DE2461532B2

DE2461532B2 - Schalldaemmende isolierglaseinheit mit einem schweren gas im zwischenraum

Info

Publication number: DE2461532B2
Application number: DE19742461532
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl Phys Dr 4560 Gelsenkirchen Derner
Original assignee: Bfg Glassgroup, Paris
Priority date: 1974-12-27
Filing date: 1974-12-27
Publication date: 1977-08-11
Also published as: DE2461532A1

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Isolierglaseinheit mit Innenscheibe, einem geschlossenen Zwischenraum, Außenscheibe und Abstandshalter, wobei der Zwischenraum mit einem unter Normaldruck stehenden schweren Gas gefüllt ist. Der Ausdruck Gas umfaßt dabei auch Gasmischungen. Schwer meint schwerer als Luft.

Bei den bekannten, gattungsgemäßen Isolierglaseinheiten (DT-OS 2263354, insbesondere. Seite 1, Zeile 11 bis 18 in Verbindung mit Seite 6, Zeile 4 bis 6, DT-AS 1079291) ist die Gasfüllung im Zwischenraum nach wärmedämmtechnischen Gesichtspunkten so ausgewählt, daß ihre Wärmeleitfähigkeit geringer ist als die von Luft. Zwar haben wärmedämmende Isolierglaseinheiten stets auch eine Schalldämmung., diese hat man jedoch so in Kauf genommen, wie sie sich ergab. Sie ist nicht ohne weiteres befriedigend und nicht ohne weiteres besser als die bei einer Luftfüllung. Wie bei einer gattungsgemäßen Isoiierglaseinheit die Schalldämmung verbessert werden kann, läßt sich aus den bekannten Maßnahmen und den allgemeinen Kenntnissen um die Mechanismen der Wärmedämmung nicht ableiten. - Um zu verhindern, daß die Abstandshalter als Körperschallbrücken funktionieren oder um ein Zerspringen von Aulienschcibe und Innenscheibe unter dem Einfluß von Wärmedehnungen zu verhindern, ist es bekannt (DT-Gbm 7427504, DT-AS 1079291) die Ab-Standshalter in Breitenrichtung elastisch auszuführen oder mit entsprechenden Klebern zu arbeiten.

Bei (aus der Praxis) bekannten schalldämmenden llsolierglaseinheiten des beschriebenen Aufbaus, jedoch mit Luftfüllung, eneicht man ein sog. bewertetes

Schalldämmaß R_w (nach DIN 52210) von etwa37 dB durch erstens hinreichend großes Flächengewicht der Scheiben und zweitens hinreichend großen Zwischenraum. Der grundsätzliche positive Einfluß der Parameter großes Flächengewicht, großer Zwischenraum

auf die Schalldämmung ist bekannt. So gilt z. B. als günstig für die Schalldämmung eine Zweischeibenisolierglaseinheit, deren Außenscheibe eine Dicke von 12 mm, deren Innenscheibe eine Dicke von 4 mm und deren Zwischenraum eine Dicke von wiederum 12 mm aufweist. Der ersten Maßnahme, Vergrößerung des Flächengewichtes, und auch der zweiten Maßnahme, Vergrößerung des Zwischenraumes, sind jedoch Grenzen gesetzt. Die erste Maßnahme kann nur so lange sinnvoll angewandt werden, wie die gleichzeitige Zunahme der Biegesteifigkeit, über die sog. Spuranpassungsresonanz, nicht den Gewinn wieder aufzehrt. Die zweite Maßnahme führt bei Isolierglaseinheiter, zu einer Verminderung der Alterungsbeständigkeit und zu einer Vergrößerung der optischen

