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Die Erfindung betrifft ein Akustikelement.
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Lange Nachhallzeiten in Räumen führen zu störenden Grundgeräuschpegeln und schlechter Sprachverständlichkeit. Schallharte Architektur, gestiegener Kommunikationsbedarf am Arbeitsplatz und hohe Personalbelegungsdichten in Büros sind aktuelle Entwicklungen, die die Anforderungen an Akustiksysteme erhöhen. Diese Systeme sollen den Nachhall in den Räumen verringern, so dass der Grundgeräuschpegel weniger wahrgenommen wird.
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Aktuell erfolgt die Schallabsorption überwiegend über den Einsatz von Produkten mit Mineralwolle oder verschiedenartigen Schäumen wie zum Beispiel Polyurethan-Weichschäumen. Diese Produkte sind jedoch nicht faltbar, so dass die Verpackungs- und Transportmöglichkeiten eingeschränkt sind. Ein weiteres Problem beim Einsatz dieser Stoffe ist die fehlende Nachhaltigkeit dieser Produkte, die teilweise als Sondermüll entsorgt werden müssen.
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Darüber hinaus werden Vliesstoffe, also textile Flächengebilde aus einzelnen Fasern, zur Schallabsorption eingesetzt. Nachteilig ist, dass unregelmäßig geschichtete Fasergebilde, sogenannte Non-Wovens, nur in großen Schichtstärken akustisch wirksam sind. Dies führt zu einer relativ hohen Masse und zu einem großen Volumen, um eine Schallabsorption zu erreichen. Beispielsweise ist bei Vliesstoffen eine relativ hohe Materialstärke von etwa 5 bis 6 cm erforderlich, um eine wirksame Schallabsorberklasse nach DIN EN ISO 11654 zu erreichen.
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Vliesstoffe haben darüber hinaus den Nachteil, dass sie insbesondere auf größeren Flächen nicht unter Spannung bspw. an der Wand oder der Decke angebracht werden können, da das Material nachgiebig ist. Aufgebrachte Spannung wird aufgrund der Relaxation nicht dauerhaft gehalten. Das Vlies dehnt sich und wirft Falten oder kann im schlimmsten Fall sogar reißen.
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Weiterhin sind Gewebe für die Schallabsorption bekannt. In diesen Geweben sind die einzelnen Fasern in den Garnverbund eingedreht, so dass relativ glatte Gewebe entstehen. Deren Absorptionsvermögen ist ebenfalls eher gering.
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Insofern besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Material zur Schallabsorption zur Verfügung zu stellen, welches gegenüber den Produkten des Standes der Technik ein verbessertes Schallabsorptionsvermögen aufweist. Das Material soll gegenüber den Maßnahmen des Standes der Technik ein geringeres Volumen von etwa 30 bis 50% einnehmen bzw. eine geringere Masse aufweisen. Weiterhin sollte das Material einfach zu verpacken bzw. zu konfektionieren und ohne großen Aufwand zu transportieren sein. Darüber hinaus sollte das Material nachhaltig verwendbar, das heißt umweltverträglich und recyclebar, sein.
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Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung ein Akustikelement umfassend einen textilen Gewebeabschnitt, der zumindest einseitig eine aufgeraute Oberfläche mit einer Vielzahl abstehender Fasern aufweist.
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Die Schallabsorption wird dadurch bewirkt, dass die spezifisch leichten abstehenden Fasern der aufgerauten Oberfläche durch den Schall in Schwingung versetzt werden, welche sich auf das dichte und spezifisch schwere textile Grundgewebe übertragen. Die Schallwellen werden somit auf das Gewebe geleitet und von diesem absorbiert.
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Das Grundgewebe wird zunächst gewebt. Nachträglich wird durch Lösen einzelner Fasern aus dem Gewebe durch Bürsten und Aufkämmen die aufgeraute Oberfläche Fasern.
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Das Akustikelement ähnelt in der Grundform einer textilen Decke. Das Grundgewebe des erfindungsgemäßen Akustikelement ist faltbar oder rollbar, so dass es sich ein einfacher Weise verpacken, konfektionieren und transportieren lässt.
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Es ist durch einen transportablen oder ortsfest installierten Rahmen ergänzt, auf den es passgenau aufgespannt wird, so dass das Grundgewebe unter leichter Spannung steht. Die Spannung führt zu einer Erhöhung der Schallabsorption und richtet die an der Oberfläche abstehenden Fasern aus.
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Das Fixieren der Gewebe kann beispielsweise fest durch Kleben, Klammern oder Nageln erfolgen oder lösbar mithilfe von Nieten oder Ösen.
