DE102016124678A1

DE102016124678A1 - Plattenanordnung

Info

Publication number: DE102016124678A1
Application number: DE102016124678.6A
Authority: DE
Inventors: Yvonne Chowdhury; Christoph Uhlig; Olaf Kahle; Nils Ischdonat
Original assignee: INNOMAT GmbH; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: INNOMAT GmbH; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2015-12-30
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2017-07-06

Abstract

Schichten-Anordnung zur Schalldämpfung, enthaltend eine erste und eine zweite Schicht; eine zwischen der ersten und der zweiten Schicht angeordnete dreidimensionale Struktur, die eine Vielzahl von Strukturelementen aufweist, welche aus einer Hauptebene vorspringen, und eine Perforation in der ersten und/oder der zweiten Schicht, wobei die Perforation Öffnungen aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente von Noppen mit Zwischenräumen zwischen den Noppen gebildet sind; die Noppen und die Zwischenräume einen oder mehrere abgeschlossene Hohlräume zwischen der ersten und der zweiten Schicht bilden, und in wenigstens einem Teil der abgeschlossenen Hohlräume wenigstens eine der Öffnungen mündet; und die Querschnittsflächen der Öffnungen derart an die Volumina der Hohlräume angepasst sind, dass der auf die Schichtenanordnung auftreffende Schall bei ausgewählten Frequenzen absorbiert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Schichten-Anordnung zur Schalldämpfung, enthaltend

(a) eine erste und eine zweite Schicht;
(b) eine zwischen der ersten und der zweiten Schicht angeordnete dreidimensionale Struktur, die eine Vielzahl von Strukturelementen aufweist, und
(c) eine Perforation in der ersten und/oder der zweiten Schicht, wobei die Perforation Öffnungen aufweist.

Solche Schichten-Anordnungen werden gelegentlich auch als Sandwich-Anordnungen bezeichnet. Die Perforation stellt eine Verbindung zwischen dem Außenraum und dem Bereich zwischen den Schichten her. Dieser Bereich wirkt dann schalldämpfend wie ein Helmholtz-Resonator.
Stand der Technik
EP 0480 140 A2 offenbart eine Noppenstruktur, die aus einem Gestrick hergestellt wird und mit einem Harz imprägniert ist.
EP 2 322 344 A1 offenbart ein Sandwichelement mit zwei durchgängigen Deckschichten an einer Mittellage in Form eines periodisch wiederkehrenden, zweifach gekrümmten Schalentragwerk mit gegensinnigen Hauptkrümmungen. Die Mittellage besteht aus einem mit Harz getränktem Gewebe nicht näher bezeichneter Art. Das Sandwichelement wird für den Bau und als Schall- und Wärmeschutz verwendet.
DE 3139 222 A1 offenbart eine Tischtennisplatte aus glasfaserverstärktem Kunststoff, deren untere Schicht mit Wölbungen profiliert ist.
Leichtbauplatten mit Noppenstrukturen verschiedenster Gestaltung wurden bereits von den Anmeldern entwickelt, hergestellt und vertrieben. Die Noppenstrukturen dienen beispielsweise zur Herstellung von Interieurbauteilen, Flugzeugkabinen oder Ultraleichtflugzeugen.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine neue, wirtschaftliche Anwendung für eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass

(d) die Strukturelemente von Noppen mit Zwischenräumen zwischen den Noppen gebildet sind, welche aus einer Hauptebene vorspringen;
(e) die Noppen und die Zwischenräume einen oder mehrere abgeschlossene Hohlräume zwischen der ersten und der zweiten Schicht bilden, und in wenigstens einem Teil der abgeschlossenen Hohlräume wenigstens eine der Öffnungen mündet; und
(f) die Querschnittsflächen der Öffnungen derart an die Volumina der Hohlräume angepasst sind, dass der auf die Schichtenanordnung auftreffende Schall bei ausgewählten Frequenzen absorbiert wird.

Die Noppen können in der textilen Maschenstruktur durch Formgebung erzeugt werden. Es ist aber auch möglich, die Noppen aus einer Folie herzustellen. Die als Maschenware ausgebildete Struktur eignet sich dafür besonders gut, da Maschen im Gegensatz zu einem Gewebe dehnbar sind. Die Noppen können ohne signifikante mechanische Belastungen der Fasern erzeugt werden.
Man unterscheidet symmetrische und unsymmetrische Strukturen. Bei den unsymmetrischen Strukturen stehen die Noppen nur in einer Richtung aus einer Ebene hervor. Bei den symmetrischen Strukturen stehen Noppen beiderseits der Ebene hervor.
Die erste und die zweite Schicht ruhen auf der Noppenoberseite bzw. auf der Hauptebene. Dadurch werden ein oder mehrere Hohlräume gebildet. Zum einen sind die Noppen innen hohl. Dadurch werden in den Noppen Hohlräume gebildet. Zum anderen befinden sich Zwischenräume zwischen den Noppen. Diese bilden weitere Hohlräume. Jeder der so gebildeten Hohlräume, in dem eine Öffnung mündet, bildet einen schalldämpfenden Helmholtz-Resonator. Die in einem solchen Resonator besonders gut gedämpften Frequenzen hängen von der Querschnittsfläche der Öffnung, der Dicke der perforierten Schicht und dem Volumen des Hohlraums ab. Durch Änderung der Querschnittsfläche einer Öffnung und/oder der Dicke der perforierten Schicht kann also der Frequenzverlauf der Schallabsorption eingestellt werden. Durch Auswahl der Anzahl der Hohlräume mit einer Öffnung wird das Absorptionsvermögen beeinflusst.
Die Noppen haben also eine Doppelfunktion: zum Einen dienen sie als Abstandshalter zwischen der ersten und der zweiten Schicht und zum Anderen können sie die Art und Größe der Resonatoren definieren. Die Variationsbreite kann zum einen durch die geometrische Gestaltung der Noppen festgelegt werden. Es ist aber auch möglich immer die gleiche Noppengeometrie und das gleiche Noppenmaterial zu verwenden und nur die Perforation zu variieren. Da die Herstellung der Noppenstruktur im Allgemeinen aufwändiger ist, als die Herstellung einer perforierten Deckschicht, erfolgt die Anpassung vorzugsweise über die Größe, Anzahl und Lage der Öffnungen.
Bei einer ersten Variante der Schichten-Anordnung ist vorgesehen, dass

(a) die dreidimensionale Struktur aus einem durchgängigen Material besteht,
(b) die von den Noppen gebildeten Hohlräume von den Zwischenräumen vollständig getrennt sind, und
(c) zumindest ein Teil der von den Noppen gebildeten Hohlräume und/oder der von den Zwischenräumen gebildeten Hohlräume mit einer Öffnung der Perforation versehen ist.

