DE112014003893T5

DE112014003893T5 - Eine schallabsorbierende Mikropartikelplatte sowie deren Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE112014003893T5
Application number: DE112014003893.8T
Authority: DE
Inventors: Jiashu SHEN; Weixin QIAN
Original assignee: SICHUAN ZISEN ACOUSTICS TECHNICAL CO Ltd
Current assignee: ZISEN ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY CO., LTD., CHEN, CN
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2016-06-09
Also published as: US9607597B2; US20160111076A1; CN104108902A; WO2016011722A1; CN104108902B

Abstract

Diese Erfindung hat eine schallabsorbierende Mikropartikelplatte und deren Herstellungsmethode offenbart, wobei diese schallabsorbierende Mikropartikelplatte ein Klebemittel und schallabsorbierende Partikel umfasst, wobei auf der Oberfläche der schallabsorbierende Partikel eine Schicht von Klebemittel aufgetragen wird, wobei der Winkelkoeffizient der so beschichteten schallabsorbierenden Partikel kleiner als 1,3 beträgt, wobei die schallabsorbierenden Partikel sich in stützenden Partikeln und ausfüllenden Partikeln gliedern, wobei die stützenden Partikel den Hauptkörper der Schallabsorptionsplatte bilden und die ausfüllenden Partikel die Spalte zwischen den stützenden Partikeln ausfüllen, wobei die so ausgefüllten Spalte als die schalabsorbierenden Spalte der schallabsorbierende Mikropartikelplatte dienen, wobei der durchschnittliche Durchmesser vom Querschnitt der schallabsorbierenden Spalte 0,07 mm beträgt. Ferner, um überflüssige Zugabe vom der Klebemittel zu vermeiden, wird die schallabsorbierende Mikropartikelplatte in zwei Herstellungsschritten, nämlich Beschichtung und Formgebung angefertigt, wodurch sich der Winkelkoeffizient der Partikel weiter verbessert.

