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Die vorliegende Erfindung betrifft eine schallabsorbierende Vorrichtung zur Verminderung der Schallabstrahlung an schwingenden Oberflächen durch Dämpfung von Körperschall oder zur Unterbindung der Reflexion und Transmission durch Dämmung von auf eine Oberfläche einfallenden Luftschalls mit einem Noppenfolienverbund als Bestandteil sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen schallabsorbierenden Vorrichtung
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Eine allgemein bekannte und kostengünstig erhältliche Noppenfolie sind herkömmliche Luftpolsterfolien.
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Schallschutz ist ein wesentlicher Aspekt sowohl im privaten als auch im öffentlichen Umfeld. Lärmbelästigung durch unerwünschte Geräuschentwicklung und Geräuscheinwirkung ist nicht nur unangenehm, sondern kann auf Dauer auch die Gesundheit beeinträchtigen.
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Schallschutz spielt eine wichtige Rolle am Arbeitsplatz oder in Fahrzeugen. Wünschenswert sind daher z. B. Vorrichtungen, die in der Lage sind, unerwünschten Schall zu eliminieren oder zumindest zu reduzieren. Diese Vorrichtungen sollten möglichst einfach und kostengünstig in der Herstellung sein und dennoch in der Lage sein, auftretenden Schall effizient zu absorbieren. In Fahrzeugen sollten sie aus Verbrauchsgründen auch möglichst leicht sein.
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Der Einsatz von Luftpolsterfolien in einer schallabsorbierenden Vorrichtung ist bereits beschrieben.
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So beschreibt das deutsche Gebrauchsmuster
DE 7929637 U1 einen mehrschichtige Matte zur Schalldämmung aus einer Schwerschicht und einer gasgefüllten Polsterfolie. Die gasgefüllte Polsterfolie weist eine erste Folie mit Taschen und eine zweite Folie zur Abdeckung der offenen Seite der Taschen auf. Als Füllung wird ein Gas eingesetzt, das leichter als Luft ist, vorzugsweise Helium.
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Als Vorteil für die Befüllung mit Helium oder dergleichen wird darin gesehen, dass Helium eine gegenüber Luft verbesserte Schalldämmung bewirkt und zudem durch die Heliumfüllung eine Gewichtsminderung erzielt werden kann.
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Darüber hinaus finden sich im Stand der Technik zahlreiche Konzepte zur Ausgestaltung von Vorrichtungen für die Schalldämmung. Beispielsweise wird in
EP 0 781 445 B1 ein Schichtenabsorber beschrieben, der aus z. B. drei Lagen einer Schicht mit unregelmäßigen Vertiefungen, den sogenannten Absorberkammern, gebildet sein kann. Die Absorberkammern der einzelnen Schichten sind über- bzw. ineinander gestapelt, so dass eine angestrebte Übereinanderschichtung der Absorberkammern erzielt wird.
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Die freie offene Oberfläche der Öffnungen der Absorberkammern der obersten Schicht sind mit einer Deckmembran bzw. Abdeckfolie abgedeckt, der Boden der Absorberkammern, der im Stapel untersten Schicht, liegt auf einer Trägerschicht auf und kann mit dieser verbunden sein.
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In
DE 44 14 566 A1 ist ein Luftschalldämpfer beschrieben, der als Helmholtz-Resonator ausgebildet ist, insbesondere für die Anwendung in Feucht- und/oder Reinlufträumen. Der Luftschalldämpfer umfasst ein plattenförmiges Formteil aus einem Polymer aus mindestens zwei topfförmigen Kammern, die in Richtung der Schallquelle offen sind, wobei das Formteil einschließlich der Kammeröffnungen mit einer Lochplatte abgedeckt sind. In der Lochplatte sind im Bereich jeder Kammer mindestens zwei Durchbrechungen vorgesehen, wobei die Durchbrechungen einen Durchmesser von 1 bis 3 mm aufweisen. Es wird ausgeführt, dass im Vergleich zu Helmholtz-Resonatoren, die auf der der Schallquelle zugewandten Seite des Formteils Resonatoren mit nur einer Durchbrechung aufweisen, eine wesentlich breitbandigere Schallobsorption erzielt werden kann.
