfrequenz bzw. des Absorptionsmaximums zu tieferen Frequenzen und eine Abflachung und Verbreiterung des Absorptionsspektrums. Nachteilig laufen die Schlitze jedoch nicht nur auf das Absorptionsmaterial, sondern zu 50% auch auf die Lattungen zu, die eine harte Rückreflektion des eintreffenden Schalls bewirken. Dadurch wird das Absorptionsvermögen dieser Akustikplatten im Verhältnis zu deren Plattendicke deutlich reduziert.
Mit kreuzenden Lattungen ausgeführte, plattenförmige Schallabsorptionselemente für Raumschall sind auch aus der DE 20215877 U1 , der AT 6097 U1 und der CH 697004 A5 bekannt. Diese bestehen ebenfalls aus zwei Lagen, wobei eine Lage parallel zueinander verlaufende Schlitze und eine zweite Lage parallel zueinander verlaufende, die Schlitze schneidende Nuten aufweist. An den Kreuzungspunkten von Schlitzen und Nuten sind Schalldurchtrittsöffnungen vorgesehen. Gemäß der Schrift sind die Plattenelemente über Nut und Feder Elemente so miteinander verbindbar, dass die Schlitze und Nuten verbundener, benachbarter Platten fluchten. Nachteilig muss gemäß dieser Schrift eine zusätzliche, nicht beschriebene Schallabsorptionslage verwendet werden, die zudem nur durch die Durchtrittsöffnungen erreichbar ist.
Eine mehrschichtig aufgebaute Schallabsorptionsplatte ist auch aus der DE 10 2004 026 644 A1 bzw. der DE 20 2004 021 131 U1 bekannt. Bei dieser greifen sichtseitig angebrachte Ausnehmungen durch die oberste Lage zumindest teilweise hindurch und sind dabei versetzt oder schräg eingearbeitet, um störende Hell-Dunkel-Kontraste zu vermeiden. Durch diese Gestaltung der Ausnehmungen wird jedoch nachteilig die harte Rückreflektion an deren Seitenwänden verstärkt.
Aus der EP 0786759 A1 ist ein plattenförmiges Schallabsorptionselement mit mindestens einer rippenförmig strukturierten Oberfläche bekannt, wobei in den Vertiefungen der Rippenstruktur durch das Plattenelement durchreichende Bohrlöcher angeordnet sind. Bevorzugt sind die Bohrlöcher durch Auskragungen der oberen Rippenbereiche oder zusätzlich Elemente abgedeckt. Dieser komplizierte Aufbau erfordert nachteilig ein aufwendiges Herstellungsverfahren.
Das plattenförmige Absorptionselement gemäß der DE 19857419 A1 weist auf beiden Deckflächen parallel zueinander angeordnete Nuten auf, wobei die auf einer Seite eingebrachten Nuten vertiefte Abschnitte aufweisen, die gemeinsam mit den umseitigen, gleichbleibend tiefen Nuten Durchbrüche durch die Platte bilden. Somit sollen die Größe der durchbrochenen Fläche und damit die Schallabsorptionswirkung der Patte einstellbar sein. Ein ähnlich ausgebildetes Plattenelement mit einseitig in ein Plattenelement eingebrachten Nuten und in diese von der anderen Seite der Platte her eingreifenden Bohrungen ist in der DE 19505025 A1 beschrieben. Die Bohrungen weisen dabei bis zu einer gewissen Eindringtiefe einen ersten und ab dieser Tiefe einen zweiten, kleineren Durchmesser auf. Auch diese Elemente müssen beabstandet zu einer Wand oder auf einem Absorptionsmaterial angebracht werden, um ihre Absorptionswirkung zu entfalten.
Eine weitere Lösung zur Dämpfung von Raumschall ist aus der DE 19516819 C1 bekannt. Dabei ist ein Plattenabsorber durch eine rahmenförmiges Abstandselement beabstandet zu einer raumbegrenzenden Deckschicht montiert. Auf diesem Plattenabsorber ist in der Richtung, aus der Schalleinfall zu erwarten ist, ein poröser Absorber angeordnet. Dieser ist wiederum mit einer gelochten Folie mit einem bestimmten Lochflächenanteil abgedeckt. Der vergleichsweise komplizierte Aufbau und die beabstandete Anbringung an der Deckschicht erschweren nachteilig die Installation des Plattenabsorbers.
Aus der DE 10151474 A1 ist ein zweilagiges plattenförmiges Schallabsorber-Element bekannt, dass aus einer porösen Absorber-Schicht und einer darauf angeordneten streifenförmigen schalldichten Abdeckung mit Streifen der Breite B gebildet ist. Die Spalte zwischen den Abdeckungen weisen dabei die Breite b auf, die an die Bandbreite des zu absorbierenden Schallsignals angepasst ist und zwischen 15 und 25 mm beträgt. Plattenelemente ohne dieses Größenverhältnis der Latten besitzen gemäß der Schrift nachteilig ein geringeres Schallabsorptionsvermögen.
Aus der FR 2967701 A1 ist ein schwer entflammbares Strukturelement zur Schallabsorption bekannt, dass eine Vielzahl äquidistant auf einem Träger angebrachter Kanthölzer aufweist. Die Hölzer sind dabei so dimensioniert, dass sich zwischen den Hölzern und dem Träger ausgedehnte Hohlräume ergeben. Bevorzugt sind die Hölzer dabei so dimensioniert, dass die Gesamtheit der in Sichtrichtung zeigenden Deckflächen der Kanthölzer weniger als ein Drittel der von den Hohlräumen gebildeten Oberfläche ausmacht.