Description

Technischer Bereich
Diese Erfindung betrifft einen schallabsorbierenden Stoff für Bauindustrie, insbesondere eine schallabsorbierende Mikropartikelplatte (im Folgenden auch Partikelschallabsorptionsplatte genannt) sowie deren Herstellungsmethode.
Technischer Hintergrund
Der Schallabsorptionsstoff ist ein Werkstoff, der sich durch Porosität, Membran oder Resonanz auszeichnet und anhand von seinen vorliegenden Eigenschaften die einfallende Schallenergie absorbieren kann. Je nach den physikalischen Eigenschaften und der Schallabsorptionsweise gibt es hauptsächlich zwei Typen vom Schallabsorptionsstoff, nämlich den einen mit poröser Struktur und den anderen mit resonanter Struktur.
Die Besonderheit von dem porösen Werkstoff ist, dass es in der Innenstruktur des Werkstoffs eine große Menge von miteinander in Verbindung stehenden und nach außen geöffneten Mikroporen gibt. Der Grundsatz zur Schallabsorption beruht darauf, dass die Luft und die winzigen Fasern in den Poren sich schwingen, wenn die Schallwelle in die Poren der Werkstoffe hinein strömt, und dass aus der Schwingung sich Reibungskraft und viskoser Widerstand ergeben, durch die die Schallenergie sich in Wärmeenergie umwandelt. Für Bauprojekte werden hauptsächlich zwei Sorten von Materialien angewendet, nämlich Flusen und Putz. Die Flusen bestehen aus Glaswolle und Mineralwolle oder ähnlichen Materialien als Hauptmaterial und können zu unterschiedlichen schallabsorbierenden Platten und Bauteilen hergestellt werden. Die Putzsorte umfasst mikroporöse Ziegel und Partikelschlackenziegel.
Es besteht eine große Vielzahl von porösen Schallabsorptionsmaterialien aus Putz. Weil unterschiedliche Rohmaterialien zur Herstellung angewendet werden, sind die jeweiligen Schallabsorptionsziegel aus Schlacken, erweiterten Perliten, Töpferton oder umweltfreundlichen Sandziegeln hergestellt. Obwohl es eine große Menge von schallabsorbierenden Materialien gibt, sind sie aber in ihrer Absorptionsfähigkeit beschränkt durch die Herstellungsmethode, Porenbildung und Strukturfestigkeit. Deswegen werden diese Schallabsorptionsmaterialien aus den vorliegenden Rohmaterialien nicht so weit verbreitet, weil ihre Porosität niedrig, ihr Schallabsorptionskoeffizient und Schallabsorptionseffekt schlecht sind.
Das Patent mit Aktenzeichen CN 201210398344.3 zum Beispiel hat eine Sorte von umweltfreundlicher Schallabsorptionsplatte aus Sandziegel offenbart, deren Grundschicht aus einer Mischung von natürlichem Sandkorn oder farbigem Sandkorn mit Epoxidharz gepresst wird, und deren Leichtgewichtschicht aus einer Mischung von aufgedunsenem Perlitsand und Epoxidharz gepresst wird. Ferner ist anschließend ein Geflecht auf die Leichtgewichtschicht anzubringen, um die Zugfestigkeit und Stabilität zu verbessern. Diese Schallabsorptionsplatte hat eine vierschichtige Struktur aus Grundschicht, Leichtgewichtschicht, Geflecht und dekorativer Deckschicht. Aber diese Struktur ist kompliziert und benötigt viele Herstellungsschritte und hohe Kosten. Der Grundsatz zur Porenbildung für Grundschicht und Leichtgewichtschicht der umweltfreundlichen Schallabsorptionsplatte aus Sandziegel geht davon aus, dass sich Poren nach Erstarrung von durch Wasser verdampftem Epoxidharz bilden, die den Schall absorbieren können. Aber diese durch Verdampfung von Wasser entstandenen Poren sind diskontinuierlich und nicht zweckgerichtet. Deswegen ist die Porosität vom Zufall abhängig. Die Mehrheit von durch Wasserdampf gebildeten Poren ist zudem geschlossen und kann keine Luft aufnehmen und durchlassen. Diese geschlossenen Poren sind nicht geeignet, Schall zu absorbieren. Aus diesem Grund ist der Schallabsorptionskoeffizient unbestimmt und der Effekt von Schallabsorption entspricht nicht den gestellten Anforderungen. Außerdem ist die Oberfläche der angenommen Sandkörner unregelmäßig, was dazu führt, dass die zwischen Sandkörnern zu klebende Fläche sich vermehrt und eine große Menge von Klebemittel benötigt wird, wodurch die Herstellungskosten der Schallabsorptionsplatte dieser Art auch immer hoch bleiben, was eine verbreiterte Anwendung erschwert.
Bezüglich der vorliegenden Nachteile gibt es noch viel Spielraum für eine Verbesserung.
Erfindungsinhalt
Das Ziel dieser Erfindung ist, die vorhanden technischen Nachteile zu beheben und eine Partikelschallabsorptionsplatte sowie deren Herstellungsmethode anzubieten, bei der sowohl eine gute Festigkeit der Schallabsorptionsplatte garantiert als auch der Schallabsorptionskoeffizient der Schallabsorptionsplatte erhöht wird, was einen besseren Schallabsorptionseffekt erzielen kann.
Um das vorliegende Ziel zu erreichen, hat diese Erfindung eine Partikelschallabsorptionsplatte angeboten, die Klebemittel 5 und Schallabsorptionspartikel 4 umfasst, wobei die Oberfläche der Schallabsorptionspartikel eine Schicht von Klebemittel aufweist. Der Winkelkoeffizient der schallabsorbierenden Partikel mit Klebemittel ist kleiner als 1,3. Die schallabsorbierenden Partikel gliedern sich in stützende Partikel 11 und ausfüllende Partikel 12, wobei die stützenden Partikel den Hauptkörper 1 der Schallabsorptionsplatte bilden und die ausfüllenden Partikel die zwischen den stützenden Partikeln befindlichen Spalte 10 ausfüllen und den Schall absorbieren.
Der durchschnittliche Durchmesser des Querschnitts der schallabsorbierenden Spalte soll zwischen 0,06 und 0,09 mm betragen, vorzugsweise 0,07 mm.
