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Die
Erfindung betrifft ein Bauelement mit Schall absorbierender Wirkung
insbesondere zur Auskleidung von Wänden und Decken der
Innenräume von Bauwerken, mit einer sich selbst tragend
steifen Tragplatte aus Holzwerkstoff oder einem physikalisch ähnlichen
Werkstoff, welche Tragplatte von einer oberen zu einer unteren Hauptfläche
durchgehende und beidseitig offene Plattenlöcher in mindestens
teilweise gleichmäßiger Verteilung auf den Hauptflächen
aufweist, und mit einer über einer oberen Hauptfläche
der Tragplatte schichtweise angeordneten Deckplatte, welche Deckplatte
eine am Bauwerk sichtbare Oberfläche zu bilden bestimmt und
mit an dieser sichtbaren Oberfläche mindestens teilweise
gleichmäßig verteilten und zu ihrer der Tragplatte
nächstliegenden Bodenfläche durchgehende Verbindungslöchern
versehen ist, wobei die Dicke der Deckplatte zwischen ihrer sichtbaren
Oberfläche und ihrer Bodenfläche geringer als
die Dicke der Tragplatte zwischen ihren Hauptflächen ist;
wobei der Querschnitt der Verbindungslöcher in der sichtbaren
Oberfläche der Deckplatte kleiner als der Querschnitt der
Plattenlöcher in der Tragplatte ist und wobei die Anzahl
der Verbindungslöcher bezogen auf die sichtbare Oberfläche
der Deckplatte größer ist als die Anzahl der Plattenlöcher
bezogen auf die Hauptflächen der Tragplatte und wobei die
Deckplatte aus Holzwerkstoff oder einem physikalisch oder ästhetisch ähnlichen
Werkstoff hergestellt ist und mit der oberen Hauptfläche
der der Tragplatte verbunden ist.
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Außerdem
betrifft die Erfindung das materielle Ergebnis eines Verfahrens
zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauelements.
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Bauelemente
der genannten Art sind aus
DE 198
39 973 A1 bekannt. Sie werden bisher hauptsächlich
zur Auskleidung von Innenräumen eingesetzt, um Luftschall-Schwingungen
abzudämpfen und ihre Reflektion an Wänden und
Decken zu verringern. Durch die über die Plattenflächen
gleichmäßig verteilten Plattenlöcher
wird auftreffender Luftschall in die Tiefe der Platten und gegebenenfalls
auch noch in angrenzende Hohlräume von Wänden
und Decken weiter geleitet und darin durch ungeordnete Reflektion
und innere Reibung aufgefangen. Holzwerkstoff hat für solche
Bauelemente besondere Vorteile: Er ist verhältnismäßig
weich und kann so verarbeitet sein, dass kaum Resonanz mit Luftschall-Schwingungen
entsteht. Er isoliert gut gegen Wärmeübergang
von und zu abgeteilten Räumen. Er nimmt Luftfeuchtigkeit
auf und gibt solche wieder ab je nach der Umgebungstemperatur und
bewirkt so vorteilhaftes Klima. Schließlich kann Holzwerkstoff
zu Bauelementen mit ästhetisch besonders vorteilhafter, d.
h. allgemein besonders beliebter sichtbarer Oberfläche
verarbeitet werden. Die Erfindung betrifft aus den genannten physikalischen
und ästhetischen Gründen hauptsächlich,
wenn auch nicht ausschließlich, die Herstellung von Bauelementen
der genannten Art aus Holzwerkstoff.
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Der
Querschnitt, die Verteilungsdichte und die Tiefe der Löcher,
außerdem das Material und die Dicke der Platten eines Bauelements
der genannten Art müssen genau auf die akustische Wirkung
abgestimmt sein, die bei Einsatz zur Auskleidung der Innenräume
von Bauwerken verlangt wird. Deshalb weisen die bekannten Bauelemente
eine Deckplatte mit einer mikroperforierten Oberfläche
auf, die aus aesthetischen Gründen in Auskleidungen von
Innenräumen den optischen Eindruck einer möglichst
geschlossenen Bauteil-Oberfläche vermitteln soll. Insbesondere
Bauelemente der genannten Art mit Deckplatte aus Holz oder ähnlichen
Werkstoffen, beispielsweise aus miteinander verbundenen Fasern, lassen
sich mit verhältnismäßig dicht nebeneinander angeordneten
Löchern geringen Querschnitts an sichtbarer Oberfläche
und mit der erforderlichen akustischen Wirkung bisher nur mit erheblichem technischem
Aufwand herstellen.