Die Noppen können aus einem Folienmaterial, beispielsweise PVC, hergestellt werden. Es ist aber auch jedes andere Folienmaterial geeignet, dass sich zu Noppen verarbeiten lässt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die dreidimensionale Struktur eine textile Maschenstruktur mit einem Gestrick oder Gewirk in einer Matrix, vorzugsweise einer thermoplastischen oder duroplastischen Matrix oder deren Kombination ist.
Bei einer vollständigen Trennung wird eine Vielzahl von Hohlräumen gebildet. Die Hohlräume, in die eine Öffnung mündet, wirken als Resonator. Bei einer regelmäßigen Noppenstruktur mit wiederkehrenden Noppen ergeben sich zwei Arten von Hohlräumen: die Innenräume der Noppen und die dazwischenliegenden Zwischenräume. Entsprechend erfolgt die Absorption auf zwei Frequenzbändern. Die Anzahl der Öffnungen und damit die Anzahl der absorbierenden Resonatoren kann für den Typ Resonator, der aus den Hohlräumen der Noppen gebildet wird, eingestellt werden. Eine geringe Anzahl an Resonatoren bewirkt eine geringe Absorption im zugehörigen Frequenzband. Eine Erhöhung der Anzahl führt auch zu einer höheren Absorption bis zum Maximum, wo die Absorption gleich 1 ist.
Statt einer Vielzahl von getrennten Hohlraum-Resonatoren, die von Noppen und Zwischenräumen gebildet sind, kann auch vorgesehen, sein, dass die textile Maschenstruktur mit der Matrix vollständig durchlässig ist und die von den Noppen gebildeten Teil-Hohlräume mit den Zwischenräumen verbunden sind, so dass nur ein durchgängiger Hohlraum gebildet ist. Eine solche Durchlässigkeit wird beispielsweise erreicht, wenn die Durchlässigkeit der Strukturelemente über 50% liegt. Dadurch wird ein akustisch zusammenhängendes Resonatorvolumen geschaffen, das einen hohen Dämpfungspeak bei einer Resonanzfrequenz hat.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Maschenstruktur aus Fasern gestrickt oder gewirkt ist, und eine Maschenbreite mit durchschnittlichen Öffnungsflächen im Bereich zwischen 0,5 und 6 mm² aufweist. Statt einer Maschenstruktur kann auch eine perforierte Folie zur Herstellung einer offenen dreidimensionalen Struktur verwendet werden.
Eine dritte Variante sieht vor, dass die textile Maschenstruktur teildurchlässig ist, wobei die Größe der Öffnungen in der textilen Maschenstruktur in der Größenordnung der akustischen (Zähigkeits)Grenzschicht der Luft liegt:
mit

δ: = Dicke der akustischen Zähigkeits-Grenzschicht [µm]
η: = (dynamische) Zähigkeit von Luft bei 20 °C [0,018 kg·m^–1·s^–1]
ρ₀: = Dichte von Luft [kg/m³]
ω: = Kreisfrequenz [s^–1]
f: = Schallfrequenz [Hz]