Vorzugsweise beträgt die Korngröße der stützenden Partikel zwischen 0,8 und 1,0 mm, wobei die Korngröße der ausfüllenden Partikel 0,15 mm beträgt. Das Gewichtverhältnis von stützenden und ausfüllenden Partikeln liegt bei 80–90:10–15.
Um mehr Partikel mit einem Winkelkoeffizient, der weniger als 1,5 beträgt, zu erhalten und das Auswahlverfahren der Rohmaterialien zu beschleunigen, werden die Partikel hauptsächlich aus Kies, Töpferton und wiedergewinnbarer Bauschuttkippe gewonnen.
Um die Klebfestigkeit und Klebkraft der Partikel zu garantieren, werden hauptsächlich Epoxidharz, Phenolharz, Harnstoffharz und Furfurylalkoholharz als Klebemittel angewendet.
Die erfindungsgemäße Schallabsorptionsplatte wird aus Partikeln mit unterschiedlichen Durchmessern zusammen geklebt, deren Grundsatz zur Schallabsorption davon ausgeht, dass zwischen der Luft und der Oberfläche der Partikel eine Reibung entsteht, wenn die Schallwelle in die Schallabsorptionsplatte hineingeht. Durch die Reibung wird die Schallenergie sich in Wärmeenergie umwandeln. Durch die Verlängerung der Spalte lässt sich die Schallenergie schneller verbrauchen, wodurch der schallabsorbierende Effekt verbessert wird. Wie uns bekannt ist, kann der Spalt zwischen Partikeln drei Zustände aufweisen: geschlossen, halbdurchlässig und durchlässig. Die geschlossen Poren können keine Luft aufnehmen und durchlassen und sind daher ungeeignet, Schall zu absorbieren. Um besseren schallabsorbierenden Effekt zu erzielen, sollen die Poren meistens halbdurchlässig oder durchlässig sein. Die erfindungsgemäße Schallabsorptionsplatte verfügt über eine hervorragende schallabsorbierende Struktur, bei der durch Klebung von stützenden Partikeln (mit größeren Durchmessern) miteinander sich ein Hauptkörper der schallabsorbierenden Platte bildet, dessen Spalte anschließend mit ausfüllenden Partikeln (mit kleineren Durchmessern) gefüllt werden. Diese Struktur hat die erwünschten Eigenschaften für Schallabsorption. Wenn die Mikroporen von derartiger Struktur einen Durchmesser von 0,07 mm aufweisen, bekommt man einen hervorragenden Effekt für Schallabsorption Diese Mikroporenstruktur umfasst sowohl durchlässige Poren 2 als auch halbdurchlässige lufthaltige Poren 3.
Der Erfinder hat durch langzeitige Laboranalyse und -forschung herausgefunden, dass es drei Faktoren gibt, die die Eigenschaften zur Schallabsorption der Partikel beeinflussen: Länge, Form (Breite) und Menge der gebildeten Spalte zwischen den Partikeln. Die Länge der Spalte und die Dicke der Schallabsorptionsplatte haben eine Wechselwirkung zueinander. Wenn die Form der Spalte der Schallabsorptionsplatte mit Mikroporen festgelegt wird, spielt die Dicke der Schallabsorptionsplatte mit Mikroporen eine entscheidende Rolle für den schallabsorbierenden Effekt. Je dicker die Schallabsorptionsplatte mit Mikroporen ist, desto größer ist Flusswiderstand und desto breiter des schallabsorbierenden Bandes. Mit Rücksicht auf Wirtschaftlichkeit und Anwendungsbereich soll die Dicke der Mikropartikelplatte am besten zwischen 10 mm und 50 mm liegen.
Wenn Partikel mit gleichem Durchmesser angewendet werden, bleibt die Gesamtporosität auch konstant, also bei 0,472, unabhängig von dem Durchmesser der Partikel. Wenn der Durchmesser der Partikel kleiner wird, werden die Spalte zwischen den Partikeln auch schmaler. Aber die Porosität bleibt unverändert. Das heißt, dass der Grenzwert der Porosität der absorbierenden Platte, deren Partikel sich dicht aneinander anlehnen, 0,472 beträgt. Aber es heißt nicht, dass je größer die Porosität ist, desto besser ist der schallabsorbierende Effekt. Wie in der 5 dargestellt, besitzt eine Platte aus Partikeln mit einheitlichem Durchmesser zwar einen guten schallabsorbierenden Effekt bei Hochfrequenzschall, jedoch einen schlechten schallabsorbierenden Effekt bei Niedrigfrequenzsschall. Die 5 zeigt zudem auch, dass die Breite der Spalte zwischen den Partikeln eine wichtige Rolle für schallabsorbierenden Effekt spielt. Der Spalt zwischen Partikeln mit größerem Durchmesser ist breiter und besitzt einen guten schallabsorbierenden Effekt bei Niedrigfrequenzschall. Der Spalt zwischen Partikeln mit kleinerem Durchmesser ist schmaler und besitzt einen guten schallabsorbierenden Effekt bei Hochfrequenzschall. Deswegen werden die Form und Menge der Spalte auf Frequenzbandbreite und -bereich Einfluss ausüben. Um einen guten Effekt gegenüber sowohl dem Hoch- als auch dem Niedrigfrequenzschall zu bekommen, hat der Erfinder durch mehrmalige Forschungen folgendes Konzept erfunden: Die Zwischenräume zwischen Partikeln mit großem Durchmesser werden mit Partikeln mit kleinem Durchmesser gefüllt. Damit wird der Spalt zwischen den großen Partikeln durch die kleinen Partikeln in drei kleine Spalte unterteilt, sodass die Spalte miteinander durch krumme Wege in Verbindung stehen. Gleichzeitig sind Spalte mit unterschiedlichen Längen und Formen erhältlich, die einen besseren Effekt zur Schallabsorption hergeben können. Das zeigt die 7.
Wenn Partikeln mit gleichem Durchmesser angewendet werden, werden deren Spalte sich durch Anliegen von jeweils fünf Partikeln bilden. Dabei ist der maximale Querschnitt S_x von diesem Spalt 10 prinzipiell gleich mit dem Querschnitt vom Spalt von drei in Berührung kommenden Partikeln. Das wird in 6 dargestellt. Grundsätzlich soll der Querschnitt wie folgend berechnet werden: S_x = (Dreieckfläche S) – 3 × bogenförmige Fläche S₁