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In
DE 299 11 495 U1 ist
ein Schall absorbierendes Bauelement mit dicker tragender Schicht
vorzugsweise aus zementgebundenen Partikeln aus rezykliertem Kunststoff
und frontseitig mit dünner Deckschicht aus Holz oder holzähnlichem
Werkstoff dargestellt. Die Deckschicht weist eine Mikroperforation von
Löchern auf, die durch Bohren oder Stanzen oder mittels
Laser hergestellt sind und deren Durchmesser jeweils kleiner als
1,5 mm ist. In der tragenden Schicht befinden sich ungeordnete Durchgänge und
regelmäßig angeordnete Vertiefungen für
die Aufnahme des durch die Löcher der Mikroperforation in
der Deckschicht dringenden Schall. Die der Deckschicht zugekehrten
Vertiefungen sind auf jeweils ein Loch der Mikroperforation ausgerichtet
und weisen einen wesentlich größeren Querschinitt
als die Löcher im der Deckschicht auf. Demnach ist die
Packungsdichte der Löcher auf der äußeren
Oberfläche der Deckschicht und so auch die Absorption von Schall
an der Deckschicht durch die Vertiefungen in der tragenden Schicht
bestimmt und dementsprechend begrenzt. Der Abstand der Löcher
voneinander beträgt typisch etwa 5 mm. Zur Herstellung
des bekannten Bauelements werden die tragende Schicht und die vorher
mit Mikroperforation versehene Deckschicht sandwichartig aufeinander
gepresst und verleimt.
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Die
Herstellung feiner Verbindungslöcher in einer Deckschicht
aus Holzfurnier oder aus einem ähnlich brüchigen
Werkstoff durch Perforation mittels Stanzen oder Nadeln versetzt
die Deckschicht in die Gefahr des Zusammenbruchs. Diese Gefahr ist umso
größer, je enger die Verbindungslöcher
nebeneinander gepackt und je stärker die absorbierende Wirkung
der freien Oberfläche der Deckschicht sein sollen. Zur
Befriedigung der jetzt üblichen Erfordernisse an die Absorptionsfähigkeit
der Bauelemente und an die Packungsdichte der durch Nadeln oder Stanzen
erzeugten Verbindungslöcher in einer Deckschicht kann beispielsweise
Holzfurnier als Werkstoff der Deckplatte nur eingesetzt werden,
wenn es durch ein Laminat reißfesten Papiers verstärkt
ist, weil anders durch Stanzen oder Nadeln zum Erzeugen der Verbindungslöcher
der Holzwerkstoff der Deckplatte erheblich geschädigt würde.
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Die
Laminierung des Holzwerkstoffs für die Deckplatte mit reißfestem
Papier erfordert hohen materiellen und verfahrenstechnischen Aufwand.
Außerdem können auch in durch reißfestes
Papier verstärktem Holzwerkstoff die Verbindungslöcher
nicht beliebig fein, ihre Anzahl auf der sichtbaren Oberfläche
der Deckplatte nicht beliebig groß und ihre Verteilung
auf der sichtbaren Oberfläche nicht beliebig dicht erzeugt
werden. Der ästhetischen und akustisch wirksamen Ausgestaltung
der bekannten Bauelemente sind deshalb enge Grenzen gesetzt.
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Der
Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, besonders wirtschaftlich
Bauelemente der anfangs genannten Art mit Deckplatten aus Holzwerkstoff
oder einem physikalisch oder ästhetisch ähnlichen
Werkstoff herzustellen und eine besonders hohe akustisch absorbierende
Wirkung durch besonders dicht nebeneinander gepackte Verbindungslöcher
in den Deckplatten zu erzeugen.
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Die
erfinderische Lösung der genannten Aufgabe ist bei einem
Bauelement der anfangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass
die Tragplatte eine Dicke von 3 bis 8 Millimeter, vorzugsweise von etwa
6 Millimeter und 10 000 bis 30 000, vorzugsweise etwa 20 000 etwa
kreiszylindrische Plattenlöcher pro Quadratmeter ihrer
Hauptflächen aufweist, welche Plattenlöcher einen
Durchmesser gleich oder größer als 3 Millimeter,
vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 5 Millimeter aufweisen,
dass die Deckplatte eine Dicke von 0,2 bis 1 Millimeter, vorzugsweise
etwa 0,4 Millimeter und 200 000 bis 400 000, vorzugsweise etwa 300
000 Verbindungslöcher pro Quadratmeter ihrer sichtbaren
Oberfläche aufweist, welche Verbindungslöcher
einen Durchmesser von 0,2 bis 1 Millimeter, vorzugsweise von 0,3
bis 0,5 Millimeter aufweisen, dass die Deckplatte unmittelbar schichtweise
auf die gesamte obere Hauptfläche der Tragplatte geklebt
oder geleimt ist und dass die Verbindungslöcher in die
Deckplatte auf der Tragplatte eingenadelt sind, nachdem die Deckplatte
durch Kleben oder Leimen mit der Tragplatte verbunden ist.