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JP H11-217051 A betrifft Schallschutzausstattungen für Bauteile von Fahrzeugen. Die Schallschutzausstattung weist mindestens eine gashaltige Schicht auf, die auf eine Oberfläche des Bauteils in Richtung Innenraum weisend aufgebracht ist. Auf der freien Oberfläche der gashaltigen Schicht ist eine Schwerschicht aufgebracht. Optional kann eine Pufferschicht vorgesehen sein, die zwischen gashaltiger Schicht und Bauteiloberfläche oder gashaltiger Schicht und Schwerschicht vorgesehen sein kann. Optional können die einzelnen Kammern der gashaltigen Schicht unterteilt sein.
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Die Schwerschicht ist eine schwere Kunststofffolie die auf einer Unterlage aus einer hochdichten Harzfolie oder einer Gewebehaut wie einem Teppich oder Vliesstoff aufgebracht ist.
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Ein Strahlungs-Isolier-Paket zum Schutz gegen Wärme und Kälte, Schall- und Elektromagnetische Wellen insbesondere in Gebäuden, ist in
DE 10 2013 018 016 A1 beschrieben. Das Paket kann aus bis zu drei verschiedenen Schichtgruppen bestehen, wobei jede Schichtgruppe eine Mittelschicht aufweist, die die Trägerschicht bildet und vorzugsweise eine Luftpolsterfolie aus Polypropylen ist, sowie eine tiefschwarze Deckfolie die strahlungsabsorbierend oder strahlungsabsorbierend beschichtet ist und vorzugsweise aus Polyethylen gebildet ist, und eine dünne weitere Schicht, die hochgradig reflektierend ist und ein aluminiumbedampftes Polyethylen sein kann. Insbesondere hervorgehoben ist die erzielbare Reduktion des Energieverlustes durch Einsatz dieses Strahlungs-Isolier-Pakets.
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WO 94/07708 A1 betrifft eine Dachauskleidung für den Innenraum von Fahrzeugen mit einer Dekorschicht und schalldämpfenden Absorberschicht, die gebildet ist aus einer dünnen, mit einer als Absorber wirkenden Schaumschicht hinterlegten Dekorschicht, einer Trägerschicht, einem weiteren Absorber und einer Feuchtigkeitssperre, wobei als Träger eine perforierte, mit einem Absorber gefüllte Wellpappe verwendet werden kann.
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Die den Träger bildende Wellpappe besteht aus zwei perforierten Decklagen und einer zwischen den Decklagen verlaufenden ebenfalls perforierten Wellschicht, die als Abstandshalter zwischen den Decklagen wirkt. Den sogenannten Hauptabsorber bildet das Füllmaterial, das die Hohlräume der Trägerschicht ausfüllt, wie zum Beispiel PUR- und/oder PE-Schaum, ein PES-, PP- oder PE-Vlies. Hierfür sind die Decklagen der Trägerschicht sowie die gewellte Zwischenlage gelocht. Eine schalldämpfende Wirkung der Löcher in den Decklagen ist hier nicht gegeben.
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DE10101819 A1 beschreibt einen Bodenbelag für einen Fahrzeuginnenraum, wobei eine Schwerschicht auf einer dämpfenden Unterlage vorgesehen ist, und die Schwerschicht Mikroperforationen mit einem Lochdurchmesser von 0,2 bis 0,5 mm bei einem Lochabstand von 3 bis 7 mm aufweist.
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Nichtsdestotrotz bestand der Wunsch nach Alternativen für schallabsorbierende Vorrichtungen, die kostengünstig sind, sich einfach handhaben lassen und schalleffizient dämmen bzw. dämpfen können.
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Erfindungsgemäß wird eine schallabsorbierende Vorrichtung bereit gestellt, die eine Kombination aus zwei oder mehr Noppenfolien und einer Schwerschicht als Deckschicht aufweist, die übereinander angeordnet sind, wobei die Noppenfolien eine Noppenlage und Decklage aufweisen, und wobei die Schwerschicht, die die Deckschicht bildet, eine Mikroperforation mit Mikroporen in einer Größenordnung von kleiner 1,5 mm aufweist, und wobei mehrere oder alle Noppen von mindestens einer Noppenfolie eine oder mehrere Mikroporen aufweisen, die das Noppeninnere mit dem Noppenzwischenraum verbindet.