Die teildurchlässige Maschenstruktur ist entweder so mit der Harzmatrix bedeckt, dass die Matrix nur geringe Öffnungen in Form von Poren bildet, die sich auch durch die Maschen hindurch erstrecken, oder die Maschen sind vergleichsweise dicht, so dass nur kleine Öffnungen von diesen gebildet werden. Es ist aber auch eine Kombination möglich.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Öffnungen, die in einem von einer Noppe gebildeten Hohlraum münden, eine andere Querschnittsfläche haben als die Öffnungen, die in einem von einem Zwischenraum gebildeten Hohlraum münden. Bei gleichem Noppenvolumen und gleichem Zwischenraumvolumen ergeben sich dann Absorptionspeaks mit Höhen und bei zwei Frequenzen, die durch das so gebildete Resonatorvolumen und durch die zugehörige Querschnittsfläche eingestellt werden können.
Die Öffnungen der Perforationen können aber auch eine Querschnittsfläche haben, die aus einer Menge mit verschiedenen Querschnittsflächen mit 2, 3, 4 oder 5 verschiedenen Elementen ausgewählt sind, so dass 2, 3, 4 oder 5 verschiedene Frequenzbänder mit verschiedenen Absorptionsmaxima absorbiert werden. Beispielsweise können 3 verschiedene Querschnittsflächen für Noppen gleichen Volumens und 2 verschiedene Querschnittsflächen für Zwischenräume gleichen Volumens verwendet werden. Dann ergeben sich Absorptionsmaxima bei insgesamt 5 Frequenzen. Je nach Lage und Breite der Frequenzen können auch Absorptionen in ganzen Frequenzbändern erzeugt werden.
Die Schichten können bei einer Ausgestaltung der Erfindung von planen oder gekrümmten Platten gebildet sein. Es ist auch möglich die Schichten in einer rohrförmigen Anordnung einzusetzen.
Mit der Erfindung ist es möglich, dass das Material für das Gestrick oder Gewirk, das Matrixmaterial, die Maschen- und Fasereigenschaften und/oder die geometrischen Parameter der Lage der Noppen derart ausgewählt sind, dass gezielt eine ausgewählte akustische Eigenschaft erreicht wird. Insbesondere kann über die Wahl der Parameter der Platte die akustische Dämpfung und die akustische Dämmung auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Unter Schalldämmung wird hier das Verhalten durch Transmission von Schall und unter Schalldämpfung das Verhalten durch Absorption von Schall verstanden. Es versteht sich, dass auch beide Parameter gemeinsam als akustische Eigenschaften optimiert werden können. Die Schalldämpfung oder die Schallabsorption ist ein Merkmal der Raumakustik. Dagegen ist die Grundlage der Bauakustik die Schalldämmung (wie viel Schall in den Nachbarraum gelangt).
Die erfindungsgemäße Plattenanordnung eignet sich durch die einstellbaren Eigenschaften hinsichtlich ihrer schalldämpfenden Wirkung für akustische Trennwände, Wand/Decken-Verkleidungen, Objekt-Auskleidungen (Liner), z.B. für die Raumakustik in Büros, Studios, Konzertsälen, Kitas, Schulen oder für Akustik-Liner in allen Bereichen des Transportwesens, z.B. für Flugzeuge oder Flugzeugtriebwerke oder für die Schalldämpfung von Maschinen und Anlagen.
Je nach Anwendungsfall kann eine maximale Schalldämpfung bei einer ausgewählten Frequenz gewünscht sein. Dann dringt möglichst wenig Schall durch die Plattenanordnung. Es gibt aber auch Anwendungen, wo andere Eigenschaften gewünscht sind, etwa in Tonstudios oder Konzertsälen.
Durch Variationen im Aufbau der Anordnung ist die Schalldämpfung in Intensität und Frequenzlage gestaltbar, anpassbar und einstellbar.
Die Deckplatten können aus einem textilen Flächengebilde mit gekreuzter/verschlungener Fadenbindung z.B. Gewebe, Geflechte, Vliesstoffe, Gestricke und einer Matrixkomponente aus Thermoplasten oder Reaktivharzen hergestellt werden. Alternativ ist es auch möglich, für die Deckplatten Prepregs aus einem mit Reaktivharz vorimprägnierten und vorgetrockneten Textil oder Organobleche aus einer Faserverstärkung mit thermoplastischer Matrix zu verwenden. Diese sind einstellbar hinsichtlich ihrer Materialstärke, ihrem Flächengewicht, der Anzahl der Lagen von textilem Flächengebilde und Matrix bzw. Prepreg oder Organoblech und durch Hinzufügen von zusätzlichen Lagen beispielsweise aus Kautschuk.
Wenigstens eine der Deckplatten ist perforiert. Durch die Perforationen kann der Schall in die Anordnung eindringen und dort durch Reibung an den textilen Strukturen und Öffnungen der Noppen dissipiert werden.
Anders als bei bekannten Dämmmitteln erfolgt hier die akustische Dämmung und Dämpfung nicht durch Masse, sondern durch die besondere Ausgestaltung der Plattenanordnung mit Noppen aus einer textilen Struktur in einer Matrix. Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Plattenanordnung zur Verbesserung der Akustik einzusetzen, die nur ein geringes Gewicht hat. Dadurch werden Herstellung, Lagerung, Transport und Installation vereinfacht. Es wird weniger Material benötigt. Die Vielzahl der möglichen Parameter, wie geometrische Abmessungen und Materialien, ermöglichen die genaue Einstellung der akustischen Eigenschaften.
Wenn eine textile Maschenstruktur verwendet wird, kann vorgesehen sein, dass die textile Maschenstruktur als elastisches Textil mit Maschenwaren unter Verwendung von Natur- und/oder Chemiefasern und/oder anorganischen Fasern erzeugt wird. Beispiele für geeignete Fasern sind insbesondere Cellulose, Glas, Basalt, Polyolefine, Polyester, Polyamid, Aramid und Kohlenstoff. Auch Hybridgarne aus den genannten Fasergruppen können eingesetzt werden. Ein Parameter zur Einstellung der akustischen Eigenschaften ist die Art der Maschenbildung, durch welche die Eignung zur Darstellbarkeit von Noppen unterschiedlicher Höhe verwirklicht wird. Das Fasermaterial und die Flexibilität des Fasermaterials sind weitere Parameter. Ein weiterer Parameter ist die Gestaltung der Maschen. Diese können eine variable Größe haben. Beispielsweise kann ein unterschiedlich offenes Warenbild des Textils und der Noppen verwirklicht werden. Ein weiterer Parameter zur Einstellung der akustischen Eigenschaften ist das Flächengewicht. Dies kann durch die Faserdicke, die Faserfeinheit und die Wirk- und/oder Strickart eingestellt werden.
Neben den Parametern der Textilstruktur kann auch die Matrix zur Einstellung der gewünschten akustischen Eigenschaften gewählt werden. Es kann eine Matrixkomponente als Thermoplast oder Reaktivharz oder in Kombination gewählt werden. Eine Benetzbarkeit der Fasern mit der Matrix muss gegeben sein. Diese kann gegebenenfalls durch ein Faserfinish eingestellt werden. Ein definierter Faser/Matrix-Gehalt kann eingestellt werden. Durch den Herstellprozess der Noppen entsteht ein textilverstärkter Verbundwerkstoff.