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Zur
Herstellung eines Bauelements mit den erfinderischen Merkmalen wird
im Sinne der Lösung der genannten technischen Aufgabe vorteilhaft
ein erfinderisches Verfahren angewendet, das im wesentlichen darin
beteht, dass die Plattenlöcher in der Tragplatte durch
Stanzen oder Fräsen hergestellt werden, bevor die Deckplatte
und die Tragplatte schichtweise durch Kleben Leimen miteinander
verbunden werden, und die Verbindungslöcher in der Deckplatte
durch Nadeln hergestellt werden, nachdem die Deckplatte durch Kleben
oder Leimen mit der Tragplatte verbunden ist. Das Herstellungsverfahren
der Nadelung hinterlässt am fertigen Produkt jedenfalls
einwandfrei erkennbare Spuren, die als materielle Merkmale der Erfindung
gelten können.
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Bei
der Erzeugung der Verbindungslöcher in der Deckplatte durch
Nadeln wird derjenige Werkstoff, der in der Deckplatte ursprünglich
den Raum eines Verbindungslochs ausfüllt, jeweils durch
eine eindringende Nadel im wesentlichen seitlich abgedrängt
und damit der Werkstoff rund um das entstandene Verbindungsloch
verdichtet. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass
die zur Erzeugung der Verbindungslöcher eingesetzten Nadeln
auch teilweise in den Werkstoff der mit der Deckplatte verbundenen
Tragplatte eindringen können, ohne die Tragplatte bezüglich
ihrer Funktion zu schädigen. In Bereichen der Querschnitte
offener Plattenlöcher, in denen der Werkstoff der Deckplatte
nicht unmittelbar durch den Werkstoff der Tragplatte unterstützt
wird, hat die Erzeugung feiner Verbindungslöcher mittels
feiner Nadeln keine ästhetisch schädliche Auswirkung
auf den Werkstoff der Deckplatte. Das technische Vorurteil wonach
zerbrechlicher Werkstoff gegen die Kräfte des Nadelns unterstützt
sein sollte, ist hier erfindungsgemäß überwunden
worden.
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Bei
der erfindungsgemäßen Abstimmung von Verteilungsdichte
und Anzahl kurzer Verbindungslöcher in der Deckplatte auf
die Verteilungsdichte und Anzahl weiter und tiefer Plattenlöcher
in der Tragplatte enden eine statistisch genügende Anzahl
von Verbindungslöchern bezogen auf die sichtbare Oberfläche
der Deckplatte frei in den darunter angeordneten Plattenlöchern,
um den auf die sichtbare Oberfläche treffenden Luftschall
akustisch wirksam zu den Plattenlöchern weiterzuleiten.
Es ist also möglich, ein akustisch zweckmäßig
wirksames Bauelement mit einer besonders dünnen Deckplatte
aus Holz oder Holzwerkstoff wirtschaftlich herzustellen und die
für die Akustik notwendigen Verbindungslöcher
in der sichtbaren Oberfläche der Deckplatte so klein zu
halten, dass sie ästhetisch insbesondere vor dem allgemein
beliebten Hintergrund von Holz kaum noch erkennbar sind oder jedenfalls ästhetisch
nicht störend empfunden werden. Es hat sich überraschend
herausgestellt, dass in dünnen Deckplatten aus Holzwerkstoff,
vorzugsweise Holzfurnier, ästhetisch vorteilhaft dauerhaft
feine Verbindungslöcher in großer Anzahl mit ästhetisch
vorteilhaft dichter Anordnung auf der sichtbaren Oberfläche
ohne erkennbare Schädigung des Holzwerkstoffs durch Nadeln erzeugt
werden können, wenn diese Deckplatten bereits mit zweckmäßig
ausgebildeten Tragplatten durch Kleben oder Leimen verbunden sind.
