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Laminatstruktur für akustische An-
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wendungen und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft
eine Laminatstruktur für akustische Anwendungen sowie ein Verfahren zur Herstellung
einer solchen Laminatstruktur.
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In den vergangenen Jahren ist man mehr und mehr dazu übergegangen,
Büroräume in Form sogenannter Großraumbüros zu gestalten, bei denen die einzelnen
Arbeitsbereiche nicht mehr durch feste Innenwände getrennt sind.
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Derartige Großraumbüros bieten eine Anzahl von Vorteilen gegenüber
den üblichen Einzelbüros, nämlich eine verbesserte Kommunikation auf allen Ebenen,
eine erhöhte Flexibilität - es wird leichter und billiger, einen Arbeitsplatz zu
ändern - und verbesserte Umgebungsbedingungen, die zu einer verbesserten Moral und
einer erhöhten Leistungsfähigkeit der Angestellten führen. In einem typischen Großraumbüro
erfolgt die Innenausstattung, das sogenannte "landscaping", mit einzelnen, funktionell
gestalteten und leicht beweglichen Möbeln sowie mit beweglichen, eine gewisse akustische
Isolierung ermöglichenden Trannwandschirmen.
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Bei einem gut geplanten Großraumbüro ergibt sich ein Büroraum, der
funktionell gestaltet und optisch offen ist, während trotzdem für die einzelnen
Beschäftigten die erforderliche akustische Isolierung erreicht wird, so daß sie
ihren Arbeiten ungestört und wirksam nachgehen können. Für die erforderlichen akustischen
Bedingungen sind im wesentlichen fünf Komponenten verantwortlich Zu diesen gehören
der Bodenbelag, Hintçrgrundsgeräusche (sogenannte Maskier-Geräusche), trennende
Abschirmwände sowie die akustischen Eigenschaften von Decken und Wänden. Die Hauptfunktion
des Bodenbelages besteht dabei weniger darin, Schall zu absorbieren als Verkehrsgeräusche
zu dämpfen, Außerdem ist es üblich, elektronisch erzeugte Maskiergeräusche zu erzeugen,
die von Lautsprechern oberhalb der Decke abgestrahlt werden. Der Zweck dieser Hintergrund
bzw.
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gaskiergeräusche besteht dabei darin, die Sprachver ständlichkeit
über die Raumteilerschirme hinweg zu verhindern. Das Naskiergeräusch ist dabei für
die Beschäfigten tatsächlich nicht feststellbar, ist jedoch insgesamt stets in der
Umgebung vorhanden.
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Die Raumteilerschirme stellen ein wesentliches Element für die Gestaltung
von Großraumbüros dar und haben die Doppelfunktion, einerseits optisch eine gewisse
Abschirmung herbeizuführen und andererseits Schall zu absorbieren und die Schallübertragung
zu den angrenzenden Arbeitsbereichen zu verhindern. Ein typischer Raumteilerschirm
ist etwa 1,7 m breit, etwa 1,35 m hoch und doppelseitig mit Dämmaterial versehen,
wobei
er bis dicht an den Boden reicht und durch abstehende Füße oder dergleichen getragen
wird.
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Die Raumdecke ist von besonderer Bedeutung, da der Schall an ihr unter
einem Winkel reflektiert werden kann und somit von einem Arbeitsbereich zu einem
anderen Arbeitsbereich gelangen kann. Die übliche Maßnahme zur Unterdrückung dieser
Erscheinung besteht darin, an der Decke Schallschluckplatten anzubringen oder solche
Platten abzuhängen.
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In nahezu allen Großraumbüros ist es erforderlich, an den Wänden Vorkehrungen
für eine Schalldämpfung zu treffen. Im allgemeinen kann man davon ausgehen, daß
bei Wänden, die weniger als etwa 19,5 m entfernt sind, Maßnahmen erforderlich sind,
um eine Schallreflexion zu verhindern. Auch bei weiter entfernten Wänden ist immer
noch eine akustische Behandlung für diejenigen Beschäftigten erforderlich, die in
der Nähe dieser Wände arbeiten. Bisher wurden im allgemeinen zwei verschiedene Maßnahmen
getroffen. Die eine Maßnahme bestand darin, die Wände mit einem Teppich zu verkleiden,
welcher zwar dekorativ und relativ billig ist, welcher jedoch nicht zu einer sehr
wirksamen Schallabsorption führt. Die andere Möglichkeit besteht darin, akustische
Wandplatten zu verwenden. Für derartige Zwecke sind derzeit zahlreiche schallschluckende
Materialien verfügbar, wie z.3.