Über die Geometrie können weitere akustische Eigenschaften, insbesondere das Resonatorvolumen, eingestellt werden. Neben der erwähnten symmetrischen oder unsymmetrischen Noppenanordnung kann auch der Noppendurchmesser am Kopf und am Fuß, der Rasterabstand der Noppen und die Noppenhöhe geeignet eingestellt werden. Besonderes bevorzugte Bereiche für die geometrischen Parameter der Noppen sind: Noppendurchmesser Kopf: 5 bis 10 mm, Noppenhöhe: 5 bis 15 mm und Dicke der Deckplatten: 0,25 bis 2,5 mm. Die Schalldämpfung der Anordnung ist durch Variation dieser Geometrie-Parameter und unter Zuhilfenahme weiterer schalldämpfender Maßnahmen an andere Frequenzbereiche anpassbar. Dazu gehören Perforation der Deckschichten auf einer Seite der textilen Maschenstruktur, das Füllen des Kerns mit Schäumen und/oder Mineralfasern, die Verwendung intrinsisch dämpfender Reaktivharze als Matrix für die textile Maschenstruktur, Kautschuk-Lagen als zusätzliches Dämpfungselement und die Verwendung von Doppelnoppen mit einer perforierten Deckschicht. Die Perforation der Deckschicht erfolgt durch spanabhebende oder mittels thermisch abtragender Verfahren.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die durch die Perforation erzeugten Öffnungen einen Durchmesser zwischen 0,5–2,5 mm, vorzugsweise zwischen 1,5 und 2,5 mm aufweisen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Matrixmaterial eine Harzmatrix, insbesondere ein Epoxidharz, Phenolharz, Cyanatharz, Epoxidharz, Ungesättigte Polyester, Acrylatharze, Vinylester oder Bismaleimide ist.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Noppen symmetrisch auf beiden Seiten der Hauptebene vorspringen oder unsymmetrisch nur in einer Richtung aus der Hauptebene vorspringen.
Die erfindungsgemäße Plattenanordnung kann besonders vorteilhaft zum Nachrüsten von Räumen verwendet werden, um deren akustische Eigenschaften zu verbessern. Die offenmaschige Noppe und die perforierten Deckschichten erlauben gute akustische Dämpfung und Absorption. Anders als bei bekannten Anordnungen mit Dämmmaterial steht mit der erfindungsgemäßen Plattenanordnung eine einfache, kostengünstige und leichte Anordnung zur Verfügung.
Die glatte Oberfläche der Deckschichten vermeidet weitere Maßnahmen zur Oberflächenbearbeitung.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform der Herstellung eines Flächenformteils unter Verwendung von zwei Trägerbändern.
2A, B: zeigt zwei Varianten des Aufspannens von Textil-Maschenware zwischen Werkzeugplatten einer Umformeinrichtung.
3: ist eine schematische Querschnittsansicht eines Scharnierplattenbandes einer Umformeinrichtung.
4: ist eine schematische Draufsicht auf die zueinander weisenden Oberflächen von Werkzeugplatten eines Scharnierplattenbandes.
5 ist eine schematische Illustration der Anordnung von Stempeln und Löchern benachbarter Werkzeugplatten.
6 ist eine schematische Illustration der Anordnung von Stempeln und Löchern benachbarter Werkzeugplatten
7 ist eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der Herstellung eines Flächenformteils unter Verwendung von einem Trägerband und einer Walze.
8 ist ein Längsschnitt durch eine Plattenanordnung zur Verbesserung der akustischen Verhältnisse und illustriert deren prinzipiellen Aufbau.
9 ist ein Querschnitt durch eine einfache Plattenanordnung mit Noppenkern und Decklagen.
10 ist ein Querschnitt durch eine Plattenanordnung mit Noppenkern in Doppelnoppenanordnung und Decklagen
11 ist eine Plattenanordnung mit Noppenkern aus am Noppenkopf perforierten Noppen und einseitig am Noppenkopf perforierter Decklage.
12 ist eine Plattenanordnung mit Noppenkern aus Noppen und einseitig am Noppenfuß perforierter Decklage.
13 ist eine Plattenanordnung mit Noppenkern aus am Noppenkopf perforierten Noppen und einseitig am Noppenkopf perforierter Decklage, welche zusätzlich auch im Bereich Noppennebenräume perforiert ist.
14 ist eine Anordnung ähnlich wie die in 13, aber mit gekrümmten Schichten statt Platten mit einer Perforation auf der außenseitigen Deckschicht und nach außen offenen Noppen.
15 ist eine Anordnung mit gekrümmten Schichten ähnlich wie 14, aber mit einer Perforation auf der innenseitigen Deckschicht und nach außen offenen Noppen.
16 ist eine Anordnung mit gekrümmten Schichten ähnlich wie 15, aber mit einer Perforation auf der außenseitigen Deckschicht mit nach innen offenen Noppen.
17 ist eine Anordnung mit gekrümmten Schichten ähnlich wie 14, aber mit einer Perforation auf der innenseitigen Deckschicht mit nach innen offenen Noppen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiel: Herstellung eines Kerns mit Noppen aus einer textilen Maschenstruktur in einer Harzmatrix
1 zeigt ein Flächenformteil 1 aus Textil-Maschenware 2 mit einer Umformeinrichtung 10 mit zwei Trägerbändern 11, 12. Die Umformeinrichtung 10 umfasst ein erstes (unteres) und ein zweites (oberes) Trägerband 11, 12, die jeweils entsprechend Werkzeugplatten 14 (siehe auch 2 bis 4) ausgestattet sind. Die ersten und zweiten Trägerbänder 11, 12 laufen jeweils um ein Paar von Umlenkrollen (Walzen) 15, die mit parallelen Achsen so aneinander grenzend angeordnet sind, dass zwischen den zueinander weisenden Seiten der Trägerbänder 11, 12 ein Transportweg 5 gebildet wird, der zugleich den Umformbereich 4 (Umformstrecke) darstellt. Die Bandrichtung der Trägerbänder 11, 12 entlang des Umformbereichs 4 wird als x-Richtung bezeichnet, während die Querrichtung zur Bandrichtung in der Ebene der Werkzeugplatten 14 als y-Richtung und die Richtung senkrecht zur Bandrichtung und zur Ausrichtung der Werkzeugplatten 14 als z-Richtung bezeichnet werden. Abweichend von der Illustration kann die Umformeinrichtung 10 mit weiteren Rollen zwischen den oder außerhalb der Umlenkrollen 15 ausgestattet sein (nicht dargestellt).
Mindestens eines der Paare von Umlenkrollen 15 ist in z-Richtung verstellbar, um den gegenseitigen Abstand der Werkzeugplatten 14 entlang des Umformbereichs 4 und damit die Höhe des Flächenformteils 1 einstellen zu können. Die Umformeinrichtung 10 ist mit Antriebseinrichtungen (nicht dargestellt) zum Antrieb von mindestens einer der Umlenkrollen 15 und zu deren Verstellung in z-Richtung ausgestattet, wie es an sich von herkömmlichen Bandpressen bekannt ist.