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Es
bedarf dabei nicht mehr des reißfesten Papiers als Laminat
zwischen Tragplatte und Holzwerkstoff zu dessen Verstärkung
während des Nadelns.
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Eine
besonders vorteilhafte Verteilung der Verbindungslöcher
in Bezug auf die Verteilung der darunter angeordneten Plattenlöcher
lässt sich erzeugen, indem man jeweils die Verbindungslöcher und
die Plattenlöcher in geradlinigen und zueinander etwa parallelen
Reihen anordnet derart, dass die zueinander etwa parallelen Reihen
der Verbindungslöcher sich mit den zueinander etwa parallelen
Reihen der Plattenlöcher einander vorzugsweise in einem Winkel
von etwa 45 Grad kreuzen
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Wenn
die akustisch dämpfende Wirkung erfindungsgemäßer
Bauelemente, die beispielsweise Tragplatten mit einer Dicke von
5 bis 6 Millimeter und Plattenlöcher gleicher Tiefe aufweisen,
verstärkt werden soll, können diese Bauelemente
im Einsatz am Bauwerk mit besonders angepassten Verstärkungsplatten
unterlegt werden. Diese Verstärkungsplatten sind bezüglich
ihrer Hauptflächen im wesentlichen gleich den Tragplatten
ausgebildet und weisen den Plattenlöchern etwa gleiche
und gleich verteilte Verstärkungslöcher auf. Wenn
die Verstärkungsplatten den Tragplatten vollständiger
Bauelemente im Einsatz am Bauwerk genau unterlegt sind, fluchten
die Verstärkungslöcher mit den Plattenlöchern
derart, dass die akustisch wirksame Tiefe der Plattenlöcher mit
der akustisch wirksamen Tiefe der Verbindungslöcher erweitert
wird. Solche Verstärkungsplatten können an die
unteren Hauptflächen der Tragplatten von erfindungsgemäßen
Bauelementen gebunden sein. Die Zusammensetzung von Bauelementen
mit Deckplatte, Tragplatte und Verstärkungsplatte ist insbesondere
dann zweckmäßig, wenn die Herstellung von einheitlichen
Tragplatten mit Plattenlöchern akustisch notwendiger Tiefe
schwieriger oder mit mehr wirtschaftlichem Aufwand verbunden wäre
als die Herstellung eines Verbunds von Tragplatte mit Verstärkungsplatte.
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Die
akustisch dämpfende und isolierende Wirkung des erfindungsgemäßen
Bauelements kann auch unter Umständen erheblich gesteigert
werden, indem man die Tragplatte mit einer Matte eines akustisch
dämpfenden Faservlieses unterlegt und dieses vorzugsweise
durch Leimen oder Kleben an der Tragplatte befestigt.
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Die
Erfindung wird am Beispiel einer in der beigefügten Zeichnung
schematisch dargestellten Ausführungsart näher
erläutert. In der Zeichnung stellen dar:
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1:
die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bauelements,
das teilweise fertig gestellt ist und sich teilweise noch im Zustand
der Herstellung befindet, und
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2:
die Draufsicht auf ein Bauelement nach 1 mit teilweise
abgerissener Deckplatte und Ansicht der darunter angeordneten Tragplatte.
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Gemäß 1 der
Zeichnung ist über der oberen Hauptfläche einer
Tragplatte 1 ein Holzfurnier 2 angeordnet. Das
Holzfurnier 2 bildet eine Deckplatte, die an die obere
Hauptfläche der Tragplatte 1 durch Kleben oder
Schweißen gebunden ist. In 1 zeigt
nur die linke Seite die Bindungen zwischen der oberen Hauptfläche
der Tragplatte und der Unterseite der Deckplatte in Form des Holzfurniers
an Auf der rechten Seite der 1 sind die
Tragplatte und das Holzfurnier zum Zweck der Erkennbarkeit noch
in ungebundenem Zustand voneinander getrennt dargestellt. An der
unteren Hauptfläche der Tragplatte 1 kann eine
akustisch dämpfende Matte 5 vorzugsweise aus Faservlies
angeordnet, vorzugsweise angeleimt oder angeklebt sein.
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In 2 der
Zeichnung ist auf der linken Seite die am fertigen Bauwerk sichtbare
Oberfläche der Deckplatte 2 und auf der rechten
Seite ein durch Abriss eines Teils der sonst darüber angeordneten Deckplatte
freigelegter rechter Teil der oberen Hauptfläche der Tragplatte 1 erkennbar.