Fehler. Auf die Schallgeschwindigkeit in der Gasfüllung hat man bisher nie geachtet. Im Ergebnis hat bei den bekannten schalldämmenden Isolierglaseinheiten des beschriebenen Aufbaus mit Luftfüllung im Zwischenraum das durch Veränderung von Flächengewicht und Größe des Zwischenraumes einstellbare bewertete Schalldämmaß eine obere Grenze, - und hier setzt die Erfindung ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Isolierglaseinheit zu schaffen, deren bewertetes Schalldämmaß, bei vorgegebenem Flächengewicht und großem Zwischenraum die vorgenannte obere Grenze überschreitet, d. h. besser ist, als nach den geltenden Erfahrungen zu erwarten.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsge-

_4S maß in Kombination die folgenden Merkmale verwirklicht:

a) die Gasfüllung besteht aus einem Gas oder aus einer Gasmischung, deren Schallgeschwindigkeit 10 bis 60% unter der von Luft liegt,

b) die Außenscheibe besitzt eine Dicke, die um etwa den Faktor 1,2 bis 3 größer ist als die Dicke der Innenscheibe,

c) der Zwischenraum besitzt eine Dicke von etwa 9 mm oder mehr.

Nach bevorzugter Ausführungsform besitzt die Gasfüllung eine Schallgeschwindigkeit, die 10 bis 40% unter der von Luft liegt. Innenscheibe und Außenscheibe können als Verbundglasscheiben ausgeführt sein.

Bei einer erfindungsgemäßen Isolierglaseinheit kann sich im üblichen Frequenzbereich von 100 bis 3150 Hz zuweilen ein Resonanzeinbruch einstellen. Das stört nicht weiter, wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung der Abstandshalter als Dämpfungsglied ausgebildet ist. Dabei läßt sich erreichen, daß dessen Dämpfung den Resonanzeinbruch hinreichend wieder kompensiert. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung besitzt die Außen-

scheibe eine Dicke von 12 mm, die Innenscheibe eine Dicke von etwa 4 mm, der Zwischenraum eine Dicke von etwa 12 mm. Geeignete Gase sind Argon, i-Butan, Butadien, Buten, Cyclopropan, Difluoräthan, Pifluordichlormethan, Difluormonochloräthan, Difluormonochlormethan, Distickstoffmoioxid, Kohlendioxyd, Krypton, Methylchlorid, Pentafluorchloräthan, Propan, Propylen, Schwefelhexafluorid, Tetrafluormethan, Trifluorbrommethan, Trifluorchlormethan, Trifluormethan, Vinylchlorid, Xenon oder Mischungen davon. Im Rahmen der Erfindung liegt es, eine erfindungsgemäße Isolierglaseinheit gleichsam zu verdoppeln, indem zusätzlich eine weitere Scheibe angeordnet oder in der Zwischenscheibe eingestellt wird.

Die erfindungsgemäße Kombination bringt einen überraschenden Effekt: Verwirklicht man bei einer gattungsgemäßen Isolierglaseinheit entweder das Merkmal a) oder das Merkmal b) oder das Merkmal c), so kann jedes der Einzelmerkmale für das bewertete Schalldämmaß eine Verbesserung bringen. Die Verbesserung des bewerteten Schalldämmaßes, die sich bei gleichzeitiger Verwirklichung der Merkmale a) plus b) plus c) einstellt, ist aber nicht nur die mehr oder weniger genaue Summe der Einzelverbesserungen, sondern um etwa ein Drittel höher. Folglich kann die durch vorgegebenes Flächengewicht und großen Zwischenraum festgelegte, oben behandelte obere Grenze für das bewertete Schalldämmaß überschritten werden. So erreicht man nach der Lehre der Erfindung

bei Flächengewichten von 28 bis 33 kg/m² ein bewertetes Schalldämmaß von über 38 dB,
bei Flächengewichten über 33 bis 45 kg/m² ein bewertetes Schalldämmaß von über 40 dB,
bei Flächengewichten über 45 kg/m² ein bewertetes Schalldämmaß von über 42 dB,
wobei die Dicke des Zwischenraumes stets über 9 mm, jedoch unter 20 mm liegt.