Die Trägerbänder 11, 12 haben eine Breite, die in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung der Erfindung gewählt ist und z. B. 30 cm oder 80 cm beträgt. Die Länge der Trägerbänder 11, 12 wird durch die Durchmesser der Umlenkrollen 15, 16 und die Länge des Umformbereichs 4 bestimmt. Die Durchmesser der Umlenkrollen 15 werden in Abhängigkeit von der Gestaltung der Trägerbänder, z. B. als Scharnierplattenbänder (siehe unten) und der Breite der Werkzeugplatten 14 in Bandrichtung gewählt. Bei einem Scharnierplattenband mit Werkzeugplatten 14, deren Breite in Bandrichtung z. B. 2 cm bis 3 cm, insbesondere 2,54 cm (1 Zoll) beträgt, betragen die Durchmesser der Umlenkrollen 15 z. B. 6,5 cm. Die Länge des Umformbereichs 4 beträgt z. B. 100 bis 400 cm oder mehr, während die Breite des Umformbereichs 4 z. B. 30 cm oder 80 cm beträgt. Je länger sich der Umformbereich 4 in x-Richtung erstreckt, desto schneller kann bei identischer Materialkombination und Temperatur des Umformbereichs produziert werden, da z. B. die Verweildauer zwischen den Werkzeughälften bei Verdoppelung der Stecke doppelt so hoch wird, wenn mit gleicher Geschwindigkeit produziert wird.
Vorteilhafterweise ist zwischen den Umlenkrollen 15 genügend Platz für mindestens eine optional vorgesehene Härtungseinrichtung 17. Die Härtungseinrichtung 17, die entlang des Umformbereichs 4 zwischen den Umlenkrollen 15 angeordnet ist, wird z. B. für eine beidseitige Bestrahlung des Umformbereichs 4 mit Wärmestrahlung an einer oder zwei Bestrahlungsstationen konfiguriert. Abweichend von der Illustration in 1 kann die Härtungseinrichtung 17 in mindestens eine der Umlenkrollen 15 integriert sein.
Jedes der Trägerbänder 11, 12 ist mit einer Reihe von Werkzeugplatten 14 ausgestattet, die in Bandrichtung zueinander benachbart und sich entlang des Umformbereichs 4 einander berührend angeordnet sind. Bevorzugte Varianten der erfindungsgemäß verwendeten Werkzeugplatten 14 sind in den 2A und 2B gezeigt. Die Werkzeugplatten 14 sind mit Formgebungselementen in Gestalt von Stempeln 18 ausgestattet, die z. B. zylindrisch (z. B. 2A) und/oder konisch (z. B. 2B) geformt sein können. Gemäß 2A sind die Werkzeugplatten 14 sowohl des ersten Trägerbandes 11 als auch des zweiten Trägerbandes 12 jeweils mit den Stempeln 18 ausgestattet. Die Trägerbänder sind so relativ zueinander positioniert und die Stempel 18 sind so voneinander beabstandet angeordnet, dass die Stempel 18, die jeweils zu den verschiedenen Trägerbändern 11, 12 gehören, entlang des Umformbereichs 4 zueinander versetzt sind. Die Stempel 18 der Werkzeugplatten des ersten Trägerbandes 11 ragen in Abstände zwischen Stempeln 18 der Werkzeugplatten des zweiten Trägerbandes 12. Mit den Werkzeugplatten 14 werden Arbeitsflächen bereitgestellt, welche die Stirnflächen 20 der Stempel 18 umfassen.
Gemäß der in 2B gezeigten Variante umfassen die Werkzeugplatten 14 des zweiten Trägerbandes 12 wie in 2A vorragende Stempel 18, während die Werkzeugplatten 14 des zweiten Trägerbandes 11 ebene Platten mit Löchern 19 umfassen. Die Trägerbänder 11, 12 sind so relativ zueinander positioniert und die Stempel 18 und die Löcher 19 sind so voneinander beabstandet angeordnet, dass entlang des Umformbereiches 4 die Stempel 18 durch die Löcher 19 ragen. Mit den Werkzeugplatten 14 werden Arbeitsflächen bereitgestellt, die Stirnflächen 20 der Stempel 18 und/oder Abschnitte 21 zwischen den Löchern 19 umfassen.
Bei der erfindungsgemäßen Herstellung eines Flächenformteils 1 (1) wird die Textil-Maschenware 2 als flächenhaftes Gebilde in den Umformbereich 4 zwischen den Trägerbändern 11, 12 eingeführt (siehe Pfeil 3 in 1). Das Rohmaterial der Textil-Maschenware 2 umfasst z. B. ein Gestrick aus Aramid-Fasern. Die Textil-Maschenware 2 wird von den ineinander greifenden Werkzeugplatten 14, z. B. gemäß den 2A oder 2B, erfasst und zwischen den Arbeitsflächen der Werkzeugplatten 14 aufgespannt. Zwischen den Stirnflächen 20 der Stempel 18 (oder zwischen den Stirnflächen 20 der Stempel 18 und den Abschnitten 21 zwischen den Löchern 1) ist die Textil-Maschenware 2 frei tragend aufgespannt. In diesem Zustand erfolgen der Transport entlang des Umformbereiches 4 und die Härtung mit der Härtungseinrichtung 17. Das gehärtete Material wird als Flächenformteil 1 am Ende des Umformbereiches 4 aus der Umformeinrichtung 10 ausgegeben. Anschließend können weitere Nachbearbeitungsschritte, wie eine Nachhärtung, ein Zuschnitt und/oder eine Bereitstellung von Deckschichten, ausgeführt werden (nicht dargestellt).
Das Flächenformteil 1 ist ein formstabiles Halbzeug mit einer Gesamtdicke von z. B. 5 mm bis 40 mm. Das Halbzeug ist teilgehärtet oder komplett ausgehärtet. Der teilgehärtete Zustand kann insbesondere für die nachfolgende Aufbringung von Deckschichten ausgenutzt werden. Beispielsweise kann das Flächenformteil 1 mit Deckschichten gepresst werden, wobei durch die weitere Reaktion des teilgehärteten Bindemittels eine Verbindung zwischen dem Flächenformteil 1 und den Deckschichten erzielt wird.
In einem konkreten Beispiel wird eine Umformeinrichtung 10 mit Werkzeugplatten 14 zur Herstellung eines Flächenformteils 1 aus Textil-Maschenware 2, umfassend Textilfasern mit 80 % Aramid und 20 % Polyester mit einem Flächengewicht von 100 g/m² verwendet. Das Bindemittel ist z. B. Cyanat-Harz. Die Härtung des Bindemittels erfolgt mit Wärmestrahlern, die zur rückseitigen Beheizung der Trägerbänder angeordnet sind. Die Härtung des Cyanat-Harzes erfolgt z. B. durch die Einstellung einer Temperatur von 160°C für die Dauer von 30 min. Das sich ergebende Flächenformteil 1 weist eine Höhe von 10 mm und ein Raumgewicht von 35 kg/m³ auf.
Ein Ausschnitt des ersten Trägerbandes 11 in Gestalt eines Scharnierplattenbandes mit Scharnierplatten 22 und Scharnieren 23 ist in schematischer Schnittansicht in 3 gezeigt. Jede Scharnierplatte 22 trägt eine Werkzeugplatte 14 mit vorragenden Stempeln 18. In Bandrichtung (x-Richtung) des Trägerbandes 11 sind wie dargestellt z. B. sechs Stempel relativ zueinander versetzt angeordnet, während die Zahl der Stempel quer zur Bandrichtung durch die Breite des Trägerbandes 11 bestimmt wird. Die Verwendung des Scharnierplattenbandes hat den besonderen Vorteil, dass einzelne Scharnierplatten 22 mit den zugehörigen Werkzeugplatten 14 durch eine Auftrennung an den Scharnieren 23 leicht austauschbar sind. Vorteil ist vor allem, dass das Werkzeug beweglich ist und somit erst eine längere Härtungsstrecke (parallele Werkzeugelemente) realisiert werden kann.
