DE2921050A1

DE2921050A1 - Schallabsorbierendes bauelement aus kunststoff-folie

Info

Publication number: DE2921050A1
Application number: DE19792921050
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl Phys Kiesewetter; Bertalan Dipl Ing Lakatos
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1979-05-23
Filing date: 1979-05-23
Publication date: 1980-11-27
Also published as: DK152994B; IE801087L; HU181128B; DE2921050C2; SU1079183A3; GB2053426A; BE883430A; IT8022194A0; CH647575A5; DD150917A5; ATA271380A; NL8002918A; GB2053426B; ES8101173A1; FR2457350B1; FR2457350A1; LU82475A1; IE49484B1; DK218180A; ES491698A0

Description

PATENTANWÄLTE

DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DR.-ING. ANNEKÄTE WEISERT DIPL-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGARDSTRASSE 15 · D-8OOO MÜNCHEN 71 · TELEFON 089/797077-797078 - TELEX 05-212156 kpatd

TELEGRAMM KRAUSPATENT

2181 JS/ps

FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FÖRDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG e.V.

Leonrodstraße 54 8000 München 19

Schallabsorbierendes Bauelement aus Kunststoff-Folie

Zusatz zu Patent

(Patentanmeldung P 27 58 041.2-25)

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B e Schreibung

Die vorliegende Zusatzanmeldung betrifft ein schallabsorbierendes, nur aus mindestens zwei übereinander angeordneten Folien bestehendes Bauelement zur Auskleidung von Innenräumen, insbesondere Kunststoff-Folien, bei dem gemäß der Hauptanmeldung P 27 58 041.2-25 mindestens eine Folie rasterförmig nebeneinanderliegende becherförmige Vertiefungen aufweist, deren beim Einbau dem Schallfeld auszusetzende Bodenflächen bei Schalleinfall zu verlustbehafteten Schwingungen anregbar sind, wobei die oberen Ränder der becherförmigen Vertiefungen gemeinsam durch eine weitere ebenfalls schwingungsfähige, aber ebene Folie abgedeckt sind, die die in den einzelnen becherförmigen Vertiefungen enthaltenen Luftvolumina luftdicht abschließt.

Dieses schallabsorbierende Bauelement nach der Hauptanmeldung ist ein Schallabsorber, der sich einerseits sehr gut für die praktische Anwendung eignet, weil er ein geringes Gewicht und eine dichte, geschlossene Oberfläche hat und daher leicht sauberzuhalten sowie hygienisch ist und der auch in Feuchträumen nicht durch Vollsaugen mit Feuchtigkeit unwirksam wird, und der andererseits eine gute Schallabsorption hat, weil die dem einfallenden Schall zugewandten Bodenflächen der becherförmigen Vertiefungen diesen Schall weitgehend dadurch absorbieren, daß sie durch den einfallenden Schall zu Schwingungen angeregt werden und einen wesentlichen Teil der einfallenden Schallenergie durch innere Reibung absorbieren, wobei die Schallabsorption in den Resonanzbereichen besonders groß ist. Außer den Bodenflächen dieser becherförmigen Vertiefungen werden auch die Seitenflächen zu Eigenschwingungen angeregt, und darüberhinaus wird auch die Becherform der Vertiefungen als Ganzes zu Eigenschwingungen angeregt, die ihrerseits den Plattenschwingungen der Boden- und Seitenflächen dieser becherförmigen Vertiefungen überlagert sind. Sämtliche auftretende Schwingungsformen tragen aufgrund der Materialdämpfung der Kunststoff-

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Folie, aus der die becherförmigen Vertiefungen hergestellt sind, zur Absorption der Schallenergie bei.

Da, wie bereits erwähnt, die Schallabsorption im Bereich der Resonanzfrequenzen der Eigenschwingungen, zu denen die Bodenflächen, die Seitenflächen und die gesamt Becherform der Vertiefungen angeregt werden, besonders gut ist, dagegen außerhalb des Bereichs der Resonanzfrequenzen nicht so gut ist, ergibt sich insgesamt eine relativ starke Abhängigkeit des Schallabsorptionsgrads von der Frequenz. Es ist jedoch erwünscht, in dem hauptsächlich in Frage kommenden Frequenzbereich von etwa 100 bis etwa 5000 Hz eine möglichst gleichmäßige Schallabsorption, d.h. einen von der Frequenz weitgehend unabhängigen Schallabsorptionsgrad zu erzielen, um den gesamten Geräuschpegel in Innenräumen möglichst gleichmäßig vermindern zu können.

In der Hauptanmeldung ist auch bereits vorgeschlagen worden, zur Erzielung einer breitbandigen Schallabsorption durch Vergrößerung der Anzahl der Resonanzen bei ein- und demselben schallabsorbierenden Bauelement die Bodenfläche und/oder die Tiefe einzelner becherförmiger Vertiefungen voneinander unterschiedlich zu gestalten. Weiterhin kann nach der Hauptanmeldung eine breitbandigere Schallabsorption durch Ausprägungen in der Bodenfläche der becherförmigen Vertiefungen bewirkt werden.