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Glasfasermatten, Platten auf Mineralfaserbasis usw., wobei die Sichtseite
dieser akustischen Elemente aus einem Vinylmaterial, aus gewebten Glasfasern oder
dergleichen
bestehen kann. Während die vorbekannten Schalldämmplatten häufig für eine wirksame
Schalldämmung sorgen, ergeben sich bei ihnen häufig Probleme, beispielsweise, weil
sie zu starr sind (solche Platten passen sich bestehenden unregelmäßigen Wandflächen
nicht an und sind außerdem nur in vorgegebenen Größen verfügbar), weil sie schwer
zu warten bzw. zu reinigen sind, weil sie schlecht zu reparieren sind oder weil
sich schlecht saubere Ränder herstellen lassen usw Typische Schalldämmplatten sind
beispielsweise in den US-PSen 4 o56 161 und 4 o77 491 beschrieben. Starre Platten
sind ferner in den US-PSen 3 148 693; 3 265 154; 3 583 522 und 4 111 o81; beschrieben.
Ein flexibles, schalldämpfendes Material ist ferner aus der US-PS 3253 947 bekannt,
Weiterhin beschreiben die US-PSen 3 448 823 und 3 919 444 Schalldämmplatten mit
einer Außenfläche aus gewebten Glasfasern.
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Die beiden wichtigsten Eigenschaften eines akustischen Laminats sind
eine gute Schallabsorption bei gleichzeitig hervorragender Feuerhemmwirkung. Die
Schallabsorption ist dabei ein Maß dafür, wieviel von der Schallenergie, die auf
einen Gegenstand auftrifft, von diesem absorbiert wird und wieviel reflektiert wird,und
zwar bei verschiedenen Frequenzen. Ein Standardverfahren zur Prüfung der Schallabsorption
ist das genormte Messverfahren ASTM C-423-77 (Reverberations-Raum-Verfahren) Die
Schallabsorptionswerte eines gegebenen Materials werden dabei als N.R.C.-
Werte
(Noise Reduction Coefficient = Geräuschverringerungskoeffizient) angegeben. Der
N.R.C.-Wert ist dabei ein arithmetischer Mittelwert. der Messwerte bei 250, 500,
looo und 2000 Hz, abgerundet auf o,o5.
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Die derzeit erhältlichen Produkte haben Schallabsorptionswerte von
o,4o oder besser. Typischerweise haben Trennwandschirme, beispielsweise einen N.R.C.-Wert
von etwa o, 85. Eine Wandverkleidung mit akzeptabler Schallabsorption bzw. eine
Wandplatte sollte einen N.R.C.-Wert von mindestens etwa o,4 bis o,85 aufweisen.
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Die Hauptfrequenzen, auf die es in Büröbereichen ankommt, liegen in
dem Frequenzband (Sprachband) zwischen etwa 2000 und 4000 Hz.; in diesem Bereich
sollte der N.R.C.-Wert einer guten akustischen Wandverkleidung bzw. einer Wandplatte
mindestens etwa o,8o betragen.
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Die Forderung nach einer schweren Entflammbarkeit ist in Gebäuden
wesentlich, insbesondere an vertikalen Flächen. Die von Ort zu Ort geltenden Bestimmungen
sind dabei unterschiedlich. Häufig wird gemäß der Norm ASTM E-84-74 der sogenannte
Tunnel-Test durchgeführt. Gemäß diesem Test wird das Material entsprechend der Flammenausbreitung
in Klassen A (0-25), B (26-75), C (76-200) und D (201-...) eingeteilt.
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Es kann allgemein davon ausgegangen werden, daß eine akustische Wandverkleidung
in die Klasse A fallen sollte, um für die meisten Anwendungen geeignet zu sein.
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Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine verbesserte Laminatstruktur für akustische Anwendungen anzugeben, die relativ
preiswert herstellbar ist und einerseits schwer brennbar ist und andererseits eine
gute Schallabsorption aufweist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Laminatstruktur der eingangs angegebenen
Art gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst: es ist eine vordere Schicht
und eine hintere Schicht vorgesehen; die vordere Schicht weist eine poröse, nicht
gewebte, genadelte Matte aus von Natur aus nicht brennbaren, feinen Fasern, nämlich
Glas- und/oder Mineralfasern auf; die hintere Schicht weist eine flamm enhemmende
Schicht auf, die als Schicht aus einem offenzelligen Schaumstoff, als Glasfasermatte
oder als Mineralfasermatte ausgebildet ist; und die vordere Schicht und die hintere
Schicht sind miteinander verbunden.
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Für die Herstellung einer solchen Laminatstruktur hat sich dabei besonders
ein Verfahren bewährt, welches durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet
ist: man stellt eine vordere Schicht mit einer porösen, nicht gewebten Matte aus
von Natur aus flammenhemmenden feinen Fasern her, und zwar Glasfasern oder Mineralfasern,
man
nadelt die vordere Schicht, man behandelt die vordere Schicht mit einem schwer entflammbaren
Kunstharz-Bindemittel, man stellt eine hintere Schicht mit einer flammenhemmenden
Schicht in Form einer Schicht aus offenzelligem Schaumstoff, einer Glasfasermatte
oder einer Mineralfasermatte her und man verbindet die vordere Schicht mit der hinteren
Schicht.