(1) Dreieck 7 ist gleichseitig, jeder Innenwinkel beträgt 60°. S = (R × CON30°) × (R × SIN30°) = 0,433R²
(2) bogenförmige Fläche 8 S₁ = (fächerförmige Fläche 9) – (Dreieckfläche 7 S) Fächerförmige Fläche 9 = (60/360)× 3,14 × R = 0,523R² S₁ = (0,523 – 0,433)R² = 0,09R²
(3) Fläche S_x von Spalt 10 S_x = S – 3 × S₁ = (0,433 – 3 × 0,09)R² = 0,163R² R bedeutet Radius von Partikeln.

Deswegen ist die Fläche des Spalts proportional mit dem Quadrat von Partikelradius, d. h., je größer der Durchmesser der Partikel ist, desto größer ist die Fläche des Spalts.
Durch mehrmalige Teste hat der Erfinder herausgefunden, dass der Schallabsorptionskoeffizient von Sandkorn mit einem Durchmesser von 0,3 mm (60–70 μm) relativ besser ist, wenn eine Schallabsorptionsplatte aus Partikeln mit gleichem Durchmesser hergestellt wird. Mit Hilfe von obenstehenden Gleichungen ergibt sich die Fläche von Spalt:
S_x = 0,163R² = 0,163 × 0,15 × 0,15 = 0,00367 mm², dessen Durchmesser 0,069 mm beträgt.
Wenn kleine Partikel sich zwischen großen Partikeln befinden, können wir durch Berechnung erfahren: Wenn zwischen fünf großen Partikeln ein kleines Partikel sich befindet, ist der Querschnitt von Spalt S₂: S₂ = 3,14r² = 3,14 × (0,155R)² = 3,14 × 0,024R² = 0,075R²
Wenn der Durchmesser von Spalt größer wird, wird der Spitzenwert für Schallabsorption kleiner und die Frequenzbandbreite schmaler. Wenn der Durchmesser von Spalt 0,069 mm beträgt, stellt der schallabsorbierende Koeffizient den besten Zustand dar. Wenn die Spalte weiterhin sich verengen, wird die Mittelfrequenz schlechter. Daher wird der beste Effekt für Schallabsorption bei einem Durchmesser des Spalts von 0,7 mm erreicht.
Wenn der Durchmesser von großen Partikeln 0,8 mm beträgt, beträgt S₂ = 0.012 mm². Die Wirkung ist dieselbe, wie wenn drei kleine runde Spalte mit Durchmesser von 0,7 mm hergestellt würden. Das heißt, dass der Spalt, der sich durch die kleinen Partikel zwischen den großen Partikeln mit Durchmesser von 0,8 mm bildet, dem Spalt entspricht, der zwischen Partikeln mit einem Durchmessern von 0,3 mm gebildet wird. Deswegen ist seine Schallabsorption auch gut.
Wenn der Durchmesser von Spalt 0,07 mm beträgt, wird die Menge der Spalte auch dreifach vermehrt. Der Schallabsorptionskoeffizient verhält sich so, dass der Einzelgrenzwert weniger wird und gleichzeitig die schallabsorbierenden Eigenschaften von ganzem Frequenzkanal sich verbessern.
Deswegen wird durch mehrmalige Experimente herausgefunden und von Erfinder festgelegt, dass ein guter Absorptionseffekt sowohl für Niedrig- als auch für Hochfrequenzschall erreicht werden kann, wenn die Spalte dadurch entstehen, dass die Zwischenräume zwischen großen Partikeln mit einem Durchmesser von 0,8 bis 1,0 mm durch kleine Partikel mit einem Durchmesser von 0,15 mm gefüllt werden. Das beste Gewichtsverhältnis von dieser Erfindung ist 80–90 mit φ 0,8–1 mm stützender Partikeln zu 10–15 mit φ 0,15 mm ausfüllender Partikeln.
sUm eine Homogenität der Spalte zwischen Partikeln zu garantieren, spielt die Rundheit der Partikeln auch eine wichtige Rolle. In der Regel ist der Spalt am größten, wenn nur runde Partikel aneinander anliegen. Aber tatsächlich ist die Form der unterschiedlichen Partikel häufig nicht so gleichmäßig. Wenn die ungleichmäßigen Partikel sich aneinander anliegen, sind die dadurch entstehenden Spalte auch kleiner. Andererseits sind an manchen Stellen die Poren verstopft, die auch ”geschlossene Poren” genannt werden. Aus diesem Grund ist die Gesamtporosität der Mikropartikelplatte kleiner. Gleichzeitig tauchen auch viele ”geschlossene Poren” auf, die kaum Absorptionsfunktion aufweisen, wobei die akustischen Eigenschaften der Schallabsorptionsplatte sich mindern. Deswegen ist die Rundheit der Partikel sehr wichtig.
Prinzipiell kennzeichnet man die Rundheit der Partikeln mit dem Winkelkoeffizient, der sich aus dem Verhältnis von der tatsächlichen spezifischen Fläche zu der theoretischen spezifischen Fläche der Partikel ergibt. Deswegen kann er die Abweichung von der Rundheit kennzeichnen. Je größer der Winkelkoeffizient ist, desto unregelmäßiger ist die Form der Partikel und desto mehr weicht sie von der Rundheit ab. Um größere Porosität und gute schallabsorbierende Spalte zu erhalten, sollen wir deshalb bevorzugter Weise die Partikel mit einem Winkelkoeffizient von weniger als 1,3 auswählen. Die Partikel, die wir einsetzen, sollen möglichst rund sein. Wenn der Durchmesser der großen Partikel 0,8 mm ist und die Zwischenräume mit kleinen Partikeln mit Durchmesser von 0,15 mm gefüllt sind, beträgt die Fläche des Spalts S₂ = 0,12 mm, was drei kleinen runden Spalten mit Durchmesser von 0,07 mm entspricht. Aber der Winkelkoeffizient der Partikel liegt in der Praxis häufig bei 1,5. Deshalb bringen wir Klebemittel auf die Oberfläche der Partikel an, um eine erwünschte Rundheit zu bekommen. Nach dem Anbringen des Klebemittels auf die Oberfläche der Partikel soll erreicht werden, dass deren Winkelkoeffizient 1,3 erreicht und die Partikelform grundsätzlich rund bleibt.
Um die Dicke der Deckschicht zu reduzieren und die Abrundung der Partikel zu garantieren, soll der Winkelkoeffizient der schallabsorbierenden Partikel also weniger als 1,5 betragen. Mit der Auswahl der Partikel mit Winkelkoeffizient von weniger als 1,5 kann sichergestellt werden, dass der Winkelkoeffizient der beschichteten Partikel 1,3 erreicht und die Dicke von Klebemittel auf der Oberfläche zwischen 0,1–0,2 mm beträgt. Auf diese Weise resultiert sich der beste Effekt. Wenn einerseits die Beschichtung der Partikel, also Klebemittel, zu dick ist, wird sie sich unter der Wirkung der Schwerkraft auf der Oberfläche zu ”Tropfen” bilden, die den Spalt zustopfen könnten und dadurch die akustischen Eigenschaften der schallabsorbierenden Mikropartikelplatte beeinträchtigen. Wenn andererseits die Beschichtung zu dünn ist, sind zum einen die Partikel schwer abzurunden und zum anderen reicht die Klebefestigkeit auch nicht aus. Zur Gewährleistung einer ausreichenden Klebefestigkeit der Partikel soll die Dicke von Klebemittel zwischen 0,1–0,2 mm liegen, wobei bei diesem Wert die Verbrauchsmenge von Klebemittel und Herstellungskosten auch gespart werden können.
Um die Partikel der Schallabsorptionsplatte miteinander zu einem Hauptkörper festkleben zu können, und eine erwünschte Porosität zu erhalten, sowie die Spalte zwischen den Partikeln nicht durch Klebemittel zu verstopfen, bietet die vorliegende Erfindung auch noch eine Herstellungsmethode für die vorliegende schallabsorbierende Mikropartikelplatte an, die folgende Schritte umfasst:

(1) Nach dem oben erwähnten Gewichtsverhältnis werden die schallabsorbierenden Partikel als Rohstoff gleichmäßig durchmischt. Die Mischung lässt sich in einer Verschlussvorrichtung einlegen. In der Verschlussvorrichtung wird die Mischung durch Luft verrührt und zum Schweben gebracht. Anschließend ist das Klebemittel zu versprühen. Die Geschwindigkeit des Versprühens soll zwischen 20–40 mg/s liegen. Wie in der 3 dargestellt, wird auf der Oberfläche der schallabsorbierenden Partikel 4 eine Schicht von Klebemittel 5 mit einer Dicke von 0,1–0,2 mm aufgetragen. Unter Raumtemperatur lässt sich die Beschichtung bei schattigen und kühlen Bedingungen auf der Oberfläche trocknen.
(2) Die durch den (1) Schritt erhältlichen beschichteten Partikel sind mit Erstarrungsmittel ausreichend zu verrühren und zusammen in der Formvorrichtung zur Formgebung zu vibrieren. Davon beträgt die Dicke des Klebemittels auf den in vorliegenden Schritt (1) beschriebenen Partikeln 0,1–0,2 mm. Diese Dicke kann garantieren, dass die beschichteten Partikeln ausreichende Klebfestigkeit haben. Gleichzeitig sind die Spalte auch nicht wegen der zu dicken Beschichtung verstopft, damit die Schallabsorptionsplatte noch einen guten schallabsorbierenden Effekt hergeben kann.

