-
Die Erfindung betrifft einen Schallabsorber mit einer offenporigen Grundplatte, welche einen Strömungswiderstand von etwa 500 Ns/m3 bis etwa 6000 Ns/m3 nach DIN EN 29053:1993-05 aufweist. Schallabsorber dieser Art werden beispielsweise zur raumakustischen Optimierung in Gebäuden, Fahr- oder Flugzeugen eingesetzt.
-
Aus der Praxis sind Schallabsorber bekannt, welche ein poröses Material enthalten oder daraus bestehen. Das poröse Material kann in Form eines Vlieses, eines Schaumes oder einer Faserlage bereitgestellt und beispielsweise in einen Raum eingebracht werden. Bekannte Beispiele sind Wand- oder Deckenelemente, welche Schall zumindest eines vorgebbaren Frequenzbereiches absorbieren und dadurch den Hall reduzieren können. Die Verständlichkeit vom Sprachdarbietungen oder die Wahrnehmung von Musikdarbietungen kann dadurch verbessert werden.
-
Andere bekannte schallabsorbierende Konstruktionen weisen an der Oberfläche eine mikroperforierte und gestaltbare Schicht auf, die mit einer gelochten Platte kombiniert ist. Dabei weist die gelochte Platte lediglich die notwendige mechanische Stabilität auf und ist gelocht, so dass der Schall durch die Lochung hindurch dringen kann, um an einer hinter der Platte liegenden absorbierenden Schicht absorbiert zu werden. Damit ist die Konstruktion dicker und mit drei Schichten aufwändig in der Herstellung.
-
Diese bekannten Schallabsorber weisen jedoch den Nachteil auf, dass die Möglichkeiten zur optischen Gestaltung begrenzt sind und hierdurch für die raumakustische Optimierung oftmals ästhetische Abstriche zu machen sind. Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, einen Schallabsorber bereitzustellen, welcher auch hohe gestalterische Anforderungen erfüllt.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
-
Erfindungsgemäß wird ein Schallabsorber mit einer offenporigen Grundplatte vorgeschlagen. Die Porosität stellt dabei eine dimensionslose Messgröße dar, welche das Verhältnis von Hohlraumvolumen zum Gesamtvolumen der Grundplatte angibt. Die Grundplatte soll als offenporig angesehen werden, wenn diese Hohlräume aufweist, welche untereinander und mit der Umgebung in Verbindung stehen. Die offene Porosität lässt somit einen hydraulischen Transport von Fluiden in der Grundplatte zu.
-
Die offenporige Grundplatte soll erfindungsgemäß einen Strömungswiderstand von etwa 500 Ns/m3 bis etwa 6000 Ns/m3 nach DIN EN 29053:1993-05 aufweisen. Dieser Strömungswiderstand führt dazu, dass Schallwellen in die Grundplatte eindringen können und dort durch Dissipation in Wärme umgewandelt werden. Die Grundplatte wirkt somit in zumindest einem Teil des akustischen Frequenzbereiches schallabsorbierend.
-
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, dass zumindest eine Teilfläche der Grundplatte mit einer mikroperforierten Materiallage versehen ist. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Teilfläche eine dem Raum zugewandte Fläche der Grundplatte sein. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Grundplatte vollständig mit der mikroperforierten Materiallage versehen sein.
