DE1434030A1

DE1434030A1 - Verwendung einer schalldaemmenden,biegeweichen,schweren Trennwand,bei der ein beschwerender Werkstoff molekular oder pulverfoermig homogen verteilt in einem Traegerwerkstoff angeordnet ist

Info

Publication number: DE1434030A1
Application number: DE19601434030
Authority: DE
Inventors: Stankiewicz Dr Dipl-Chem Alois
Original assignee: ALOIS STANKIEWICZ CHEMISCHE ER
Current assignee: ALOIS STANKIEWICZ CHEMISCHE ER
Priority date: 1958-02-20
Filing date: 1960-06-08
Publication date: 1969-01-16
Also published as: CH370223A; CH387265A; DE1134191B; FR1220354A; GB992008A; GB909838A

Description

(Zusatz zu Patent .... (Patentanmeldung St 13 466 V/37a)

Das Hauptpatent .... (St. 13 466 V/37a) betrifft eine biegeweiohe, sohwere Trennwand, bei der zwecks Verschiebung der Koinzidenzfrequenz in einen höheren Frequenzbereich ein beschwerender Werkstoff z. B. pulverisierte Schwermetalle, Schwermetallverbindungen oder gepulverte sohwere Mineralien in einem matten- oder folienartig biegeweich erstarrten Trägerwerkstoff, der z. B. aus einem Kunststoff, Kautschuk oder bituminösen Material bestehen kann,. homogen verteilt ist. Trennwände dieser Art zeichnen sioh dadurch aus, daß sie den Koinzidenzeffekt ganz oder nahezu vermeiden bzwo die Koinzidenzfrequenz in einen höheren Frequenzbereich, also vom Bereioh der Spraohfrequenz weg in die Uahe der oberen Hörgrenze oder darüber hinaus verschieben. Hierdurch erhalten diese Trennwände gute Schalldämmwerte über den gesamten

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technisch interessierenden Frequenzbereich. Voraussetzung für diese guten akustischen Eigenschaften ist, daß: diese Trennwände gleichzeitig Biegeweichheit und hohes spezifisches: Gewicht aufweisen. · .

Es wurde nun gefunden, daß Werkstoffe solche biegeweiche, schwere Trennwände auch als Belag für bereits bestehende leichte Bauwände geeignet sind und die Schalldämmung solcher Wände verbessern. Auch der Zweck, die Koinzidenzfrequenz nach einem höheren Frequenzbereich zu verschieben, wird von der neuen Anwendungsform erreicht. Das Aufbringen solcher Mischungen, die im Hauptpatent beschrieben sind, kann durch die üblichen Arbeitsmethoden z.B. durch Spritzen, Spachteln oder Putzen erfolgen.

Diese Verwendungsmöglichkeit des im Hauptpatent beschriebenen Werkstoffes besteht praktisch bei allen Leichtbauelemen-. ten, z_o B. Gripsplatten, Gdpsböden, Holzwolle-Zementplatten, Zementasbestplatten, Holz-, Sperrholz-, Hartfaser- und Preßspanplatten.

Trennwände.aus Faserstoff oder Schaumstoff, z. B, Polystyrolschaumplatten, haben eine gute Wärmeisolation, wegen ihres geringen spezifischen Gewichtes, jedoch eine schlechte Sahallisolation» Dieser Nachteil wird durch das erfindungsgemäße direkte Aufbringen der im Hauptpatent beschriebenen . Werkstoffe ausgeschaltet.

Bekannt ist das direkte Aufbringen von Entdröhnungsmitteln auf die zu entdröhnende Unterlage. Demgegenüber be-

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steht jedoah in den Eigenschaften und in der Wirkung der erfindungsgemäß direkt aufgebrachten, im Hauptpatent besohriebenen Werkstoffe ein erheblioher Unterschied. Kennzeichnend für üJntdröhnungsmittel sind nämlich außer hohen Dämpfungswerten auch hohe Steifigkeit und ein niedriges spezifisohes Gewicht, wogegen die erfindungsgemäß direkt aufgebraohten Werkstoffe eine niedrige Steifigkeit und ein hohes spezifisches Gewicht haben. Diese Unterschiede in den Materialeigenschaften bewirken, daß Entdröhnungsmittel die Koinzidenzfr equenz von Wänden naah tieferen, die erfindungsgemäßen Werkstoffe die Koinzidenzfrequenz nach höheren Frequenzbereichen verschieben