In der US 8,347,573 B2 wird eine hölzerne Platte zur Schalldämmung beschrieben, die aus einer Schicht Hart- und einer Schicht Weichholz aufgebaut ist, zwischen denen ein Schallabsorptionsmaterial in dafür vorgesehene Vertiefungen eingebracht ist. Diese Vertiefungen befinden sich in einer Mittellage, die zusätzlich Versteifungselemente in Form lateraler, sich entlang der gesamten Länge und transversaler, sich beabstandet über die gesamte Breite der Platte erstreckender Leisten aufweist. Die einzelnen Plattenelemente können über Nut-Feder-Verbindungen miteinander flächig verbunden werden. Nachteilig an dieser Lösung ist der massive Aufbau der Platte, die sich dadurch nur begrenzt für den dekorativen Inneneinsatz eignet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Akustikabsorber-Element mit hohem Schallabsorptionsvermögen, einfacher Installierbarkeit, geringem Gewicht und ansprechender Optik vorzuschlagen, das zudem mit einfachen Mitteln und kostengünstig hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Akustikabsorber-Bauelement mit den Merkmalen des Hautpanspruchs sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Akustikabsorber-Bauelements gemäß Anspruch 9. Bevorzugte Ausgestaltungen des Akustikabsorber-Bauelementes und von dessen Herstellungsverfahren sind Gegenstand der jeweils rückbezogenen Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch einen Akustikabsorber-Bauelement, aufweisend

– eine erste vollflächige Lage der Dicke D₁ aus mindestens einer offenporigen Holzfaserdämmplatte,
– eine zweite Lage der Dicke D₂ aus mindestens einer Holzwerkstoffplatte,
– eine dritte Lage der Dicke D₃,

₁

₂

₃

₂

₃

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schlitze über die gesamte Breite B oder über die gesamte Länge L der Holzfaserdämmplatte eingebracht. Die durchgehenden Schlitze können vorteilhaft mit an sich bekannten spanabhebenden Werkzeugen in einem Durchlauf in das Akustikabsorber-Bauelement eingebracht werden. In einer anderen, gleichfalls bevorzugten Ausführungsform enden die Schlitze in einem geringen Abstand vor den Außenkanten des Akustikabsorber-Bauelementes. Diese Ausführung führt zu einer höheren Eigensteifigkeit des Akustikabsorber-Bauelementes und erleichtert den Transport, das Handling und die Montage. Ebenfalls bevorzugt beträgt die Tiefe t der Schlitze 0,5·D₁ + D₂ + D₃ > t > D₂ + D₃ besonders bevorzugt 0,2·D₁ + D₂ + D₃ > t > D₂ + D₃. Durch diese Beschränkung der Eindringtiefe in die erste Lage bzw. die Holzfaserdämmplatte, i. d. R. auf wenige Millimeter, wird vorteilhaft deren Tragfähigkeit und damit die Stabilität des Schichtaufbaus sichergestellt.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung bezeichnet die Länge des erfindungsgemäßen Akustikabsorber-Elements dessen größte geradlinige Körperkante. Die Längsrichtung bzw. die Längsorientierung ist somit die Richtung dieser größten geradlinigen Ausdehnung. Die Dicke bezeichnet die kleinste geradlinige Ausdehnung des Bauelements in einer Raumrichtung senkrecht zur Längsrichtung. Die Breite bezeichnet die Ausdehnung des Bauelements in der verbleibenden, mit Längen- und Dickenrichtung ein kartesisches Koordinatensystem aufspannenden Richtung.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung bezeichnet eine offenporige Holzfaserdämmplatte einen aus Holzfasern hergestellten Plattendämmstoff, mit einem Holzgehalt von mindestens 70 m-%, bevorzugt mindestens 80 m-% und besonders bevorzugt mindestens 85 m-%, einer Rohdichte zwischen 40 und 400 kg/m³, bevorzugt zwischen 150 und 350 kg/m³ und besonders bevorzugt zwischen 240 und 300 kg/m³ und einer Porosität von mindestens 0,4, bevorzugt mindestens 0,5 und besonders bevorzugt mindestens 0,6.
Eine Holzwerkstoffplatte bezeichnet im Sinne der vorliegenden Anmeldung Werkstoffe, die durch Zusammenfügen vorab zerkleinerten Holzes hergestellt werden und eine vergleichbare bis gleiche Biegesteifigkeit in den beiden Hauptachsen der Plattenebene aufweisen. Bevorzugt weist die Biegesteifigkeit der Holzwerkstoffplatten in den beiden Hauptachsen der Plattenebene die gleiche Größenordnung auf. Bevorzugt bestehen die Holzwerkstoffplatten aus mindestens zwei, mit einem elastischen Klebstoff kreuzweise verleimten Platten Schälfurnier oder anderer dünner Holzwerkstoffe. Besonders bevorzugt werden Sperrholz- bzw. Multiplexplatten aus drei, fünf oder sieben mit elastischem Klebstoff kreuzweise verleimten Platten Schälfurnier eingesetzt. Ebenfalls bevorzugt besteht die zweite Lage aus MDF- oder OSB-Platten mit Schichtaufbau, mit Schichten verschiedener mechanischer, physikalischer und/oder chemischer Eigenschaften. Bevorzugt weist die zweite Lage eine Dicke D₂ zwischen 0,6 mm und 15 mm und besonders bevorzugt zwischen 3 mm und 10,5 mm und ebenfalls bevorzugt zwischen 4 mm und 7,5 mm.
Bei der erfindungsgemäßen Holzfaserdämmplatte und/oder Holzwerkstoffplatten kann es sich für den Trocken-, den Feucht- und den Außenbereich und/oder für die allgemeine, die tragende oder die hoch belastbare Verwendung geeignete Platten handeln.
Ein elastischer Klebstoff im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet einen zum Kleben verwendeten Prozesswerkstoff, der Kompressions-, Scherungs- und Torsionskräfte nur begrenzt übertragen kann.
Das erfindungsgemäße Akustikabsorber-Bauelement stellt eine Kombination eines porösen Absorbers und eines Helmholzabsorbers dar und erreicht dadurch vorteilhaft hohe Schallabsorptionswerte in einem weiten Frequenzbereich. Durch die Verwendung von mindestens zwei Lagen elastischen Klebstoffs wird weiterhin vorteilhaft eine Entkopplung der einzelnen Schichten und eine Reduktion der Biegesteifigkeit des Bauteils erzielt. Letzteres trägt zusätzlich und vorteilhaft zu den Schalldämmeigenschaften des Bauelements bei, das sich aufgrund des Verzichts auf eine tragende Rahmenkonstruktion oder Lattung einfach und kostengünstig fertigen lässt.
Das erfindungsgemäße Akustikabsorber-Bauelement stellt somit vorteilhaft eine neuartige Kombination der beiden grundlegenden Arten von Schallabsorbern, nämlich der porösen Schallabsorber und der Resonatoren, dar.
Das erfindungsgemäße Akustikabsorber-Bauelement besitzt einen mindestens dreilagigen Aufbau, wobei die erste Lage eine offenporige Holzfaserdämmplatte der Dicke D₁, die zweite Lage mindestens eine Holzwerkstoffplatte der Dicke D_2,i, aus mindestens zwei kreuzweise verleimten, dünnen Schichten eines Furniers oder eines vergleichbaren Holzwerkstoffs, und die dritte Lage eine Decklage der Dicke D₃ ist. Die Sichtlage bzw. die in Richtung des zu erwartenden Schalleintritts oberste Lage ist dabei die dritte Lage.
Erfindungsgemäß weist das Akustikabsorber-Bauelement über seine gesamte Breite seitens der Sichtlage eingebrachte Schlitze einer Breite b auf. Die Schlitze weisen dabei eine Tiefe D₁ + Σ_iD_2,i + D3 > t > Σ_iD_2,i + D₃ auf, d. h. sie reichen in jedem Fall bis in die offenporige Holzfaserdämmplatte hinein. Bevorzugt weisen die eingebrachten Schlitze gerundete Kanten auf, die überraschend einer Ablösung bzw. Delaminierung einzelner Schichten entgegenwirken.
Die Breite der Schlitze an der Oberfläche des Akustikabsorber-Bauteils liegt bevorzugt im Bereich von 2 mm bis 30 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 2 mm bis 20 mm und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 4 mm bis 15 mm. Die gewählte Breite der Schlitze genügt dabei insbesondere den weiter unten angegebenen Relationen.
Bevorzugt erstrecken sich die Schlitze von der Oberfläche des Akustikabsorber-Bauteils senkrecht ins Innere des Materials des Bauteils. Weitere, gleichfalls bevorzugte Ausführungsformen sehen eine Neigung der Schlitze (Schlitzwandungen gegen die Oberfläche des Bauteils) vor. Vorzugsweise beträgt der Neigungswinkel zwischen der Mitte der Schlitze und der Oberfläche 30 bis 60°, weiterhin bevorzugt 40° bis 50° und darüber hinaus bevorzugt von 45°.