-
Die mikroperforierte Materiallage weist eine Mehrzahl von Bohrungen auf, welche einerseits das Eindringen einer Schallwelle in die hinter der mikroperforierten Materiallage liegende, offenporige Grundplatte erlauben. Andererseits wirken die Bohrungen der mikroperforierten Materiallage selbst wie ein bedämpfter Resonator, d. h. die mikroperforierte Materiallage hat in Abhängigkeit des Durchmessers der Bohrungen bzw. Löcher und in Abhängigkeit der Dicke bei einer bestimmten Frequenz bzw. einem Frequenzband eine höhere Schallabsorption als die offenporige Grundplatte ohne mikroperforierte Materiallage. Durch die erfindungsgemäße Kombination der beiden Schichten, d.h. der offenporigen Grundplatte und der mikroperforierten Materiallage, ergibt sich ein neues akustisches Verhalten, so dass die Absorption der Grundplatte prinzipiell erhalten bleibt, die Absorption jedoch in der Regel bei tiefen Frequenzen verbessert wird. Durch die Ausgestaltung der mikroperforierten Materiallage kann das akustische Verhalten der Struktur zusätzlich gezielt beeinflusst werden. Darüber hinaus können die Bohrungen der mikroperforierten Materiallage so klein gewählt werden, dass diese aus einem üblichen Betrachtungsabstand von beispielsweise etwa 1 m bis etwa 3 m nicht mehr vom Auge eines Betrachters aufgelöst werden können und optisch glatt erscheinen. Dadurch können Wandverkleidungen oder Stellwände oder Möbeloberflächen in an sich bekannter Weise optisch glattflächig und geschlossen erscheinen, obgleich diese ein akustisch völlig anderes Verhalten aufweisen als eine glatte Fläche.
-
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Grundplatte des Schallabsorbers einen Strömungswiderstand von mehr als etwa 2000 Ns/m3 nach DIN EN 29053:1993-05 aufweisen. Hierdurch kann die Schallabsorption verbessert sein. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Grundplatte einen Strömungswiderstand von etwa 2000 Ns/m3 nach DIN EN 29053:1993-05 aufweisen.
-
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Grundplatte eine offene Porosität von etwa 30 % bis etwa 99 % oder von etwa 40 % bis etwa 80 % oder von etwa 45 % bis etwa 60 % aufweisen. Diese offene Porosität erlaubt eine zuverlässige Schallabsorption, sodass der erfindungsgemäße Schallabsorber hohe Absorptionsgrade aufweisen kann und Schall nur zu geringem Anteil reflektiert wird.
-
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Grundplatte eine Dicke von etwa 6 mm bis etwa 100 mm oder etwa 7 mm bis etwa 80 mm oder von etwa 8 mm bis etwa 40 mm oder von etwa 10 mm bis etwa 30 mm aufweisen. Hierdurch kann der Zielkonflikt zwischen niedrigem Gewicht und niedrigem Raumbedarf, mechanischer Stabilität und guter Schallabsorption optimiert werden.
-
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die mikroperforierte Materiallage mit der Grundplatte verklebt oder verschweißt sein. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die mikroperforierte Materiallage vollflächig mit der Grundplatte gefügt sein. Hierdurch kann die mechanische Stabilität des Schallabsorbers erhöht sein.
-
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die mikroperforierte Materiallage eine Dicke von etwa 0,1 mm bis etwa 2 mm oder von etwa 0,5 mm bis etwa 1,8 mm oder von etwa 0,8 mm bis etwa 1,5 mm aufweisen. Eine solche mikroperforierte Materiallage kann einerseits die Schallabsorption optimieren und andererseits dem Schallabsorber hohe Stabilität bei geringem Gewicht verleihen.
-
In einigen Ausführungsformen der Erfindung weist die mikroperforierte Materiallage eine Mehrzahl von Bohrungen auf, deren Durchmesser jeweils zwischen etwa 0,1 mm bis etwa 2 mm oder zwischen etwa 0,3 mm bis etwa 1,2 mm oder zwischen etwa 0,4 mm bis etwa 0,8 mm beträgt. In einigen Ausführungsformen der Erfindung können sämtliche Bohrungen der mikroperforierten Materiallage einen einheitlichen Durchmesser aufweisen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können die Bohrungen der mikroperforierten Materiallage unterschiedliche Durchmesser bzw. eine Verteilungsfunktion der Durchmesser aufweisen. Hierdurch kann das Absorptionsmaximum auf eine vorgebbare Frequenz bzw. einen vorgebbaren Frequenzbereich optimiert werden, sodass der Schallabsorber beispielsweise selektiv Raumresonanzen bedämpfen kann.