Im Schritt (1) beträgt die Zugabemenge des Klebemittels 3%–10% von dem Gewicht der Partikel. Im Schritt (2) wird die Zugabemenge von Erstarrungsmittel je nach dem Typ und der Zugabemenge des Klebemittels bestimmt.
Bevorzugter Weise wird am Oberteil der Verschlussvorrichtung eine Saugvorrichtung vorgesehen. Bevor in die Verschlussvorrichtung Druckluft zuschaltet wird, muss zuerst die Saugvorrichtung eingeschaltet werden, um Schlamm und Staub von den Partikeln zu entfernen. Dies hilft, die Partikel gleichmäßig zu verteilen und das Klebemittel gleichmäßig aufzutragen.
Um die Partikeln miteinander fest zu kleben und nicht überflüssiges Klebemittel in die Spalte zwischen den Partikeln einbringen zu lassen, ist die Zugabemenge und Herstellungsverfahren von Schallabsorptionsplatte ganz wichtig. Der Erfinder hat durch Berechnung die erwünschte Klebfestigkeit der Schallabsorptionsplatte ermittelt, aus der sich die klebende Fläche ergibt, mit der wiederum die Zugabemenge des Klebemittels für die Schallabsorptionsplatte festgelegt werden kann. Deswegen kann eine überflüssige Zuviel-Zugabe des Klebemittels in den Spalt zwischen Partikeln vermieden werden, damit die Porosität der Schallabsorptionsplatte sich nicht nachteilig verringert. Ferner kann die Anwendungsmenge des Klebemittels sich reduzieren und Kosten gespart werden. Die erfindungsgemäße Schallabsorptionsplatte wird in zwei Schritten hergestellt, nämlich Beschichtung und Formgebung. Zuerst soll eine Beschichtung von Klebemittel von 0,1–0,2 mm auf die Oberfläche der Partikel angebracht werden. Anschließend erfolgt eine Erstarrung durch Erstarrungsmittel. Danach sind die Partikel miteinander zu kleben. Das Herstellungsverfahren kann auch vermeiden, dass überflüssige Klebemittel in die Spalte zwischen den Partikeln gelangen. Gleichzeitig gibt es noch zwei Vorteile durch diese Beschichtung von schallabsorbierenden Partikeln: (1) der Winkelkoeffizient der Partikel kann sich weiter verbessern. Die Partikel sind kugelförmig geworden. Dies ist vorteilhaft für die Gestaltung der schallabsorbierenden Spalte. Die erfindungsgemäße Struktur eignet sich durch die Spalte zwischen den aneinander anliegenden Partikeln sehr gut für Schallabsorption. Wenn die Partikel im Wesentlichen rund sind, ist es vorteilhaft für die Erhöhung der Porosität. Aber in der Praxis sind die Formen der meisten Partikeln unregelmäßig. Aber durch die erfindungsgemäße Beschichtung können die Kanten der unregelmäßigen Partikel bedeckt und in die Rundheit gebracht. (2) Die gleichmäßige Beschichtung weist eine große klebende Fläche 6 auf, durch die eine bessere mechanische Eigenschaft erhältlich ist, wie in 4 dargestellt wird.
Deswegen kann diese erfindungsgemäße schallabsorbierende Mikropartikelplatte sowie deren Herstellungsmethode nicht nur die strukturelle Festigkeit garantieren, sondern auch einen sehr guten schallabsorbierenden Effekt erzielen.
Abbildungsverzeichnis
Darin zeigt
1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Schallabsorptionsplatte;
2 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Schallabsorptionsplatte;
3 eine Schnittansicht eines Partikels mit Beschichtung;
4 eine Schnittansicht einiger miteinander geklebter schallabsorbierender Partikel;
5 Vergleichsdiagramm für Schallabsorptionskoeffizienten zwischen Schallabsorptionsplatten aus vermischten und homogenen Partikeln;
6 eine schematische Darstellung für Mikroporen;
7 Vergleichsdiagramm für Schallabsorptionskoeffizienten von Ausführungsbeispielen 1–3 und Vergleichsausführungsbeispielen 1–8.
Bezugszeichenliste

1: Hauptkörper
2: Durchlässige Poren
3: Halbdurchlässige Poren
4: schallabsorbierende Partikel
5: Klebemittel
6: klebende Fläche
7: Dreieck
8: Bogenförmige Fläche
9: Fächerförmige Fläche
10: Spalt
11: stützende Partikel
12: ausfüllende Partikel

Ausführungsbeispiele
Um die technische Lösung sowie die vorteilhaften Effekte dieser Erfindung besser zu verdeutlichen, werden im Folgenden einige Ausführungsbeispiele in Verbindungen mit den Figuren eingehend beschrieben. Aber der Schutzbereich dieser Erfindung ist nicht nur auf die folgenden Ausführungsbeispiele beschränkt.
Nach 1 und 2 entstehen die Poren der erfindungsgemäßen schallabsorbierenden Mikropartikelplatte dadurch, dass die Partikel mit unterschiedlichen Durchmessern aneinander anliegen. Die stützenden Partikel 11 bilden sich zu dem Hauptkörper 1 der Schallabsorptionsplatte. Anschließend verteilen sich die ausfüllenden Partikel 12 (kleinere Partikel) verhältnismäßig in die Spalte des Hauptkörpers, die somit zu schallabsorbierenden Spalten werden, wobei der durchschnittliche Durchmesser vom Querschnitt der schallabsorbierenden Spalte 0,07 mm beträgt. Wenn der Durchmesser der Mikroporen genau 0,07 mm ist, hat diese Struktur eine hervorragende schallabsorbierende Eigenschaft. Sie umfasst durchlässige Poren 2 und halbdurchlässige Poren 3, wobei beide Arten der Poren die Luft aufnehmen und speichern können, aber nur die durchlässigen Poren 2 die Luft auch durchlassen können. Nachfolgend die anhand detaillierter Ausführungsbeispiele die Herstellungsmethode der erfindungsgemäßen schallabsorbierenden Mikropartikelplatte beschrieben.
Ausführungsbeispiel 1:

1. Auswahl der Rohmaterialien: windabgelagertes Kolluvium mit einem Winkelkoeffizient von weniger als 1,5 auswählen und Partikel mit Durchmesser von 0,8 mm mit Sieb von 20 μm und 25 μm durchfiltern, ferner Partikel mit Durchmesser 0,15 mm mit Sieb von 90 μm und 100 μm durchfiltern.
2. Vermischung der Rohmaterialien: 90 kg Partikel von φ 0,8 mm und 10 kg Partikel von φ 0,15 mm miteinander gleichmäßig vermischen.
3. Beschichtung der Partikel mit Klebemittel: Die gleichmäßig vermischten Rohmaterialien werden in eine Verschlussvorrichtung eingebracht. Anschließend wird die Saugvorrichtung am Oberteil der Verschlussvorrichtung eingeschaltet, um Schlamm und Staub aus Rohmaterialien zu entfernen. Danach ist Druckluft durch Boden der Verschlussvorrichtung einzublasen, um die Rohmaterialien zu verrühren und zum Schweben zu bringen. Gleichzeitig werden 3 Kilogramme Epoxidharz als Klebemittel nebelförmig versprüht, deren Spraygeschwindigkeit 20 mg/s sein soll. Nach der Versprühung werden die Partikel unter Raumtemperatur trocknen. Der Winkelkoeffizient der beschichteten Partikel soll weniger als 1,3 betragen. Die durchschnittliche Dicke des Klebemittels auf der Oberfläche der Partikel beträgt 0,12 mm.
4. Herstellung der Schallabsorptionsplatte mit einer Dicke von 30 mm: Nach der ausreichenden Vermischung von beschichteten Partikeln und entsprechendem Erstarrungsmittel wird die Mischung in eine Formvorrichtung mit einem Format von 30 mm eingefüllt. Durch Vibration können die kleinen Partikel besser in die Spalte zwischen den großen Partikeln gelangen. Gleichzeitig ist der Druck zu erhöhen. Nach der ausreichenden Kreuzreaktion kann die Schallabsorptionsplatte aus der Formvorrichtung entnommen werden. Für diese Schallabsorptionsplatte werden die Festigkeit und der akustische Effekt getestet. Die Ergebnisse stehen in der nachfolgenden Tabelle.

Ausführungsbeispiel 2:

1. Auswahl der Rohmaterialien: Keramiksand mit Winkelkoeffizient weniger als 1,5 auswählen und Partikel mit Durchmesser 0,8 mm mit Sieb von 20 μm und 25 μm durchfiltern, ferner Partikel mit Durchmesser 0,15 mm mit Sieb von 90 μm und 100 μm durchfiltern.
2. Vermischung der Rohmaterialien: 90 kg Partikel von φ 0,8 mm und 10 kg Partikel von φ 0,15mm gleichmäßig vermischen.
3. Beschichtung der Partikel mit Klebemittel: Die gleichmäßig vermischten Rohmaterialien lassen sich in Verschlussvorrichtung einbringen. Anschließend wird die Saugvorrichtung am Oberteil der Verschlussvorrichtung eingeschaltet, um Schlamm und Staub aus Rohmaterialien zu entfernen. Danach ist Druckluft durch Boden der Verschlussvorrichtung eingegeben, um die Rohmaterialien zu verrühren und zum Schweben zu bringen. Gleichzeitig sind fünf Kilogramme Epoxidharz als Klebemittel nebelförmig zu versprühen, deren Spraygeschwindigkeit 40 mg/s sein soll. Nach der Versprühung lassen sich die Partikel unter der Raumtemperatur trocknen. Der Winkelkoeffizient der beschichteten Partikel soll weniger als 1,3 betragen. Die durchschnittliche Dicke des Klebemittels auf der Oberfläche der Partikel ist 0,20 mm.
4. Herstellung der Schallabsorptionsplatte mit einer Dicke von 30 mm: Nach der ausreichenden Vermischung von beschichteten Partikeln und entsprechendem Erstarrungsmittel ist die Mischung in eine Formvorrichtung mit einem Format von 30 mm Form einzufüllen. Durch Vibration können die kleinen Partikel besser in die Spalte zwischen den großen Partikeln gelangen. Gleichzeitig ist der Druck zu erhöhen. Nach der ausreichenden Kreuzreaktion kann die Schallabsorptionsplatte aus der Formvorrichtung entnommen werden. Für diese Schallabsorptionsplatte werden die Festigkeit und der akustische Effekt getestet. Die Ergebnisse stehen in der nachfolgenden Tabelle.

Ausführungsbeispiel 3:

1. Auswahl der Rohmaterialien: wiedergewinnbare Bauschuttkippe mit einem Winkelkoeffizient von weniger als 1,5 auswählen und Partikel mit Durchmesser 0,8–1 mm mit Sieb von 20 μm und 25 μm durchfiltern, ferner Partikel mit Durchmesser 0,15 mm mit Sieb von 90 μm und 100 μm durchfiltern.
2. Vermischung der Rohmaterialien: 90 kg Partikel von φ 0,8–1 mm und 10 kg Partikel von φ 0,15 mm gleichmäßig vermischen.
3. Beschichtung der Partikel mit Klebemittel: Die gleichmäßig vermischten Rohmaterialien werden in eine Verschlussvorrichtung eingebracht. Anschließend wird die Saugvorrichtung am Oberteil der Verschlussvorrichtung eingeschaltet, um Schlamm und Staub aus Rohmaterialien zu entfernen. Danach wird Druckluft durch Boden der Verschlussvorrichtung eingegeben, um die Rohmaterialien zu verrühren und zum Schweben zu bringen. Gleichzeitig sind zehn Kilogramme Harnstoffharz und Furfurylalkoholharz als Klebemittel nebelförmig zu versprühen, deren Spraygeschwindigkeit 30 mg/s sein soll. Nach der Versprühung lassen sich die Partikel unter der Raumtemperatur trocknen. Der Winkelkoeffizient der beschichteten Partikel soll weniger als 1,3 betragen. Die durchschnittliche Dicke des Klebemittels auf der Oberfläche der Partikel ist 0,20 mm.
4. Herstellung der Schallabsorptionsplatte mit einer Dicke von 30 mm: Nach der ausreichenden Vermischung von beschichteten Partikeln und entsprechendem Erstarrungsmittel ist die Mischung in eine Formvorrichtung mit einem Format von 30 mm Form einzufüllen. Durch Vibration können die kleinen Partikel besser in die Spalte zwischen den großen Partikeln gelangen. Gleichzeitig ist der Druck zu erhöhen. Nach der ausreichenden Kreuzreaktion kann die Schallabsorptionsplatte aus der Formvorrichtung entnommen werden.

