DE3427856A1 - Koerperschalldaempfende beschwerung von bauteilen zur erhoehung ihrer schalldaemmung - Google Patents

Koerperschalldaempfende beschwerung von bauteilen zur erhoehung ihrer schalldaemmung

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Description

Körperschalldämpfende Beschwerung von Bauteilen zur Erhöhung ihrer Schalldämmung
1. Technischer Stand
Die Schalldämmung von Bauteilen, wie Wände, Decken, Türen hängt unter anderem von deren Körperschalldämpfung ab. Zur Erhöhung der" Körperschalldämpfung gibt es bisher nur einige wenige Möglichkeiten. Die wirksamste ist das Einbringen von losem, nichtgebundenem Sand o.a. in Hohlräume von Mauersteinen oder Wandschalen. Diese Maßnahme hat jedoch praktische Nachteile, vor allem beim Anpassen von Bauteilen an vorgegebene Maße am Bau. Dabei müssen die Bauteile zugeschnitten werden, wobei der Sand herausrieselt. Eine zweite Möglichkeit zur Erzielung einer hohen Körperschalldämpfung besteht in Sandwich-Anordnungen, wobei zwischen die beiden die Belastungen aufnehmenden Schalen, siehe Fig. 1, Skizze b, eine federnde Schicht mit einer hohen Körperschalldämpfung wie z.B. Gummi eingebracht wird. Diese Anordnung ist jedoch nur bei dünnen Deckschalen wie z.B. Stahlblech, hoch wirksam, nicht jedoch bei den in der Bautechnik vorkommenden dicken Schalen.
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2. Prinzip der erfindungsgemäBen Anordnung
Dieses beruht nach Fig. 2 darauf, daß viele einzelne Beschwerungsstücke (1) flächen- oder streifenartig über eine· federnde und zugleich körperschalldämpfende Zwischenschicht (2) - im folgenden Dämmschicht genannt - auf dem zu dämpfenden Bauteil (3) befestigt, z.B. aufgeklebt werden. Infolge des Massewiderstandes der einzelnen Beschwerungsstücke wird bei Schwingungsbewegungen des Bauteils die Dämmschicht komprimiert bzw. gedehnt, wobei Schwingungsenergie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Dieser Vorgang tritt sowohl bei Schwingungen senkrecht als auch parallel zur Fläche des zu dämpfenden Bauteils auf. Die dadurch zu erzielende hohe Dämpfungswir— kung ist aus Fig. 1 ersichtlich, wo das Ergebnis eines Versuchs in einem Diagramm dargestellt ist. Aufgetragen ist die örtliche Kör— perschall-Abnahme eines Streifens aus einer 19 mm dicken Holzspanplatte, auf der gemäß Fig. 1, Skizze a, einzelne Beschwerungsstucke
2
(20 kg/m ) über je vier einzelne, 2 mm dicke Gummistücke aufgeklebt waren. Die Abnahme der Körperschallausbreitung in Abhängigkeit von der Frequenz beträgt bei Frequenzen von 1000 Hz und darüber etwa 30 dB/m (Kurve a). Zum Vergleich sind als Kurve b die viel geringeren Werte bei einer vollflächigen Verklebung bei einer Gummischicht derselben Art und Dicke mit einem zweiten Holzspanplatten-Streifen angegeben. Diese bekannte Sandwich-Anordnung ist somit viel weniger wirksam.
Die höhere Dämpfungswirkung der Beschwerungsstücke besteht auf dem höheren Schwingungswiderstand einzelner kleiner Massen gegenüber einer flächenförmigen Beschwerung und den freieren Bewegungs:— möglichkeiten solcher Massen. Die beschriebene Anordnung kann nach Fig. 3 in einem breiteren Frequenzbereich wirksam werden, wenn die Dämmschicht (4) unter den verschiedenen Beschwerungsstükken (1) verschieden dick und damit verschieden federnd ausgebildet wird. Dasselbe kann erreicht werden, wenn, wie' in Fig. 4 dargestellt, die Dämmschicht {2J mit unterschiedlich ausgebildeten Auflageflächen (5) auf dem Bauteil (3) befestigt ist, was durch eine Profilierung der Auflagefläche erreicht werden kann.