Bei einer Verwendung dieser Akustikabsorber-Bauteile mit geneigten Schlitzen an Wandflächen ist die Grundfläche der Nut nicht sichtbar, so dass Staubpartikel, die sich am Grund der Nut ablagern würden, vom Betrachter nicht wahrgenommen werden.
Akustikabsorber-Bauteile mit geneigten Schlitzen sind zudem vorteilhaft in Räumen einsetzbar, in denen die Ausbreitungsrichtung der Schallwellen der dominanten Schallquelle dem Verlauf der Schlitze in den Akustikabsorber-Bauteilen entspricht.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Schlitze sehen an deren, im Material des Akustikabsorber-Bauteils gelegenen Ende eine Ausformung vor, die die Schallabsorption unterstützt. Die Enden der Schlitze sind dazu abgerundet, ein- oder beidseitig spitz zulaufend, einseitig stärker geneigt oder polygonal ausgeführt (Form im senkrechten Querschnitt durch den Schlitz gesehen). Diese Schlitzformen sind in Holzbearbeitungsbetrieben fertigungstechnisch mit einfachen Mitteln, wie Kreissägeblättern, Scheibenfräsern, insbesondere Satzfräsern, kostengünstig herstellbar.
In einer weiteren, gleichfalls bevorzugten Ausgestaltung sind die Schlitze parallel oder unter einem Winkel zur Längsachse des Akustikabsorber-Bauelementes angeordnet. Somit können neben den akustischen Anforderungen des Bauelementes zugleich dekorative Ansprüche der Raumgestaltung erfüllt werden, indem die sichtbare Geometrie der Schlitze an architektonische Gegebenheiten des Raumes angepasst wird (z. B. waagerechter, senkrechter oder diagonaler Verlauf der Schlitze der Akustikabsorber-Bauelemente an Wänden oder Decken).
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, die Dichte der Schlitze (Anzahl der Schlitze je Flächeneinheit) über die Oberfläche des Akkustikabsorber-Bauelementes hinweg zu variieren, so dass Bereiche mit mehr und Bereiche mit weniger Schlitzen entstehen. Dies kann optional mit anderen Gestaltungsvarianten, wie Änderung der Ausrichtung der Schlitze oder der Schlitzbreiten kombiniert werden.
Durch die eingebrachten Schlitze weist die dem zu erwartenden Schalleintritt zugewandte Seite des Akustikabsorber-Bauelements die Funktionsweise eines Helmholtzresonators auf. Dabei handelt es sich um einen besonderen Fall eines selektiven Feder-Masse-Systems, bei dem die in den Schlitzungen eingeschlossene Luft als Masse und die in der offenporigen Holzfaserdämmplatte der Dicke D₁ eingeschlossene Luft als Feder wirkt. Mit der Schlitzbreite b, der korrigierten Schlitztiefe t' (mit Mündungskorrektur t' = t + π / 2 · b / 2 ) und einem Schlitzabstand a (Schlitzbreite plus die Breite eines zwischen zwei Schlitzen eingeschlossenen Paneels) ergibt sich die Resonanzfrequenz dieses Schlitzplattenabsorbers mit der Schallgeschwindigkeit c zu
(vgl. Recknagel/Sprenger, Heizung + Klimatechnik 1988/89, München, Oldenburg Verlag, 1989).
Das erfindungsgemäße Akustikabsorber-Bauelement weist somit als Helmholtzresonator eine Resonanzfrequenz bzw. ein Absorptionsmaximum im niedrigen Frequenzbereich auf, wobei die Frequenzlage über die Parameter t, b und a und D₁ einstellbar ist. In begrenztem Maße bewirkt die offenporige Holzfaserdämmplatte eine Erhöhung der flächenbezogenen Masse der Feder gemäß Gleichung (1) und somit eine Abflachung des Absorptionsspektrums und eine Erniedrigung der Absorptionsfrequenz. Aufgrund der festen Verbindung der Holzfaserdämmplatte mit den anderen Lagen ist die Wirkung auf die flächenbezogene Masse des mitschwingenden Luftvolumens jedoch begrenzt.
Gleichzeitig wirkt die Holzfaserdämmplatte aufgrund ihrer offenporigen Oberfläche und ihrem großen inneren Porenvolumen, insbesondere ihrer Porosität bzw. ihrer Rohdichte, als poröser Absorber, der eine breitbandige Absorption im mittel- und hochfrequenten Bereich bewirkt. Die Schallabsorption basiert dabei maßgeblich auf Dissipation, d. h. der Umwandlung von Schwingungsenergie in Wärme. Dies geschieht, indem die Schallwellen in das innere Volumen der porösen Holzfaserdämmplatte eindringen und dort die in den Hohlräumen eingeschlossene Luft zum Schwingen anregen, wobei aufgrund von Reibung und Strömungswiderstand an der inneren Oberfläche der Platte Wärme entsteht.
Das Maß der Dämpfung hängt dabei maßgeblich von den, vom Schall im porösen Material zurückgelegten Wegen ab. Durch das Hineinreichen der Schlitze in die poröse Holzfaserdämmplatte wird die Schalleinleitung in die Absorberschicht vorteilhaft verbessert, insbesondere in Richtungen parallel zur Plattenebene. Weiterhin vorteilhaft ist die erstmalige Verwendung einer vollflächigen Absorberschicht. Somit stehen dem Schall größere Distanzen zur Dissipation durch innere Reibung zur Verfügung und die vollflächige Schicht trägt so maßgeblich zu den erreichten, hohen Schallabsorptionsgraden bei. Gleichzeitig übernimmt die vollflächige Holzfaserdämmplatte eine tragende Funktion, wodurch auf eine Lattung bzw. eine Rahmenkonstruktion verzichtet und somit Gewicht eingespart werden kann.
Das Absorptionsverhalten von porösen Absorbern und Resonatoren unterscheidet sich grundlegend, wobei poröse Absorber in Form eines Tiefpassfilters ein breitbandiges Absorptionsvermögen zeigen und bei hohen Frequenzen über 1000 Hz eine fast vollständige Absorption erreichen. Helmholtzresonatoren absorbieren hingegen in einem tieferen Frequenzbereich, wobei die Resonanzfrequenz stark von der konkreten Ausführung des Absorber-Aufbaus abhängt. Mit der erfindungsgemäße Kombination von Resonator und porösen Absorber ist somit eine hohe Schallabsorption im gesamten Spektrum ist erzielbar.
Die erfindungsgemäße zweite Lage aus mindestens einer Holzwerkstoffplatte, bestehend aus mindestens zwei, mit einem elastischen Klebstoff kreuzweise verleimten Platten Schälfurnier oder anderer dünner Holzwerkstoffe, bewirkt erfindungsgemäß eine zusätzliche Entkopplung der ersten und der dritten Lage des Akustikabsorber-Bauelements gemäß
mit den, eine elastische Klebstoffschicht der dynamischen Steifigkeit s' einschließenden, Massen m'₁ und m'₂ als Masse-Feder-Masse-Systems (vgl. Wintergerst, E, „Theorie der Schalldurchlässigkeit von einfachen und zusammengesetzten Wänden", Schalltechnik 4, 1931).