-
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Flächenanteil der Bohrungen der mikroperforierten Materiallage zwischen 0,1 % und etwa 10 % oder zwischen etwa 1 % und etwa 9 % oder zwischen etwa 5 % und etwa 8 % der Gesamtfläche betragen. Dies ermöglicht einerseits den optischen Eindruck einer geschlossenen oder weitgehend geschlossenen Oberfläche und andererseits eine hinreichende Schallabsorption, sodass der erfindungsgemäße Schallabsorber zur Optimierung der Raumakustik einsetzbar ist.
-
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die mikroperforierte Materiallage ein Melaminharz und/oder ein Duroplast und/oder ein Thermoplast und/oder ein Holzfurnier und/oder Polyethylen und/oder Polyethylenterephthalat und/oder Ethyltetrafluorethylencopolymer und/oder ein Metall oder eine Legierung enthalten oder daraus bestehen. Solche Materiallagen ermöglichen einerseits eine dekorative Gestaltung von Wand- oder Deckenflächen oder auch Möbeloberflächen und sind andererseits mechanisch hinreichend stabil, um eine lange Gebrauchsdauer des Schallabsorbers zu ermöglichen.
-
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Grundplatte selbsttragend sein. Hierdurch wird die Montage so wie der Transport der Grundplatte erleichtert. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung bedeutet „selbsttragend“, dass die Platte, für die gewünschte Anwendung keine zusätzliche mechanische Unterkonstruktion oder Unterstützung oder Aussteifung benötigt. Die Platte ist somit so steif und stabil, dass sie nur an einzelnen Befestigungsstellen befestigt werden kann und gleichwohl über der Zeit ihre Form nicht nennenswert verändert, z.B. an der Decke als Deckenverkleidung oder an der Wand als Wandverkleidung. Bei Wandverkleidungen im Bewegungsbereich von Schülern in Schulen oder in Sporthallen muss eine Verkleidungsplatte zusätzlich mechanischen Kräften wie dem Anprall von Personen standhalten. Eine nicht-selbsttragende Platte dagegen benötigt immer eine Unterkonstruktion, die die auftretenden Kräfte aufnimmt, um die Platte dauerhaft an einer bestimmten Position in Form zu halten.
-
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Grundplatte ein gepresstes Polyestervlies und/oder ein Holzwerkstoff und/oder gepresste Mineralwolle und/oder gesinterten Glasschaum und/oder zementgebundenen Blähton und/oder einen duroplastischen Schaum und/oder ein Melaminharz und/oder einen Naturfaserstoff und/oder einem Metallschaum enthalten oder daraus bestehen. Die Grundplatten sind somit offenporig, um gute akustische Eigenschaften aufzuweisen. Darüber hinaus können solche Grundplatten auch mechanisch stabil sein, um bei Handhabung und Montage nicht beschädigt zu werden. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Material der Grundplatte so gewählt werden, dass diese übliche Feuerwiderstandsklassen einhält und eine Anwendung in Bauwerken ohne aufwendige Zulassung im Einzelfall ermöglicht.
-
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Schallabsorber zumindest ein mechanisches Verstärkungselement enthalten, welches beispielsweise GFK und/oder CFK und/oder Polyethylen und/oder Polyester und/oder Holz oder einen Holzwerkstoff enthält oder daraus besteht. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Verstärkungselement auch ein Metall oder eine Legierung enthalten oder daraus bestehen. Ein solches Verstärkungselement kann die mechanische Festigkeit des Schallabsorbers verbessern, sodass Montage und Transport erleichtert werden. Hierzu kann das Verstärkungselement als Gitter bzw. Gewebeschicht auf die Außenfläche eines Schallabsorbers aufgebracht werden, fallweise oberhalb der mikroperforierten Materiallage oder auch zwischen der mikroperforierten Materiallage und der Grundplatte. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Verstärkungselement in die Grundplatte eingebettet sein.
-
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Dabei zeigt:
- 1 einen Schallabsorber gemäß der vorliegenden Erfindung in einer ersten Ausführungsform.
- 2 zeigt einen Schallabsorber gemäß der vorliegenden Erfindung in einer zweiten Ausführungsform.
- 3 zeigt in einem ersten Vergleichsbeispiel den Absorptionsgrad gegen die Frequenz.
