DE19839975B4

DE19839975B4 - Bauteil zur Schallabsorption, nach Art einer Luftmatratze

Info

Publication number: DE19839975B4
Application number: DE1998139975
Authority: DE
Inventors: Helmut Prof.Dr. Fuchs; Dietmar Dr. Eckoldt; Norbert Rambausek; Walter Schneider
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1998-09-02
Filing date: 1998-09-02
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2018-09-03
Also published as: DE19839975A1

Abstract

Bauteil zur Schallabsorption, mit einer Hülle aus biegeweichem Material, nach Art einer Luftmatratze, dadurch gekennzeichnet, daß zur Absorption von mittleren und hohen Frequenzen die Hülle aus akustisch transparentem Material vorgesehen ist und mit Schallabsorptionsmaterial gefüllt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil zur Schallabsorption mit einer Hülle aus biegeweichem Material gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1, wie er aus der DE 196 52 871 bekannt ist.

Aus dieser PS ist eine Schallschutzvorrichtung bekannt, die aus einer Hülle aus biegeweichem Material besteht, die mit einem Medium gefüllt ist und im gefüllten Zustand ähnlich einer aufgeblasenen Luftmatratze eine eigentragfähige Form annimmt. Sie dient zur Verhinderung der Schallausbreitung durch sie hindurch und ist z.B. als Wandelement für Schallschutzkapseln, die um Lärmquellen herum aufgestellt werden, auf Grund Ihres Schalldämmmaßes vorteilhaft einsetzbar. Diese Schallschutzvorrichtung ist jedoch nicht auf Dauer eigentragfähig, da das Medium im Lauf der Zeit durch die Hülle durchdiffundieren kann.

Aufgabe der Erfindung ist es die Tragfähigkeit und die Schalleigenschaften des Bauteils zur Schallabsorption zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Bauteil nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

In der vorliegenden Erfindung geht es ebenfalls um die Realisierung von mit einem Medium gefüllten mindestens zweiwandigen Hüllen, die im befüllten Zustand ebenfalls eigentragfähig sind, aus Gummi, Kunststoffen und anderen akustisch biegeweichen Materialien, die den auftreffenden Schall jedoch absorbieren. Der Grundgedanke dabei ist, zum Beispiel für raumakustische Anwendungen Schallabsorber zur Verfügung zu stellen, die leicht, flexibel und preisgünstig sind und zu möglichst großen Anteilen aus Recyclingmaterial bestehen. Sie erlauben es, die akustischen Eigenschaften von Räumen (Aufnahme-Studios, Wohnzimmer, Disco-Räume) so einzustellen, daß die Rückwirkung der Räume auf die Aufnahme bzw. Wiedergabe von Sprache und Musik diese nicht unzulässig beeinflußt. In Seminar- und Konferenzräumen, Klassenräumen in Schulen, Konzert- und Mehrzwecksälen werden mit solchen Schallabsorbern für die Sprachverständlichkeit und die Hörbarkeit günstige Bedingungen eingestellt.

Bisher wird für die Absorption der mittleren und hohen Frequenzen offenporiges Material verwendet (Mineralwolle, offenzelliger Schaumstoff). Für die tiefen Frequenzen (<500 Hz) werden bisher Absorber eingesetzt, die große Volumina in Anspruch nehmen (Baßfallen, Helmholtzresonatoren, Plattenabsorber). Weil sie teuer sind und viel Raum beanspruchen, werden die o.a. Räume im allgemeinen bei hohen Frequenzen zu stark akustisch bedämpft und bei tiefen zu gering. Das führt zum „Dröhnen" von Räumen, das so stark sein kann, daß akustische Nutzungen erschwert werden oder sogar unmöglich werden. Z.B. konnte manche Video-Konferenzanlage erst nach Einbau von Verbund-Platten-Resonatoren (VPR) gegen das Dröhnen des Besprechungszimmers erfolgreich in Betrieb genommen werden. Diese VPR und die Breitband-Kompakt-Absorber (BKA) wurden bereits am Markt eingeführt (Fuchs, H.V.; Zha, X.: Wirkungsweise und Auslegungshinweise für Verbund-Platten-Resonatoren. Zeitschrift für Lärmbekämpfung 43 (1996), Heft 1, Seite 1 – 8 ; Fuchs, H.V.: ALFA-Module gegen das Dröhnen kleiner Räume. Prospekt des IBP über VPR-Module, 1998).