Schließlich kann die Dämmschicht nach Fig. 5 (Bauteil (3) weggelassen) aus zwei Schichten aufgebaut sein, wobei die Schicht (6) die Aufgabe der
Federung erfüllt und die Schicht (7), z.B. eine zähelastische Klebschicht, die Aufgabe der Körperschalldämpfung.
Für eine Dämpfung muß der Fachmann jeweils nach dem interessierenden Frequenzbereich beurteilen, ob er für'die körperschalldämpfende Zwischenschicht ein einziges Schichtmaterial oder ein Mehrschichtmaterial zu verwenden hat.
3. Zur Ausbildung der Anordnung
3.1 Ausbildung der Beschwerungsstücke
Je nach Art der Bauteile oder Schalen werden die Stücke als solche durch Zersägen einer großen Platte oder durch Gießen in Formen hergestellt. Als Materialien kommen z.B. in Frage Stahlblech, Beton, Gips, Holzspanmaterial. Es ist auch möglich die Beschwerungsstücke in kassettenförraicf ausgebildeten Formen z.B. aus Schaumstoff zu gieöen, siehe Fig. 8 (Bauteil (3ί weggelassen). Die sich so ergebenden "Platten" mit mehreren Beschwerungsstücken werden über eine dämpfende Zwischenschicht (16) auf die zu verbessernde Schale aufgeklebt. Schließlich ist es möglich, die Beschwerungsstücke beim Herstellen von Gipsplatten, Gasbetonplatten o.a. unmittelbar beim Gießvorgang herzustellen, siehe Fig. 13, so daß sie dann aus dem Plattenmaterial bestehen.
Die Beschwerungsstücke sind in der Regel etwa 8-30 kg/ma schwer und haben Abmessungen von etwa 30- 100 mm. Je nach Material sind sie etwa 10-30 min dick, bei Stahlblech nur etwa 1-3 mm.
3.2 Körperschalldämpfende Zwischenschicht
Sie ist in der Regel etwa 1 -10 mm dick. Die körperschalldämpfende Wirkung kann im Material der Zwischenschicht (Dämmschicht) gleichmäßig verteilt sein, z.B. in Gummi, Kunststoffen, Bitumenfilz. Es ist jedoch auch möglich, nach Fig. 5, die eigentliche Federung und die Körperschalldämpfung in zwei getrennten Schichten (6) und (7) erfolgen zu lassen. Z.B. kann nach Fig. 5 eine Schaumstoff-Schicht (6) die Federung bilden und eine dünne zähelastische Schicht (7) z.B. ein geeigneter Klebstoff die Dämpfung. Als dämpfende Schichten: kommen in Fraget Gummi, bitumengebundene Pappe oder bitumengebundene Fasern oder Körner, zähelastische Kunststoff-Folien, Gewebe mit zähelastischer Klebmasse.
4. Anwendungsbeispiele
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4.1 Matten zum Aufkleben auf der Innenseite der Schalen von doppelschaligen Wänden, Türen/ Holzbalkehdecken u.a.
Nach Fig. 6 (Bauteil (3) weggelassen) sind auf einer dämpfenden und federnden Unterlage (2) aus z.B. Gummi, Bitumenfilz, einer Pappe mit einer Auflage eines zähelastischen Klebstoffs einzelne Beschwerungsstücke (1) mit Hilfe eines später wieder entfernbaren und nicht dargestellten Gitters aufgegossen. Die Beschwerungsstücke bestehen aus Gips oder Beton. Zur Transport-"~" sicherung kann eine Schutzschicht (8), in Fig. 6 gestrichelt dargestellt, z.B. aus einem Gewebe auf der Oberseite der Matte angebracht werden. Es ist jedoch auch möglich, die Beschwerungsstücke (9) aus Stahlblech z.B. unter Verwendung von Stanzabfällen herzustellen, siehe Fig. 7, wobei als dämpfende und federnde unterlage (10) Gummi oder ein körperschalldämpfender Kunststoff verwendet wird, der um die Beschwerungsstücke (9) herum hergestellt z.B. vulkanisiert wird. Die Unterseite kann dabei profiliert sein, wobei diese Profilierung (11) an verschiedenen Stellen der sich so ergebenden Hatte verschieden ausgeführt sein kann.