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Beläge soll an einigen Beispielen näher erläutert werden:

Beispiel 1 ;

Ein 2 mm starkes Stahlblech hat z.B. seine Koinzidenz-

frequenz bei ca. 6000 Hz. Wird auf dieses Blech der erfindungsgemäß direkt aufgebrachte, im Hauptpatent beschriebene Belag so dick aufgespritzt oder aufgespaohtelt, daß das Gewicht etwa verdoppelt wird, dann versahiebt sich die Koinzidenzfrequenz in den Bereich von 7.500 Hz. Ein gleichermaßen angewendetes Ent dehnungsmittel würde dagegen die Koinzidenzfrequenz unter 4 500 Hz verschieben«

Beispiel 2:

Bringt man den im Hauptpatent beschriebenen Werkstoff erfindungsgemäß direkt auf eine Holzwolle-Zementplatte von · 2,5 cm Stärke auf, so wird die G_renzfrequenz von ca_o 3 000 Hz

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auf Qa 4 000 Hz verschoben <> Mn im Baugewerbe üblicher Putz dagegen versteift die Holzwolle-Zementplatte so sehr? daß ihre Koinzidenzfrequenz in den Frequenzbereich von oa₀ 1 000 Hz verschoben wird,, Durch die erfindungsgemäße Anwendung der im Hauptpatent beschriebenen Werkstoffe naah diesem Befiel bleibt die gute schallschluckende Wirkung der Holzwolle-Zementplatte voll erhalten, so daß die Holzwolle-Zementplatten mehrere Anforderungen der Bauakustik gleichzeitig erfüllen:

1.) Sie bleiben luftschallschluckend, 2o) sie werden schalldämmend,

3.) sie lassen sich als luftsohallabsorbierende und gleichzeitig luftschalldämmende biegeweiohe Vorsat zsohale vor einer ungenügend dämmenden Wand oder Deake verwenden, indem die porige Seite nach außen, die beputzte Seite naoh innen angebraoht wird,

4o) sie lassen sich als reine sohalldämmende biegeweiahe

Vorsatzsohale vor einer ungenügend sohallisolierenäen . Wand anordnen', mit der geputzten Seite naoh außen und der ungeputzten Seite naoh innen.

Beispiel 3:

Gipsplatten von aa_o 10 mm Stärke haben ihre Koinzidenzfrequenz bei aa. 3000 Hz. Werden diese Platten mit dem biegeweiohen schweren Werkstoff naoh dem Hauptpatent erfindungsgemäß derart verputzt, bespaohtelt, bespritzt od_e dgl., daß ihr Gewiaht etwa verdoppelt wird, so¹ verschiebt sich ihre Koinzidenz-.

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frequenz von oa. 3000 Hz auf oa. 4 000 Hz. Beispiel 4:

Bei diaken iilisenplalten, wie sie z. B. im Schiffsbau verwendet werden, liegen die Koinzidenzfrequenzen sehr tief (je naoh Stärke bzw. Steife u. U. unter 1 000 Hs). Um die Koinzidenzen dieser Platten durch einen biegeweiohen sohweren Belag wesentlich zu verschieben, ist ein großer Aufwand notwendig. Man hilft sich in solchen Fällen bekanntlich mit Vorsatzsohalen, wodurch Doppelwände gebildet werden. Wegen des z. B. im Fahrzeugbau allgemein vorhandenen Platzmangels können solche Doppelwände nicht so dick ausgeführt werden, wie es notwendig ist, um genügende Dämmung zu erzielen. Man muß also die Vorsatzschale genügend schwer machen, was man mit einer entsprechenden stärke ohne weiteres erreichen kann. Erfahrungsgemäß wird dann aber die stärkere Vorsatzsohale so steif, daß ihre Koinzidenzfrequenz in dem Frequenzbereich- liegt, in dem auch die Koinzidenzfrequenz der Eisenplatte liegt« Der erfindungsgemäß angewendete biegeweiche, sahwere Werkstoff gestattet es aber, verhältnismäßig dünne Vorsatzsohalen z. B. aus Holz zu verwenden,, die zusammen mit der erfindungsgemäßen aufgebrachten Beschichtung bei genügendem Gewicht so biegeweioh sind, daß die Koinzidenzen beider Wandsohalen nicht mehr zusammenfallen.