Für diese Schallabsorptionsplatte werden die Festigkeit und der akustische Effekt getestet. Die Ergebnisse stehen in der nachfolgenden Tabelle.
Vergleichsausführungsbeispiel 1: Bei sonst gleichen Parametern wie im Ausführungsbeispiel 1 soll der Winkelkoeffizient der im Schritt 1 ausgewählten Partikel nur weniger als 1,8 sein. Die durchschnittliche Dicke der Beschichtung auf der Oberfläche der Partikel beträgt im Ergebnis 0,07 mm. Der Winkelkoeffizient der beschichten Partikel ist im Ergebnis weniger als 1,5.
Vergleichsausführungsbeispiel 2: Bei sonst gleichen Parametern wie im Ausführungsbeispiel 1 soll der Winkelkoeffizient der im Schritt 1 ausgewählten Partikel nur weniger als 1.8 sein. Um den Winkelkoeffizienten der beschichten Partikel weniger als 1,3 zu halten, ist die Anwendungsmenge von Klebemittel im Schritt 3 auf 10,5 kg zu erhöhen. Die durchschnittliche Dicke der Beschichtung auf der Oberfläche der Partikel beträgt im Ergebnis 0,25 mm.
Vergleichsausführungsbeispiel 3: Bei sonst gleichen Parametern wie im Ausführungsbeispiel 1 wird das Verhältnis von Rohmaterialien im Schritt 2 geändert (Anteil der stützenden Partikel bleibt unverändert, Anteil der ausfüllenden Partikel wird reduziert): 90 kg Partikel mit Durchmesser φ 0.8 mm, 8 kg Partikeln mit Durchmesser φ 0,15 mm. Nach der Berechnung soll die Zugabemenge von Klebemittel 2,94 kg betragen.
Vergleichsausführungsbeispiel 4: Bei sonst gleichen Parametern wie im Ausführungsbeispiel 1 wird das Verhältnis von Rohmaterialien im Schritt 2 geändert (Anteil der stützenden Partikel bleibt unverändert, Anteil der ausfüllenden Partikel nimmt zu): 90 kg Partikel mit Durchmesser φ 0.8 mm, 20 kg Partikel mit Durchmesser φ 0,15 mm, Nach der Rechnung soll die Zugabemenge von Klebemittel 3,3 kg betragen.
Vergleichsausführungsbeispiel 5: Bei sonst gleichen Parametern wie im Ausführungsbeispiel 1 wird das Verhältnis von Rohmaterialien im Schritt 2 geändert (Anteil der stützenden Partikel wird reduziert, Anteil der ausfüllenden Partikel bleibt unverändert): 60 kg Partikel mit Durchmesser φ 0.8 mm, 10 kg Partikel mit Durchmesser φ 0,15 mm. Nach der Berechnung soll die Zugabemenge von Klebemittel 2,1 kg betragen.
Vergleichsausführungsbeispiel 6: Bei sonst gleichen Parametern wie im Ausführungsbeispiel 1 wird das Verhältnis von Rohmaterialien im Schritt 2 geändert (Anteil der stützenden Partikel wird erhöht, Anteil der ausfüllenden Partikel bleibt unverändert): 100 kg Partikel mit Durchmesser φ 0.8 mm, 10 kg Partikel mit Durchmesser φ 0.15 mm. Nach der Berechnung soll die Zugabemenge von Klebemittel 3,3 kg betragen.
Vergleichsausführungsbeispiel 7: Bei sonst gleichen Parametern wie im Ausführungsbeispiel 1 werden die Schritte 3 und 4 derart zusammengefasst, dass die Rohmaterialien gleichzeitig mit Klebemittel und Erstarrungsmittel vermischt, verrührt und dann durch Formvorrichtung geformt werden.
Vergleichsausführungsbeispiel 8: Bei sonst gleichen Parametern wie im Ausführungsbeispiel 1 bestehen die Rohmaterialien nur aus 100 kg Partikel mit Durchmesser φ 0,8 mm.

Durch Vergleich von den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele und Vergleichsausführungsbeispielen sowie allgemein gebräuchlichen umweltfreundlichen Ziegeln aus Fels, erweiterten Perliten, Töpferton bezüglich der Festigkeit und der schallabsorbierenden Effekte sehen die Ergebnisse wie in der folgender Tabelle aus:

Nr. (Probestück 30 mm Dicke)	Druckfestigkeit unter Raumtemperatur (MPa)	Schallabsorptionssystem (NRC)	Menge von Klebemittel (gerechnet mit Rohmaterialgewicht)
Ausführungsbeispiel 1	29	0,51 (Stehschwellenmethode)	3%
Ausführungsbeispiel 2	29	0,50 (Stehschwellenmethode)	3%
Ausführungsbeispiel 3	28,5	0,50 (Stehschwellenmethode)	3%
Vergleichsausführungsbeispiel 1	27	0,42 (Stehschwellenmethode)	3%
Vergleichsausführungsbeispiel 2	26,2	0,38 (Stehschwellenmethode)	10%
Vergleichsausführungsbeispiel 3	25	0,41 (Stehschwellenmethode)	3%
Vergleichsausführungsbeispiel 4	26	0,35 (Stehschwellenmethode)	3%
Vergleichsausführungsbeispiel 5	24	0,40 (Stehschwellenmethode)	3%
Vergleichsausführungsbeispiel 6	23	0,38 (Stehschwellenmethode)	3%
Vergleichsausführungsbeispiel 7	23,5	0,42 (Stehschwellenmethode)	11%
Vergleichsausführungsbeispiel 8	23	0,37 (Stehschwellenmethode)	3%
Umweltfreundlicher Ziegel aus Fels	26,1	0,38 (Stehschwellenmethode)	15%
schallabsorbierender Ziegel aus erweitertem Perlit	0,3–0,35	0,73 (Modenverwirbelungskammer)	12%
schallabsorbierender Ziegel aus Töpferton	10–12	0,47 (Stehschwellenmethode)	15%