4 illustriert beispielhaft die Draufsicht auf Werkzeugplatten 14, die zu den verschiedenen Trägerbändern 11, 12 gehören, mit den relativ zueinander versetzt angeordneten Stempeln 18. Für Illustrationszwecke sind Draufsichten auf die Werkzeugplatten 14 nebeneinander dargestellt, während sie im praktischen Gebrauch mit den Stempeln 18 zueinander weisend angeordnet sind. Zusätzliche Bohrungen zur Befestigung der Werkzeugplatten 14 sind nicht gezeigt. Die Stempel 18 umfassen Zylinderstifte mit einem Durchmesser von z. B. 6 mm und einem gegenseitigen Abstand von z. B. 17 mm quer zur Bandrichtung (x-Richtung) bzw. 8,5 mm in Bandrichtung (Stempelmitte zu Stempelmitte). Durch das Ineinandergreifen der Stempel 18 entlang des Umformbereiches 4 (siehe 1) werden die Arbeitsflächen so angeordnet, dass die zwischen ihnen aufgespannte Textil-Maschenware mit den gewünschten Vertiefungen und Erhebungen geformt wird.
Während gemäß 4 zwei Positiv-Werkzeuge mit vorstehenden Stempeln zusammenwirken, können alternativ ein Positiv-Werkzeug mit vorstehenden Stempeln und ein Negativ-Werkzeug mit Löchern zur Aufnahme der Stempel verwendet werden.
In den 5 und 6 sind zwei Varianten der zueinander versetzt angeordneten Stempel 18 und Löcher 19 von Werkzeugplatten 14 gezeigt, die entlang des Umformbereiches 4 (siehe 1) ineinander ragen. Die Stempel 18 besitzen eine Zylinderform mit einer kreisrunden Stirnfläche 20, deren Durchmesser d geringer als der Durchmesser D der Löcher 19 ist. Die Stirnflächen 20 und die Abschnitte 21 zwischen den Löchern 19 bilden die Arbeitsflächen, auf denen die Textil-Maschenware bei der Deformation aufliegt. Die Stempel und Löcher können als hexagonales Flächengitter (5) oder als quadratisches Flächengitter (6) mit einem gegenseitigen Abstand a benachbarter Stempel 18 angeordnet sein, wobei die Größen d, D und a gemäß den folgenden Beispielen gewählt sein können.
Beispielsweise wird die Anordnung gemäß 5 mit den Werten a = 12 mm, d = 6 mm und D = 10 mm verwendet, um in einem diskontinuierlichen Prozess ein Flächenformteil aus einem Gewirk aus 80 % Aramid- und 20 % Polyesteranteil und einem Flächengewicht von 165 g/m² herzustellen, das mit Phenol-Harz imprägniert ist. Während der Formgebung wird die imprägnierte Textil-Maschenware für 75 min auf eine Temperatur von 135°C gebracht. Das fertige Flächenformteil weist eine Höhe von 10 mm und ein Raumgewicht von 48 kg/m³ auf.
In einem weiteren Beispiel wird mit der Anordnung gemäß 5 ein Gewirk mit 53 % Aramid- und 47 % Polyesteranteil und einem Flächengewicht von 100 g/m², das mit Cyanat-Harz imprägniert ist, in eine dreidimensionale Form gebracht. Während der Formgebung härtet die getränkte Textil-Maschenware aus, in dem für 30 min eine Temperatur von 160°C eingestellt wird. Es ergibt sich ein Flächenformteil mit einer Höhe von 10 mm und einem Raumgewicht von 52 kg/m³.
Mit der Anordnung gemäß 6 mit den Werten a = 12 mm, d = 8 mm, und D = 10 mm wird ein Gewirk aus 100 % Polyester und einem Flächengewicht von 100 g/m², das mit Cyanat-Harz imprägniert ist, durch eine Temperierung für 30 min auf 160°C in eine dreidimensionale Form gebracht. Das fertige Flächenformteil weist eine Höhe von 6 mm und ein Raumgewicht von 88 kg/m³ auf.
In 7 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Flächenformteils 1 aus Textil-Maschenware 2 mit einer Formgebungseinrichtung 10, die als Formgebungswerkzeuge ein Trägerband 11 und eine Walze 13 aufweist, in schematischer Schnittansicht illustriert. Das Trägerband 11 ist wie bei der Ausführungsform in 1 mit Werkzeugplatten 14 ausgestattet, und es läuft um ein Paar von Umlenkrollen 15. Oberhalb der zufuhrseitigen Umlenkrolle 15 ist als zweites Umformwerkzeug die Walze 13 angeordnet, deren Oberfläche ebenfalls mit Werkzeugplatten 14 ausgestattet ist. Der Durchmesser der Walze 13 beträgt z. B. 6,5 cm oder mehr. Die Werkzeugplatten 14 des Trägerbands 11 und der Walze 13 sind gebildet, wie oben unter Bezug auf die 2 bis 4 beschrieben wurde. Die Walze muss nicht aus einzelnen Werkzeugelementen zusammengesetzt sein, eine kontinuierlich besetzte Walze ist ebenfalls vorteilhaft. Die Formgebungselemente der Werkzeugplatten 14 des Trägerbands 11 und der Walze 13 können entsprechend beidseitig Stempel oder Kombinationen aus Stempeln und Negativformwerkzeuge umfassen. Entlang der Länge des Trägerbands 11 wird der Transportweg 5 der Textil-Maschenware 2 aufgespannt. Der Abschnitt des Transportwegs zwischen dem Trägerband 11 und der Walze 13 bildet den Formgebungsbereich 4. Stromabwärts vom Formgebungsbereich 4 ist entlang des folgenden Transportwegs die Härtungseinrichtung 17 angeordnet, die z. B. für eine beidseitige Bestrahlung der Textil-Maschenware 2 mit Wärmestrahlung an einer oder zwei Bestrahlungsstationen konfiguriert ist. Eine weitere Station der Härtungseinrichtung 17 kann in die Walze 13 integriert sein.
Die erfindungsgemäße Herstellung eines Flächenformteils 1 erfolgt analog zu dem unter Bezug auf 1 beschriebenen Verfahren. Die Textil-Maschenware 2 wird in den Umformbereich 4 zwischen dem Trägerband 11 und der Walze 13 eingeführt (siehe Pfeil 3 in 7). Die Textil-Maschenware 2 wird von den ineinander greifenden Werkzeugplatten 14 erfasst und zwischen den Arbeitsflächen der Formgebungselemente der Werkzeugplatten 14 aufgespannt. Das deformierte und gehärtete Material wird als Flächenformteil 1 aus der Umformeinrichtung 10 ausgegeben.
Ausführungsbeispiel: Herstellung einer Plattenanordnung mit ausgewählten akustischen Eigenschaften
Ein wie oben beschrieben hergestelltes Flächenformteil 8 wird zur Herstellung einer Plattenanordnung 108 verwendet. Hierzu wird das Flächenformteil 1 zugeschnitten und zusammen mit Plattenmaterial zu einem akustisch wirksamen Sandwich-Material aus Noppenwaben-Kern 100 aus dem Flächenformteil 1 und verstärkten Decklagen 102 und 104 aus dem Plattenmaterial verarbeitet. Die Decklage 104 ist mit Perforationen 106 versehen, die hier nur schematisch und vergrößert dargestellt sind. Die perforierte Decklage 104 ermöglicht zusätzlich zur Schalldämpfung des Sandwich-Materials eine Schalldämpfung nach dem Helmholtz-Resonator-Prinzip.
Der Noppenwabenkern 100, besteht wie oben beschrieben, aus einem Textil, nämlich Maschenwaren unter Verwendung von Natur- oder Chemiefasern oder anorganischen Fasern, z.B. Cellulose, Glas, Basalt, Polyolefine, Polyester, Polyamid, Aramid, Kohlenstoff. Auch Hybridgarne aus den benannten Fasergruppen können eingesetzt werden. Die Matrixkomponente besteht aus Thermoplasten oder Reaktivharzen.