Beispielsweise hat eine Vorsatzschale aus 12 mm Holz ihre Koinzidenzfrequenz bei aa. 1100 Hz und ein Gewiaht von aa_e 8,5 kg/qm. Wird sie mit dem erfindungsgemäßen Werkstoff so beschichtet, daß -»hr Gewiaht etwa verdoppelt wird, ao ver- eohiebt eiah ihi. Koinzidenzfrequenz auf über 2 000 Hz. Da

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eine Stahlplatte von 10 mm ihre Koinzidenzfrequenz bei ca. 1 100 Hz hat, ist also eine unbesohichtete Holzplatte von 12 mm Stärke akustisch schädlich und daher nur mit dem erfindungsgemäß aufgebrachten Belag brauchbar»

ülin weiterer Unterschied gegenüber den bekannten Entdröhnungsmitteln besteht außerdem noch in der aufzuwendenden Schichtstärke. Während die Wirkung von 4ntdröhnun^smitteln sich mit zunehmender Scihioht stärke einem Grenzwert nähert, gibt es für die.erfindungsgemäß angewendeten Werkstoffe eine Schichtstärke größter Wirksamkeit, d.h. mit steigender Belagstärke wird die Koinzidenzfrequenz zunächst nach höheren Frequenzbereichen verschoben und nach Überschreiten einer bestimmten Belagstärke nimmt die Koinzidenzfrequenz wieder ab„ Diese optimale Belagstärke ist gegeben durch das Verhältnis a des Elastizitätsmoduls des Belagmaterials E2 zu dem des Wandmaterials E* und durch das Verhältnis b des spezifischen Gewichtes des Belagmaterials /-ρ zu dem des Wandmaterials j ^₀ Each diesem relativen Elastizitätsmodul und relativen spezifischen Gewicht richtet sich außer der optimalen Belagstärke auch die größtmögliche Verschiebung der Koinzidenzfrequenz ο '

Während man bei Entdröhnungsmitteln Werte von a = Ep/E-i

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anstrebt, die größer als 10 sind, sind bei den erfindungsgemäß verwendeten Werkstoffen Vierte von a sinnvoll, die kleiner

-2

als 10 sind, da diese Werkstoffe eine geringe Steifigkeit

besitzen sollen» .

BAD ORIGINAL.

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^;2 Während man bei üntdröhnungsmitteln Werte von b = /^

anstrebt, die kleiner als 0,5 sind, sind bei den beschriebenen Materialien Werte von b anzustreben, die größer als 0,5 sind, da diese Werkstoffe ein hohes spezifisches Gewicht haben sollen.

Um diese Verhältnisse in der Praxis zu realisieren, schlägt die Erfindung weiterhin vor, diese Werkstoffe auah als beispielsweise klebbare Matten oder Folien herzustellen« Werden geeignete Bindemittel wie z* B. Kautschuk, PVC od. dgl. verwendet, können diese Matten ohne '.Trägermaterial nach bekannten Verfahren, z. B. durah Walzen, hergestellt werden«,

Insbesondere wenn Bitumen, Kunststoffdispersionen, Kunststofflösungen mit hoher Füllung verwendet werden, \ empfiehlt es sich, diese Mischungen auf ein Trägermaterial ζ. B. Papier, Jutegewebe, Textilgewebe, G-lasseidegewebe od„ dgl. aufzutragen. Diese Matten werden gemäß weiterer Erfindung in der Dicke hergestellt, die der optimalen Verschiebung der Koinzidenzfrequenz entspricht«.