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Eine erfindungsgemäße Noppenfolie ist eine Folie, deren Noppen hohl, elastisch verformbar und mit einem Gas gefüllt sind. Nicht zwingend ist das Noppeninnere gegen das Noppenäußere abgedichtet, aber ist es stets, wenn das Gas in den Noppen einen vom äußeren Gas unterschiedlichen Druck aufweist oder aus anderen Stoffen besteht. Im einfachsten Fall ist eine erfindungsgemäße Noppenfolie eine Luftpolsterfolie.
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Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass handelsübliche, preisgünstige Luftpolsterfolien eingesetzt werden können.
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Die Noppen können mit Luft, aber auch mit einem anderen Gas oder Gasgemisch gefüllt sein.
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In ihrer einfachsten Ausführungsform besteht eine Noppenfolie, wie z. B. eine Luftpolsterfolie, aus zwei Folienlagen, nämlich einer ersten Folienlage mit einem vorbestimmten Noppenmuster (Noppenlage) und damit verbunden einer zweiten Folienlage (Decklage) zum Verschließen der Öffnungen der Noppen. Das Noppenmuster kann in die Noppenlage durch Thermoforming oder Tiefziehen einer entsprechenden Folie erhalten werden.
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Bekannt ist auch ein sogenannter dreilagiger Aufbau, wobei auf der Noppenseite der Noppenlage eine weitere Folienlage aufgebracht ist.
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Die mindestens eine Schwerschicht ist durch mindestens eine Noppenfolie von einer Trägerfläche getrennt, auf der der Verbund befestigt sein kann, oder ist durch mindestens eine Noppenfolie von einer unter ihr liegenden weiteren Schwerschicht getrennt. Dies gilt für die Anwendung der Erfindung als Dämmung und Luftschallabsorber, wie als Dämpfung und Körperschallabsorber gleichermaßen.
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Die einzelnen Noppenfolien des Verbundes einschließlich der Schwerschicht und gegebenenfalls weiteren Schwerschichten sind miteinander stoffschlüssig verbunden, z. B. thermisch wie durch Schweißen, chemisch und/oder mittels Kleben mit oder ohne dazwischen liegender Klebeschicht. Die Klebeschicht kann ein fester Klebefilm sein, wie beispielsweise ein doppelseitig wirkendes Klebeband, welches bei ausreichendem Flächengewicht gleichzeitig als Schwerschicht wirken kann.
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Die erfindungsgemäße Kombination aus einem Verbund von mindestens zwei Noppenfolien mit gasgefüllten Noppen und einer Schwerschicht bildet ein resonantes System, das nach dem Masse/Federprinzip arbeitet. Dabei werden einfallende Schallwellen dissipiert bzw. absorbiert, indem sie in Wärme umgewandelt werden. Die Schwerschicht und in einem geringeren Maße das Folienmaterial der Noppenfolie bilden die Masse und die gasgefüllten Innenräume der Noppen und Zwischenräume zwischen den Noppen die Feder.
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Weiter bewirkt die Hinzufügung der Schwerschicht zu dem NoppenfolienStapel einen besonders wirkungsvollen Impedanzsprung. Bei der Dämpfung des Körperschalls, welcher in eine Umgebung abgegeben wird, wird durch die Schwerschicht der Schall teils zurückgeworfen und damit die Dissipation innerhalb der Noppenfolie(n) verstärkt. Somit wird die Fähigkeit des Systems Schall zu absorbieren, neben dem resonanten Dämpfungseffekt signifikant erhöht.