Vor allem für Anwendungen im privaten Bereich sind ihre Kosten aber zu hoch. Das liegt zum Teil am brandschutztechnisch hervorragenden aber teueren Schaumstoff Basotect. Bei der Herstellung der Schaumstoff-Zuschnitte anfallendes Abfall-Material muß teuer entsorgt werden. Würde es aber granuliert, ließe es sich z.B. in Kissen einfüllen. Wenn die Hüllen dieser Kissen bestimmte akustische Eigenschaften haben, lassen sich preiswerte und akustisch hochwertige Schallabsorber herstellen. Deren Anwendung für raumakustische Zwecke ist oben beschrieben. Sie lassen sich aber auch vorteilhaft für andere akustische Zwecke verwenden, z.B. als Schalldämpfer-Kulissen in Lüftungskanälen oder für Wand- und Deckenverkleidungen von akustischen Meßräumen.

Der neue Schallabsorber ist eine geeignete Hülle mit einer Füllung. Eine solche geeignete Hülle ist z.B. eine ca. 10 cm dicke Luftmatratze, die nicht nur mit Luft, sondern mit Schaumstoff-Granulat gefüllt ist. Ihre Schallabsorption, im Hallraum gemessen, ist im Bild 1 dargestellt. Man erkennt, daß es sich um einen zwischen ca. 100 und 2000 Hz hochwirksamen Absorber handelt. Bild 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Absorbers. Die Füllung wird ohne oder mit einem Bindemittel in die Hülle eingefüllt. Wenn die Hülle in Abhängigkeit von ihren Materialeigenschaften (Masse, E-Modul, Schallgeschwindigkeit) einen hohen Strömungswiderstand hat und als Plattenschwinger akustisch anregbar ist, z.B. mittels Zusatzmasse 3 gemäß Bild 3 – 5, entsteht ein Absorber für tiefe Frequenzen ähnlich dem VPR (Bild 3). Wenn die Hülle akustisch transparent ist, so daß Schall bei mittleren und höheren Frequenzen sie durchdringt und im innen befindlichen Granulat absorbiert wird, entsteht ein poröser Absorber. Eine Kombination von beidem ist für die o.a. Räume für eine ausgewogene Akustik einsetzbar. Die in den Bildern 4 und 5 schematisch dargestellten Ausführungsformen sind als Baffle einsetzbar: mit zusätzlicher biegeweicher Masse 3 für tiefere Frequenzen, ohne diese für höhere Frequenzen. Bild 6 zeigt beispielhaft einen solchen Absorber mit dreilagiger Hülle vor einer Wand. (Die Schraffur der Masse, bzw. Zusatzmasse 3 in den Bildern 3 – 6 stellen keine Löcher dar.) Die Erfindung dient dem Ziel, die bei der Verarbeitung und nach Gebrauch von offenzelligen Schaumstoffen anfallenden Abfälle nicht zu deponieren oder zu verbrennen, sondern sie für akustische Zwecke nutzbar zu machen. Dazu bedarf es neben geeigneten Granulierungsverfahren (Schreddern, Stanzen) auch geeigneter Hüllen für die verschiedenen Frequenzbereiche.
Die Hüllen müssen insbesondere sichern, daß

a) durch ihre Materialwahl der Absorber akustisch zu hohen und tiefen Frequenzen hin abgestimmt werden kann
b) die Stabilität und akustische Wirksamkeit langfristig gesichert ist und die eingefüllten Granulate sich nicht „setzen" und zu unzulässigen Ausbauchungen an einer Stelle und Hohlräumen ohne Granulat an anderer Stelle führen können
c) der Raumbedarf insbesondere der Tiefenabsorber durch dünne Bauteile gering bleibt, die Dicke sollte 15 cm nicht überschreiten