In der Zeichnung ist die Verschiebung der Koinzidenzfrequenz in Abhängigkeit vom Verhältnis der Belagstärke zur >Wand stäke dargestellt«,

Auf der Abszisse ist das Verhältnis der Koinzidenzfrequenz der beschichteten Wand zur Koinzidenzfrequenz der unbesohiQhteten Wand aufgetragen: Jl- = fg/fg₁. Diese Normierung erfolgt nicht nur zur Vereinfachung der Reahnung, sondern bietet auch einen besseren Überblick über die zu Grunde liegende Gesetzmäßigkeit. Ist die Koinzidenz-

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frequenz der bestehenden Wand bekannt, z. B. aus Messungen oder Berechnungen, dann ist diese Koinzidenzfrequenz mit der Zahl-j."¹--zu multiplizieren, die sich aus dem Kurvenblatt für eine bestimmte Belagstärke eines bestimmten Materials ergibt, um die Koinzidenzfrequenz der besahiahte'ten Wand zu erhaltene

Auf der Ordinate ist das Verhältnis C der Belagstärke dp zur Wandstärke d^ aufgetragene

Die eingezeichneten Kurven zeigen die Verschiebung der Koinzidenzfrequenz mit zunehmender Dicke des Belages für verschiedene Werkstoffe. Aus der. Theorie ergabt sich, daß zur Kennzeichnung der Belagmaterialien die Angabe des Elastizitätsmoduls und des spezifischen Gewichtes genügt« Beide gehen in die Theorie 'im Verhältnis zu den entsprechenden Kenndaten des Wandmaterials ein, also 2/E.j = a und /^₁ = b_o

Die 3 ausgezogenen Kurven I, II, III sind unter Zugrundelegung des konstanten Wertes a = 10 und für verschiedene Verhältnisse b der spezifischen Gewichte gezeichnet. Die Kurve I ist für das Verhältnis b = 0,5, die Kurve II für d'as Verhältnis b = 1 und die Kurve III für das Verhältnis ΐ> = 2 gezeichnet, ·

Es ist ersichtlich, daß die Koinzidenzfrequenz am stärksten nach höheren Frequenzen - in der Zeichnung naoh rechts - verschoben wird, je sahwerer das spezifische G-ewiaht des Belagmaterials ist_e

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Die gestriohelte und die strichpunktierte Kurven(IV, Y)

Bind unter Zugrundelegung eines gleichen Verhältnisses der

• 2

spezifischen Gewichte, nämlioh b =—rr\ ⁼ 0»5, jedoch

a '
für verschiedene Steifen^ nämlich

die Kurve IV für a = ~-=r- = 10

und für a ,

die Kurve v/= -^_ = io~⁴

E₁ .

gezeichnet.

Zum Vergleich der Kurven IV und V gehört auch die Kurve I, die ebenfalls für ein Verhältnis der spezifischen Gewichte

b = = 0,5 aber für eine Steife von a = -, =10 __

Ji .υ 1 gezeichnet ist. Bei einem Vergleioh der Kurven I, IV und V ist erkennbar, daß von Werkstoffen mit gleichem spezifischen Gewicht die Koinzidenzfrequenz einer beschichteten Wand von dem Werkstoff mit dem kleineren Elastizitätsmodul am stärksten versahoben wird.

Diese an sich bekannten physikalischen Regeln zur Verschiebung der Koinzidenzfrequenz liegen auch der vorliegenden Erfindung zugrunde. Das Bekannte spiegelt sich teilweise auch in den Beispielen 1-4 wieder, in denen die Stärke des Belages naoh der Gewichtszunahme bemessen wird,· und zwar derart, daß das ursprüngliche Wandgewicht etwa verdoppelt werden soll. Diese Begrenzung der Gewichtszunahme hatte rein praktische Gründe, weil aus statischen Gründen vielfach große Gewichtserhöhungen unerwünscht sind. Andererseits wird die Dämmung einer Wand bei Verdoppelung ihres Gewichtes um 6 dB erhöht, womit in vielen Fällen bereits ein ausreichender Schallschutz err it ist, so daß sich größerer Aufwand niaht

lohnt, 909803/02U

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Diese bekannte aus der praktischen Anwendung der Regeln zur Verschiebung der Koinzidenzfrequenz geborene Faustformel erfährt nun durch die der Zeichnung zu Grunde liegenden Theorie eine Änderung. Außerdem lehrt diese neue Gesetzmäßigkeit, im Gegensatz zum bisher Bekannten, daß bei dem Vorgehen nach der Erfindung extreme Gewichtserhöhung, die bis jetzt grundsätzlich für gut und richtig gehalten wurde, η. U₀ eher schädlich als nützlich ist. Schließlich ergeben sich aus der Erkenntnis dieser Kurven bestimmte Anforderungen an die Belagmaterialien, um unter Berücksichtigung der bewährten Regel der Gewichtsverdoppelung durch geeignete Materialien größtmögliche Verschiebungen der Koinzidenzfrequenz zu erreichen·