Somit hängt der Grad der Entkopplung der Masse-Feder-Masse-Systeme von der dynamischen Steifigkeit des verwendeten Klebstoffs sowie der Anzahl der tatsächlich verleimten Holzwerkstoffplatten, bzw. von deren Schichtaufbau ab. Durch die Nutzung verschieden dicker, bspw. drei-, fünf- oder mehrlagiger, Holzwerkstoffplatten und/oder verschiedener Klebstoffmengen und/oder verschiedener elastischer Klebstoffe kann vorzugsweise ein weiteres Resonanzsystem mit mehreren Resonanzfrequenzen bzw. breitem Resonanzplateau geschaffen werden, das zusätzlich zum Helmholtzresonator vorliegt. Weiterhin vorteilhaft bewirkt die Entkopplung eine Schwächung der Übertragung von Biegeschwingungen innerhalb des Bauelements und eine Verschiebung der Koinzidenzfrequenz in den nicht hörbaren Bereich.
Erfindungsgemäß handelt es sich bei den Holzwerkstoffplatten um mit elastischem Klebstoff kreuzweise verleimte Furnierlagen oder Lagen vergleichbarer Holzwerkstoffe, bevorzugt um Furniersperrholz- bzw. Multiplexplatten mit bevorzugt drei, fünf oder sieben Schichten. Der Elastizitätsmodul von Holz beträgt, je nach Sorte, quer zur Faser i. d. R. zwischen 0,23 und 1,33 kN/mm² und längs zur Faser zwischen 7 und 20 kN/mm². Somit bewirkt die kreuzweise Verleimung der Holzwerkstoffplatten, insbesondere von kreuzweise verleimten Furnierschichten, eine Homogenisierung der Biegesteifigkeit des Bauelements.
Da Biegewellen die bedeutendste Wellenart des Körperschalls und die wesentliche Ursache für die Abstrahlung von Luftschall darstellen, kann durch die gleichmäßig reduzierten Biegeschallamplituden die Schallausbreitung im und die Schallemission vom erfindungsgemäßen Akustikabsorber-Bauelement stark eingeschränkt werden.
Das erfindungsgemäße Bauelement weist durch die Kombination verschiedener Schalldämmmechanismen vorteilhaft sehr gute Schalldämmeigenschaften, insbesondere einen bewerteten Schallabsorptionsfaktor von 0,7 (DIN EN 11654) und einen Schallabsorptionsgrad nach der Sabine'schen Nachhallgleichung von
mit

T₀ [s]: Nachhallzeit des leeren Hallraums,
T_x [s]: als Nachhallzeit des mit dem zu prüfenden Absorbermaterial gefüllten Hallraums,
V_H [m³]: als Volumen des Hallraumes und
S_x [m²]: Fläche der Absorberprobe im Hallraum im gesamten Spektrum (vgl. 2) auf.

Das erfindungsgemäße Akustikabsorber-Bauelement ist somit nach VDI 3755/2000 hochabsobierend und weist gleichzeitig ein geringes Gesamtgewicht und einen sehr einfachen Aufbau auf, wobei letzterer vorteilhaft eine einfache und kostengünstige Herstellung ermöglicht. Auch das geringe Gesamtgewicht ist angesichts des Massengesetztes der Akustik, wonach ein höheres Schallschutzvermögen gewöhnlich mit einer höheren flächenbezogenen Masse einhergeht, gerade in Hinblick auf Transport und Rohstoffkosten vorteilhaft. Weiterhin vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Akustikabsorber-Bauelement, insbesondere aufgrund des vollflächigen Einsatzes der Holzfaserdämmplatte, bei gleichen Absorptionsgraden dünner ausgeführt werden als vergleichbare Akustikelemente. Durch die Verwendung einer vollflächigen Holzfaserdämmplatte kann mit dem erfindungsgemäßen Akustikabsorber-Bauelement neben der Schalldämmung vorteilhaft auch eine hohe Wärmedämmung erzielt werden.
Die Verwendung einer zweiten Lage aus mindestens einer, aus mindestens zwei querverleimten Schichten bestehenden Holzwerkstoffplatte ermöglicht weiterhin vorteilhaft eine Reduktion des für die dritte Lage aufzubringenden Materials.
Diese dritte Lage dient vor allem der Erzeugung eines ansprechenden optischen Gesamteindrucks und hat somit insbesondere dekorative Wirkung.
Bevorzugt ist die dritte Lage daher aus optischen ansprechenden Materialien ausgebildet. Bevorzugt besteht die dritte Lage aus Vollholz oder Holzfurnieren, die aus dem Querschnitt eines Baums herausgearbeitet sind und die ursprüngliche Maserung aufweisen. Ebenfalls bevorzugt werden mehrere solcher Vollholzelemente, die durch Keilverzinkung aneinandergefügt wurden, für die dritte Lage verwendet. Besonders bevorzugt wird Vollholz mit einer zu den Schlitzen weitgehend parallelen Maserung verwendet. Die dritte Lage ist ebenfalls bevorzugt aus anderen Holzwerkstoffen, Kunststoffen, Metallen bzw. Metallfolien oder anderen Werkstoffen gebildet. Weiterhin bevorzugt ist die dritte Lage eine dünne Schicht, bspw. eine Folie oder eine Lackschicht. Ebenfalls bevorzugt ist die Ausbildung der dritten Lage aus vorbehandeltem, behandeltem, imprägnierten und/oder gebeiztem Vollholz, Holzfurnier oder anderen Holzwerkstoffen. Weiterhin bevorzugt kann die dritte Lage selbst einen Schichtaufbau aufweisen.
Das erfindungsgemäße Akustikabsorber-Element kann bevorzugt direkt an einer tragenden Struktur, bspw. einer Decke, oder beabstandet zu dieser angebracht sein. Für eine beabstandete Anbringung kann auf der ersten Lage zusätzlich ein weiteres Plattenelement mit einer, als Abstand gewünschten Dicke angebracht sein. Dieses weitere Plattenelement kann vorteilhaft als Sperr- und Versteifungslage wirken und somit die Beständigkeit und Widerstandsfähigkeit der Platte erhöhen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der elastische Klebstoff ein Elastizitätsmodul zwischen 0,5 und 10 MPa, bevorzugt zwischen 1 und 8 MPa und besonders bevorzugt zwischen 1 und 5 MPa (bestimmbar gemäß ASTM D 412) und/oder eine Zugfestigkeit bei 60°C zwischen 0,5 und 10 MPa, bevorzugt zwischen 1 und 8 MPa und besonders bevorzugt zwischen 1,5 und 5 MPa (bestimmbar gemäß ASTM D 412 oder DIN 53504) und/oder eine Zugscherfestigkeit zwischen 0,7 und 10 MPa, bevorzugt zwischen 1,5 und 8 MPa und besonders bevorzugt zwischen 2 und 5 MPa (bestimmbar gemäß ISO 4587 oder DIN EN 1465) und/oder eine mittlere Reißdehnung bei –20°C zwischen 50 und 300% (bestimmbar gemäß DIN 53504), bevorzugt zwischen 100 und 250% und besonders bevorzugt zwischen 150 und 200% auf.