Durch die Erfindung gemäß dieser Zusatzanmeldung soll insbesondere die Breitbandigkeit, d.h. die Gleichmäßigkeit der Schallabsorption über den in Frage stehenden Schallfrequenzbereich noch weiter verbessert werden, also die Schallabsorptionseigenschaften des erfindungsgemäßen Bauelements sollen noch stärker denen eines idealen Schallabsorbers angenähert werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher ein schallabsorbierendes Bauelement der eingangs genannten Art zur Verfügung ge-

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stellt, bei dem zur Verbreiterung des Frequenzumfangs der Schallabsorption und zur Erhöhung des Schallabsorptionsgrads des schallabsorbierenden Bauelements die Flächenumrisse und/ oder die Flächenstrukturen und/oder die auf die Flächeneinheit bezogenen Flächengewichte der Bodenflächen von unterschiedlichen becherförmigen Vertiefungen des schallabsorbierenden Bauelements voneinander verschieden und/oder das auf die Flächeneinheit bezogene Flächengewicht der Bodenflächen der becherförmigen Vertiefungen von dem auf die Flächeneinheit bezogenen Flächengewicht des übrigen Materials der die becherförmigen Vertiefungen aufweisenden Folie verschieden sind.

Auf diese Weise läßt sich die Anzahl der Resonanzfrequenzen der Böden, der Seitenwände und der becherförmigen Vertiefungen insgesamt wesentlich erhöhen und dadurch ein erheblich besserer Verlauf des Schallabsorptionsgrads über der Schallfrequenz erzielen.

Insbesondere kann das schallabsorbierend Bauelement so ausgebildet sein, daß die becherförmigen Vertiefungen des gleichen schallabsorbierenden Bauelements aus zwei oder mehr Gruppen von jeweils einem langgestreckten Flächenumriß der Bodenfläche aufweisenden Vertiefungen bestehen, wobei sich die einzelnen Gruppen von Vertiefungen dadurch voneinander unterscheiden, daß das Verhältnis der Länge bzw. der maximalen Länge zur Breite bzw. zur maximalen Breite der Bodenflächen unterschiedlich ist.

Hierbei können im einzelnen die Flächenumrisse der Bodenflächen Rechtecke, Ellipsen oder Rhomboide sein; diese Formen sind selbstverständlich nur besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele von langgestreckten Flächenumrissen, da im Prinzip auch andere Formen von langgestreckten Flächenumrissen anwendbar sind.

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Der wesentliche Vorteil dieser langgestreckten Flächenumrisse besteht darin, daß sie zu erheblich mehr Eigenschwingungen angeregt werden können als "gedrungene" Flächenumrisse und somit die Schallabsorption gleichmäßiger über den in Frage stehenden Schallfrequenzbereich verteilt wird. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung werden unter "langgestreckten" Flächenumrissen solche Flächenumrisse verstanden, bei denen die Längenabmessung merklich bzw. wesentlich größer als die Breitenabmessung ist, oder, allgemeiner gesagt, die in wenigstens einer Richtung eine merklich bzw. wesentlich größere Erstreckung als in einer anderen Richtung, insbesondere in der senkrecht hierzu verlaufenden Richtung, haben. Dagegen sind unter "gedrungenen" Flächenumrissen solche Flächenumrisse zu verstehen, deren Längenabmessungen etwa gleich den Breitenabmessungen sind, oder, allgemeiner gesagt, die in allen Richtungen in der Fläche die gleiche Erstreckung oder im wesentlichen die gleiche Erstrekkung haben; Beispiele solcher "gedrungener" Flächenumrisse sind Kreise, Quadrate, regelmäßige Vielecke o.dgl.

Der Grund dafür, daß die gedrungenen Flächenumrisse nicht so geeignet sind, besteht darin, daß bei Platten mit solchen gedrungenen Flächenumrissen eine Reihe von Eigenschwingungen bei derselben oder nahezu derselben Frequenz auftreten, während bei Platten mit langgestreckten Flächenumrissen die entsprechenden Eigenschwingungen unterschiedlich sind, und zwar derart, daß sie sich deutlich voneinander unterscheiden. Diese Verhältnisse werden weiter unten im Rahmen der Figurenbeschreibung anhand der Unterschiede, die bei den Eigenschwingungen einer quadratischen und einer rechteckigen Platte auftreten, näher erläutert.

Besonders zu bevorzugen ist es, ein schallabsorbierendes Bauelement der zuletzt erläuterten Art so auszubilden, daß die Länge bzw. die maximale Länge der langgestreckten Flächenumrisse in allen Gruppen von becherförmigen Vertiefungen gleich ist, während die Breite bzw. die maximale Breite von Gruppe zu

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Gruppe verschieden ist; oder umgekehrt. Auf diese Weise lassen sich, da eine der beiden vorerwähnten Dimensionen der becherförmigen Vertiefungen gleich ist, diese unterschiedlichen becherförmigen Vertiefungen einfacher miteinander zusammenfügen, ohne daß über die erforderlichen schmalen Zwischenräume hinweg zusätzliche Zwischenräume übrig bleiben, welche die Wirkung des schallabsorbierenden Bauelements vermindern würden.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß zwei Gruppen von becherförmigen Vertiefungen vorgesehen sind, wobei das Verhältnis der Länge bzw. der maximalen Länge zur Breite bzw. zur maximalen Breite der Bodenflächen in der einen Gruppe etwa 1,2:1 bis etwa 2:1 beträgt, während es in der anderen Gruppe von etwa 2,2:1 bis etwa 4:1 beträgt. Wenn drei Gruppen von becherförmigen Vertiefungen vorgesehen sind, dann ist es zu bevorzugen, daß das Verhältnis der Länge bzw. der maximalen Länge zur Breite bzw. zur maximalen Breite in der ersten Gruppe von etwa 1,2:1 bis etwa 2:1, in der zweiten Gruppe von etwa 2,2:1 bis etwa 3:1 und in der dritten Gruppe von etwa 3,2:1 bis etwa 5:1 beträgt. Auf diese Weise erhält man eine gute Verteilung der einzelnen Resonanzfrequenzen über den gesamten interessierenden Schallfrequenzbereich.