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Der entscheidende Vorteil der akustischen Laminate gemäß der Erfindung
besteht darin, daß sie hervorragende akustische Eigenschaften aufweisen, da bei
ihnen in dem Frequenzbereich zwischen 2000 und 4000 Hz ein N.R.C.-Wert erreicht
wird, der über o,8o liegt.
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Während im allgemeinen zusammengesetzte akustische Materialien gewöhnlich
akustische Eigenschaften haben, die gleich oder schlechter sind als die akustischen
Eigenschaften ihrer einzelnen Bestandteile, zeigt sich bei den Laminatstrukturen
gemäß der Erfindung ein unerwarteter Kombinationseffekt, da die akustischen Eigenschaften
des Laminats gegenüber den akustischen Eigenschaften der vorderen Schicht und der
hinteren Schicht, wenn diese allein betrachtet werden, beträchtlich verbessert sind.
Die nicht verwebten, genadelten, von Natur aus nicht entflammbaren Fasern, wie z.B.
Glas- oder Mineralfasern der vorderen Schicht, führen bei richtiger Endbearbeitung
außerdem nur zu einer sehr geringen Rauchentwicklung, schmelzen nicht (unempfindlich
gegen Brandflecken von Zigaretten und dergleichen) und schützen die als
hintere
Schicht vorgesehene SchaumstoffS oder Fasermatte, so daß das Laminat als flammenhemmendes
Material der Stufe A einzuordnen ist.
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Die nicht gewebte, genadelte Schauseite des akustischen Materials
ist außerdem sehr ansprechend im Aussehen, in der Oberflächentextur, im Griff usw.
Das Material der vorderen Schicht hat ein textiles Aussehen un d kann eine dreidimensional
gestaltete Oberfläche besitzen (mit Rippen, mit einer Steppstruktur usw.). Außerdem
kann die sichtbare Oberfläche eingefärbt und insbesondere nach dem Siebdruckverfahren
mit einem Muster bedruckt sein.
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Die Laminatstrukturen gemäß der Erfindung können bequem geschnitten
bzw. zugeschnitten werden, und es besteht außerdem aufgrund der Tatsache, daß die
vordere Schicht aus nicht verwebten, genadelten Glas-oder Mineralfasern oder dergleichen
besteht, eine geringere Tendenz als bei gewebten Materialien dafür, daß die Kanten
an der vorderen Schicht ausfransen.
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Dies führt in Verbindung mit der Tatsache, daß die Schauseite eine
unregelmäßige Geometrie hat, und zwar aufgrund der Zufallsverteilung bei der Faserablage
und bei den Nadelmarkierungen dazu, daß die Laminate gemäß der Erfindung leicht
gestoßen werden können, ohne daß sich sichtbare Stöße ergeben, wodurch der Eindruck
einer durchgehenden Wandverkleidung erhalten wird, die überdies leicht zu reparieren
ist.
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Die genadelte vordere Schicht aus nicht gewebten Fasern zeichnet sich
außerdem durch eine hervorragende Abriebfestigkeit aus. Dies führt dazu, daß die
Laminate gegen Reiben und Schrubben unempfindlich sind, so daß sie leicht gewartet
und gereinigt werden können, ohne daß sich ihr Aussehen verändern würde. Außerdem
halten sich auf den Laminaten keine Fingerabdrücke und dergleichen.
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Die Laminate gemäß der Erfindung können ferner als flexible Wandverkleidungen
in Rollenform angeliefert werden. Folglich lassen sich auch unregelmäßige Wandflächen
leicht bedecken, wobei Ecken mit einem geringen Krümmungsradius ausgekleidet werden
können.
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Tatsächlich lassen sich Laminate gemäß der Erfindung als tragbare
Schalldämmschirme verwenden, welche bei Bedarf aufgestellt und später wieder aufgerollt
werden können. Die Laminate gemäß der Erfindung zeichnen sich auch dadurch aus,
daß sie einfacher zu handhaben sind und mit den üblichen Werkzeugen leicht und einfach
angebracht bz w installiert werden können. Da die Laminate flexibel sind, können
sie an eine vorhandene Wandfläche mit Tapetenkleister oder dergleichen angeklebt
werden. Die Laminate können auch mit einem Kleber beschichtet sein, so daß sie nach
Abziehen einer Schutzfolie unmittelbar mit einer Wand oder dergleichen verklebt
werden können. Weiterhin können akustische Laminate gemäß der Erfindung in ihrem
Schallabsorptionsvermögen dadurch verbessert werden, daß man der vorderen Schicht
Füller mit hoher spezifischer Oberfläche zusetzt. Insgesamt lassen sich
Laminate
gemäß der Erfindung in vielfacher Weise als dekorative und funktionelle Wandverkleidung
und Deckenverkleidungen in Büros, Banken, Hotelhallen, Schulen, Krankenhäuserund
dergleichen verwenden Die Laminate können auch mit Vorteil zur Verkleidung von Wänden
und Decken in Konzerthallen, Theatern, Nachtclubs usw.