Diese neuen Erkenntnisse und die sich aus ihnen ergebenden neuen Regeln zum technischen Handeln lassen sich aus dem Verlauf der dargestellten Kurven ablesen. Sie zeigen, daß mit zunehmender Stärke des Belages infolge der Gewichtszunahme die Koinzidenzfrequenz zunächst in der Richtung nach höheren Frequenzen verschoben wird» Bei einem bestimmten Verhältnis der Belagstärke zur Wandstärke wird eine größte Verschiebung der Koinzidenzfrequenz erreicht, was durch die eingezeichneten Scheitelkoordinaten S ^r> angedeutet ist. Bei weiterer Steigerung der Belagstärke verschiebt sich die Koinzidenzfrequenz trotz weiterer Gewichtszunahme wieder zurück nach tieferen Frequenzen,, Dieser Effekt hat seinen Grund darin, daß die Steife der Kombination von höheren Potenzen des Belagstärkenverhältnisses abhängt, und dadurch oberhalb der optimalen Belagstärke der

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Anteil der Steife, der durch die Belagstärke gegeben ist, gegenüber dem Einfluß des Gewichtes überwiegt„ Hieraus ergibt sich als Regel zum technischen Handeln, daß diese optimale Belagstärke nicht überschritten werden soll«

Die Gewichtszunahme der nach dieser Regel beschichteten Wand errechnet sich aus dem Belagstärkenverhältnis und dem Verhältnis der spezifischen Gewichte b des Belaginaterials zu dem der Wand gemäß;

m-j

_2 und beträgt z. B. bei dem Belagmaterial mit a = 10 und b = 0,5

A) 1,3 β 0,5 = ü,65 ^= 65 $ des ursprünglichen Wand-

gewiohtes

_2
bei dem Belagmaterial mit a = 10 und b = 1

B) 1,5 ο 1=1,5 = 150$ des ursprünglichen Wandgewichtes oder bei dem Belagmaterial mit a = 10 und b = 0,5

C) 4 · 0,5 = 2 = ■ 200 °/o des ursprünglichen Wandgewichtes,

Gegenüber der aus der Praxis entstandenen ursprünglichen Regel, das vorhandene Wandgewioht zu verdoppeln, ergibt sich nunmehr eine neue Regel für die Anwendungsgewiohte, Die aus den Kurven entnommenen Beispiele zeigen nämlich, daß es im ersten hier beschriebenen Fall sinnlos wäre, von dem Belagmaterial nfiiilr als 65 # des Wanägewichtes aufzutragen. Dann würde nämlich der Belag bereits so diak, daß die Zunahme der Steifigkeit durch die größere Belagdiake die Koinzidenzfrequenz

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wieder in einen tieferen Frequenzbereiah verschoben würde_β ■ Im Gegensatz zu der bekannten Regel wären in den beiden weiteren Beispielen wesentlich höhere Gewichtszunahmen notwendig, nämlich im Beispiel B 150 $ des ursprünglichen Wandgewichtes und im Beispiel C 200 $, was sogar einer Verdreifachung des Wandgewichtes entspricht„. Die bisher in der laxis geübte Regel würde also im 1. Fall einen Überaufwand und in den beiden anderen Fällen einen u. U. noch verbesserungsfähigen Unteraufwand zur Folge haben₀

Diese Beispiele zeigen, wie durch die neuen Erkenntnisse die bekannten Regeln variiert werden, daß also insbesondere

1) durah extreme Gewiahtsforderungen bei gegebener Steife der Wand, die Koinzidenzfrequenz wieder in einen tieferen Frequenzbereich verschoben wird,

2) die bekannte Regel der Gewiohtsverdoppelung in vielen Fällen zu unbefriedigenden Ergebnissen führt»

Will man aber, um Überbelastungen infolge Gewichtserhöhung zu vermeiden, an der Regel der ©ewichtsverdoppelung festhalten, ergeben sich konkrete Anforderungen an die Eigenschaften des Belagmaterials, worin ein weiterer Vorteil gegenüber dem Gegenstand des Hauptpatentes zu sehen ist. Man kann diese Forderungen dahingehend fassen, daß der Elastizitätsmodul des Belagmaterials kleiner als 1/100 des Ε-Moduls des Wandmaterials sein soll und sein spezifisches Gewicht möglichst größer als das des Wandmaterials, mindestens jedoch halb so große

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•i

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Dies soll noch an einigen Beispielen erläutert werden?