Bei einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen schallabsorbierenden Bauelements ist das Folienmaterial der Bodenflächen der becherförmigen Vertiefungen dünner als das Folienmaterial der Seitenwände der Vertiefungen und der Stege zwischen den einzelnen Vertiefungen bzw. zwischen den Seitenwänden benachbarter Vertiefungen. Auf diese Weise erreicht man ein kleines auf die Flächeneinheit bezogenes Flächengewicht der Bodenflächen der becherförmigen Vertiefungen, während gleichzeitig die Seitenwände der becherförmigen Vertiefungen und die Stege zwischen den becherförmigen Vertiefungen noch genügend fest bleiben, so daß sie dem gesamten Bauelement eine genügend große Stabilität verleihen. Gleichzeitig wird die

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Absorptionskurve bei den Plattenresonanzen der Bodenflächen sehr breit und hoch, weil die Bodenflächen aufgrund der vorstehenden Ausgestaltung einen hohen Verlustfaktor und eine kleine flächenbezogene Masse haben.

Um die Absorptionskurve nach den tieferen Frequenzen hin zu verbreitern, d.h. um den Schallabsorptionsgrad im Bereich der tiefen Frequenzen stark anzuheben, kann das schallabsorbierende Bauelement so ausgebildet sein, daß auf den Bodenflächen der becherförmigen Vertiefungen stückige Körper angebracht sind, wobei die Größe der Querschnittsfläche jedes der stükikigen Körper klein gegen die Größe der Bodenfläche der jeweiligen Vertiefung ist. Diese stückigen Körper können Kunststoff Teilchen, insbesondere -Kugeln, sein, die auf den Bodenflächen der becherförmigen Vertiefungen haftend befestigt, insbesondere aufgeschmolzen sind. Ein solches Aufschmelzen läßt sich technisch sehr einfach durchführen, so daß sich trotz des Aufbringens der Kunststoff-Teilchen eine kostengünstige Herstellung des schallabsorbierenden Bauelements nach der Erfindung ergibt.

Will man eine stärkere "Verstimmung" der Resonanzfrequenzen nach tieferen Frequenzwerten zu erreichen, dann werden stückige Körper verwendet, die aus einem Material bestehen, dessen spezifisches Gewicht groß gegenüber dem spezifischen Gewicht des Folienmaterials der becherförmigen Vertiefungen ist. Solche stückigen Körper sind vorzugsweise Metallteilchen, Glasteilchen sowie Mineral- oder Schlacketeilchen, insbesondere Teilchen mit gerundeter Oberfläche, also vorzugsweise Metall-, Glas-, Mineral- oder Schlackekugeln bzw. -kügelchen.

Auch in diesen Fällen der Verwendung schwerer Materialien für die stückigen Körper läßt sich eine sehr kostengünstige Herstellung des schallabsorbierenden Bauelements nach der. Erfindung erreichen, indem man die stückigen Körper soweit mit dem Folienmaterial der Bodenflächen der becherförmigen Vertiefun-

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gen formschlüssig umschließt, daß sie von diesem Folienmaterial festgehalten werden; diese feste Verbindung der stückigen Körper und der Folie erhält man auf besonders einfache Weise dadurch, daß man die stückigen Körper in eine Tief ziehform legt, in der die becherförmigen Vertiefungen ausgebildet werden, so daß sich die Folie im Bereich der Böden der becherförmigen Vertiefungen beim Tiefziehen um die stückigen Körper legt und sie dadurch festhält.

Vorzugsweise beträgt der Durchmesser bzw. der mittlere Durchmesser der stückigen Körper zwischen etwa 1 mm und etwa 8 mm, während die Größe der Bodenfläche der becherförmigen Vertie-

fungen zwischen etwa 10 und etwa 100 cm beträgt. Diese Abmessungen haben, wie durch Untersuchungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung festgestellt wurde, besonders günstige Schallabsorptionseigenschaften zur Folge.

Schließlich besteht eine weitere Möglichkeit zur Erhöhung der Anzahl der Resonanzfrequenzen und damit zur Erzielung einer breitbandigen Absorption darin, daß die becherförmigen Vertiefungen des gleichen schallabsorbierenden Bauelements zwei oder mehr Gruppen umfassen, die sich dadurch voneinander unterscheiden, daß die Menge und/oder die Größe und/oder die Verteilung und/oder das Gewicht und/oder das Material der auf die Bodenflächen aufgebrachten stückigen Körper unterschiedlich sind, so daß die einzelnen Bodenflächen untereinander in ihren Resonanzfrequenzen "verstimmt" sind. Mit dieser Maßnahme lassen sich die Resonanzfrequenzen so vielfältig und gut verteilen, daß man ein schallabsorbierendes Bauelement mit nahezu idealem Verlauf des Schallabsorptionsgrads über den Schallfrequenzen erhält.