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Die Einstellung eines gewünschten zu absorbierenden Frequenzbereichs kann durch Auswahl des Folienmaterials für die Noppenfolie, die Abmessungen und Volumina der Noppen, die Zahl der Noppenfolien-Schichten, den Gasdruck in den Noppen, und des Flächengewichts der Schwerschicht erfolgen. Es wird hierzu auf einschlägige Fachliteratur verwiesen, wie z. B. Helmut Fuchs, Raum-Akustik und Lärm-Minderung, Springerverlag, 4. Aufl. sowie Helmut Fuchs, Schallabsorber und Schalldämpfer, Springer-Verlag, 2010.
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Die Noppen im Noppenfolienstapel können regelmäßig oder unregelmäßig zueinander angeordnet sein. Die Noppen von übereinander angeordneten Noppenfolien können senkrecht übereinander oder zueinander verschoben angeordnet sein. Die Schichtungsrichtung der Folien kann variabel gewählt werden.
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Noppenfolien mit unterschiedlicher Noppengröße können übereinander angeordnet werden.
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Im Prinzip ist jede Anordnung denkbar, solange der Bestimmungszweck gewahrt bleibt.
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Für die Noppenfolie können im Prinzip alle Werkstoffe verwendet werden, aus denen umformbare Folien hergestellt werden können, wie Thermoplaste oder metallische Werkstoffe.
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Beispiele für geeignete Materialien für die Noppenfolie sind Kunststoffe wie z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polyester und/oder Polyurethan sowie Kombinationen davon.
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Beispiele für metallische Werkstoffe sind Aluminium oder Stahl.
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Ein geeigneter Bereich für die Foliendicke liegt zwischen 20 µm und 5 mm. Wie bereits genannt, ist ein bevorzugtes Füllfluid für die Noppen Luft, jedoch kann je nach Anwendungsfall auch ein anderes Gas eingesetzt werden. Weiterhin kann bei geschlossenen Noppen der Gasdruck innerhalb der Noppen vom äußeren Gasdruck verschieden sein.
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Schwerschichten für akustische Absorber sind an sich bekannt. Für die Erfindung geeignete Materialien für Schwerschichten sind anorganische Materialen wie Metalle, z. B. Aluminium, Pappe oder aus Kunststoff mit oder ohne Füllstoffen wie z. B. PU-Schwerschaum oder Polypropylen, die mit sogenannten „Schwerstoffen“ versetzt sein können, wie z. B. Schwerspat (BaSO4). Polyolefin-Elastomere (POE), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke (EPDM, Synthese-Kautschuke mit gesättigter Hauptkette nach DIN M-Gruppe). Geeignet sind ferner dünne Metallbleche aus Aluminium, Stahl, etc., welche bei gleichem Flächengewicht einen geringeren Platzbedarf haben. Die Schwerschicht ist vorzugsweise dämpfend. Bei metallischen Dämpfungssichten können dünne, dämpfende Zwischenschichten integrierter Teil der Schwerschicht sein.
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Die Auswahl des Materials für die Schwerschicht richtet sich nach dem konkreten Anwendungsfall. Die Dicke der Schwerschicht bestimmt ihr Flächengewicht und ist entsprechend der am stärksten zu dämpfenden Frequenz und der Federsteifigkeit des Noppenfolienstapels durch den Konstrukteur festzulegen.
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In der Regel wird der erfindungsgemäße akustische Absorber für die Anwendung mit der Außenseite, die der Deckschicht gegenüberliegt (Vorrichtungsrückseite), auf eine feste Trägerkonstruktion aufgebracht. Die Art und Form der Trägerkonstruktion richtet sich hierbei gleichfalls nach der Anwendung.
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Prinzipiell eignet sich der erfindungsgemäße akustische Absorber für Anwendungen im Innen- sowie Außenbereich, und z. B. für Fahrzeuge.
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Die Trägerkonstruktion kann ein zu dämpfendes Bauteil sein, beispielsweise eine zu dämpfende Ölwanne eines Verbrennungsmotors oder Karosserieteile eines Fahrzeugs.
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Es kann eine weitere Schwerschicht auf der der Deckschicht gegenüberliegenden Seite der Vorrichtung (Vorrichtungsrückseite) angebracht sein. Ein derartiger Verbund mit einer Schwerschicht auf der Vorrichtungsrückseite eignet sich z. B. für den Innenraumausbau von Gebäuden, als Trennwand oder Raumteiler.