A 1) Entdröhnungsmittel auf Blech,

Die Ε-Moduln hochwertiger Entdröhnungsmittel liegen

1Ω 2

in der Größenordnung von 10 dyn/am , ihr spezifisches Gewiaht im Mittel wird bei 0,7 g/am liegen. Die entsprechenden Daten von Stahl sind: Ε-Modul :2₀

1P P "*t

10 dyn/om ; spezifisches Gewicht : 7»6 g/am . Hinsiahtlioh ihrer Steifigkeit liegen demnaah Entdröhnungsmittel gerade an der zu fordernden Höchstgrenze, sie sind jedoch für die hier beschriebenen Zweoke zu leiaht.

B 1) Entdröhnungsmittel auf HoIz₀

Bei der an sich wiedersinnigen Anwendung von Entdröhnungsmitteln auf Holz wären sowohl die Elastizitätsmoduln als auch die spezifischen Gewichte beider Materialien nahezu vergleichbar. In diesem Falle würde also das Entdröhnungsmittel wohl die Mindestforderung an das Gewiaht erfüllen, jedoch für den vorliegenden Zweck zu steif sein,

A 2) Antikoinzidenzbelag naoh der Erfindung auf Blech« Xa Gegensatz zum Beispiel A 1) müßte das Belagmaterial für die Beschichtung von Bleohen einen Elastizitätsmodul von höchstens 10⁷ dyn/om und

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ein spezifisches Gewiaht von mehr als 3 g/am haben, wenn es dem Erfindungegedanken entsprechen soll.

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ORiGiHAL INSPECTED -14-

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B 2) Antikoinzidenzbelag naoh der Erfindung auf Holz, Im Gegensatz zum Beispiel B 1) müßte das Belagmaterial ebenfalls einen üllastizitätsmodul von

Q Ο

höohstens 10 dyn/om haben, das spezifische Gewiaht müßte aber möglichst größer als 1,5 g/om sein.

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Claims

Patentansprüche

1. Verwendung einer schalldümmenden, biegeweiohen, schweren 'Trennwand, "bei der zwecks Verschiebung der Koinzidenzfrequenz in einen höheren Frequenzbereich ein beschwerender Werkstoff molekular oder pulverförmig homogen verteilt in einem matten- oder folienartigen biegeweich erstarrten l'rägerwerkstoff angeordnet ist, nach Patent .... (Patentanmeldung St 13 466 V/37a) als Belag für Wände aus üblichen Baustoffen, z. B. Wände aus Blech, Leichtbauplatten, Gipsdielen, Schaumstoff- und Faserstoffplatten.

2. Belag für leichtwände nach Anspruch 1, dadurch g'ekennzeiohnet, daß der Belag auf die Wand in an sich bekannter Weise aufgespritzt oder aufgespachtelt ist, ^r

3. Belag naah Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag nach Auftragung auf eine biegeweiche dünne Matte oder Folie aus Kunststoff, Textilgewebe, filz, Papier od. dgl β gemeinsam mit dieser Matte oder Folie auf der Wand, z. B. durch Kleben, befestigt ist.

4. Belag nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag in der Stärke auf die zu behandelnde Wand aufgetragen wird, der die größte Verschiebung der Koinzidenzfrequenz entspricht.

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5. Belag nach den Ansprüchen 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastizitätsmodul des Belagwerk- \ stoffes kleiner als ein Hundertstel des ISlastizitätismoctttls des Werkstoffes der zu behandelnden Wände ist_o

6. Belag nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht des Belagwerkstoffes größer als, mindestens halb so groß wie,das spezifische■Gewiaht des Werkstoffes der zu behandelnden Wände ist.

Der Patentanwalt:

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