In einer bevorzugten Ausführung handelt es sich bei dem verwendeten elastischen Kleber um Polyvinylacetatkleber, Polyurethankleber oder Polyisocyanatkleber. Je nach Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Bauelements können sowohl Klebstoffe für tragende als auch für nichttragende Verwendungen eingesetzt werden.
Durch die elastischen Klebstoffe zum Zusammenfügen der einzelnen Lagen und der Holzwerkstoffplatten wird vorteilhaft die Übertragung von Dehnungs-, Schub-, Torsions- und oder Biegespannungen im Bauteil reduziert und damit vorteilhaft die Schallübertragung im und die Schallemission durch das Bauteil minimiert. Die geringen Elastizitätsmodule der Klebstoffe reduzieren weiterhin vorteilhaft das E-Modul des Akustikabsorber-Bauelements insgesamt und tragen somit ebenfalls zur Verschiebung von dessen Koinzidenzfrequenz in den nicht hörbaren Bereich bei. Unter der Einwirkung einer äußeren Kraft reagiert ein elastischer Klebstoff im Wesentlichen wie eine stramme Feder, die beim Nachlassen einer äußeren Kraft in ihre Ausgangslage zurückkehrt. Durch die hohe mittlere Dehnung sind die erfindungsgemäß verwendeten elastischen Klebstoffe zudem in der Lage, einen Teil der durch den Schall auf das Bauteil übertragenen Kräfte zu absorbieren und in Wärme umzuwandeln (vgl. Baudichtstoffe, 2008, pp. 139–148, Vieweg + Teubner Verlag, Wiesbaden). Um diese dämpfenden Eigenschaften optimal verwirklichen zu können, werden zwischen den Lagen und/oder den Holzwerkstoffplatten bevorzugt Klebstoffschichten mit einer Dicke zwischen 0,1 und 8 mm, bevorzugt zwischen 0,5 und 6 mm und ebenso bevorzugt zwischen 1,5 und 4 mm eingebracht.
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Akustikabsorber-Bauelement an einer Schmalseite der ersten Lage eine Nut und an einer gegenüberliegenden Schmalseite der ersten Lage eine Feder als formideales Gegenstück auf. Die Schmalseiten des plattenförmigen Bauelements umfassen dabei die Stirn- und/oder Seitenflächen des Bauelements, also bevorzugt alle Oberflächen außer der Grund- und Deckfläche. Mittels der Nut- und Federverbindungen sind die Akustikabsorber-Bauelemente vorteilhaft flächig aneinander fügbar und somit als Verkleidung beliebig großer Flächen, insbesondere Decken, einsetzbar. Dabei erfolgt das Fügen der Bauelemente bevorzugt so, dass die seitens der dritten Lage eingebrachten Schlitze der aneinandergefügten Bauelemente fluchten. Somit entsteht vorteilhaft ein besonders ansprechender optischer Gesamteindruck. Die Anordnung der Nut-Feder-Verbindung in der ersten Lage bzw. der Holzfaserdämmplatte hat weiterhin den Vorteil, dass ein hartes Stollen der Bauelemente untereinander, das die Schallübertragung und den Verschleiß der Verbindungselemente begünstigen würde, weitgehend verhindert wird.
Ebenfalls bevorzugt ist die Breite b der Schlitze derart gewählt, dass die Summe der Schlitzbreiten maximal 40%, bevorzugt maximal 35% und besonders bevorzugt maximal 30% der Breite B des Bauelements beträgt. Aus diesem Flächenverhältnis von Grund- bzw. Deckfläche des Akustikabsorber-Bauelements und des Teils dieser Flächen, in den Luft einströmen kann, ergibt sich das Perforationsverhältnis des erfindungsgemäßen Akustikabsorber-Bauelements. Da die Summe der Schlitzbreiten maximal 40% der Breite B des Bauelements beträgt, ergibt sich ein vorteilhaftes Verhältnis der Schallschnellen in- und außerhalb der Schlitze, das sich vorteilhaft auf den Schalleintrag in die erste Lage bzw. die Holzfaserdämmplatte und die Dämpfung in diesem porösem Absorber auswirkt.
Weiterhin bevorzugt beträgt das Verhältnis der, bevorzugt äquidistanten, Abstände a der Schlitze und ihrer Breite b zwischen 5:1 und 2:1, besonders bevorzugt zwischen 4:1 und 2:1 und ebenso bevorzugt zwischen 3:1 und 2:1. Dabei entspricht der Abstand a der Schlitzbreite plus der Breite des zwischen zwei Schlitzen befindlichen Paneels. Aus diesem Verhältnis ergibt sich nicht nur ein besonders ansprechender optischer Gesamteindruck, bei dem ein Durchblicken auf die Holzfaserdämmplatte schon bei leicht schrägen Blickwinkeln verhindert wird. Auch auf die akustischen Eigenschaften der Platte als Helmholtzresonator hat diese Auswahl gemäß Gleichung (2) hinsichtlich der Resonanzfrequenzen einen positiven Einfluss.
Die Tiefe t der Schlitze des Akustikabsorber-Bauelements beträgt bevorzugt mindestens 10 mm, besonders bevorzugt mindestens 13 mm und ebenso bevorzugt mindestens 15 mm. Die Tiefe der Schlitze wirkt sich maßgeblich auf das Volumen und damit die Masse der Luft in den Schlitzen und damit auf die Masse des Feder-Masse-System des Helmholtzresonators aus. Durch die bevorzugte Mindesttiefe t ergeben sich vorteilhafte Schallschutzeigenschaften gemäß Gleichung (2), insbesondere eine vorteilhafte Lage der Resonanzfrequenzen des Helmholtzresonators, insbesondere in Kombination mit dem porösen Absorber.
Die Dicke D₁ der ersten vollflächigen Lage bzw. der Holzfaserdämmplatte beträgt bevorzugt mindestens 20 mm, besonders bevorzugt mindestens 30 mm und ebenso bevorzugt mindestens 40 mm. Diese Dicke und die Vollflächigkeit der porösen Absorberschicht wirken sich vorteilhaft auf die mit dem Akustikabsorber-Bauelement erreichbaren Schallabsorptionsgrade aus, da dem Schall ein großes Volumen des porösen Absorbers zur Verfügung steht, an das er seine Energie abgeben kann. Gleichzeitig lässt sich mit den bevorzugten Dicken der Holzfaserdämmplatte ein geringes Gesamtgewicht des Akustikabsorber-Bauelements realisieren. Somit lassen sich, insbesondere gegenüber Plattenresonatoren mit Rahmenkonstruktion und tragender Lattung, vorteilhaft Rohstoff- und Transportkosten einsparen. Die Auswahl der Dicke D₁ erfolgt in Abhängigkeit vom gewünschten Schallabsorptionsgrad.
Weiterhin bevorzugt weisen die erste, zweite und dritte Lage des erfindungsgemäßen Akustikabsorber-Bauelements die gleiche Länge L und die zweite und die dritte Lage eine Breite B' = B – b auf. Mit dieser Ausgestaltung ergibt sich beim Zusammenfügen zweier Akustikabsorber-Bauelemente vorteilhaft ein Schlitz der Breite b zwischen den zusammengefügten Bauelementen, deren Holzfaserdämmplatten bündig aneinander stoßen. Somit ist auch bei mehreren zusammengefügten Bauelementen eine homogene Abfolge von Schlitzen und den zwischen diesen eingeschlossenen Paneelen gegeben.