Schließlich können derartige Matten bzw. Platten auch dadurch hergestellt werden, da3 Platten (13) z.B. aus Polystyrolschaum verwen-ί det werden, die nach Fig. 8 mit einzelnen Vertiefungen (14) versehen sind. Diese Vertiefungen werden mit einem schweren, gießbaren Baustoff gefüllt, beispielsweise mit Gips, wodurch die einzelnen Beschwerungsstücke entstehen. Der Boden (15) der Vertiefungen kann verschieden dick ausgeführt sein. An der Unterseite ist eine Folie (16) aus einem zähelastischen Kunststoff mit hoher Dämpfungswirkung aufgeklebt. Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf eine derartige Matte bzw. Platte.
In Fig. 10 ist die Anordnung von Matten nach Fig. 6 zur Verbesserung der Schalldämmung bei einer baulich doppelschaligen Wand dargestellt. An der Innenseite der Wandschalen (17) sind die Matten mit den Beschwerungsstücken (1) und der Dämpfungs- und Federungsschicht (2) befestigt.
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NACHGEREfCHT
Eine gleichartige Anordnung zur Verbesserung der Schalldämmung von Holzbalkendecken ist in Fig. 11 gezeigt. Dabei werden au£ der Unterseite des unmittelbar auf den Balken aufgebrachten Fußbodens (18), z.B. aus Holzspanplatten, erfindungsgemäße Matten bzw. Platten befestigt, die Beschwerungsstücke (1) und eine Dämpfungsschicht (2) sowie eine in Fig. 11 nicht näher dargestellte Halterungaufweisen.
4.2 Einlage für Wandplatten in Gießform
Als Einlage für eine schalldämmende Wandbauplatte aus Gips o.a. wird eine beidseitig kassettierte Dämmplatte z.B. aus weichfederndera Polystyrolschaum (20) nach Fig. 12 verwendet, deren Hohlräume (21) mit Folie, Pappe o.a. (22) abgedeckt sind. Diese kann auch mehrschichtig ausgebildet sein. Diese Folie oder Pappe weist für jeden Hohlraum eine öffnung (23) auf. Die kassettierte Dämmplatte wird in geeigneter Weise in die Gußform der herzustellenden Wandbauplatte einge- · stellt und außenseitig nach Fig. 13 mit Gips o.a. umgössen. Dabei dringt der Gips auch in die Hohlräume der Einlage ein, wobei sich, die Beschwerungsstücke (24) bilden.
Eine Wand aus derartigen Wandbauplatten wirkt schalltechnisch wie eine doppelschaliepeWand, die allerdings zahlreiche Schallbrücken, in Form der festen Randverbindungen (25) der Wandbauplatten aufweist. Die schädliche Wirkung dieser Schallbrücken wird durch die hohe Körperschalldämpfung der Beschwerungsstücke stark vermindert. Es ist jedoch auch möglich, diese Schallbrücken zu vermeiden, indem man die Verbindung nach Fig. 14 wegfallen läßt. Die weichfedernde, kassettierte Platte (26) trennt die beiden Schalen auf der ganzen Fläche.
4·3 Streifenförmige Einlage für zu verklebende Schalen von Wandplatten
Es ist jedoch auch möglich, derartige Schalen (29) von Wandbauplat-.ten z.B. bei Gasbeton aber auch bei Holzspanplatten o.a., beim Auf-
j NACHGEREICHT I
bau der Doppelwandplatten nach Fig. 15 über eine körperschalldämp-, fende und gleichzeitig die Schalen zusammenhaltende schicht- oder streifenförmige Einlage (27) zu verkleben. Diese Einlage besteht aus einem weich federnden Dämmstreifen (28), der in dem in. Fig·. 15 gezeigten Beispiel aus einem Polystyrolschaum mit Hohlraum besteht. Der Dämmstreifen kann jedoch auch auf andere Weise ausgebildet sein. Auf den (beliebig aufgebildeten) Dämmstreifen sind Beschwerungsstücke (11) mit einer Dämpfungsschicht (2) aufgebracht, die mit den Wandschalen (29) verklebt sind. Dadurch ergibt sich eine ausreichend feste und noch genügend weichfedernde Verbindung zwischen den Plattenschalen, die außerdem eine körperschalldämpfende Wirkung hat.