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verwendet werden. Außerdem eignen sich die erfindungsgemäßen Laminate
zur Innenauskleidung für Transportfahrzeuge wie Züge, Flugzeuge und Busse. Insbesondere
eignen sich die erfindungsgemäßen Laminate für die Herstellung von Raumteilerschirm
en für Großraumbüros, für die Herstellung akustischer Vorhänge für Fenster usw.
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Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt
das akustische laminat eine hintere Schicht in Form einer flexiblen, aufrollbaren,
nicht gewebten Matte aus Glasfasern oder anderen Fasern, die vorzugsweise nicht
brennbar oder flammenhemmend sa, Stattdessen kann die hintere Schicht auch aus einem
flammenhemmenden, offenzelligen Schaumstoff bestehen. Dabei besteht die vordere
Schicht aus einer nicht gewebten Matte aus Glasfasern oder anderen flammenhemmenden
Mineralfasern, Diese Fasermatte wird bei der Herstellung des Laminats auf die hintere
Schicht gelegt und mit dieser durch Nadeln verbunden, Anschließend wird das Laminat
mit einem feuerfesten Kunstharz behandelt, um seinen Zusammenhalt zu fördern und
um ihm die erforderliche Abriebfestigkeit zu verleihen.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die hintere
Schicht aus einem flexiblen, flammenhemmenden, offenzelligen Schaumstoff oder aus
einer Mineralfasermatte. Ferner besteht die vordere Schicht aus einer genadelten,
porösen Matte aus Glasfasern oder anderen flammenhemmenden Materialfasern, wobei
diese Fasermatter auch mit einem groben, flammenhemmenden Gewebe oder mit einem
gewebten Stoff vernadelt sein kann, um eine verstärkte Matte zu erhalten, wobei
in allen Fällen wieder eine Imprägnierung mit einem Kunstharz erfolgt, um den nötigen
Zusammenhalt zu erreichen. Die vordere Schicht wird dann mit der aus offenzelligem
Schaumstoff oder aus Mineralfasern bestehenden hinteren Schicht chemisch verklebt
oder durch Schmelzverklebung (flame bonding) verbunden.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines akustischen Laminats
gemäß der Erfindung weist die vordere Schicht entweder eine genadelte, poröse Matte
aus flammenhemmenden Glas- oder Mineralfasern auf oder eine poröse Matte aus flammenhemmenden
Glas- oder Mineralfasern oder dergleichen, die mit einem groben Gewebe oder mit
einem gewebten Stoff aus flammenhemmenden Fasern vernadelt sind, wobei die Fasern
wieder Glasfasern oder dergleichen sein können, wobei in beiden Fällen eine Imprägnierung
mit einem Bindemittel erfolgt, um den nötigen Zusammenhang zu erreichen.
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Auf die vordere Schicht wird in diesem Fall ein schäumbares Polymer
gegossen, welches man anschließend
aufschäumen lässt, so daß ein
offenzelliger Schaum entsteht Auf diese Weise ergibt sich eine innige Bindung zwischen
der vorderen Schicht und der Schaumstoffschicht. Dieses Aufschäumen an Ort und Stelle
führt somit zu einem "einstückigen" Schaumstoff-Faser-Laminat.
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Bei allen vorstehend angesprochenen Ausführungsformen sollten die
Fasern, die zur Herstellung der porösen, genadelten vorderen Schicht verwendet werden,
einen Durchmesser von etwa 2 ffi 8 pm haben. Bei all diesen Ausführungsformen kann
die hintere Schicht bei Verwendung geeigneter Additive zu dem Schaumstoff oder dem
Fasermaterial als starre Schicht ausgebildet werden. Vorzugsweise sind jedoch sowohl
die hintere Schicht wie auch die vordere Schicht flexibel, so daß das akustische
Laminat aufgerollt und an unregelmäßigen Flächen ähnlich wie eine Tapete angebracht
werden kann, wobei es auf einem engen Radius gebogen werden kann.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend
anhand von Zeichnungen noch näher erc läutert und/odex sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Es zeigen: Fig. 1 einen halbschematischen Querschnitt durch eine erste
Ausführungsform einer Laminatstruktur gemäß der Erfindung für akustische Anwendungen;
Fig.
2 einen halbschematischen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Laminatstruktur
gemäß der Erfindung; Fig. 3 halbschematische Querschnittsdarstellungen und Fig.