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Die Schallabsorption der erfindungsgemäßen Kombination aus mindestens zwei Noppenfolien mit Schwerschicht wird durch Vorsehen von kleinen Löchern (Mikroporen) zumindest in der Schwerschicht, die die Deckschicht bildet, verbessert, wodurch der Absorptions-Frequenzbereich eingestellt bzw. vergrößert werden kann. Dabei ist die Frequenz bzw. der Frequenzbereich, bei der der einfallende Schall vollständig oder nahezu vollständig absorbiert wird, durch den Durchmesser der Mikroporen und deren Flächenanteil bezogen auf die Gesamtfläche der Schwerschicht bestimmt.
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Ein geeigneter Durchmesser für die Mikroporen ist in der Regel kleiner als 1,5 mm, vorzugsweise kleiner als 1,0 mm, und insbesondere kleiner als 0,5 mm mit einem Flächenanteil von mehr als 5 Löchern pro Quadratzentimeter. Durch die Löcher wird die Schwerschicht zu einem mikroperforierten Absorber (MPA). Aufgrund des üblicherweise kleinen Flächenanteils der Mikroporen wird der vorstehend beschriebene Impedanzsprung, der durch die Schwerschicht als solche bewirkt wird, im Wesentlichen beibehalten, da die Mikroporen aufgrund ihres geringen Durchmessers und geringen Flächenanteils die Masse der Schwerschicht nur unerheblich verringern.
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Als MPA-Schwerschicht kann auch ein sogenanntes akustisch wirksames Gitter eingesetzt werden, das ein Metalldrahtgitter ist, dessen Schussdrähte so eng aneinander geschlagen sind, dass die Spaltweiten in der Größenordnung der Mikroporen liegen und akustisch analog der Mikroporen wirken. Es kann sich hierbei um sogenannte Tressengeflechte mit entsprechenden Drahtdurchmessern von vorzugsweise kleiner als 1,5 mm, bevorzugt kleiner als 1,00 mm und insbesondere kleiner als 0,5 mm handeln. Ein konkretes Beispiel ist das Gitter MASH® der Firma Filtertechnik Europe.
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Weiter kann als MPA-Schwerschicht auch ein entsprechend durchlässiges Gewebe, Vlies, Gelege oder dergleichen eingesetzt werden, das ein passendes Flächengewicht hat.
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Die durch die Mikroporen bewirkte Schallabsorption ist nach der Theorie von D. Y. Maa beschrieben, unter anderem in Helmut Fuchs, sh. oben, und in Bezug auf Frequenzbereich und maximaler Absorptionswirkung berechenbar.
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Es kann eine Schwerschicht als Zwischenschicht zwischen zwei aneinandergrenzenden Noppenfolien vorgesehen sein und damit eine Schichtanordnung „Noppenfolie-Schwerschicht-Noppenfolie“ gebildet werden.
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Je nach Anwendung und Bedarf können im Schichtstapel weitere zusätzliche Schwerschichten als Zwischenschichten unter Ausbildung einer Schichtenabfolge „Noppenfolien-Schwerschicht-Noppenfolien“ vorgesehen sein. Durch diese Maßnahmen kann die Zahl der Frequenzen der resonanten Dämpfung, das heißt die Wirkbreite des Effekts im Frequenzbereich, erhöht und zusätzlich die Anzahl und folglich die Masse der Impedanzsprünge vergrößert werden. Dies hat eine Verringerung der unteren Wirkfrequenz und Verstärkung der Tiefbass-Barriere zur Folge. Dies ist insbesondere bei der Anwendung als Körperschall-Dämpfung wirksam.
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Eine oder mehrere der Schwerschichten, die als Zwischenschicht eingefügt sind, können mit Mikroperforation versehen sein, wie vorstehend beschrieben.