Eine noch andere Möglichkeit der Verstimmung der einzelnen Bodenflächen untereinander besteht darin, daß die becherförmigen Vertiefungen des gleichen schallabsorbierenden Bauelements zwei

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oder mehr Gruppen umfassen, die sich dadurch voneinander unterscheiden, daß die Anordnung und/oder die Größe von in den Bodenflächen vorgesehenen Ausprägungen unterschiedlich 1st. Der Durchmesser der Ausprägungen kann zwischen 1 mm und 10 mm, vorzugsweise zwischen 3 mm und 7 nun, variieren, während die Größe der Bodenfläche der becherförmigen Vertiefungen jeweils

zwischen etwa 10 und 100 cm beträgt. Hierbei ist es besonders zu bevorzugen, daß zwischen etwa 0,5. und etwa 5» vorzugsweise zwischen etwa 1 und etwa 2 Ausprägungen pro Quadratzentimeter vorgesehen sind. Die Ausprägungen können unregelmäßig bzw. statistisch oder nach einem vorbestimmten regelmäßigen Muster auf der Bodenfläche verteilt Bein. Da das zusätzliche Erzeugen von Ausprägungen in den Bodenflächen der becherförmigen Vertiefungen herstellungsmäßig nur einen besonders geringen zusätzlichen Aufwand erfordert, ist diese Ausführungsform des schallabsorbierenden Bauelements gemäß der Erfindung in allen den Fällen zu bevorzugen, in denen es zwar auf eine breitbandige Absorption ankommt, die Kosten für das Schallabsorptionsmaterial aber besonders kritisch sind.

In allen den Fällen, in denen mehrere Gruppen von unterschiedlichen becherförmigen Vertiefungen vorgesehen sind, sollten vorzugsweise die becherförmigen Vertiefungen von jeder der einzelnen Gruppen regelmäßig oder unregelmäßig bzw. statistisch über das gesamt schallabsorbierende Bauelement verteilt sein, damit sich im Mittel in jedem Flächenbereich des schallabsorbierenden Bauelements, der mehrere becherförmige Vertiefungen umfaßt, im wesentlichen die gleichen Schallabsorptionscharakteristika ergeben.

Zur Versteifung des Bauelements kann die am oberen Rand der becherförmigen Vertiefungen liegende Abdeckfolie mit einer Profilierung, vorzugsweise mit Sicken, versehen sein. Außerdem kann die Rückseite der Abdeckfolie selbstklebend ausgebildet sein, so daß das erfindungsgemäße schallabsorbierende Bauelement in sehr einfacher und kostensparender Weise an Decken

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und Wänden von Innenräumen angebracht werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand einiger, besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 Chladnische Klangfiguren einer quadratischen Bodenfläche einer becherförmigen Vertiefung, durch welche die Eigenschwingungen dieser Bodenfläche bei zwei verschiedenen Frequenzen veranschaulicht werden;

Fig. 2 zwei gleich große rechteckige Bodenflächen von nebeneinanderliegenden becherförmigen Vertiefungen;

Fig. 3 zwei verschieden große Bodenflächen zweier nebeneinanderliegender becherförmiger Vertiefungen;

Fig. 4 den Schallabsorptionsgrad der Anordnung nach Fig. 2 und der Anordnung nach Fig. 3 in Abhängigkeit von der Schallfrequenz;

Fig. 5 eine Teilschnittansicht einer Tiefziehform, in welcher in einer Folie durch Tiefziehen rasterförmig nebeneinanderliegende becherförmige Vertiefungen ausgebildet werden, wobei auf dem Boden der Tiefziehform Kugeln aus einem relativ schweren Material angeordnet sind, um die sich der entstehende Boden der becherförmigen Vertiefung beim Tiefziehvorgang soweit herumlegt,,daß sie von diesem Boden formschlüssig festgehalten werden;

Fig. 6 den Schallabsorptionsgrad von erfindungsgemäßen schallabsorbierenden Bauelementen, wobei die Böden der Vertiefungen einmal nicht mit Kugeln beschwert sind, einmal mit Glaskugeln und einmal mit Bleikugeln;

Fig. 7 einen Schnitt durch eine becherförmige Vertiefung und eine zur Abdeckung derselben verwendete ebene Folie,

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wobei der Boden einmal ohne land einmal mit Ausprägungen versehen ist; und

Fig. 8 den Schallabsorptionsgrad eines Bauelements nach der Erfindung, bei dem die Böden der Vertiefungen einmal glatt sind, wie in Fig. 7a gezeigt, und in dem diese Böden mit Ausprägungen versehen sind, wie in Fig. 7b veranschaulicht ist.

Es sei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, die zeigt, daß die Anzahl der Eigenfrequenzen einer quadratischen Platte verhältnismäßig beschränkt ist. Diese Eigenschwingungen lassen sich durch die Gleichung:

A = A_n, . sin -~ . η . χ . sin -~- . m . y (1)

darstellen, wobei die einzelnen Formelzeichen folgendes bedeuten:

A ss Auslenkung der Platte ^Am η ~ Amplitude bei der Eigenschwingung a κ Seitenlänge der quadratischen Platte x,y » Koordinaten der Platte, wobei sich die eine Ecke der Platte im Nullpunkt des Koordinatensystems befindet, während sich die daran anschließenden Seiten längs der x- bzw. .y-Achse erstrecken. m,n m ganze Zahlen, die größer oder gleich sind.