4 durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Laminatstruktur gemäß der Erfindung,
wobei in Fig. 3 das ungeschäumte schäumbare Material gezeigt ist, während Fig. 4
das Material der hinteren Schicht nach dem AuE-schäumen zeigt.
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Im einzelnen zeigt Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung
in halbschematischer Darstellung.
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Man sieht, daß das dargestellte akustische Laminat 1 eine hintere
Schicht 2 und eine vordere Schicht 3 aufweist. Die hintere Schicht 2 kann dabei
aus jedem geeigneten schallabsorbierenden Material, vorzugsweise einem schwer entflammbaren
bzw. unentflammbaren Material bestehen, wie z.B. aus einer Glas- oder Mineralfasermatte
oder dergleichen. Vorzugsweise besteht die hintere Schicht 2 aus einer Lage aus
schallabsorbierendem, schwer entflammbarem, offenzelligem Schaumstoff.
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Schaumstoffe sind in unterschiedlicher Dicke und Dichte erhältlich
sowie mit Porengrößen, die für die Absorption von Schallwellen unterschiedlicher
Frequenz geeignet sind. Der Schaumstoff kann dabei aus einer großen Anzahl von Polymeren
auf Urethan-, Nitril-, Neopren-und Vinyl-Basis hergestellt werden sowie aus natürlichem
Gummi, Styrol-Butadien-Gummi usw.
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Die hintere Schicht kann eine starre Schicht sein,so daß das Laminat
1 in Form starrer Felder bzw. Platten mit vorgegebener Größe gefertigt werden kann.
Vorzugsweise ist die hintere Schicht 2 jedoch eine flexible Schicht, so daß das
Laminat 1 gerollt und später sehr ähnlich wie eine Tapete an einer Wandfläche oder
einer anderen Oberfläche befestigt werden kann. So kann beispielsweise an der Rückseite
der hinteren Schicht 2 ein geeigneter Kleber vorgesehen sein, der später mit der
zu bedeckenden Oberfläche verklebt wird. Die Rückseite der hinteren Schicht 2 kann
ferner mit einer Schicht eines druckempfindlichen Klebers versehen sein, die zunächst
von einer abziehbaren Wegwerffolie bedeckt ist Die vordere Schicht 3 besteht aus
einer nicht gewebten, porösen Matte aus Glas oder anderen Mineralfasern, die von
Natur aus flaamenhemmend sind Obwohl auch andere Materialien verwendet werden können,
werden Glasfasern bevorzugt. Die verwendeten Fasern sollten einen Durchmesser zwischen
etwa 2 und 8 pm besitzen.
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Glasfasern mit diesem Durchmesser sind unter der Bezeichnung Beta-Fiberglas
und E-Glas erhältlich. Diese Produkte werden von der Firma Owens-Corning Fiberglass
Corporation, Toledo, Ohio, USA vertrieben. Die Glasfasermatte bzw. die vordere Schicht
3 kann durch Kardieren, Uberkreuziegen, Blasen oder andere wohlbekannte Verfahren
hergestellt werden
Die poröse, nicht gewebte Fasermatte 3 ist an
der Vorderseite der hinteren Schicht 2 angeordnet und mit dieser nach irgendeinem
geeigneten Nadelungsverfahren vernadelt. Dieses Vernadeln dient zwei Zwecken.
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Erstens schafft es eine beträchtliche Faserorientierung in der Z-Richtung
der Fasermatte (d.h. in einer zum Mattenmaterial senkrechten Richtung zwischen den
Oberflächen derselben), wodurch die Fasern der Matte miteinander verflochten werden,
so daß der Zusammenhalt der vorderen Schicht 3 verbessert wird. Zweitens wird eine
beträchtliche Zahl der Fasern aus der Glasfasermatte in die angrenzende Oberfläche
der hinteren Schicht 2 getrieben, wodurch eine mechanische Verbindung zwischen der
vorderen Schicht 3 und der hinteren Schicht 2 geschaffen wird.
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Wenn es sich bei den Fasern der vorderen Schicht 3 um Glasfasern der
oben beschriebenen Art handelt, ist es wichtig, daß die Fasermatte mit einem Schmiermittel
behandelt wird. Vorzugsweise wird die Matte außerdem mit einem antistatisch wirkenden
Mittel bzw. einer Verbindung behandelt, um beim Vernadeln elektrostatische Kräfte
und Reibkräfte zu reduzieren.