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Das Akustikelement kann in beliebiger Weise angebracht oder aufgestellt werden. Vorzugsweise wird das Akustikelement parallel zur Wand bzw. Decke angebracht. Hierbei beträgt der Abstand zwischen Decke und Wand (Hohlraumtiefe) vorzugsweise 0 bis 400 mm.
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Die wenigstens eine aufgeraute Seite des Akustikelements weist bei der Installation stets in die Raummitte. Die Oberfläche der anderen Seite des Akustikelements kann ebenfalls aufgeraut sein, um von den Gebäudeteilen übertragene Reflexionen zu absorbieren. Das erfindungsgemäße Akustikelement kann somit bidirektional wirksam sein.
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Das Grundgewebe weist den weiteren Vorteil auf, dass die Dichte der gelösten Fasern durch die an sich bekannten Webtechniken individuell eingestellt werden kann, so dass das Absorptionsvermögen an die gewünschten Anforderungen angepasst werden kann.
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Vorzugsweise weisen die Fasern dieser Oberfläche eine mittlere Mindestlänge von 2 bis 40 mm auf. Damit bezeichnet ist der über das Grundgewebe hervor stehende Teil.
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In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Faserlänge der aufgerauten Fasern 5 bis 40 mm. Eine Faserlänge von 15 bis 30 mm ist besonders bevorzugt. Erfindungsgemäß ist – beispielsweise im Vergleich zu Dämmungen mit Naturwolle oder Mineralwolle – eine relativ große Faserlänge vorgesehen.
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Das Akustikelement weist vorzugsweise eine Materialstärke von 0,5 bis 4 cm auf. Bevorzugt sind 1 bis 3 cm, besonders bevorzugt 1,8 bis 2,5 cm.
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Das Grundgewebe des Akustikelements ist ein an sich bekanntes textiles Flächengebilde, bei dem mindestens zwei Fadensysteme, Kette und Schuss, verkreuzt werden. Die Gewebe können unterschiedliche Verkreuzungen von Kette und Schuss haben, wodurch unterschiedliche Grade der Schallabsorption erreicht. Als Bindungsarten des Gewebes des Akustikelements sind beispielsweise Leinwandbindung, Körperbindung und Atlasbindung geeignet. Hierbei ist die Atlasbindung bevorzugt, um eine höhere Gewebedichte zu weben.
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Die Fäden der Gewebe können unterschiedliche Materialien enthalten oder daraus bestehen. Beispielsweise enthalten die Fäden Kunststoffe wie Polyethylenterephthalat (PET), Polyester, Polyacryl oder Polyamid sowie Naturfasern aus Baumwolle oder Wolle enthalten. Auch der Einsatz von Glasfasern ist möglich. Vorzugsweise enthalten die Fäden schwer entflammbare Materialien wie Polyester, oder bestehen hieraus. Geeignete Polyesterfasern und -fäden werden beispielsweise von der Trevira GmbH, Deutschland, unter dem Namen Trevira CS angeboten. Darüber hinaus können glasfaserverstärkte Kunststoffe eingearbeitet sein, welche den Brandschutz weiter erhöhen.
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Als Fäden sind sowohl Garne als auch Zwirne geeignet. Bevorzugt weisen die Fäden einen Titer von 2 bis 5 nm (Nummerierung metrisch; Meter pro 1 g Garn) auf. Bevorzugt ist ein Titer von 3 bis 4 nm, besonders bevorzugt von 3,2 bis 3,8 nm.
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Die Fadendichte des Gewebes (Fäden pro cm für Kette und Schuss), bezogen auf das nicht aufgeraute Gewebe, beträgt vorzugsweise in der Kette und im Schuss jeweils 10 bis 40 Faden pro cm.
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Das Flächengewicht des Gewebes, bezogen auf das nicht aufgeraute Gewebe, beträgt vorzugsweise 600 g / m2 bis 1100 g / m2.
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Die aufgeraute Oberfläche wird erhalten durch ein Bürsten und Kämmen des Gewebes. Zunächst lösen sich einzelne Fasern aus dem Gewebe und können anschließend aufgekämmt werden. Die Fasern sind durch das Bürsten weiterhin zumindest mit einem Ende mit dem Gewebe bzw. dem Garn verbunden. Zum Kämmen können geeignete Kämme mit Metalldrähten oder Kunststoffborsten eingesetzt werden.
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Das Gewebe des Akustikelements der vorliegenden Erfindung kann einlagig oder mehrlagig sein. Hierbei ist es möglich, lediglich die Oberfläche einer bzw. einiger Grundgewebe aufzurauen.
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Ebenso können Grundgewebe mit aufgerauten Oberflächen übereinander gelegt sein. Hierbei ist ein Abstand von 1 bis 20 mm zwischen den einzelnen deckenartigen Gewebeabschnitten bevorzugt. Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn die aufgerauten Oberflächen der übereinandergelegten Akustikelemente in Bezug auf die Ausrichtung der aufgerauten Oberflächen im Raum jeweils auf der gleichen Seite angeordnet sind.
