DE2438987A1

DE2438987A1 - Schallabsorbierende mehrschichtplatte

Info

Publication number: DE2438987A1
Application number: DE2438987A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Schmidt; Peteralexander Schmidt; Thomas Schmidt
Original assignee: SCHMIDT HELMUT DR 6710 FRANKENTHAL
Current assignee: SCHMIDT HELMUT DR 6710 FRANKENTHAL
Priority date: 1974-08-14
Filing date: 1974-08-14
Publication date: 1976-02-26

Description

Schallabsorbierende Mehrschichtplatte Die Erfindung betrifft eine schallabsorbierende Mehrschichtplatte, wie sie insbesondere als Decken- und Wandbelegungen in umbauten Räumen, in Fahrzeugen und Schallschutzkapseln sowie als Abschirmungen an Straßen und Maschinen und schließlich auch bei Schalldämpfern Verwendung finden.
Schallabsorbierende Platten bestehen im allgemeinen aus durchgehend porösem Material wie Mineralwolle, Holzfasern, offenzelligem Kunststoffschaum oder dergl. Eine ausreichende Stabi-Itä wird meist durch den Zusatz entsprechender Bindemittel erreicht. Die Ansicht- bzw. Dekorfläche der Platten wird vielfach mit einer perforierten Folie, einem akustisch transparenten Vlies oder Gewebe usw. kaschiert. Derartige schallabsorbierende Platten werden in Halteprofile eingelegt, in Rahmen gehalter-t oder an tragenden Unterkonstruktionen durch Klipse oder Klebeverbindungen befestigt Derartige Platten sind im allgemeinen mechanisch nicht beanspruchbar. Ihre Stabilität ist umso geringer je größer ihr akustisches Absorptionsvermögen ist, da ausreichend poröse Materialien nur eie geringe Festigkeit haben. Aus diesem Grund ist eine Halterung der Akustikplatten im Abstand von jeweils wenigen Dezimetern erforderlich. Dies bedingt einen relativ hohen Materialaufwand für die Unterkonstruktion sowie lange Montagezeiten.
Es sind auch sclzallabsorbierande Verkleidungen bekanntgeworden, die aus schalldurchlässigen tragenden 2latten, Kassetten, Paneelen oder dergl. bestehen, in die schallschluckendes Naterial wie Mineralwollefilze oder offenzellige Kunststo£schäume ein- oder aufgelegt sind. Die Tragformen bestehen aus Metall, Gips, Kunststoff usw. und sind meist perforiert oder geschlitzt. Der Schallschluckstoff ist mit der Abdeckschicht im allgemeinen nicht mechanisch verhindern. Der Preis derartiger Verkleidungen ist relativ hoch, da bei kleinformatiger Verlegung hohe Montagekosten (wie bei Akustikplatten), bei großformatigen Elementen aber hohe Materialkosten (durch die erforderliche Aussteifung) entstehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen und eine preiswert herstellbare, auch im Großformat selbst-tragende, relativ leichtgewichtige und dennoch hochgradig schallabsorbierende Platte zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wurde das von Sandwich- bzw. Mehrschichtplatten her bekannte Bauprinzip herangezogen. Es ist bekannt, daß Mehrschichtplatten bei geringem Gewicht eine sehr hohe Stabilität aufweisen können. Dennoch wurde bisher dieses Prinzip auf den Aufbau schallabsorbierender Platte nicht übertragen, die industrielle Praxis beschränkte sich darauf, Mehrschichtplatten ausschließlich mit geschlossenem und damit schallreflektierenden Deckschichten herzustellen und verwandte gleichzeitig Kernmsterialien aus zumeist geschlossenzelligem Kunststoffschaum oder wabenartigen Strukturen, die keine eigentlichen schallabsorbierenden Eigenschaften haben.
Zur Lösung der obeiigenannten Aufgabe ist nun erfindungsgemäß vçrgesehen, daß eine im Frequenzbereich von 1000 bis 4000 Hz im Mittel zu mindestens 30 7% schallabsorbierende Kernschicht aus Shaumkunststoff zur Formstabilisierung beidseitig mit Deckschichsteiraftschlüssig verbunden ist und daß m mindestens eine dpr Deckschichten die Weiterleitung des ankommenden Schalles in die absorbierende Kernschicht in ausreichendem Maße ermöglicht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Eine die bevorzugten Maßnahmen der Erfindung besteht darin, daß das schallabsorbierende Material der Kernschicht aus Schaumkunststoff besteht und eine Steifigkeit von mindestens 0,2 kp/cm3 aufweist und weiterhin vorzugsweise die Steifigkeit der Materials gem. einem Elastizitätsmodul ausgebildet ist, der senkrecht zu den Deckschichten um mindestens 0,3 mal größer ist als parallel zu diesen.
Es ist zwar bei den vorgenannten Mehrschichtplatten, die im Prinzip aus zwei relativ dünnen Deckschichten (Einzeldicke d) und einer dazwischen liegenden demgegenüber dicken Kernschicht aus leichtem Füllmaterial wie z. B. Schaumkunststoff (Dicke h) bestehen, bereits auf einen hohen--E-lastizitätsmodul E geachtet worden, gem. der Formel für die Biegesteife: 2 B = E e h2 d 2 Der Elastizitätsmodul der Kernschicht Ek ist dabei scheinbar ohne Belang, da er in der Formel nicht vorkommt. In Wirklichkeit ist er jedoch neben der Biegesteife der Deckschicht mitbestimmend für die Knickstabilität der Platte; er sollte daher nicht zu klein sein.