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Das Nadeln einer derartigen Glasfasermatte ist in der US-PS 4 o70
519 beschrieben. Wie dort ausgeführt, steht für diesen Zweck eine große Vielzahl
von Schmiermitteln oder -Verbindungen zur Verfügung, unter anderem Silikone, aromatische
und aliphatische Polyglycoläther usw. Außerdem steht eine große Menge
von
antistatischen Mitteln bzw. Verbindungen zur VerfügungU wie z.B. Polyoxyäthylen,
Monostearat und Polyoxyäthylen-MonolaureatO Ein besonders vorteilhaftes Schmiermittel
wird beispielsweise unter der Bezelch nung Emerstat 7451" von der Firma Emery Industries,
Cincinnati, Ohio, USA vertrieben. Von derselben Firma wird auch ein antistatisches
Material in den Handel gebracht, welches unter der Bezeichnung 'tDmerstat 7450"
vertrieben wird. Das Laminat 1 wird anschließend zusatzlich durch eine geeignete
Kunstharzbehandlung gebunden, um den mechanischen Zusammenhalt und die Abriebfestigkeit
zu verbessern. Zu diesem Zweck kann edes geeignete, schwer entflammbare Polymer
mit Kleber-Eigenschaft verwendet werden. Als Beispiele für derartige Polymere sollen
folgende Stoffe genannt werden: Vinyl-Chlorid, Copolymere mit Vinyl-Chlorid, Vinyliden-Chlorid-Copolymere
und schwer entflammbaxe Acrylharze.
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Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung Bei diesem
Ausführungsbeispiel umfasst das Laminat 4 eine hintere Schicht 5 und eine vordere
Schicht 6. Die hintere Schicht 5 besteht dabei aus einem offenzelligen, schwer entflainmbaren
Schaumstoff:, beispielsweise aus einem der oben genannten Materialien.
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Hervorragende Ergebnisse wurden beispielsweise mit einem Polyurethan-Schaum
erzielt. Während die hintere Schicht 5 eine steife Tafel sein kann, ist sie aus
den im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel genannten Gründen vorzugsweise
flexibel. Die vordere Schicht 6 kann eine poröse, nicht gewebte Fasermatte
der
in Verbindung mit der vorderen Schicht 3 erläuterten Art sein.Dabei werden wieder
Glasfasern der beim ersten Ausführungsbeispiel genannten Art bevorzugt.
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Die Fasermatte, welche die vordere Schicht 6 bildet, ist eine genadelte
Matte, welche vorzugsweise einer Kunstharzbehandlung unterworfen wurde, um den Zus
am-: menhalt der Matte zu verbessern. Zu diesem Zweck wird die vordere Schicht 6
vor der Befestigung an der hinteren Schicht 5 in ein Kunstharzbad eingetaucht, um
zu erreichen, daß sie an Kunstharzfeststoffen zwischen 5 und 40% des Gesamtgewichts
der Matte aufnimmt.
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Statt durch Eintauchen der Matte kann das Harz auch durch Sprühen
oder mittels anderer wohlbekannter Verfahren auf- bzw. eingebracht werden. Schwer
entf lammbare Harze, die für diesen Zweck geeignet sind, sind beispielsweise Vinyl-Chloride
und deren Copolymere, Vinyliden-Chlorid und dessen Copolymere, schwer entflammbare
Acrylharze usw. Die mit dem Harz behandelte Matte wird getrocknet und erwärmt, um
ein Härten des Harzes zu bewirken.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß das Material der Matte
6 in ein grobes Gewebe aus schwer entflåmmbarem Material hineingenadelt wird oder
in einen gewebten oder nicht gewebten Stoff aus flammenhemmenden Fasern, so daß
die vordere Schicht 6 dann eine verstärkte Matte bildet, Als Beispiel ist in Fig.
2 eine gewebte Verstärkung 7 gezeigt. Diese Verstärkung 7 k ann auch als Darstellung
eines groben Gewebes oder einer nicht gewebten Verstärkung angesehen werden.
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Eine derartige verstärkte Fasermatte ist in der oben erwähnten US-PS
4 o70 519 beschrieben. Gemäß dieser Patentschrift wird die faserige Matte in eine
Verstärkungsschicht genadelt und dadurch mit dieser mechanisch verbunden. Die verstärkte
Matte wird an schließend mit Kunstharz behandelt, getrocknet und ausgehärtet, um
eine zusätzliche Bindung zu erzielen.
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Wenn die Schicht 6 mit einem groben Gewebe versehen ist, so daß sich
eine mit einem Gewebe verstärkte Matte ergibt, dann kann das grobe Gewebe aus Glasfasern
oder anderen feuerhemmenden Fasern hergestellt sein.
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Zur Vervollständigung des Laminats gemäß Fig. 2 werden die hintere
Schicht 5 und die vorder Schicht 6 durch chemische Bindung miteinander verbunden
(d.h.
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durch eine Kunstharzbindung, wie dies oben beschrieben wurde) oder
durch das sogenannte Flammen-Bonding.
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Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Esfindung ist in
Fig. 3 und ß gezeigt, Zunc sell Fig. ;3 betrachtet werden, wo eine porose, nicht
gewebte, genadelte vordere Schicht 8 gezeigt ist, Die vordere Schicht 8 kann dabei
eine nicht gewebte, genadelte Matte aus flammenhemmenden Fasern umfassen.