Dies geschieht dadurch, daß

(1) die Hüllen aus mindestens zwei Schichten bestehen, die miteinander nicht nur an den Rändern, sondern evtl. auch im Inneren der Absorberfläche punktweise oder durch Stege so verbunden sind, daß das eingefüllte Granulat nicht die Hüllen unzulässig ausbeult
(2) die Hüllen auf einer oder mehreren Schichten durch Aufbringen von Masse, die ebenfalls aus einem Gummi- oder Kunststoff-Recyclat bestehen kann, zu tieferen Frequenzen abstimmbar sind (siehe Bilder 3 bis 6)
(3) die Hüllen an den Rändern oder an anderen akustisch nicht relevanten Stellen so versteift werden, daß sie selbsttragend sind und z.B. an der Decke nur punktweise befestigt werden müssen, ohne durchzuhängen
(4) die Hüllen durch das Einfüllen des Granulates gespannt werden

Die Füllung der Hüllen dient deren Spannung und Eigenstabilität, die bei einer alleinigen Füllung mit Luft nicht dauerhaft gewährleistet wäre. Außerdem hat sie die Aufgabe, durch die Hülle ins innere gelangende Schallanteile zu absorbieren und für die Masse der Hülle eine geeignete Feder darzustellen. Das kann z.B. durch Füllung mit offenzelligen Schaumstoffen als Granulat oder als Platten geschehen.
Das Bauteil kann z. B. folgende Maße haben: Länge 1-4m, Breite 1-2m, Dicke 5 – 30cm. Die Hülle kann etwa 0,5 – 3mm dick sein, die Metallbelegung (Zusatzmasse 3) etwa, 0,1 – 3mm.

Claims

Bauteil zur Schallabsorption, mit einer Hülle aus biegeweichem Material, nach Art einer Luftmatratze, dadurch gekennzeichnet, daß zur Absorption von mittleren und hohen Frequenzen die Hülle aus akustisch transparentem Material vorgesehen ist und mit Schallabsorptionsmaterial gefüllt ist.
Bauteil zur Schallabsorption, mit einer Hülle aus biegeweichem Material, nach Art einer Luftmatratze, dadurch gekennzeichnet, daß zur Absorption von tiefen Frequenzen die Hülle eine hohen Strömungswiderstand aufweist und als Plattenschwinger anregbar ist und mit Schallabsorptionsmaterial gefüllt ist.
Bauteil zur Schallabsorption nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schallabsorptionsmaterial zum Teil aus Produktionsabfällen oder Recyclingmaterial besteht.
Bauteil zur Schallabsorption nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus akustisch durchlässigem, biegeweichem Material besteht, z.B. Gummi, Kunststoff oder beschichtetem oder unbehandeltem Textilmaterial.
Bauteil zur Schallabsorption nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle derart verstärkt ausgebildet ist, daß das Bauteil als Stellwand verwendbar ist.
Bauteil zur Schallabsorption nach einem der Ansprüche 1 – 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle genadelt oder mikroperforiert ist.
Bauteil zur Schallabsorption nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schallaborptionsmaterial wenigstens teilweise mit einem Bindemittel verklebt ist.
Bauteil zur Schallabsorption nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Wand der Hülle aus zu Schwingungen anregbarem Material besteht, z.B. hartem Kunststoff, oder mit solchem Material belegt ist.
Bauteil zur Schallabsorption nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle in ihrer Dicke durch Stege, Bänder oder Wände fixiert ist.
Bauteil zur Schallabsorption nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schallabsorptionsmaterial zur Füllung mittels schreddern oder stanzen verkleinert ist.