Aus Symmetriegründen treten bei quadratischen Platten die Eigenschwingungen (m,n) und (n,m) bei derselben Frequenz auf. Die Fig. 1 zeigt beispielsweise eine Überlagerung der Plattenschwingungen (1,3) und (3,1) bei 650 Hz und die Eigenschwingung (3,3) bei 1100 Hz, wobei die Seitenlänge a der quadratischen Platte in diesen Fällen 6,7 cm beträgt.

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Dagegen lassen sich die Eigenschwingungen von rechteckigen Platten durch die Gleichung:

_ . sin — .n.x . sin -r- . m.y (2)

darstellen, wobei a die Länge und b die Breite der rechtekkigen Platte bedeuten, während die übrigen Formelzeichen die gleiche Bedeutung wie in der obigen Gleichung haben.

Bei rechteckigen Platten liegen im Gegensatz zu quadratischen Platten die Eigenschwingungen (m,n) und (n,m) bei verschiedenen Frequenzen, so daß sich insgesamt wesentlich mehr Eigenschwingen bei rechteckigen Platten ergeben, was eine Verbesserung der Schallabsorption insgesamt bedeutet, da die Schallabsorption bei den Resonanzfrequenzen ein Maximum hat. Es ist infolgedessen von Vorteil, wenn die Bodenflächen der becherförmigen Vertiefungen bei den schallabsorbierenden Bauelementen rechteckig sind, und wenn weiterhin zwei oder mehr Gruppen unterschiedlich großer rechteckiger Bodenflächen der becherförmigen Vertiefungen auf dem gleichen Bauelement vorgesehen sind, und zwar insbesondere mit unterschiedlichen Verhältnissen von Länge a zu Breite b.

Zur Veranschaulichung der Wirkungen, die sich bei Anwendung unterschiedlich großer Rechtecke als Bodenflächen von becherförmigen Vertiefungen ergeben, sind in Fig. 4 zwei Schallabsorptionskurven I und II dargestellt, von denen sich die Kurve I auf die Schallabsorption der Anordnung nach Fig. 2 und die Kurve II auf die Schallabsorption der Anordnung nach Fig. 3 bezieht. Die Anordnung nach Fig. 2 umfaßt zwei Bodenflächen aus Polyvinylchlorid-Folie von 0,3 mm Durchmesser, die gleich große Rechtecke mit der Länge a = 70 mm und der Breite b = 32,5 mm sind. Die Anordnung nach Fig. 3 umfaßt ebenfalls

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zwei Bodenflächen, die in gleicher Weise aus einer Polyvinylchlorid-Folie von 0,3 nun Stärke ausgebildet worden sind, wobei jedoch die eine rechteckige Bodenfläche 2 größer als die andere rechteckige Bodenfläche 3 ist. Im Ausführungsbeispiel betrug zwar die Länge a der beiden Bodenflächen 2,3 ebenfalls 70 mm, jedoch hatte die Bodenfläche 2 eine Breite von b^ = 35 mm und die Bodenfläche 3 eine Breite von bp = 30 mm.

Wie die Fig. 4 zeigt, ergibt sich bei der Anordnung nach Fig. 3, deren Schallabsorptionsgrad über der Frequenz durch die Kurve II dargestellt ist, eine verbreiterte Absorptionskurve gegenüber der Anordnung nach Fig. 2, deren Schallabsorp.tionskurve I nur ein einziges Maximum hat.

Die vorstehenden Ausführungen gelten natürlich im Prinzip auch für andere Flächenformen, so daß man allgemein sagen kann, daß langgestreckte Bodenflächen gegenüber gedrungenen Bodenflächen vorzuziehen sind, also beispielsweise ellipsenförmige Bodenflächen gegenüber kreisförmigen Bodenflächen zu bevorzugen sind, weil erstere eine größere Anzahl von Eigenfrequenzen als letztere haben.

Die Verstimmung, d.h. die Veränderung der Eigenfrequenzen der einzelnen Bodenflächen kann auch dadurch geschehen, daß man, wie in Fig. 5 angedeutet,ist, stückige Körper 4, vorzugsweise Kugeln, auf den folienförmigen Bodenflächen 5 der becherförmigen Vertiefungen 6 anbringt.

In Fig. 5 ist eine Teilschnittansicht durch eine Tief ziehform 7 gezeigt, in der die rasterförmig nebeneinanderliegenden becherförmigen Vertiefungen 6 mittels einer Kunststoff-Folie 8 ausgebildet werden. Einer der vielen Unterdruckkanäle, die in den Bereichen der Tief ziehform münden, an denen die Bodenflächen 5 beim Tiefziehen entstehen, ist bei 9 angedeutet. Ein besonders bevorzugtes Verfahren zum Befestigen von

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stückigen Körpern 4, beispielsweise von Glas- oder Bleikugeln an der Bodenfläche 5 der becherförmigen Vertiefung 6 besteht darin, daß man die stückigen Körper 4 vor der Durchführung des Tiefziehens in den Bereichen der Tiefziehform 7 anordnet, in denen beim Tiefziehvorgang die Bodenflächen 5 der becherförmigen Vertiefungen 6 entstehen. Wenn nämlich beim Tiefziehvorgang die becherförmigen Vertiefungen 6 ausgebildet werden, während in den eben erwähnten Bereichen die stückigen Körper 4 angeordnet sind, dann legt sich die Kunststoff-Folie 8 infolge des durch die Unterdruckkanäle 9 erzeugten Unterdrucks um die stückigen Körper 4 formschlüssig herum, und zwar so weit, daß diese stückigen Körper 4 mehr als zur Hälfte von der Kunststoff-Folie 8 umfaßt werden, so daß die sich nach Vollendung des Tiefziehvorgangs und nach Erkalten bzw. Verfestigen der Bodenflächen 5 nicht mehr von den Bodenflächen 5 lösen können sondern durch diese formschlüssig festgehalten werden.