Die Tragplatte enthält von ihrer oberen Hauptfläche
zu ihrer unteren Hauptfläche durchgehende Plattenlöcher,
auf die insgesamt als Gruppe das Bezugszeichen 3 hinweist. Die
Plattenlöcher 3 sind über die Hauptflächen
der Tragplatte 1 etwa gleichmäßig verteilt.
Die Deckplatte 2 enthält von ihrer sichtbaren
Oberfläche zu ihrer der oberen Hauptebene der Tragplatte
nächstliegenden Bodenfläche durchgehende Verbindungslöcher,
auf die insgesamt als Gruppe das Bezugszeichen 4 hinweist.
Die Verbindungslöcher 4 sind über die
sichtbare Oberfläche der Deckplatte 2 etwa gleichmäßig
verteilt. Sie sind außerdem sehr viel kleiner als die Plattenlöcher 3 in
der Tragplatte 1 und sehr viel dichter nebeneinander angeordnet
als die Plattenlöcher der Tragplatte 1. Dementsprechend
ist die Anzahl der Verbindungslöcher 4 größer
als die Anzahl der Plattenlöcher 3 bezogen auf
gleiche Flächen ihrer Verteilung.
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Die 2 der
Zeichnung lässt erkennen, dass die Verbindungslöcher 4 und
die Plattenlöcher 3 jeweils in zueinander etwa
parallelen geradlinigen Reihen angeordnet sind und dass die zueinander etwa
parallelen Reihen der Verbindungslöcher sich mit den zueinander
etwa parallelen Reihen der Plattenlöcher in einem Winkel
von etwa 45 Grad kreuzen.
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Es
hat sich beispielsweise als zweckmäßig und vorteilhaft
erwiesen, die Tragplatte 1 aus Holzwerkstoff mit einer
Dicke von etwa 5 bis 6 Millimeter herzustellen, in die Tragplatte
etwa kreiszylindrische Plattenlöcher 4 mit einem
Durchmesser von etwa 4 bis 6 Millimeter einzustanzen oder einzufräsen
und damit eine Verteilungsdichte von etwa 20 000 Plattenlöchern
pro Quadratmeter zu erzeugen. Die Plattenlöcher können
auch einen etwa rechteckigen oder quadratischen oder sternförmigen
Querschnitt aufweisen, der vorzugsweise etwa so groß wie
kreisrunde Querschnitte mit den angegebenen Durchmessern sein sollte.
Auf die so vorbereitete Tragplatte wird vorteilhaft eine Deckplatte
aus Holzfurnier mit einer Dicke von etwa 0,3 bis 0,6 Millimeter
aufgeleimt oder aufgeklebt. Ein akustisch und ästhetisch
befriedigendes Bauelement entsteht schließlich dadurch, dass
in die mit der Tragplatte verbundene Deckplatte kreiszylindrische
Verbindungslöcher mit einem Durchmesser von etwa 0,3 bis
0,5 Millimeter eingenadelt oder mittels Laser eingebrannt werden
und damit eine Verteilungsdichte von etwa 300 000 Verbindungslöchern
pro Quadratmeter erzeugt wird.
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Bei
einer Tragplatte mit etwa kreiszylindrischen Plattenlöchern,
deren Durchmesser 5 Millimeter beträgt, kann man bei einer
Verteilungsdichte von etwa 20 000 Plattenlöchern pro Quadratmeter
damit rechnen, dass die Gesamtheit der Querschnitte aller Plattenlöcher
etwa 40 Prozent der Gesamtheit einer Hauptfläche der Tragplatte
beträgt. Dementsprechend bezeichnet man die genannten Verhältnisse kurz
als so genannt lochoffene Fläche von 40 Prozent. Wenn nun
in einer Deckplatte etwa 300 000 Verbindungslöcher pro
Quadratmeter ihrer sichtbaren Oberfläche mit einem Durchmesser
von etwa 0,5 Millimeter auf eine Tragplatte mit einer lochoffenen Fläche
von etwa 40 Prozent gerichtet sind, kann man mit einer besonderen
akustischen Wirksamkeit von etwa 120 000 Verbindungslöchern
rechnen. Ähnliche Verhältnisse lassen sich erfindungsgemäß auch
mit Werkstoffen, Formen und Bemessungen schaffen, die hier nicht
ausdrücklich dargelegt sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19839973
A1 [0003]
- - DE 29911495 U1 [0005]