4.4 Wellenförmige Einlage für zu verklebende Schalen von Wandbauplatten
Besondes einfach können die beiden Aufgaben
erhöhte Körperschalldämpfung der Wandschalen ·
federnde Verbindung der Wandschalen
in der aus Fig. 16 ersichtlichen Weise gelöst werden. Eine an sich bekannte, etwa wellenförmig ausgebildete Schicht (43) z.B. aus PoIystyrol-Hartschaum verbindet die beiden Wandschalen (29) federnd. , -· Die Körperschalldämpfung wird erfindungsgemäS durch die Beschwerungsklötzchen (1) und eine körperschalldämpfende Klebschicht (16) erreicht, die in den Wellentälern der Verbindungsschicht (43) angebracht sind.
4.5 Einlage für Steine oder Platten für einschalige Wände
Nach vorliegenden theoretischen Ergebnissen hängt die Schalldämmung von baulich und schalltechnisch einschaligen Wänden von der Materialdämpfung der Wand bzw. von deren Verlustfaktor ab.'
In Fig. 17 ist eine Einlage (30) zum Gießen von Gasbeton, Gips o.a. dargestellt. Sie besteht aus zwei profilierten Folien (31) aus Pappe, Kunststoff oder Schaumstoff, die an den Einschnürungen (32)
ι*
miteinander verbunden, gegebenenfalls sogar an dieser Stelle mit Durchbrechungen versehen sind. Auf ihren Außenseiten sind die Einlagen mit einer körperschalldänipf enden und federnden Pappe (33) versehen, die öffnungen (34) aufweisen. Diese Einlage wird beim Gießen der Steine oder Platten in die Gießform eingebracht, wobei sich nach Fig. 18 die Hohlräume (35) der Einlage über die öffnung (34) mit dem Material der Wandbaustoffe füllen. Die zwischen den beiden, geprägten Folien (31) befindliche Luft dient dazu, daß die beiden einander gegenüber liegenden Beschwerungsstücke sich nicht gegenseitig bei ihren Schwingungen behindern.
Anstelle zweier Folien (31) kann auch eine einzelne, nach Fig. 12 profilierte Schaumstoffschicht verwendet werden. ~'
4.6 Körperschalldämpfung durch Fugeneinlage
Die in Abschnitt 4.5 genannte Lösung erfordert Maßnahmen, die bei der Herstellung der Steine oder Platten nicht immer möglich sind. In Fig. 19 ist eine Lösung gezeigt, bei der die erfindungsgemäßen körper schalldämpf enden Streifen in den vertikalen Fugen (44) zwischen den Steinen oder Platten (45) und (46) der Wand eingebracht sind. Die Steine weisen an ihren vertikalen Fugen jeweils Nuten auf, in denen die Beschwerungsstücke (1) und die Dämmschicht (2> durch Kleben eingebracht und befestigt sind. Schließlich lassen sich derartige Beschwerungsstücka samt Dämmschicht auch in den bekannten Hohlräumen von Hohlblocksteinen unterbringen.
4.7 Randdämpfung von leichten massiven Wänden
Es ist bekannt, daß man die Luftschalldämmung von einschaligen Leichtwänden (36) z.B. aus Wandbauplatten aus Gips, Gasbeton o.a. verbessern kann, indem man an den Anschlußstellen der Wand an die anderen Bauteile einen körperschalidämpfenden Streifen z.B. aus Bitumenfilz einbringt. Zur Verbesserung der Dämpfungswirkung wird erfindungsgemäß nach Fig. 20 ein Streifen (37) verwendet, der aus kassettiertem Schaurastoff o.a. besteht, dessen Kassetten (38) mit
einem Schwerstoff z.B. mit Gips gefüllt und mit einem Dämpfungsstreifen (39) verschlossen sind. Dieser Streifen wird zwischen der zu verbessernden Leichtwand und den flankierenden Bauteilen eingebracht. Dieser Streifen verringert infolge des verwendeten weichfedernden Schaumstoffes außerdem noch die Schall-Längsleitung von der Leichtwand zu dem angrenzenden Bauteil (40). Der erfindungsgemäße Randstreifen hat somit zwei schalltechnische Wirkungen: er verringert die Schwingungen der Leichtwand infolge seiner Körperschalldämpfung und er verringert die Fortleitung dieser Schwingungen zu anderen Bauteilen.