Das erfindungsgemäß hochschallabsorbierende Akustikabsorber-Bauelement ermöglicht vorteilhaft die Erzielung sehr guter Schallabsorptionswerte, insbesondere eines bewerteten Schallabsorptionsgrades α_W von 0,7 bei einem gleichzeitig geringen Gesamtgewicht. Dies ist insbesondere auf die vorteilhafte Verwendung einer tragfähigen, vollflächigen Holzfaserdämmplatte zurückzuführen. Mit dieser ist, im Vergleich zu Lösungen mit tragender Lattung und in deren Zwischenräumen befindlichem Absorbermaterial, ein hoher Schallabsorptionsgrad bei gleichzeitig geringem Gewicht zu realisieren. Gleichzeitig ermöglicht der erfindungsgemäße Lagenaufbau des Akustik-Absorberelements ein einfaches und kostengünstiges Herstellungsverfahren.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Akustikabsorber-Bauelements, aufweisend die Schritte

a) voll- oder teilflächige, einseitige Beleimung einer Holzfaserdämmplatte (1) der Dicke D₁ mit einem elastischen Klebstoff (4),
b) Aufkleben einer zur Holzfaserdämmplatte (1) zumindest annähernd flächengleichen Holzwerkstoffplatte (2) der Dicke D_2,1,
c) voll- oder teilflächige, einseitige Beleimung der Holzwerkstoffplatte (2) mit einem elastischen Klebstoff (4),
d) Aufkleben einer zur Holzfaserdämmplatte (1) zumindest annähernd flächengleichen dritten Lage (3) der Dicke D₃ und
e) Einbringen Schlitze (5) einer Breite b und einer Tiefe D₁ + Σ_iD_2,i + D₃ > t > Σ_iD_2,i + D₃ ausgehend von der dritten Lage (3) und zumindest teilweise bis in die erste Lage hinein.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine eingespannte Holzfaserdämmplatte der Dicke D₁, der Breite B und der Länge L mit einem elastischen Klebstoff benetzt.
Bevor der Klebstoff abgebunden ist, wird eine zur Holzfaserdämmplatte zumindest annähernd flächengleiche erste Holzwerkstoffplatte der Dicke D_2,1, bevorzugt eine Furniersperrholzplatte, auf die Holzfaserdämmplatte zumindest annähernd deckungsgleich aufgelegt und verklebt. Anschließend wird die freie Oberfläche der Holzwerkstoffplatte ebenfalls teil- oder vollflächig mit einem elastischen Klebstoff benetzt. Dabei kann es sich um den gleichen oder einer anderen Klebstoff als bei der ersten Klebeverbindung handeln, der mit der gleichen oder einer anderen Schichtdicke aufgetragen wird.
Die freie Oberfläche der Holzwerkstoffplatte wird anschließend ebenfalls teil- oder vollflächig mit einem elastischen Klebstoff benetzt. Auf diese Klebstoffschicht wird anschließend eine zur Holzfaserdämmplatte zumindest annähernd flächengleiche dritte Lage der Dicke D₃ aufgelegt und verklebt.
In den zuvor beschriebenen Verfahrensschritten erfolgt die Klebstoff-Benetzung bevorzugt mittels Sprühdüsen, Walzen oder Pinseln. Je nach Art des Klebstoffs erfolgt die Benetzung dabei teil- oder vollflächig sowie in einem Heiß- oder Kaltklebeverfahren. Je nach Art des Klebstoffs und der zu erzielenden Elastizität der Klebefuge wird der Klebstoff mit so einer Schichtdicke aufgetragen, dass die Klebefuge anschließend eine Dicke zwischen 0,1 und 8 mm, bevorzugt zwischen 0,5 und 6 mm und besonders bevorzugt zwischen 1,5 und 4 mm aufweist.
Nach der Verklebung der einzelnen Lagen liegt ein Rohling des Akustikabsorber-Bauelements mit vollflächigem Schichtaufbau vor. In diesen Rohling werden anschließend, bevorzugt in derselben Bearbeitungsmaschine, seitens der dritten Lage Schlitze eingebracht. Die sind bevorzugt längsorientiert eingebracht, wobei Längsorientierung dabei so zu verstehen ist, dass die Schlitze einheitlich und zumindest annähernd parallel zur Längsrichtung des Rohlings orientiert sind. Diese Schlitze weisen dabei eine Tiefe D₁ + Σ_iD_2,i + D₃ > t > Σ_iD_2,i + D₃ auf und erstrecken sich somit vollständig durch die dritte Lage, vollständig durch die zweite Lage aus verklebten Holzwerkstoffplatten und partiell in die erste Lage der Holzfaserdämmplatte, durchdringen letztere jedoch nicht vollständig.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Schlitze mit einer Tiefe 0,5·D₁ + Σ_iD_2,i + D₃ > t > Σ_iD_2,i + D₃ und besonders bevorzugt 0,2·D₁ + Σ_iD_2,i + D₃ > t > Σ_iD_2,i + D₃ in den Plattenrohling eingebracht. Hinsichtlich der Eindringtiefe in die Holzfaserdämmplatte ist insbesondere darauf zu achten, dass die tragende Funktion dieser ersten Lage nicht nachteilig beeinflusst wird.
In einer bevorzugten Durchführungsform werden die Schlitze über die gesamte Breite B und/oder über die gesamte Länge L der Holzfaserdämmplatte eingebracht. In einer besonders bevorzugten Durchführungsform werden die Schlitze über die gesamte Breite B und über die gesamte Länge L dieser ersten Lage und der anderen Lagen eingebracht.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit in quasikontinuierlicher Weise und vorteilhaft mit einer einzigen Längsbearbeitung der Schichtaufbau des erfindungsgemäßen Akustikabsorber-Bauelements erzeugt.
Ebenfalls bevorzugt werden im erfindungsgemäßen Verfahren die Schritte b) und c) mit weiteren zur Holzfaserdämmplatte zumindest annähernd flächengleichen Holzwerkstoffplatten, bevorzugt mit weiteren Furniersperrholzplatten, der Dicke D_2,i wiederholt. Somit wird vorteilhaft eine aus einer höheren Anzahl von Holzwerkstoffplatten bestehende zweite Lage gebildet. Dabei ist insbesondere auch auf eine Querverleimung der Holzwerkstoffplatten untereinander zu achten. Besonders bevorzugt wird die zweite Lage durch Wiederholung der Verfahrensschritte b) und c) aus mehreren Furniersperrholz- oder Multiplexplatten ausgebildet.