- 4 zeigt in einem zweiten Vergleichsbeispiel den Absorptionsgrad gegen die Frequenz.
- 5 zeigt in einem dritten Vergleichsbeispiel den Absorptionsgrad gegen die Frequenz.
- 6 zeigt in einem vierten Vergleichsbeispiel den Absorptionsgrad gegen die Frequenz.
-
Anhand der 1 wird ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schallabsorbers näher erläutert. Dargestellt ist ein Gebäudeteil 5, beispielsweise eine Wand- oder Deckenfläche, welche beispielsweise in Mauerwerk oder Beton ausgeführt sein kann. Der Gebäudeteil 5 begrenzt einen Innenraum eines Gebäudes. Aufgrund der glatten Oberfläche des Gebäudeteils 5 kann es in diesem Innenraum zu störenden Schallreflexionen und langen Nachhallzeiten kommen.
-
Zur Verbesserung der akustischen Behaglichkeit wird ein erfindungsgemäßer Schallabsorber eingesetzt. Dieser enthält eine Grundplatte 1, welche beispielsweise eine Dicke von etwa 6 mm bis etwa 100 mm aufweist und welche in einigen Ausführungsformen ein gepresstes Polyestervlies, einen Holzwerkstoff, gepresste Mineralwolle, gesinterten Glasschaum, zementgebundenen Blähton oder einen duroplastischen Schaum enthält oder daraus besteht. Hierdurch ist die Grundplatte zumindest teilweise offenporig und weist einen Strömungswiderstand von etwa 2000 Ns/m3 auf.
-
Die Grundplatte 1 kann unmittelbar auf die Oberfläche des Gebäudeteils 5 aufgebracht werden, beispielsweise durch eine Klebung oder durch mechanische Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben und Dübel. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Grundplatte 1 beabstandet zum Gebäudeteil 5 angeordnet sein, sodass sich ein Zwischenraum 4 ergibt, welcher eine Höhe von etwa 2 cm bis etwa 20 cm oder von etwa 5 cm bis etwa 10 cm aufweisen kann.
-
Um die mechanische Stabilität der Grundplatte 1 sicherzustellen, kann diese optionale Verstärkungselemente 15 aufweisen. Das Verstärkungselement 15 kann beispielsweise in Form einer länglichen Aussteifung oder auch eines Gitters in die Grundplatte 1 eingebettet sein. Das Verstärkungselement 15 kann darüber hinaus als Halterung verwendet werden, um den Schallabsorber zuverlässig am Gebäudeteil 5 zu befestigen.
-
Zumindest die dem Raum zugewandte Teilfläche der Grundplatte 1 ist mit einer mikroperforierten Materiallage 2 versehen. Die Materiallage 2 enthält eine Mehrzahl von Bohrungen bzw. Löchern 20, welche in einem gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Muster angeordnet sein können und welche jeweils einen Durchmesser von etwa 0,1 mm bis etwa 2 mm aufweisen können. Die Gesamtfläche der Bohrungen 20 kann etwa 0,1 % bis etwa 10 % der gesamten, dem Raum zugewandten Oberfläche des Schallabsorbers entsprechen.
-
Die mikroperforierte Materiallage kann vollflächig mit der Grundplatte 1 verbunden sein, beispielsweise durch eine Verklebung. Die mikroperforierte Materiallage kann aus Kunststoff oder Holz oder Metall bestehen und so eine gewünschte Oberflächengestaltung des Schallabsorbers ermöglichen.
-
Die dem Gebäudeteil 5 bzw. dem Zwischenraum 4 zugewandte Seite der Grundplatte 1 ist nicht mit einer mikroperforierten Materiallage 2 versehen.
-
Der Luftzwischenraum kann weiterhin ganz oder teilweise mit schallabsorbierendem Material gefüllt sein.
-
2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schallabsorbers. Gleiche Bestandteile der Erfindung sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass sich die nachfolgende Beschreibung auf die wesentlichen Unterschiede beschränkt.
-
2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Querschnitt durch eine Grundplatte 1. Diese ist nicht nur teilweise sondern vollflächig mit einer mikroperforierten Materiallage 2 versehen. Die mikroperforierte Materiallage 2 bedeckt somit auch die Seitenkanten und die dem Gebäudeteil 5 zugewandte Seite der Grundplatte 1.