Die Fig. 6 veranschaulicht den Schallabsorptionsgrad verschiedener schallabsorbierender Bauelemente, die gemäß der Hauptanmeldung P 27 58 041.2-25 rasterförmig nebeneinanderliegende becherförmige Vertiefungen aufweisen, deren beim Einbau dem Schallfeld auszusetzende Bodenflächen zu verlustbehafteten Schwingungen anregbar sind, wobei die oberen Ränder der becherförmigen Vertiefungen gemeinsam durch eine weitere, ebenfalls schwingungsfähige, aber ebene Folie abgedeckt sind, welche die in den einzelnen becherförmigen Vertiefungen enthaltenen Luftvolumina luftdicht abschließt. Die strichpunktierte Kurve III veranschaulicht den Verlauf des Schallabsorptionsgrads bei einem Bauelement, bei dem die Bodenflächen der becherförmigen Vertiefungen glatt und nicht mit stückigen Körpern beschwert sind; die Bodenflächen waren hierbei rechteckig und hatten eine Länge von 9 cm und eine Breite von 8 cm.

Dagegen zeigt die in ausgezogenen Linien dargestellte Kurve IV und die gestrichelt gezeigte Kurve V jeweils den Einfluß einer

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Beschwerung der Bodenflächen durch stückige Körper; die Bodenflächen hatten auch hier jeweils eine Länge von 9 cm und eine Breite von 8 cm und wurden in jedem Falle durch jeweils zehn stückige Körper beschwert. Die Kurve IV zeigt den Schallabsorptionsgrad bei einer Beschwerung der Bodenflächen durch Glaskugeln von 5 mm Durchmesser, und die Kurve V zeigt den Schallabsorptionsgrad bei einer Beschwerung der Bodenflächen durch Bleikugeln von 5 mm Durchmesser. Wie man sieht, ergibt sich durch die stückigen Körper insgesamt eine Erhöhung des Schallabsorptionsgrads und eine Verbreiterung des nutzbaren Frequenzbereichs nach tieferen Frequenzen.hin. Durch die Bleikugeln wird, wie die Kurve V deutlich zeigt, insbesondere die Absorption im Frequenzbereich von 400 bis 1200 Hz erheblich verbessert, d.h. der Schallabsorptionsgrad stark angehoben, wobei außerdem der Schallabsorptionsgrad auch bei den höheren Frequenzen von 1200 bis 3500 Hz noch über dem Schallabsorptionsgrad des Bauelements liegt, bei dem Bodenflächen der becherförmigen Vertiefungen nicht beschwert sind; erst oberhalb von 3500 Hz sinkt der Schallabsorptionsgrad nach der Kurve V unter den der Kurve III ab.

Wie man aus der Kurve IV ersieht, bringt zwar die Beschwerung durch Glaskugeln in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel keine so starke Anhebung:des Schallabsorptionsgrads im niedrigeren Frequenzbereich, wie das bei der Beschwerung der ' Bodenflächen mit Bleikugeln der Fall 1st, was im übrigen auch wegen des geringeren Gewichts der Glaskugeln verständlich ist, dafür ergibt sich aber sowohl insgesamt eine .Erhöhung des Schallabsorptionsgrads durch die Beschwerung mit Glaskugeln praktisch im gesamten in Frage stehenden Frequenzbereich von 400 bis fast 5000 Hz als auch eine Einebnung des Verlaufs des Schallabsorptionsgrads über der Frequenz, d.h. die Unterschiede zwischen Maxima und Minima der Kurve IV sind geringer als diejenigen der Kurve III, was eine geringere Abhängigkeit des Schallabsorptionsgrads von der jeweiligen Schallfrequenz bedeutet.

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Schließlich besteht, wie die Fig. 7 und 8 veranschaulichen, eine weitere Möglichkeit zur Erhöhung der Anzahl der Resonanzfrequenzen und damit zur Erzielung einer breitbandigen Absorption darin, daß man die einzelnen Bodenflachen der becherförmigen Vertiefungen durch Ausprägungen in diesen Bodenflächen untereinander verstimmt, so daß es also zwei oder mehr Gruppen von becherförmigen Vertiefungen 10 gibt, die sich dadurch unterscheiden, daß ihre Bodenflächen 11 mit unterschiedlich angeordneten oder ausgebildeten Ausprägungen 12 versehen sind, wie durch Fig. 7b angedeutet ist. Zum Vergleich ist in Fig. 7a eine becherförmige Vertiefung 10 mit glatter Bodenfläche 11 gleicher Größe dargestellt; beide becherförmigen Vertiefungen der Fig. 7a und 7b sind durch eine Abdeckfolie 13 abgedeckt.