Erreicht man z. B. bei einer Isolierglaseinheit üblicher Größe durch geeignete Verwirklichung der Merkmale a), b) und c) für sich jeweils eine Verbesserung des bewerteten Schalldämmaßes um 2 dB, so bringt die gleichzeitige Verwirklichung der so ausgewählten Merkmale a), b) und c) eine Verbesserung von 8 dB. Würde man lediglich die Merkmale b) und c) verwirklichen, so erreicht man jedoch lediglich eine Addition der Einzeleffekte. Der Kombinationseffekt beruht wahrscheinlich hauptsächlich auf der erfindungsgemäßen Festlegung der Schallgeschwindigkeit für die Gasfüllung des Zwischenraumes, ist sehr überraschend und weder aus den bekannten praktischen Erfahrungen noch aus der Theorie ableitbar. Die bekannten praktischen Erfahrungen lassen zwar, wie einleitend angegeben, den Schluß zu, daß großes Flächengewicht und große Zwischenräume günstig für die Schalldämmung sind, lehren jedoch nicht, daß und in welcher Form die Schallgeschwindigkeit der Gasfüllung des Zwischenraumes einen Einfluß hat. Aus der auf Isolierglaseinheiten mit Außenscheibe und Innenscheibe anwendbaren Theorie der Schalldämmung (vgl. Cremer »Die wissenschaftlichen Grundlagen der Raumakustik«, Band III, Leipzig 1950, S. 205, Gleichung 72) läßt sich vermuten, daß eine Erhöhung der sog. adiabetischen Kompressibilität, in die bekanntlich die spezifischen Wärmen der Gasfüllung eingehen, die Schalldämmung verbessert. Das würde z. B. für Argon (aber auch für verschiedene andere Gase) gegenüber Luft eine Verschlechterung der Schalldämmung prognostizieren und den Fachmann veranlassen, dieses Gas nicht einzusetzen, - während bei Verwirklichung der Lehre der Erfindung auch mit Argon eine beachtliche Verbesserung erreicht wird. Daß die Gasfüllung überhaupt zu einer funktionellen Verschmelzung der Kombinationsmerkmale beiträgt, ist zwar verständlich, weil das Gaspolster als koppelnde Feder zwischen Außenscheibe und Innenscheibe aufgefaßt werden kann, auch daraus wird aber nicht verständlich, daß die beanspruchte Reduzierung der Schallgeschwindigkeit gegenüber Luft überhaupt zur Verbesserung der Schalldämmung beitragen kann, und dieses sogar schon bei einer verhältnismäßig geringen Reduzierung von z. B. nur 10%. Erstaunlich ist auch, daß die mit der beanspruchten Gasfüllung erzielbare Verbesserung des bewerteten Schalldämmaßes bei dem beanspruchten Glasdickenverhältnis wesentlich größer ist als bei gleicher Dicke von Innenscheibe und Außenscheibe, und zwar beginnend bei einem Zwischenraum von etwa 9 mm und mehr.

- Das alles wird weiter unten an Hand von Beispielen mit graphischen Darstellungen erläutert, wobei auch die in den Merkmalen a), b) und c) erscheinenden Grenzen als eigentümliche Grenzen ausgewiesen werden. Es zeigt

Fig. 1 eine graphische Darstellung, die erläutert, wie bei einer Isolierglaseinheit mit Innenscheibe und Außenscheibe das bewertete Schalldämmaß von der Schallgeschwindigkeit in der Gasfüllung abhängt.

Fig. 2 eine graphische Darstellung, die den Einfluß des Verhältnisses der Dicke von Außenscheibe zu Innenscheibe auf das bewertete Schalldämmaß erläutert, und

Fig. 3 eine graphische Darstellung, die den Einfluß der Dicke des Zwischenraumes erläutert.