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Weiterhin können verstärkte Gewebe eingesetzt werden, bei denen mehrere Kett- oder Schussfadensysteme eingesetzt werden.
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Das Akustikelement kann vor dem Ausbürsten des Gewebes zur Erzeugung der abstehenden Fasern eingefärbt oder bedruckt sein, wodurch ästhetische Anforderungen erfüllt werden. Die Einfärbung der Fäden bzw. Fasern der erfindungsgemäßen Akustikdecken ist aus dem Stand der Technik bekannt. Gleichwohl können die Gewebe mit schalldurchlässigen Materialien wie Stoffen, Netzen, Gittern und dergleichen überspannt sein.
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Die erfindungsgemäßen Akustikdecken können je nach Aufbau Schallabsorptionsgrade αW nach DIN EN ISO 11654 von mindestens 0,70, vorzugsweise von mindestens 0,80 erreichen. Insofern können die Aufbauten in die Schallabsorberklassen C bzw. B nach oben genannter Norm eingestuft werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
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1 ein Akustikelement in perspektivischer Ansicht;
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2 ein Akustikelement in einem Detailausschnitt einer schematischen Schnittansicht und
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3 ein doppellagiges Akustikelement in schematischer Seitenansicht.
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1 zeigt ein Akustikelement 10, bestehend aus einem Rahmen 4 und einem darauf aufgespannten textilen Gewebeabschnitt 1, der als Schallabsorber dient. Die Spannung des Gewebeabschnitts 1 ist vorteilhaft für dessen akustische Wirkung. Wesentlich ist, dass der Gewebeabschnitt 1 zumindest an einer Oberfläche stark aufgeraut ist, so dass eine Vielzahl langer Fasern 3 von der Oberfläche abstehen. Trotz der Aufrauung bleibt das textile Grundgewebe 2 erhalten. Optisch wirkt das Akustikelement wie ein Bildrahmen mit aufgespannter flauschiger Decke. Dabei kann die Oberfläche über das Grundgewebe selbst oder einen nachträglich Druck auf das Grundgewebe farbig gestaltet werden. Auch kann aus optischen Gründen ein akustisch offenes Gewebe vor die akustisch wirksame Schicht gespannt werden.
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Den grundsätzlichen Aufbau eines Akustikelements 10 zeigt die Schnittansicht in 2. Das Grundgewebe 2 ist hier stark vereinfacht mit nur einer Fadenlage in Leinwandbindung dargestellt. Es ist mit Ösen und Nieten 5 an dem Rahmen 4 befestigt. Von dem Grundgewebe 2 stehen an der aufgerauten Oberfläche eine Vielzahl von langen Fasern 3 ab. Schall, der in der mit dem Blockpfeil bezeichneten Richtung auf das Akustikelement 10 trifft, versetzt die einzelnen Fasern 3 in Schwingungen. Begünstigt wird dies durch die sehr geringe Masse der Fasern 3. Da diese aber nicht lose aneinander liegen, sondern fest im Grundgewebe 2 verwurzelt sind, werden die Schwingungen direkt in das dicht gewebte Grundgewebe 2 mit seiner ungleich höheren Masse eingeleitet. Bis es zur Schwingungsanregung des Grundgewebes 2 in hörbaren Frequenzen kommt, wird bereits ein Teil der Schallenergie absorbiert. Das dichte Grundgewebe 2 verhindert zudem weitgehend den Durchtritt von ungefilterten Schallwellen. Gerade Schallwellen, die an Gebäudeteilen bereits reflektiert wurden und daher bereits eine reduzierte Amplitude besitzen, werden an dem erfindungsgemäßen Akustikelement absorbiert oder zumindest stark gedämpft, so dass gerade der für die Gesprächsführung störende Nachhall in ansonsten schallharten Räumen reduziert wird.
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Der erfindungsgemäße Effekt des Akustikelements 10 lässt sich durch mehrlagige Anordnungen von Gewebeabschnitten 1, jeweils umfassend ein Grundgewebe 2 und davon zumindest an einer Oberfläche abstehende Fasern 3 verstärken. Wichtig ist dabei nur, dass die zwischen jeweils zwei Grundgeweben 2 eingeschlossene Faserlage 3 außerhalb der Randbereiche nicht komprimiert wird. Die randseitige Festlegung im Rahmen 4 und die Vorspannung begünstigt, dass die mehreren Gewebeabschnitte 1 lose aneinander liegen und so jedes für sich eine Wirkung entfalten können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN EN ISO 11654 [0004]
- DIN EN ISO 11654 [0030]