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Der Schalleinfall bewirkt in dem erfindungsgemäßen Schichtsystem Druckdifferenzen zwischen dem Noppeninnenraum und dem offenen Zwischenraum zwischen den Noppen. Diese lokalen Druckdifferenzen können gleichfalls für eine zusätzliche Absorptionswirkung ausgenutzt werden. Dafür wird in der Noppenwand mindestens eine Mikropore (Durchmesser kleiner als 1,5 mm, vorzugsweise kleiner als 1,0 mm) vorgesehen, die das Noppeninnere mit dem offenen Noppenzwischenraum verbindet. Die durch die Druckdifferenz induzierte Strömung bildet Wirbel, die den Strömungswiderstand erhöhen und damit Schall absorbieren.
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Es können einige oder alle Noppen einer Noppenfolien mit mindestens einer Mikropore in der Noppenwand versehen sein. Die Mikropore(n) kann an derselben Wandposition oder auch verschiedenen Wandpositionen vorgesehen sein.
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Die sehr kleinen Perforationen in den Noppen tragen zu einer Verstärkung der Schallabsorption bei, ohne dass zusätzliche Masse erforderlich ist.
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In den Noppenzwischenräumen können schalldämpfende Materialien wie Fein- und Mikrofasern oder leichte Granulate vorgesehen sein. Die schalldämpfenden Materialien erzeugen einen zusätzlichen Strömungswiderstand, und Kontaktreibung, die wiederum zur Absorption beitragen. Für diese zusätzlichen Effekte werden sehr leichte Fasern oder Granulate eingesetzt, wobei Faseranordnung, Partikelgröße, Faserstärke, Partikelgrößenverteilung, Faserstärkenverteilung, Oberflächenrauigkeit bzw. Zerklüftung von Partikeln und Fasern für den Verstärkungseffekt entscheidend sind. Vorteilhaft ist eine lose Einbringung dieser schalldämpfenden Materialien. Eine lose Einbringung begünstigt zusätzlich mikroskopische Inertialdämpfungseffekte.
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Geeignete Fasern sind natürliche oder synthetische Fasern oder Mischungen davon. Sie können pflanzlichen Ursprungs wie z. B. Baumwolle, Leinen, Hanf, Sisal, Jute etc., tierischen Ursprungs wie z. B. Wolle, Schurwolle, Mohair, Angora, Seiden, etc. oder anorganischen Ursprungs wie z. B. Gesteinsfasern, sein. Geeignet sind auch künstliche Fasern aus natürlichen Polymeren wie Viskose oder aus synthetischen Polymeren wie Polyamid, Aramid, Polyester, Polyethylen, Polypropylen, etc..
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Geeigneter Weise sollten die Fasern ein Raumgewicht von weniger 150 kg/m3 und eine Faserfeinheit von kleiner als 1 dtex (Mikrofasern), kleiner als 8 dtex (Feinfasem) oder kleiner als 20 dtex (Grobfasern) aufweisen.
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Ein geeignetes Granulat hat insbesondere eine Schüttdichte von kleiner als 150 kg/m3 mit einer Größenklassifizierung nach der von Sand, wobei „grob“ eine Korngröße von größer als 0,63 mm, mittel: von 0,2 bis 0,63 mm und fein: von kleiner als 0,2 mm aufweist. Beispiele für geeignete Granulate mit geringer Masse sind Perlit, Aerogel, Polystyrol, Polystyrolschaumstoff wie Styropor oder Styrodur.
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Gemäß einer Abwandlung kann die schallabsorbierende Vorrichtung mindestens 3 Noppenfolien aufweisen, die - wie vorstehend beschrieben - einen Verbund bilden, und wobei - wie gleichfalls vorstehend beschrieben - in der Noppenwand mindestens eine Mikropore vorgesehen ist.
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Nachstehend werden Gestaltungsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale der vorstehenden Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, wobei die in den Figuren gezeigten Vorrichtungen als solche nicht Gegenstand der Erfindung sind, sondern lediglich zur Veranschaulichung dienen.
- In 1a und 1b sind verschiedene mögliche Designs einer Noppenfolienschichtung für die erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt.
- 2a, und 3 zeigen Beispiele für verschiedene Ausgestaltungen wie sie auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung einsetzbar sind.
- 4 zeigt eine von der erfindungsgemäßen Vorrichtung verschiedene Vorrichtung.
- 2b ist eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A in 2a.