Ebenfalls bevorzugt wird im erfindungsgemäßen Verfahren in eine Schmalfläche der Holzfaserdämmplatte eine Nut eingebracht und auf der gegenüberliegenden Schmalfläche eine Feder als formideales Gegenstück herausgearbeitet oder angeformt. Auch diese Kantenbearbeitung erfolgt bevorzugt in derselben Bearbeitungsmaschine wie das Verkleben und das Einbringen der Schlitze. Da bei der Herausarbeitung der Feder Material der Holzfaserdämmplatte abgetragen werden muss, werden bei der Herstellung des Rohlings entsprechende Überstände der Holzfaserdämmplatte eingeplant. Diese kann somit gegenüber der zweiten und der dritten Lage eine, entsprechend der Ausdehnung der Feder vergrößerte Länge oder Breite aufweisen.
In einer besonders bevorzugten Durchführungsform werden die Schlitze simultan mittels eines Satzfräsers in den Plattenrohling eingebracht. Dabei handelt es sich bei einem Satzfräser um eine Vielzahl von auf einer gemeinsamen Welle angeordneten Schneid-, Fräs- oder Sägescheiben, die durch ebenfalls auf die Welle aufgeschobenen Buchsen voneinander beabstandet sind. Ebenfalls bevorzugt können mehrere entlang der Längsrichtung versetzte Satzfräser eingesetzt werden, um die auf den Plattenrohling ausgeübten Linienkräfte zu reduzieren. Damit können vorteilhaft Spannungen in dem Rohling und damit ein mögliches Verrutschen der Lagen an den noch nicht vollständig abgebundenen Klebstoffschichten vorteilhaft verhindert werden.
In einer ebenfalls bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als dritte Lage eine Vollholzplatte oder eine keilgezinkte Vollholzplatte verwendet. Dabei ermöglichen keilgezinkte Vollholzplatten die Herstellung eines Akustikabsorber-Bauelements großer Länge mit vergleichbaren geringen Materialkosten. Gleichzeitig weisen keilgezinkte Vollholzplatten einen kaum sichtbaren Fügestoß auf und lassen sich mit einer annähernd durchgehend Maserung herstellen. Somit ist auch mit keilgezinktem Vollholz eine optisch hochwertige Deckfläche herstellbar.
Ebenfalls bevorzugt handelt es sich bei der dritten Lage um einen anderen optisch ansprechenden Werkstoff, in den mittels gängiger, auch für Holzwerkstoffe anwendbarer Bearbeitungsmaschinen Schlitze einbringbar sind. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der dritten Lage um Kunststoff, Metall, Gasbeton, bedruckte Oberflächen, Folien oder Lacke. Bei der Verwendung selbstklebender Folien oder Lacke kann vorteilhaft auf die Beleimung der bereits verklebten Holzwerkstoffplatte verzichtet werden.
Bei der Verwendung einer Vollholzplatte als dritte Lage wird diese bevorzugt mit längsorientierter Maserung, also mit einer einheitlich und annähernd parallel zur Längsrichtung des Plattenelements orientierten Maserung, aufgeklebt. Da auch das Einbringen der Schlitze bevorzugt längsorientiert, das heißt einheitlich und zumindest annähernd parallel zur Längsrichtung der Platte erfolgt, ergibt sich vorteilhaft ein besonders ansprechender optischer Eindruck des Akustikabsorber-Bauelements mit unidirektionaler Musterung.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit vorteilhaft die Herstellung eines erfindungsgemäßen Akustikabsorber-Elements mit minimalem technischem und zeitlichem Aufwand. Besonders vorteilhaft kann nahezu das gesamte Herstellungsverfahren in einer einzigen Bearbeitungsmaschine erfolgen, wodurch erhebliche Fertigungskosten eingespart werden. Weiterhin vorteilhaft ist derselbe elastische Klebstoff für alle Klebeverbindungen des Akustikabsorber-Bauelements sowie für die Holzwerkstoffplatten verwendbar, was ebenfalls für eine verfahrenstechnische Vereinfachung sorgt. Besonders bevorzugt ist im erfindungsgemäßen Verfahren ein Akustikabsorber-Bauelement aus biologisch geprüften Materialien herstellbar.
Im Folgenden wird anhand eines Ausführungsbeispiels und von zwei Figuren die Erfindung näher erläutert, ohne darauf beschränkt zu sein. Dabei zeigen:
1: Einen Querschnitt durch zwei erfindungsgemäße Akustikabsorber-Bauelemente mit einer vergrößerten Detaildarstellung der Feder-Nut-Verbindung zwischen den beiden Bauelementen,
2: Den Schallabsorptionsfaktor α_S des Akustikabsorber-Bauelements gemäß 1 nach der Sabine'schen Nachhallgleichung (7) im Frequenzbereich von 125 Hz bis 5000 Hz,
3: Verschiedene erfindungsgemäße Varianten der Schlitzgestaltung des erfindungsgemäßen Akustikabsorber-Bauelements.
Die in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Akustikabsorber-Bauelemente weisen jeweils eine Länge L von 4000 mm, eine Dicke D von 45 mm und eine Breite B von 146 mm auf.
Dabei beträgt die Dicke der ersten Lagen 1, bestehend aus Holzfasern als baubiologisch geprüften Dämmstoff, D₁ = 35 mm. Die ersten Lagen bestehen jeweils aus einer durchgehend hydrophobierten, dampfdiffusionsoffenen Unterdeckplatte mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung. Diese tragenden Lagen 1 sorgen als poröser Absorber für eine gute Schallisolierung und mit geprüften Wärmeleitkoeffizienten λ_D, λ_F, λ_r < 0,05 W/(mK) für eine gute Wärmedämmung und eine hohe Brandsicherheit durch Zulassung gemäß der Euroklasse EN 13501-1E.
Auf den ersten Lagen 1 ist mittels eines elastischen PVAc-Dispersions-Klebstoffs 4 jeweils eine erste Furnierplatte 2 mit einer gemeinsamen Dicke D_2,1 = 1,5 mm aufgebracht. Auf diese folgen drei weitere, ebenfalls mit elastischem Klebstoff 4 befestigte Furnierplatten 2 mit Dicken D_2,2-4 = 1,5 mm, die zur jeweils vorherigen Furnierplatte querverleimt sind. Somit ergibt sich für die zweite Lage 2 eine Gesamtdicke von D₂ = 6 mm. Durch den elastischen Klebstoff 4 wirken die Schichten der zweiten Lage 2 als ein multiples Masse-Feder-Masse-System und sorgen so für eine Schwächung der Übertragung von Biegekräften in den Bauteilen. Durch die Querverleimung bewirken die Schichten der zweiten Lage 2 zudem eine Homogenisierung der übertragenen Biegekräfte in den Bauteilen.
Auf den zweiten Lagen 2 sind mittels eines elastischen Klebers 4 die Decklagen 3 aufgebracht. Diese dritten Lagen 3 bestehen aus massiver, keilgezinkter Weißtanne mit einer Dicke D₃ = 4 mm und erfüllen vor allem eine optische Funktion. Die Gesamtdicke der fünf Klebstoffschichten 4 beträgt somit 4 mm.
Seitens der Decklagen 3 sind längsorientierte Schlitze 5 der Tiefe t = 19 mm und der Breite b = 5 mm eingebracht. Diese Schlitze weisen untereinander einen Abstand a = 17,5 mm auf, der sich aus der Breite der Schlitze b und der Breite eines von zwei Schlitzen eingeschlossenen Paneels zusammensetzt.