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Die Matte kann mit einem Kunstharzbinder behandelt werden, wenn dies
erwünscht ist. Andererseits kann die Matte 8 von der in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen
Art sein und durch Nadeln mit einem groben Gewebe oder einem gewebten oder nicht
gewebten Stoff
aus flammenhemmenden Fasern verbunden und dadurch
verstärkt sein. Beim Ausführungsbeispiel ist eine nicht gewebte Verstärkung 9 dargestellt.
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Auf die nach oben gewandte Verstärkung bzw. Verstärkungsschicht der
vorderen Schicht ist eine Schicht lo eines schäumbaren Polymers aufgegossen. Das
Polymer kann eines der oben erwähnten Polymere sein. Das Polymer wird anschließend
zu einem Schaum gebläht, wobei eine hintere Schicht lOa gebildet wird, wie dies
Fig.4 zeigt, Dabei entsteht gleichzeitig eine innige Bindung zwischen der hinteren
Schicht lOa und der vorderen Schicht 8. Dieses Aufschäumen an Ort und Stelle kann
entweder chargenweise oder im Zuge einer kontinuierlichen Herstellung erfolgen.
Ferner kann die hintere Schicht lOa wieder steif sein, ist jedoch vorzugsweise flexibel.
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Versuche haben gezeigt, daß bei den Ausführungsbeispielen gemäß der
Erfindung bei Verwendung einer hinteren Schicht aus einem offenzelligen Schaumstoff-Material
eine Änderung der Dichte des Schaumstoff-Materials zwischen etwa 0,016 und 0,1 g/cm³
nur zu geringen Änderungen der Schallabsorption in dem Schaumstoff führt. Jenseits
einer gewissen Dicke hat der Schaumstoff nur geringen Einfluß auf die Schallabsorption
bezüglich des Sprach-Frequenzbandes (2000 bis 4000 Hz.). Wenn das Laminat eine vordere
Schicht aus feinen Fasern, wie z.B. Glasfasern mit den oben angegebenen Abmessungen
aufweist, sollten
die Fasern ungeordnet sein, Außerdem sollte die
vordere Schicht eine Oberfläche mit dreidimensionalem Charakter haben, um den Schall
optimal zu absorbieren und keine glatte Fläche.
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Bei den Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung hat die vordere
Schicht vorzugsweise eine Dicke zwischen etwa 0,16 und 0,32cm, während die hintere
Schicht vorzugsweise eine Dicke zwischen etwa o,3 und 2,5 cm besitz Beispiel Ea
wurde ein Laminat gemäß der Erfindung mit einer hinteren Schicht und einer vorderen
Schicht hergestellte Die hintere Schicht bestand aus Polyurethan-Schaum mit einer
Dicke von etwa 1,3 cm, wie er beispielsweise von der Firma Scott Foam, eine Abteilung
der Schott Paper Company hergestellt und unter dem Warenzeichen "Pyrell" vertrieben
wird. Die vordere Schicht war eine verstärkte Matte aus feinen Glasfasern, die gemäß
den Lehren der US-PS 4 o7o 519 hergestellt war Eine derartige Matte wird von der
Anmelderin unter dem Warenzeichen "HUYGLAS" vertrieben. Diese vordere Schicht umfasst
eine nicht gewebte Glasfasermatte (mit einem Faserdurchmesser zwischen etwa 2 und
8 µm),die mit einer hinteren Mineralfaserschicht vernadelt ist und mit Kunstharz
behandelt ist.
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Die vordere Schicht wurde mit einer Seite der hinteren Schicht aus
Polyurethan-Schaum durch Verkleben verbunden.
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Die akustischen Eigenschaften des Laminats wurden nach dem Standard
ASTM-Verfahren C-423-66 (Reverberations-Raumtest) geprüft. Eine Probe mit einer
Größe von etwa 2,4 x 2,7 m2 wurde auf den Boden eines Raumes von 470 m3 gelegt.
Der Raum enthielt mehrere große Lautsprecher, ein Mikrophon und einen konischen
Reflektor an der Wand in der Nähe der Decke. Die Energie wurde den Lautsprechern
in Impulsform zugeführt, und es wurde die Zeit für das Abfallen des Schallpegels
gemessen. Diese Zeit wurde dabei sowohl für den leeren Raum als auch bei in dem
Raum ausgelegter Probe gemessen, woraufhin die Differenz ermittelt und mit einem
Faktor multipliziert wurde, der zu einem Absorptionskoeffizienten führte. Die Schallabsorptionkoeffizienten
wurden für 125, 250, 500, looo, 2000 und 4000 Hz. ermittelt. Eine Schicht des Pyrell-Polyurethan-Schaums
und eine Schicht des HYGLAS-Frontmaterials wurden außerdem jeweils für sich in derselben
Weise geprüft.