In Fig. 8 ist der Schallabsorptionsgrad eines Bauelements mit becherförmigen Vertiefungen 10, dessen Bodenflächen 11 glatt sind, durch die in ausgezogenen Linien gezeichnete Kurve VI dargestellt, während die Kurve VII den Schallabsorptionsgrad eines Bauelements veranschaulicht, bei dem die Bodenflächen 11 der becherförmigen Vertiefungen 10 mit Ausprägungen 12 versehen sind. Im einzelnen lagen den Kurven VI und VII folgende beispielsweise Ausgestaltungen der becherförmigen Vertiefungen zugrunde:

In beiden Fällen waren die Bodenflächen 11 der becherförmigen Vertiefungen 10 quadratisch, wobei die Seitenlänge a β 9 cm betrug; die Höhe h, d.h. der Abstand zwischen der Bodenfläche 11 und der Abdeckfolie 13» betrug ebenfalls in beiden Fällen 3 cm. In den Bodenflächen 11 der Ausführungsform nach Fig. 7b waren Jeweils 100 Ausprägungen unregelmäßig verteilt vorgesehen, wobei die Durchmesser der Ausprägungen zwischen 3 mm und 7 mm und die Tiefen der Ausprägungen zwischen etwa 3 mm und etwa 4 mm variierten. Die Bodenflächen 11 verschiedener becherförmiger Vertiefungen 10 von ein- und demselben Bauelement unterschieden sich dadurch, daß die Anordnung der Ausprägungen

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von Bodenfläche zu Bodenfläche verschieden war.

Wie man aus Fig. 8 ersieht, wurde durch diese Ausbildung
und Anordnung der Ausprägungen 12 in den Bodenflächen 11 ein wesentlich gleichmäßigerer Verlauf des Absorptionsgrads im
in Frage stehenden Frequenzbereich von etwa 500 bis etwa 5000 Hz gegenüber glatten Bodenflächen 11 erzielt.

Die Abdeckfolie 13 kann, wie Fig. 7b zeigt, zur Versteifung
mit Profilierungen 14, beispielsweise Sicken, versehen sein. Außerdem kann die Rückseite, d.h. die der Bodenfläche 11 abgewandte Seite der Abdeckfolie 13 aus Montagegründen selbstklebend sein.

Ende der Beschreibung.

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Leerseite

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Patentansprüche

M.) Schallabsorbierendes, nur aus mindestens zwei übereinander angeordneten Folien bestehendes Bauelement zur Auskleidung von Innenräumen, insbesondere Kunststoff-Folien, bei dem gemäß der Hauptanmeldung P 27 58 041.2-25 mindestens eine Folie rasterförmig nebeneinanderliegende becherförmige Vertiefungen aufweist, deren beim Einbau dem Schallfeld auszusetzende Bodenflächen bei Schalleinfall zu verlustbehafteten Schwingungen anregbar sind, wobei die oberen Ränder der becherförmigen Vertiefungen gemeinsam durch eine weitere ebenfalls schwingungsfähige, aber ebene Folie abgedeckt sind, die die in den einzelnen becherförmigen Vertiefungen enthaltenen Luftvolumina luftdicht abschließt, dadurch gekennz eichn e t , daß zur Verbreiterung des Frequenzumfangs der Schallabsorption und zur Erhöhung des Schallabsorptionsgrades des schallabsorbierenden Bauelements die Flächenumrisse und/oder die Flächenstrukturen und/oder die auf die Flächeneinheit bezogenen Flächengewichte der Bodenflächen (2,3,5,11) von unterschiedlichen becherförmigen Vertiefungen (6,10) des gleichen schallabsorbierenden Bauelements und/oder das auf die Flächeneinheit bezogene Flächengewicht der Bodenflächen (2,3,5,11) der becherförmigen Vertiefungen (6,10) von dem auf die Flächeneinheit bezogenen Flächengewicht des übrigen Materials der die becherförmigen Vertiefungen (6,10) aufweisenden Folie (8) verschieden sind.

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2. Schallabsorbierendes Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die becherförmigen Vertiefungen des gleichen schallabsorbierenden Bauelements aus zwei oder mehr Gruppen von jeweils einen langgestreckten Flächenumriß der Bodenfläche (2,3) aufweisenden Vertiefungen bestehen, wobei sich die einzelnen Gruppen von Vertiefungen dadurch voneinander unterscheiden, daß das Verhältnis der Länge (a) bzw. der maximalen Länge zur Breite (b.., bp) bzw. zur maximalen Breite der Bodenfläche (2,3) unterschiedlich ist.
3. Schallabsorbierendes Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Flächenumrisse der Bodenflächen Rechtecke sind.
A. Schallabsorbierendes Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Flächenumrisse der Bodenflächen Ellipsen sind.
5. Schallabsorbierendes Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Flächenumrisse der Bodenflächen Rhomboide sind.
6. Schallabsorbierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 5t dadurch gekennzeichnet , daß die Länge (a) bzw. die maximale Länge der langgestreckten Flächenumrisse in allen Gruppen von becherförmigen Vertiefungen gleich ist, während die Breite (b^, bp) bzw. die maximalen Breite von Gruppe zu Gruppe verschieden ist; oder umgekehrt.
7. Schallabsorbierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß zwei Gruppen von becherförmigen Vertiefungen vorgesehen sind, wobei das Verhältnis der Länge (a) bzw. der maximalen Länge zur Breite (b₁, bp) bzw. zur maximalen Breite der Bodenflächen (2,3)