In die rechte Seitenfläche der ersten Lage bzw. der Holzfaserdämmplatte 1 des linken Bauelements ist eine Nut 7 eingebracht, die zu den Schlitzen 5 weitgehend parallel verläuft. Die linke Seitenfläche der ersten Lage 1 des rechten Bauelements weist als formideales Gegenstück eine angeformte Feder 6 auf. Mittels dieser Nut-Feder-Verbindung sind die beiden benachbarten Bauelemente miteinander verbunden. Durch das Ineinanderfügen der beiden Bauelemente mittels der Nut-Feder-Verbindung 6, 7 beträgt das Deckmaß der beiden Bauelemente jeweils nur 136 mm.
In 2 ist der Schallabsorptionsfaktor α_S nach der Sabine'schen Nachhallgleichung (7) im Frequenzbereich von 125 bis 5000 Hz dargestellt, den die Akustikabsorber-Bauelemente nach 1 jeweils aufweisen.
In 3 ist schematisch dargestellt, wie der Schlitz 5 senkrecht im die Akustikabsorber-Bauelement verläuft, wobei er die Schichten 3 und 2 vollständig, die Schicht 1 jedoch nur teilweise durchdringt.
Die Darstellung zeigt einen Schnitt senkrecht zum Schlitz 5. Die Achse 51 stellt eine Mittelachse des Schlitzes 5 dar, wobei der Betrachter versteht, dass aufgrund der linearen Erstreckung des Schlitzes 5 senkrecht zur Darstellungsebene hier die Durchtrittslinie 51 der Mittelebene des Schlitzes 5 durch die Darstellungsebene gezeigt wird.
Der Schlitz 52 mit der Mittellinie 521 ist entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform gegenüber der Materialoberfläche des Akustikabsorber-Bauelementes geneigt.
Die Schlitze 53 bis 56 zeigen unterschiedliche Ausformungen der Enden der Schlitze. Die sind im Einzelnen:
Schlitz 53 – abgerundetes Ende,
Schlitz 54 – beidseitig spitz zulaufend,
Schlitz 55 – einseitig stärker geneigt,
Schlitz 56 – polygonal.
Bezugszeichenliste

1: erste Lage/Holzfaserdämmplatte
2: zweite Lage/Furniersperrholz
3: dritte Lage/Vollholz
4: elastischer Klebstoff
5: Schlitz
51: Durchtrittslinie der Mittelebene des Schlitzes 5 durch die Darstellungsebene
52: Schlitz mit einer Neigung der Mittellinie 521 gegenüber der Materialoberfläche des Akustikabsorber-Bauelementes
53: Schlitz mit abgerundetem Ende
54: Schlitz mit beidseitig spitz zulaufenden Enden
55: Schlitz mit einseitig stärkerer Neigung
56: Schlitz mit polygonalem Verlauf
6: Feder
7: Nut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

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Claims

Akustikabsorber-Bauelement, aufweisend – eine erste vollflächige Lage (1) der Dicke D₁ aus mindestens einer offenporigen Holzfaserdämmplatte, – eine zweite Lage (2) der Dicke D₂ aus mindestens einer Holzwerkstoffplatte, – eine dritte Lage (3) der Dicke D₃, wobei alle Lagen (1, 2, 3) durch elastischen Klebstoff (4) mit einer Dicke von 0,1 mm bis 8 mm miteinander verbunden und das Akustikabsorber-Bauelement, ausgehend von der dritten Lage (3), Schlitze (5) einer Breite b und einer Tiefe D₁ + D₂ + D₃ > t > D₂ + D₃ aufweist.
Akustikabsorber-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Klebstoff (4) ein Elastizitätsmodul zwischen 0,5 und 10 MPa und/oder eine Zugfestigkeit bei 60°C zwischen 0,5 und 10 MPa und/oder eine Zugscherfestigkeit zwischen 0,7 und 10 MPa und/oder eine mittlere Dehnung zwischen 50% und 300% aufweist.
Akustikabsorber-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schmalseite der ersten Lage eine Nut (7) und eine gegenüberliegende Schmalseite eine Feder (6) als formideales Gegenstück aufweist.
Akustikabsorber-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite b der Schlitze (5) derart gewählt ist, dass die Summe der Schlitzbreiten maximal 40% der Breite B des Bauelements beträgt.
Akustikabsorber-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Abstände der Schlitze a und ihrer Breite b zwischen 5:1 und 2:1 beträgt.
Akustikabsorber-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe t der Schlitze (5) mindestens 10 mm beträgt.
Akustikabsorber-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (5) sich senkrecht oder mit einer Neigung gegenüber der Oberfläche des Akustikabsorber-Bauelementes ins Innere des Materials des Bauelementes erstrecken.
Akustikabsorber-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (5) parallel zueinander angeordnet sind.
Akustikabsorber-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (5) einen konstanten Abstand zueinander aufweisen.
Akustikabsorber-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand und/oder die Breite der Schlitze (5) zwischen Bereichen der Oberfläche des Akustikabsorber-Bauelementes variiert sind.
Akustikabsorber-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (5) parallel oder unter einem Winkel zur Längsachse des Akustikabsorber-Bauelementes angeordnet sind.
Akustikabsorber-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (5) an dem, im Material des Akustikabsorber-Bauteils gelegenen Ende abgerundet, beidseitig spitz zulaufend, einseitig stärker geneigt oder polygonal ausgebildet sind.
Akustikabsorber-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lage (1) eine Dicke D₁ von mindestens 20 mm aufweist.
Akustikabsorber-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (1), zweite (2) und dritte Lage (3) die gleiche Länge L und die zweite (2) und die dritte Lage (3) eine Breite B' = B – b aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines Akustikabsorber-Bauelements, aufweisend die folgenden Schritte f) voll- oder teilflächige, einseitige Beleimung einer Holzfaserdämmplatte (1) der Dicke D₁ mit einem elastischen Klebstoff (4), g) Aufkleben einer zur Holzfaserdämmplatte (1) zumindest annähernd flächengleichen Holzwerkstoffplatte (2) der Dicke D_2,1, h) voll- oder teilflächige, einseitige Beleimung der Holzwerkstoffplatte (2) mit einem elastischen Klebstoff (4), i) Aufkleben einer zur Holzfaserdämmplatte (1) zumindest annähernd flächengleichen dritten Lage (3) der Dicke D₃ und j) Einbringen von Schlitzen (5) einer Breite b und einer Tiefe D₁ + Σ_iD_2,i + D₃ > t > Σ_iD_2,i + D₃ ausgehend von der dritten Lage (3) und zumindest teilweise in die erste Lage hinein.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte b) und c) mit weiteren, zur Holzfaserdämmplatte (1) zumindest annähernd flächengleichen Holzwerkstoffplatten (2) der Dicke D_2,i mit i = 2 bis n wiederholt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Schmalfläche der Holzfaserdämmplatte (1) eine Nut (7) eingebracht und auf der gegenüberliegenden Schmalfläche eine Feder (6) als formideales Gegenstück herausgearbeitet oder angeformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Schlitze (5) simultan mit einem Satzfräser erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass als dritte Lage eine Vollholzplatte (3) verwendet wird.
Verfahren nach einem Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vollholzplatte (3) keilgezinkt ist.