- 5 zeigt eine schallabsorbierende Vorrichtung mit Mikroperforation ohne Trägerkonstruktion und mit zwei Schwerschichten wie sie auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung einsetzbar ist.
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In 1a ist eine Vorrichtung 1 mit vier zweilagigen Noppenfolien 20 mit glatter Decklage 2 und Noppenlage 3 dargestellt. Die vier Noppenfolien sind identisch und in derselben Noppenorientierung übereinander angeordnet. Auf der in der 1 obersten Noppenfolie ist als Deckschicht eine Schwerschicht 60 aufgebracht. Die Noppenfolien sowie die Schwerschicht 60 sind untereinander mittels einer Klebstoffschicht 40 stoffschlüssig verbunden.
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Die Vorrichtung 1 mit Noppenfolien und Deckschicht als Schwerschicht sind mit der Außenfläche, die in die von der Deckschicht abgewandte Richtung zeigt (Vorrichtungsrückseite), auf eine Trägerkonstruktion 10 aufgebracht.
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1b zeigt einen Verbund aus vier Noppenfolien 20, 21, 30. Dabei sind die Noppen des ersten Folientyps 30 breiter und tiefer als die Noppen des zweiten Folientyps 20, 21. Im Verbund sind die Folien des ersten und zweiten Typs alternierend übereinander angeordnet. Die Noppen des ersten Folientyps 30 sind nicht wie in 1a übereinander, sondern zueinander und zu den Noppen des zweiten Folientyps 20, 21 verschoben angeordnet.
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Die in der 1b oberste Noppenfolie 21 hat gegenüber den drei anderen Noppenfolien eine inverse Orientierung. Die Decklage 2 zeigt in die vom Folienverbund abgewandte Seite nach außen in Raumrichtung 11 und bildet mit der darauf gelagerten Schwerschicht 60 eine Oberfläche mit glattem Abschluss.
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2a zeigt einen Schichtaufbau wie in 1a. Der Verbund aus Noppenfolien 20 und abschließender Schwerschicht 60 ist mit der Außenfläche auf der von der Raumrichtung 11 abgewandten Seite auf eine ebene Trägerkonstruktion 10 aufgebracht.
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Aus der vergrößerten Ansicht des Bereichs A von 2a in 2b ist ersichtlich, dass der Noppeninnenraum 25 durch eine Mikropore 80 in der Noppenwand mit dem Noppenzwischenraum 28 verbunden ist. In der in 2a dargestellten Ausführungsform hat jede Noppe eine Mikropore 80, die sich in der gleichen Seitenwand an der gleichen Position befindet; in den 2a, 2b jeweils in der rechten Seitenwand.
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Es versteht sich, dass mehr als eine Mikropore 80 vorgesehen sein kann, und dass die Mikropore(n) 80 sich in derselben oder in verschiedenen Seitenwänden und/oder an dergleichen oder verschiedenen Positionen in der Seitenwand befinden können.
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Auch die Anzahl der Noppen mit Mikropore(n) 80 ist variabel. So können nur einige oder alle Noppen 80 eine oder zwei oder mehrere Mikroporen aufweisen.
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Die Mikroporen 80 tragen zum Druckausgleich zwischen dem Innenraum der Noppen 25 und deren Umgebung bei. Es bilden sich in ausreichend kleinen Löchern Fluidwirbel, die einen Teil der Schwingungsenergie des Luftschalls im Material dissipieren und so zur Schallabsorption beitragen.
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Der Zwischenraum zwischen den Noppen 28 einer oder mehrerer Noppenfolien der Vorrichtung 1 kann mit einem Füllmaterial versehen sein. Das Füllmaterial kann ein Fasermaterial oder Granulat oder eine Kombination davon sein.
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Ein Beispiel für eine Vorrichtung 1 mit Noppenfolien mit Füllmaterial in den Noppenzwischenräumen ist in 3 dargestellt.
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Der Aufbau des Folienverbundes entspricht im Wesentlichen dem Folienverbund gemäß 1. Die Zwischenräume der einzelnen Noppenfolien 20 sind jeweils mit unterschiedlichen Materialien verfüllt wie Mikrofasern 90 sowie Granulaten unterschiedlicher Körnung (fein: 100, mittel: 105, grob: 110).