Allgemein kann man die Auswahlbedingungen für die Materialien und den Aufbau vorteilhafter schallabsorbierender Mehrschichtplatten gem. der Erfindung wie folgt chaiakterisieren: 1. Die Kernschicht muß aus offenporigem oder faserigem Schaumkunststoff bestehen und einen zur optimalen Schallabsorption möglichst günstigen Strömungswiderstand aufweisen.
Sie sollte außerdem eine genügend große rormstabilität haben, um die vorkommenden Kräfte aufnehmen zu können.
Dazu ist es empfehlenswert, daß die Steifigkeit (Ek/h) mindestens 0,2 kp/cm3 beträgt. Besonders günstig ist es, wenn der Elastizitätsmodul senkrecht zu den Deckschichten mindestens um den Faktor 0,3 größer ist als parallel dazu.
2. Von den Deckschichten muß mindestens die dem Schall ausgesetzte so weit schalldurchlässig sein, daß die Schallwellen in dem erforderlichen Maße durch ihre Öffnungen in die absorbierende Kernschicht eindringen kann. Eine optimale Stabilisierung der Platte wird erreicht, wenn die Biegesteife beider Deckschichten etwa gleich groß ist.
Falls außer der Schallabsorption zusätzlich auch eine Dämmung der Schalles erreicht werden soll, so muß die dem Schalleintritt abgewandte Seite aus einer nichtdurchbrochenen, geschlossensen Deckschicht bestehen. Eine deratige Sandwichplatte kann für dann als selbsttragendes Element z. B.\eine Maschinenkapsel oder einer Schall-Abschirmwand verwendet werden.
Eine verfahrensgemäß günstige Fertigung der Sandwichplatten ergibt sich, wenn die Kernschicht durch Aufschäumen eines Kunststoffes hergestellt wird, wobei gleichzeitig die Verbindung mit den Deckschichten erfolgt. In diesem Fall muß jedoch die sich in den Durchbrechungen der Deckschicht im allgemeinen bildende Schäumhaut nachtränglich zerstört werden, um die Schallabsorption nicht zu beeinträchtigen. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, da3 die Deckschicht außen mit einer Papier-bzw ocier Kunststoffolie beklebt ist, an der der Schaum im Bereich der Durchbrechungen der Deckschicht haftet. Danach wird die Folie abgerissen, wobei die Schaumhaut mitgenommen wird, so daß der offenzellige Schaum der Kernschicht in den Durchbrechungen sichtbar ist. Die Bildung einer Schäumhaut an den Durchbrechungen der Deckschicht wird auch verhindert, wenn gleichzeitig zwei Elemente hergestellt werden, deren durchbrochene Deckschichten kor,o;ruent aneinander gestellt werden, so daß der Schaum beider Kernschichten über die Durchbrechungen der Deckschichten miteinander in Verbindung steht. Nach der Herstellung werden diese Schaumverbindungen durchgetrennt.
Zur Erhöhung der Knickfestigkeit können anstelle ebener Deckschichten auch gewellte, profilierte oder sonstwie strukturierte Platten oder Folien verwendet werden Andererseits können auch sogenannte Strukturschäume verwendet werden, die eine relativ dicke Haut hoher Festigkeit bilden. In diesem Fall sind keine zusätzlichen Deckschichten erforderlich. Das Raumgewicht in den Randzonen muß jedoch mindestens um den Faktor 10 größer sein als in der Kernschicht, wenn die mechanische Stabilität einer Sandwichstruktur ereicht werden soll. Die Deckschicht muß mindestens einseitig nachträglich durchbrochen werden, damit der offenzellige Kern für den durch diese Durchbrechungen zindringenden Schall erreichbar ist.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Mehrschichtplatte der Erfindung mit geschlitzter Deckschicht Fig. 2 zeigt eine Nehrschichtplatte gem.der Erfindung mit beidseitig gelochten oder geschlitztenDeckschichten im Querschnitt.
mit In den Figuren sind die Deckschichtens\1, die Kernschicht mit 2 btzeichnet. Die dort gezeigten Dickenverhältnisse der Schichten zueinander sind typisch. Die absoluten stärken können z. B.
den 0,5 mm bei\ Deckschichten und 20 mm im Falle der Kernschichten betragen. Es sind jedoch auch kleinere und größere Werte selbstverständlich möglich.
Im übrigen kann das Material bzw. das Finish der Deckschichten bei Verwendung innerhalb von Räumen einer gewünschten Dekorwirkung angepaßt werden. Schließlich ist der gezeigte dreischichtige Aufbau nicht zwingend, es kann z. B. zwischen der eigentlichen Deckschicht und der schallabsorbierenden Kernschicht eine Zwischenschicht, z. B. ein poröses Gewebe oder Faservlies eingelegt werden.
Fig. 2 zeigt den Fall der Verwendung verschiedener schallabsorbierender Kernschichtmaterialien. Aus Kostengründen kann es nämlich opportun sein, die Deckschichten nicht in ihrer ganzen Fläche durch eine Kernschicht zu verbinden, sondern nur an bestimmten Stellen in Form von Streifen oder Zylindern.
Der Zwischenraum wird dann mit preiswerterem Absorptionsmaterial wie etwa Holz- oder vorzugsweise Mineralwolle ausgefüllt. Mit 2 ist ein Kunstschaumstoff bezeichnet, der insbesondere aus Polyurethan bestehen kann und die Deckschichten 1 miteinander verbindet. Hierfür kommen z. B. Phenolharz, Harnstoffharz und Polyesterharz sowie Polyätherharz und Polyvinylchlorid-Schäume in Frage. Hit 7 ist das mit der Deckschich-t nicht notwendigerweise verbundene kos-tengünstigere Absorbtionsmaterial bezeichnet. Die Durchbrechelgen 4 der Deckschichten können sich vor den Stegen 2 gleichmäßig oder mit Unterbrechungen fortsetzen.