9 ist ein Querschnitt durch die Plattenanordnung 108. Man erkennt, dass die Noppen 110 sich zwischen der oberen Platte 104 und der unteren Platte 102 befinden. 10 zeigt eine alternative Ausgestaltung mit einer Plattenanordnung 112, bei der zwei übereinanderliegende Flächenformteile 114 und 116 zur Herstellung der Plattenanordnung 112 verwendet wurden. Neben den äußeren Platten 102 und 104 wird eine Trennplatte 118 zwischen die Flächenformteile 114 und 116 eingesetzt.
Die in den Figuren gezeigten Platten können mit Perforationen versehen werden, um zusätzliche Dämpfung zu erreichen. 11 zeigt eine Anordnung, bei der die Platte 104 auf der Kopfseite der Noppen mit Perforationen 106 versehen ist. Hier sind die Noppen 110 am Kopf ebenfalls mit einer Perforation versehen. 12 zeigt eine Anordnung, bei der die Platte 102 auf der Fußseite der Noppen mit Perforationen 106 versehen ist. 13A und B (Schnitt) zeigt eine Plattenanordnung, bei der die Platte 104 und die Noppen am Kopf mit Perforationen 106 versehen sind. Zusätzlich ist die Platte 104 in Bereichen von Noppennebenräumen mit Perforationen 107 versehen.
14A, B (Schnitt quer zur Krümmungsachse) und C (Schnitt längs der Krümmungsachse) zeigen eine gekrümmte Plattenanordnung, bei der die Noppen 100 mit ihrer Kopfseite und damit auch die Platte/Deckschicht 104 näher an der Krümmungsachse liegen als die Fußseite der Noppen und damit auch die Platte/Deckschicht 102. Diese Anordnung weist Perforationen in der Platte/Deckschicht an den Noppenfüßen 102 im Bereich der Noppenhohlräume 106 und auch im Bereich der Noppennebenhohlräume 107 und entsprechend auch der Noppenschicht 100 auf.
15A, B (Schnitt quer zur Krümmungsachse) und C (Schnitt längs der Krümmungsachse) zeigen eine gekrümmte Plattenanordnung, bei der die Noppen 100 mit ihrer Kopfseite und damit auch die Platte/Deckschicht 104 näher an der Krümmungsachse liegen als die Fußseite der Noppen und damit auch die Platte/Deckschicht 102. Diese Anordnung weist im Unterschied zu 14 die Perforationen in der Platte/Deckschicht 104 an den Noppenköpfen im Bereich der Noppenhohlräume 106 und entsprechend auch der Noppenschicht 100 und auch im Bereich der Noppennebenhohlräume 107 auf.
16A und B (Schnitt quer zur Krümmungsachse) zeigen eine gekrümmte Plattenanordnung, bei der die Noppen 100 mit ihrer Fußseite (damit auch die Platte/Deckschicht 102) näher an der Krümmungsachse liegen als die Kopfseite der Noppen damit auch die Platte/Deckschicht 104. Diese Anordnung weist Perforationen in der Platte/Deckschicht an den Noppenköpfen 104 im Bereich der Noppenhohlräume 106 und entsprechend auch der Noppenschicht 100 und auch im Bereich der Noppennebenhohlräume 107 auf. 17A und B (Schnitt quer zur Krümmungsachse) zeigen eine gekrümmte Plattenanordnung, bei der die Noppen 100 mit ihrer Fußseite damit auch die Platte/Deckschicht 102 näher an der Krümmungsachse liegen als die Kopfseite der Noppen damit auch die Platte/Deckschicht 104. Diese Anordnung weist im Unterschied zu 16 die Perforationen in der Platte/Deckschicht 102 an den Noppenfüßen im Bereich der Noppenhohlräume 106 und auch im Bereich der Noppennebenhohlräume 107 und entsprechend auch der Noppenschicht 100 auf.
Die akustischen Effekte seien anhand nachstehender konkreter Messungen mit verschiedenen Plattenmaterialien erläutert:
1. Messung
Das Sandwich besteht aus einem 11 mm hohen Noppenwaben-Kern aus einer Aramid-Hybrid-Maschenware (Flächengewicht: 190 g/m²) mit einer Phenolharz-Matrix (Harzgehalt: 57%) und 0,8 mm dicken Decklagen aus zwei Lagen Glasfaser-Gewebe (Atlasbindung, Flächengewicht: 296 g/m²) in Phenolharz-Matrix (Harzgehalt: 40%). Der Rasterabstand der Noppen beträgt in der Reihe 16 mm und zwischen den versetzt angeordneten Reihen 13,86 mm. Der Noppenkopf hat einen Durchmesser von 10 mm. Der Noppenfuß weist einen Durchmesser von 13 mm auf. Das Paneel ist einseitig mit je einer Perforation des Durchmessers 1,5 mm pro Noppe des Kernmaterials versehen. Der Absorptionsgrad des Paneels bei senkrechtem Schalleinfall ist größer 0,5 in einem Frequenzbereich von ca. 850 bis 1250 Hz. Das Maximum des Absorptionsgrades ist 1,0 und liegt bei 1020 Hz.
2. Messung
Das Sandwich besteht aus einem 11 mm hohen Noppenwaben-Kern aus zwei Lagen Glasfaser-Maschenware (Flächengewicht je 380 g/m²) mit einer Phenolharz-Matrix (Harzgehalt: 35%) und 0,8 mm dicken Decklagen aus zwei Lagen Glasfaser-Gewebe (Atlasbindung, Flächengewicht: 296 g/m²) in Phenolharz-Matrix (Harzgehalt: 40%). Der Rasterabstand der Noppen beträgt in der Reihe 16 mm und zwischen den versetzt angeordneten Reihen 13,86 mm. Der Noppenkopf hat einen Durchmesser von 10 mm. Der Noppenfuß weist einen Durchmesser von 13 mm auf. Das Paneel ist einseitig mit je einer Perforation des Durchmessers 1,5 mm pro Noppe des Kernmaterials versehen. Der Absorptionsgrad des Paneels bei senkrechtem Schalleinfall ist größer 0,5 in einem Frequenzbereich von ca. 975 bis 1450 Hz. Das Maximum des Absorptionsgrades ist 1,0 und liegt bei 1200 Hz.
3. Messung
Das Sandwich besteht aus einem 10 mm hohen Noppenwaben-Kern aus einer PVC-Folie (Flächengewicht: 490 g/m²) und 1,0 mm dicken Decklagen aus PVC. Der Rasterabstand der Noppen beträgt in der Reihe 16 mm und zwischen zwei versetzt angeordneten Reihen 13,86 mm. Der Noppenkopf hat einen Durchmesser von 10 mm. Der Noppenfuß weist einen Durchmesser von 13 mm auf. Das Paneel ist einseitig mit je einer Perforation des Durchmessers 1,5 mm pro Noppe des Kernmaterials versehen. Der Absorptionsgrad des Paneels bei senkrechtem Schalleinfall ist größer 0,5 in einem Frequenzbereich von ca. 1475 bis 1900 Hz. Die Maxima des Absorptionsgrades ist 1,0 und liegt bei 1650 Hz.
4. Messung
Das Sandwich besteht aus einem 10 mm hohen Noppenwaben-Kern aus einer PVC-Folie (Flächengewicht: 490 g/m²) und 1,0 mm dicken Decklagen aus PVC. Der Rasterabstand der Noppen beträgt in der Reihe 16 mm und zwischen zwei versetzt angeordneten Reihen 13,86 mm. Der Noppenkopf hat einen Durchmesser von 10 mm. Der Noppenfuß weist einen Durchmesser von 13 mm auf. Das Paneel ist einseitig mit Perforationen des Durchmessers 1,5 mm versehen. Dabei befinden sich jeweils ein Loch pro Noppe und die gleiche Anzahl an Bohrungen in den Noppenzwischenräumen. Hierbei ergeben sich bei senkrechtem Schalleinfall zwei Maxima im Verlauf des Absorptionsgrades bei 1200 Hz (Absorptionsgrad > 0,92) und 1650 Hz (Absorptionsgrad 1,0). Der Absorptionsgrad des Paneels ist größer 0,5 in einem Frequenzbereich von ca. 950 bis 1900 Hz.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0480140 A2 [0003]
EP 2322344 A1 [0004]
DE 3139222 A1 [0005]