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in der einen Gruppe von etwa 1,2:1 bis etwa 2:1 beträgt, während es in der anderen Gruppe von etwa 2,2:1 bis etwa 4:1 beträgt.
8. Schallabsorbierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß drei Gruppen von becherförmigen Vertiefungen vorgesehen sind, wobei das Verhältnis der Länge (a) bzw. der maximalen Länge zur Breite (b^, b₂) bzw. zur maximalen Breite in der ersten Gruppe von etwa 1,2:1 bis etwa 2:1, in der zweiten Gruppe von etwa 2,2:1 bis etwa 3:1 und in der dritten Gruppe von etwa 3,2:1 bis etwa 5:1 beträgt.
9. Schallabsorbierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Folienmaterial der Bodenflächen (2,35,11) der becherförmigen Vertiefungen (6,10) dünner ist als das Folienmaterial der Seitenwände der Vertiefungen (6,10) und der Stege zwischen den einzelnen Vertiefungen (6,10) bzw. zwischen den Seitenwänden benachbarter Vertiefungen (6,10).
10. Schallabsorbierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß auf den Bodenflächen (5) der becherförmigen Vertiefungen (6) stükkige Körper (4) angebracht sind, wobei die Größe der Querschnitt sf lache jedes der stückigen Körper (4) klein gegen die Größe der Bodenfläche (5) der jeweiligen Vertiefung (6) ist.
11. Schallabsorbierendes Bauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die stückigen Körper (4) Kunststoff-Teilchen, insbesondere -Kugeln, sind, die auf den Bodenflächen (5) der becherförmigen Vertiefungen (6) haftend befestigt, insbesondere aufgeschmolzen sind.
12. Schallabsorbierendes Bauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die stückigen Kör-

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per (4) aus einem Material bestehen, dessen spezifisches Gewicht groß gegenüber dem spezifischen Gewicht des Folienmaterials (8) der becherförmigen Vertiefungen (6) ist.
13. Schallabsorbierendes Bauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die stückigen Körper (4) Metallteilchen, insbesondere mit gerundeter Oberfläche, vorzugsweise Metallkugeln sind.
14. Schallabsorbierendes Bauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die stückigen Körper (4) Glasteilchen, insbesondere mit gerundeter Oberfläche, vorzugsweise Glaskugeln sind.
15. Schallabsorbierendes Bauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die stückigen Körper (4) Mineral- oder Schlacketeilchen, insbesondere mit gerundeter Oberfläche, vorzugsweise Mineral- oder Schlackekügelchen, sind.
16. Schallabsorbierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß die stückigen Köprer (4) soweit von dem Folienmaterial (8) der Bodenflächen (5) der becherförmigen Vertiefungen (6) formschlüssig umschlossen sind, daß sie von demselben festgehalten werden.
17. Schallabsorbierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchmesser bzw. der mittlere Durchmesser der stückigen Köprer (4) zwischen etwa 1 mm und etwa 8 mm beträgt, während die Größe der Bodenfläche (5) der becherförmigen Vertiefungen (6) zwischen etwa 10 und etwa 100 cm beträgt.
18. Schallabsorbierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 10 bis 17» dadurch gekennzeichnet , daß

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die becherförmigen Vertiefungen (6) des gleichen schallabsorbierenden Bauelements zwei oder mehr Gruppen umfassen, die sich dadurch unterscheiden, daß die Menge und/oder die Größe und/oder die Verteilung und/oder das Gewicht und/oder das Material der auf die Bodenflächen (5) aufgebrachten stückigen Körper (4) unterschiedlich ist.
19. Schallabsorbierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die becherförmigen Vertiefungen (10) des gleichen schallabsorbierenden Bauelements zwei oder mehr Gruppen umfassen, die sich dadurch voneinander unterscheiden, daß die Anordnung und/oder die Größe von in den Bodenflächen (11) vorgesehenen Ausprägungen (12) unterschiedlich ist.
20. Schallabsorbierendes Bauelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Ausprägungen (12) zwischen 1 nun und 10 mm, vorzugsweise zwischen 3 mm und 7 mm, variiert, während die Größe der Bodenfläche (11) der becherförmigen Vertiefungen (10) jeweils zwi-

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sehen etwa 10 und 100 cm beträgt.
21. Schallabsorbierendes Bauelement nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen etwa 0,5 und etwa 5, vorzugsweise zwischen etwa 1 und etwa 2 Ausprägungen (12) pro Quadratzentimeter vorgesehen sind.
22. Schallabsorbierendes Bauelement nach Anspruch 19, 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausprägungen (12) unregelmäßig auf der Bodenfläche (11) verteilt sind.
23. Schallabsorbierendes Bauelement nach Anspruch 19, 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausprägungen (12) nach einem vorbestimmten regelmäßigen Muster auf der Bodenfläche (11) verteilt sind.

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24. Schallabsorbierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 23» dadurch gekennzeichnet , daß die am oberen Rand der becherförmigen Vertiefungen (10) liegende Abdeckfolie (13) mit einer Profilierung (14), vorzugsweise mit Sicken, versehen ist.
25. Schallabsorbierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet , daß die Rückseite der Abdeckfolie (13) selbstklebend ist.
26. Schallabsorbierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 25t dadurch gekennzeichnet , daß die becherförmigen Vertiefungen (6,10) von jeder der einzelnen Gruppen regelmäßig oder unregelmäßig bzw. statistisch über das gesamte schallabsorbierende Bauelement verteilt sind.
27. Schallabsorbierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet , daß die Tiefe der Ausprägungen (12) zwischen 2 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 3 mm und 4 mm, variiert.

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