Claims

Patentansprüche

1. Schallabsorbierende Mehrschichtplatte, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Frequenzbereich von 1000 bis 4000 Hz im Mittel zu mindestens 30 % schallabsorbierende Kernschicht aus Schaumkunststoff zur Formstabilisierung beidseitig mit Deckschichten kraftschlüssig verbunden ist und daß mindestens eine der Deckschichten die Weiterleitung des ankommenden Schalles in die absorbierende Kernschicht in ausreichendem Maße ermöglicht.

2. Mehrschichtplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schalldurchlässige Deckschicht bezüglich ihres Durchlaßquerschnittes zu mindestens 5 c/o durchbrochen ist und daß die Kernschicht aus offenzelligem Schaumkunststoff mit einer Steifigkeit von mindestens 0,2 kp/cm3 besteh.

3. Mehrschichtplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schallabsorbierende Kernschicht aus Polyurethan besteht.

4. Mehrschichtplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schalldurchlässige Deckschicht in Schallrichtung zu mindestens 10 bis 50 Vo durchbrochen, insbesondere geschlitzt oder gelocht ist.

5. Mehrschichtplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als schallabsorbierende Kernschicht ein Kunststoff verwendet ist, de-f sich beim Aufschäumen mit den Deckschichten verbindet.

6. Mehrschichtplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Kern- und Deckschichten aus dem gleichen Kunststoffmaterial, vorzugsweise Polyurethan mit verschiedener Dichte und Zellstruktur bestehen, wobei das Raumgewicht der Außen- bzw. Deckschichten mindestens um den Faktor 10 größer ist als das der Kernschicht.

7. Mehrschichtplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten aus Metall oder Kunststoff bestehen und vorzugsweise mit einer versteifenden Profil-ierung versehen sind.

8. Mehrschichtplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftschlüssige Verbindung zwischen Kernschicht und Deckschicht nicht über den gesamten Bereich der Platte erfolgt.

9. Mehrschichtplatte nach Anspruch 8, dadurch gekenozeichnet, daß die Kernschicht teils aus Material besteht, das mit den Deckschichten kiaftschlüssig verbunden, z. B. verklebt ist, und zum Teil aus anderem schallabsorbierenden Material, wie insbesondere Mineralfasern, die nicht mit den Deckschichten verbunden sind.

10. Mehrschichtplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeiclmet, daß die eine Deckschicht schalldurchläsoig (durchbrochen) und die andere Deckschicht schallundurchlässig (undurchbrochen) ist.

11. Mehrschichtplatte nach einem der Ansprüche 1 bis lO, dadurch gekennzeichnet, daß die schallabsorbierende Kernschicht eine richtungsabhängige Formstabilität aufweist und der ihre Steifigkeit kennzeichnende Elastizitätsmodul senkrecht zu den Deckschichten mindestens 0,3 mal größer ist al parallel dazu.

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