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Die Testergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle, abgerundet auf
o,o5, zusammengefasst. Die Tabelle enthält außerdem für jede untersuchte Probe den
sogenannten N.R.C.-Wert.
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Hz 125 250 500 1000 2000 4000 N.R.C.-Wert HUYGLAS 0,05 0,00 0,06
0,125 0,150 0,25 0,08 ~1,27 cm Pyrell 0,05 0,10 0,25 0,55 0,85 0,90 0,45 HUYGLAS
+ ~1,27 cm Pyrell 0,20 0,35 0,45 0,90 0,95 0,80 0,66 Aus den N.R.C.-Werten in der
Tabelle wird deutlich, daß die HUGLAS-Frontschicht allein nur eine schwache Schallabsorption
aufweist, daß sich aber bei einer Verbindung dieses Materials mit dem Pyrell-Polyurethan-Schaum
insgesamt ein NvR.C.-Wext ergibt, der weit besser ist als die Summe der N.R,C.-Werte
für die hintere Schicht (Pyrell) und die vordere Schicht (HUYGhAS). Dieses Ergebnis
ist unerwartet, da zusammengesetzte Materialien im allgemeinen NeR,C.-Werte haben,
die kleiner, oder im günstigsten Fall gleich der Summe der NOR.C.>Werte ihrer
Teile sind.
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Ohne den Wunsch auf eine Festlegung auf diese Theorie wird angenommen,
daß der vorstehend diskutierte synergistische Effekt auf die Feinheit der Glasfasern
zurückzuführen ist und sich nicht ergeben würde, wenn grobere synthetische Fasern
benutzt würden. Dabei
wird davon ausgegangen, daß der synergistische
Effekt unabhängig von der Art der hinteren Schicht ist und sowohl bei einer hinteren
Schicht aus Glas- oder Mineralfasern wie auch bei einer hinteren Schicht aus polymerem
Schaumstoff eintritt.
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Die vordere Schicht der Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung kann
unter Verwendung eines thermoplastischen Binders, wie z.B. Vinyl-Chlorid oder dergleichen,
welches auf bzw. in der Schicht getrocknet wird, texturiert bzw. geprägt werden.
Dabei wird eine beheizte, mit einem Muster versehene bzw. mit Prägungen versehene
Walze in Kontakt mit dem thermoplastischen Binder an der Oberfläche der vorderen
Schicht gebracht, wo auf diese Weise ein Muster gedruckt wird, welches erhalten
bleibt, wenn das erweichte Polymer aushärtet. Mittels heißer Musterwalzen oder -Platten,
die in Kontakt mit dem thermoplastischen Bindemittel auf der Frontseite der vorderen
Schicht gebracht werden, kann folglich ein Rippenmuster, ein Stepp- oder Pikee-Muster
oder ein anderes dreidimensionales Muster erzeugt werden.
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Dasselbe kann mit Hilfe von Heißluftdüsen erreicht werden oder mittels
beheizter Räder oder Rollen oder dergleichen, je nach dem gewünschten Muster.
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Die akustischen Laminate gemäß vorliegender Erfindung erhalten dann
ein erhöhtes Schallabsorptionsvermögen, wenn in der vorderen Schicht ein Füller
mit hoher spezifischer Oberfläche verwendet wird.
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Zusammen mit dem Bindemittel können der vorderen Schicht sehr feine
Glasfasern, Talk oder dergleichen zugesetzt werden. Der Talk oder die anderen feinen
Partikel werden dabei in dem Kunstharz-Bindemittel dispergiert und auf die genadelte
Oberfläche in derselben Weise aufgebracht wie dies auch mit dem Kunstharz-Bindemittel
allein geschehen würde.
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Die vordere Schicht der akustischen Laminate gemaß der Erfindung kann
vor oder nach dem Aufbringen bzw, Einbringen und Trocknen des Kunstharzes im Siebdruckverfahren
bedruckt werden. Das Siebdrucken erfolgt dabei vorzugsweise mit einer Kombination
von Farbstoff und Bindemittel, um einen abriebfesten Druck zu erreichen in entsprechender
Weise kann in die vordere Schicht auch ein Farbstoff als Bestandteil des Kunststoff-Bindemittels
eingebracht werden, welches für den erforderlichen Zusammenhalt der vorderen Schicht
sorgt. Dies geschieht, wenn das Bindemittel unmittelbar nach dem Nadeln bzw. dem
Vernähen auf die vordere Schicht aufgebracht wird. Bei dem üblichen Verfahren zum
Herstellen von Trennwanden wird die Trennwand mit einem Trager aus Karton oder Metall
versehen. Auf beiden Seiten dieses Trägers wird dann das Laminat gemäß der Erfindung
angebracht, derart daß die hintere Schicht an dem Träger anliegt.
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