Diese Ergebnisse zeigen, dass das technische Lösungskonzept von Ausführungsbeispielen 1–3 die besten Ausführungsweisen sind, bei denen die Festigkeit hoch, der schallabsorbierender Effekt gut und die Verbrauchsmenge von Klebemittel gering ist. Sie sind also besser als die vorhandenen umweltfreundlichen Ziegel aus Fels, erweitertem Perlit und Töpferton. In den Vergleichsausführungsbeispielen 1 und 2 zu 1 werden die Anforderungen an Rundheit der Partikel herabgesetzt. In den Vergleichsausführungen 3 und 6 wird das Verhältnis von stützenden und ausfüllenden Partikeln geändert. Dabei wird kein guter schallabsorbierender Effekt erreicht. Im Vergleichsausführungsbeispiel 7 werden die die Vermischen mit Klebemittel und die Vermischung mit Erstarrungsmittel in einem Schritt gleichzeitig durchgezogen, was im Stand der Technik üblich ist. Das Ergebnis ist ebenfalls nicht so gut. Im Vergleichsausführungsbeispiel 8 wird die Schallabsorptionsplatte aus homogenen Partikeln hergestellt, wobei der absorbierende Effekt und Frequenzbandbreite ebenfalls schlechter als die der erfindungsgemäßen Mikropartikelplatte sind.
Zusammengefasst kann gesagt werden, dass der gute Effekt der vorliegenden Erfindung durch die erfindungsgemäßen Anforderungen an Rundheit der Partikel, das Verhältnis der Materialen und die Schritte des Herstellungsverfahrens erreicht wird.

Claims

Eine schallabsorbierende Mikropartikelplatte, umfassend ein Klebemittel und schallabsorbierende Partikel, wobei das Klebemittel als eine Beschichtung auf der Oberfläche der schallabsorbierenden Partikel angebracht wird, wobei der Winkelkoeffizient der so beschichteten schallabsorbierenden Partikel weniger als 1,3 beträgt, wobei die schallabsorbierenden Partikel aus stützenden und ausfüllenden Partikeln bestehen, wobei die stützenden Partikel den Hauptkörper der schallabsorbierenden Mikropartikelplatte bilden und die ausfüllenden Partikel die Spalte zwischen den stützenden Partikeln ausfüllen, wobei die so ausgefüllten Spalte als die schalabsorbierenden Spalte der schallabsorbierenden Mikropartikelplatte dienen.
Eine schallabsorbierende Mikropartikelplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittliche Durchmesser der Querschnitte der schallabsorbierenden Spalte zwischen 0,06 und 0,09 mm liegt.
Eine schallabsorbierende Mikropartikelplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittliche Durchmesser der Querschnitte der schallabsorbierenden Spalte 0,07 mm beträgt.
Eine schallabsorbierende Mikropartikelplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngröße der stützenden Partikel zwischen 0,8 und 1 mm liegt und die der ausfüllenden Partikel 0,15 mm beträgt.
Eine schallabsorbierende Mikropartikelplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis zwischen den stützenden und den ausfüllenden Partikeln bei 80–90:10–15 liegt.
Eine schallabsorbierende Mikropartikelplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelkoeffizient der schallabsorbierenden Partikel kleiner als 1,5 beträgt.
Eine schallabsorbierende Mikropartikelplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Klebemittelschicht auf der Oberfläche der schallabsorbierenden Partikel zwischen 0,1 und 0,2 mm liegt.
Eine schallabsorbierende Mikropartikelplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schallabsorbierenden Partikel aus Fels, Töpferton oder wiedergewinnbarer Bauschuttkippe aufbereitet sind.
Eine schallabsorbierende Mikropartikelplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebemittel aus Epoxidharz, Phenolharz, Harnstoffharz oder Furfurylalkoholharz besteht.
Eine schallabsorbierende Mikropartikelplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der schallabsorbierenden Mikropartikelplatte zwischen 10 und 50 mm liegt.
Ein Herstellungsverfahren zur Herstellung der schallabsorbierenden Mikropartikelplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es aus folgenden Schritten besteht: (1) Die schallabsorbierenden Partikel werden nach dem vorgesehenen Gewichtsverhältnis als Rohstoff gleichmäßig vermischt. Die Mischung wird in eine Verschlussvorrichtung eingebracht und darin durch Luft verrührt und zum Schweben gebracht. Anschließend ist das Klebemittel zu versprühen. Die Geschwindigkeit des Versprühens soll bei 20–40 mg/s liegen. Nach dem Trocknen des Klebemittels sind die schallabsorbierenden Partikel fertig beschichtet. (2) Die durch den Schritt (1) angefertigten beschichteten Partikel sind mit Erstarrungsmittel ausreichend zu vermischen und zu verrühren und zusammen in einer Formvorrichtung durch Vibration zu einer Platte zu formen.
Ein Herstellungsverfahren zur Herstellung der schallabsorbierenden Mikropartikelplatte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Teil der im Schritt (1) besagten Verschlussvorrichtung eine Saugvorrichtung angeschlossen ist.
Ein Herstellungsverfahren zur Herstellung der schallabsorbierenden Mikropartikelplatte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabemenge von Klebemittel im Schritt (1) 3%–10% von dem Gewicht der schallabsorbierenden Partikel beträgt.