Zu Fig. 1: Um nachzuweisen, welchen Einfluß bei einer erfindungsgemäßen Isolierglaseinheit mit Außenscheibe 12 mm, Innenscheibe 4 mm, Zwischenraum 12 mm die Reduzierung der Schallgeschwindigkeit gegenüber Luft hat, wurde bei verschiedenen Gasfüllungen mit definierter Schallgeschwindigkeit das bewertete Schalldämmaß gemessen und mit denen bei Luftfüllung verglichen. Das Ergebnis ist in Fig. 1 dargestellt worden. Als Ordinate ist aufgetragen die Differenz der bewerteten Schalldämmaße R_w (Gasfüllung) - R_w (Luftfüllung). Als Abszisse wurde aufgetragen die gegenüber Luft reduzierte Schallgeschwindigkeit der Gasfüllung in Prozent der Reduzierung, nämlich (c_L-c_G) I c_L. Dabei bedeutet c_L die Schallgeschwindigkeit der Luft, c_G die Schallgeschwindigkeit der Gasfüllung. Man erkennt die beachtliche Verbesserung, die bei etwa 10% der Reduzierung beginnt und bis etwa 60% der Reduzierung reicht.

Zu Fig. 2: Um zu belegen, welchen Einfluß bei einer erfindungsgemäßen Isolierglaseinheit mit erfindungsgemäßer Gasfüllung im Zwischenraum das Verhältnis von Dicke der Außenscheibe zu Dicke der Innenscheibe hat, wurde bei verschiedenen Dickeverhältnissen wiederum die Differenz R_w (Gasfüllung)

- R_w (Luftfüllung) festgestellt. Das Ergebnis ist in Fig. 2 dargestellt worden. Als Abszisse wurde auf-

getragen das Verhältnis CiJd₁, wobei d_i die Dicke der Aüßenscheibe, d₂ die Dicke der Innenscheibe bezeichnet. Man entnimmt aus dem Kurvenverlauf eine beachtliche Verbesserung von bis zu etwa 5 dB, die

mit steiler Flanke bei etwa 1,2 beginnt und sich bis etwa 3 fortsetzt.

Zu Fig. 3: Um naczuweisen, welchen Einfluß bei einer Isolierglaseinheit mit Außenscheibe 6 mm, Innenscheibe 4 mm und erfindungsgemäßer Gasfüllung im Zwischenraum die Dicke des Zwischenraumes hat, wurde zu verschiedenen Dicken des Zwischenraumes die Verbesserung des bewerteten Schalldäm gemessen, und zwar wiederum als Differenz R^ füllung) - R_w (Luftfüllung). Das Ergebnis ist in aufgetragen, und zwar mit der Dicke des Zwi raumes als Ordinate. Man entnimmt aus der daß bei etwa einer Dicke von 9 mm eine beac Verbesserung erreicht wird, die sich fortsetzt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Isoiierglaseinheit mit Innenscheibe, einem geschlossenen Zwischenraum, Außenscheibe und Abstandshalter, wobei der Zwischenraum mit einem unter Normaldruck stehenden schweren Gas gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Kombination die folgenden Merkmale verwirklicht sind:

c) der Zwischenraum besitzt eine Dicke von 9 rom oder mehr.

2. Isolierglaseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter als Dämpfungsglied ausgebildet ist.

3. Isolierglaseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenscheibe eine Dicke von etwa 12 mm, die Innenscheibe eine Dicke von etwa 4 mm, der Zwischenraum eine Dicke von etwa 12 mm aufweisen.

4. Isolierglaseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfüllung im Zwischenraum aus mindestens einem der Gase Argon, i-Butan, Butadien, Buten, Cyclopropan, Difluoräthan, Difluordichlormethan, Difluormonochloräthan, Difluormonochlormethan, Distickstoffmonoxid, Kohlendioxid, Krypton, Methylchlorid, Pentafluorchloräthan, Propan, Propylen, Schwefelhexafluorid, Tetrafluormethan, Trifluorbrommethan, Trifluorchlormethan, Trifluormethan, Vinylchlorid, Xenon besteht.