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Es kann eine mikroperforierte Schwerschicht 70 vorgesehen sein wie in 3 gezeigt. Als mikroperforierte Schwerschicht 70 kann alternativ ein engmaschig gewobenes akustisches Gitter verwendet werden, wobei die Gitterspalten als Mikroperforationen wirken und eine entsprechende Größenordnung aufweisen. Alternativ zur mikroperforierten Schwerschicht 70 kann eine gelochte Schwerschicht 75, darstellend einen Helmholtz-Resonator, entsprechend 4, verwendet werden.
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4 zeigt eine nicht von der Erfindung umfasste Ausführungsform, wobei zusätzlich eine weitere Schwerschicht 62 als Zwischenschicht zwischen den Noppenfolien vorgesehen ist, wobei die Schwerschicht 62 hier zwischen der zweiten und dritten Noppenfolie von unten liegt.
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Als Deckschicht ist eine Schwerschicht 75 mit Löchern vorgesehen, die die Wirkung eines Lochabsorbers zeigt.
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Unterhalb der Schwerschicht 75, das heißt der Deckschicht, befindet sich zwischen Schwerschicht 75 und darunter liegender Noppenfolie eine Sperrfolie 50, die wasserundurchlässig sein kann, und die Vorrichtung z. B. gegen Witterungseinflüsse abdichtet. Die Sperrfolie 50 ist dabei so dünn zu wählen, dass der Resonanzeffekt nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt wird.
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5 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung 1, wobei die Vorrichtung nicht mehr flächig auf einer Trägerkonstruktion aufgebracht ist, sondern eine Schwerschicht 65 auf der Vorrichtungsrückseite aufweist und beispielsweise als akustische Trennwand zwischen zwei Räumen oder als Raumteiler fungieren kann. Auch in diesem Fall kann die Schwerschicht 65 erfindungsgemäß je nach Anwendungsanforderungen mit Mikroporen (80) versehen sein.
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Ausgehend von einer Basis aus einer Kombination von mindestens zwei Noppenfolien 20, 21, 30, vorzugsweise einer Luftpolsterfolie, und einer Schwerschicht als Deckschicht 60 und 70 kann die erfindungsgemäße schallabsorbierende Vorrichtung 1 wie vorstehend anhand der Figuren beispielhaft aufgezeigt, auf vielfache Art und Weise variiert und damit für einen bestimmten Frequenzbereich optimiert werden.
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Der erfindungsgemäße Noppenfolienaufbau kann auf einfache Art und Weise und kostengünstig erhalten werden, insbesondere da handelsübliche zweilagige oder auch dreilagige Noppenfolien eingesetzt werden können, die weit verbreitet und preiswert sind, und in Kombination mit einer Schwerschicht 60, 70 als Deckschicht und gegebenenfalls mindestens einer weiteren Schwerschicht als Zwischenschicht (62) und/oder auf der Vorrichtungsrückseite (65) einen effizienten Schallschutz bieten können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Noppenfolienverbund
- 2
- Decklage
- 3
- Noppenlage
- 10
- Trägerkonstruktion
- 11
- Raumrichtung
- 20
- Noppenfolie
- 21
- Noppenfolie
- 25
- Noppeninnenraum
- 28
- Noppenzwischenraum
- 30
- Noppenfolie
- 40
- Klebstoffschicht
- 50
- Sperrfolie
- 60
- Schwerschicht als Deckschicht
- 62
- Schwerschicht als Zwischenschicht
- 65
- Schwerschicht auf Vorrichtungsrückseite
- 70
- Schwerschicht mit Mikroporen bzw. engmaschig gewobenes akustisches Gitter
- 75
- Schwerschicht mit Löchern (Lochabsorber)
- 80
- Mikropore / -poren in Noppenwand
- 90
- Fein- bzw. Mikrofasern
- 100
- Granulat unterschiedlicher Körnung (fein)
- 105
- Granulat unterschiedlicher Körnung (mittel)
- 110
- Granulat unterschiedlicher Körnung (grob)