-
Weiterhin ist aus 2 ersichtlich, dass die optionalen Verstärkungselemente 15 nicht in die Grundplatte eingebettet sind, sondern als Gitter zwischen die mikroperforierte Materiallage 2 und die Grundplatte 1 eingebracht sind. Auch das Verstärkungselement 15 kann somit durch Kleben oder Schweißen mit der Grundplatte verbunden werden.
-
3 zeigt ein erstes Vergleichsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schallabsorbers. Dargestellt ist der Absorptionsgrad auf der Ordinate und die Frequenz eintreffenden Schalls auf der Abszisse. Hierbei zeigt Kurve A den Absorptionsgrad einer an sich bekannten Platte aus einem Melaminharzschaum mit einer Dicke von 10 cm. Kurve B zeigt eine gleiche Grundplatte aus Melaminharzschaum mit 10 cm Dicke, welche jedoch zusätzlich auf der Eintrittsseite des Schalls mit einer mikroperforierten Materiallage gemäß der vorliegenden Erfindung versehen wurde. Wie aus 3 ersichtlich ist, wird durch die mikroperforierte Materiallage die Schallabsorption im Bereich von etwa 100 Hz bis etwa 300 Hz verbessert, sodass sich neben einer ästhetischen Oberflächengestaltung auch noch eine verbesserte Wirkung des Schallabsorbers ergibt.
-
4 zeigt ein zweites Vergleichsbeispiel. Wie auch in den nachfolgend beschriebenen 5 und 6 ist wiederum der Absorptionsgrad einer gepressten Mineralwolleplatte auf der Ordinate und die Frequenz auf der Abszisse aufgetragen. Kurve A zeigt den Absorptionsgrad einer Mineralwolleplatte mit einer Dicke von 2 cm, welche mit einem Zwischenraum 4 von 10 cm vor einem Gebäudeteil 5 montiert wurde. Kurve B zeigt wiederum den Absorptionsgrad, nach dem die Mineralwollplatte vollflächig mit einer mikroperforierten Materiallage versehen wurde. Wie aus 4 ersichtlich ist, verschlechtert sich das Absorptionsverhalten des Schallabsorbers nicht, bei gleichzeitig verbessertem optischen und ästhetischen Eigenschaften.
-
Anhand der 5 wird ein drittes Vergleichsbeispiel erläutert. In diesem Fall zeigt Kurve A den Absorptionsgrad gegen die Frequenz für ein gepresstes Vlies aus Polyethersulfon (PES). Das Vlies weist eine Dicke von 5 cm auf und ist mit einem Abstand bzw. einem Zwischenraum 4 von 5 cm zum Gebäudeteil 5 montiert.
-
Auch in diesem Fall zeigt die Kurve B den Absorptionsgrad gegen die Frequenz für das Vlies, nachdem dieses mit einer mikroperforierten Materiallage versehen wurde. Auch in diesem Fall zeigt sich eine höhere Absorption im Bereich von etwa 150 bis etwa 250 Hz, sodass der erfindungsgemäße Schallabsorber nicht nur verbesserte optische, sondern auch verbesserte akustische Eigenschaften im tiefen Frequenzbereich aufweist.
-
Im vierten Vergleichsbeispiel gemäß 6 wird die identische gepresste Vlieslage verwendet wie bereits in dem in 5 dargestellten Beispiel. Diese ist jedoch mit einem größeren Abstand von 10 cm zur Oberfläche des Gebäudeteils 5 montiert. Hierdurch ändert sich das Absorptionsverhalten vor allem für Frequenzen oberhalb von etwa 800 Hz. Kurve B zeigt wiederum das mit einer mikroperforierten Materiallage versehene Vlies.
-
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Ansprüche und die vorstehende Beschreibung „erste“ und „zweite“ Ausführungsformen definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Ausführungsformen, ohne eine Rangfolge festzulegen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- DIN EN 29053:1993-05 [0001, 0007, 0010]