Claims

Schichten-Anordnung zur Schalldämpfung, enthaltend (a) eine erste und eine zweite Schicht; (b) eine zwischen der ersten und der zweiten Schicht angeordnete dreidimensionale Struktur, die eine Vielzahl von Strukturelementen aufweist, und (c) eine Perforation in der ersten und/oder der zweiten Schicht, wobei die Perforation Öffnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass (d) die Strukturelemente von Noppen mit Zwischenräumen zwischen den Noppen gebildet sind, welche aus einer Hauptebene vorspringen; (e) die Noppen und die Zwischenräume einen oder mehrere abgeschlossene Hohlräume zwischen der ersten und der zweiten Schicht bilden, und in wenigstens einem Teil der abgeschlossenen Hohlräume wenigstens eine der Öffnungen mündet; und (f) die Querschnittsflächen der Öffnungen derart an die Volumina der Hohlräume angepasst sind, dass der auf die Schichtenanordnung auftreffende Schall bei ausgewählten Frequenzen absorbiert wird.
Schichten-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionale Struktur eine textile Maschenstruktur mit einem Gestrick oder Gewirk in einer Matrix, vorzugsweise einer thermoplastischen oder duroplastischen Matrix oder deren Kombination ist.
Schichten-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass (a) die dreidimensionale Struktur aus einem durchgängigen Material besteht, (b) die von den Noppen gebildeten Hohlräume von den Zwischenräumen vollständig getrennt sind, und (c) zumindest ein Teil der von den Noppen gebildeten Hohlräume und/oder der von den Zwischenräumen gebildeten Hohlräume mit einer Öffnung der Perforation versehen ist.
Schichten-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Maschenstruktur mit der Matrix vollständig durchlässig ist und die von den Noppen gebildeten Teil-Hohlräume mit den Zwischenräumen verbunden sind, so dass nur ein durchgängiger Hohlraum gebildet ist.
Schichten-Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Maschenstruktur aus Fasern gestrickt oder gewirkt ist, und eine Maschenbreite aufweist, welche Öffnungen mit einer durchschnittlichen Öffnungsfläche im Bereich zwischen 0,5 und 6 mm² aufweist.
Schichten-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Maschenstruktur teildurchlässig ist, wobei die mittlere Größe der Öffnungen der teildurchlässigen Maschenstruktur in der Größe der akustischen Zähigkeits-Grenzschicht der Luft liegt:
mit δ = Dicke der akustischen Zähigkeits-Grenzschicht [µm] η = (dynamische) Zähigkeit von Luft bei 20 °C [0,018 kg·m^–1·s^–1] ρ₀ = Dichte von Luft [kg/m³] ω = Kreisfrequenz [s^–1] f = Schallfrequenz [Hz]
Schichten-Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen, die in einem von einer Noppe gebildeten Hohlraum münden eine andere Querschnittsfläche haben als die Öffnungen, die in einem von einem Zwischenraum gebildeten Hohlraum münden.
Schichten-Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen der Perforationen eine Querschnittsfläche haben, die aus einer Menge mit verschiedenen Querschnittsflächen mit 2, 3, 4 oder 5 verschiedenen Elementen ausgewählt sind, so dass 2, 3, 4 oder 5 verschiedene Frequenzbänder mit verschiedenen Absorptionsmaxima absorbiert werden.
Schichten-Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten von planen oder gekrümmten Platten gebildet sind.
Schichten-Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen der Perforation einen Durchmesser zwischen 1–3 mm, vorzugsweise zwischen 1,5 und 2,5 mm aufweisen.
Schichten-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Gewirks oder Gestricks ausgewählt ist aus der Gruppe Cellulose, Glas, Basalt, Polyolefine, Polyester, Polyamid, Aramid und Kohlenstoff, deren Kombinationen und Mischungen daraus.
Schichten-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial eine Harzmatrix und vorzugsweise ein Epoxidharz, Phenolharz, Cyanatharz, Epoxidharz, Ungesättigte Polyester, Acrylatharze, Vinylester oder Bismaleimide ist.
Schichten-Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppen symmetrisch auf beiden Seiten der Hauptebene vorspringen oder unsymmetrisch nur in einer Richtung aus der Hauptebene vorspringen.