4.8 Dämpfung von Rohrleitungen
Rohrleitungen (41) z.B. für Abwasser, werden nach Fig» 21 und 22 erfindungsgemäß mit einzelnen halbkreisförmigen Anordnungen (42), die bei der Montage zu einem Ring z.B. durch einen Klebeverschluß verbunden werden, umgeben. Sie weisen einzelne Beschwerungsstücke (1) auf einer dämpfenden Trägerschicht (2) z.B. aus Gummi auf.

Claims (24)

Anmelder: 1) Prof. Dr. Ing. Karl Gösele, Leinfelden 2) PRESSCO Baustoff KG, Nördlingen ANSPRÜCHE
1. Flächen- oder streifenförmiges Schalldämmelement für Bauelemente ( beispielsweise-f ür~ Trennwände ,-Decken , Türen oder Rohre), gekennzeichnet durch ein flächen- oder streifenförmiges federndes und körperschalldämpfendes Zwischenelement (2 in Fig. 2), in dem mehrere kleinformatige Beschwerungselemente (9 in Fig. 7) oder auf dessen Seite, die nicht zur Anlage am Bauelement (3) vorgesehen ist, mehrere kleinformatige Beschwerungselemente
(1 in Fig. 2) vorgesehen sind.
2. Schalldämmelement nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Zwischenelement eine federnde Schicht (6) und eine körperschalldämpfende Schicht (7) umfaßt.
3. Schalldämmelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet , daß die einzelnen Beschwerungselemente (1 in Fig. 3) unterschiedliche Massen besitzen.
2 -
4. Schalldämmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Zwischenelement zwischen schwereren Beschwerungselementen (1 in Fig. 3) und der Seite des Zwischenelements, die nicht zur Anlage am Bauelement (3) vorgesehen ist, dünner als bei leichteren Beschwerungselementen ausgebildet ist.
5. Schalldämmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Zwischenelement (2 in Fig. 4) an der Seite profiliert ist, die zur Anlage am Bauelement (3) vorgesehen ist, so daß das Zwischenelement an dem Bauelement nur stellenweise anliegen kann, wobei die für das stellenweise Anliegen des Zwischenelements vorgesehene Profilierung von Beschwerungselement zu Beschwerungselement gleich oder verschieden ist.
6. Schalldämmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschwerungselemente (9 in Fig. 7) im Zwischenelement (10) eingebettet oder eingeschlossen sind.
7. Schalldämmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Beschwerungselemente einer Gesamtmasse von 2 bis 80, insbesondere 4 bis 50
2
und vorzugsweise 8 bis 30 kg/m Bauelement.
8. Schalldämmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Beschwerungselemente aus Gips, Beton oder Eisen.
9. Schalldämmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e η η ze i c h η e t , daß die Beschwerungselemente zweiteilig ausgebildet sind, wobei die beiden Teile jeweils über ein zweites flächen- bzw. streifenförmiges federndes und korperschalldämpfendes Zwischen-
element miteinander verbunden sind.
10. Bauelement (beispielsweise für Trennwände, Decken, Türen oder Rohre), gekennzeichet durch ein Schalldämmelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
11. Bauelement gemäß Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet , daß das Schalldämmelement an einer oder mehreren Längsseiten oder Stirnseiten des plattenförmigen Bauelements (3 in Fig. 2; 45, 46 in Fig. 19) angeordnet ist.
12. Streifenförmiges Schalldämmelement zur Randdämpfung massiver Wände, gekennzeichnet durch ein streifenförmiges federndes und körperschalldämpfendes Zwischenelement (39 in Fig. 20) zur Anlage an der Stirnseite einer Wand bau ρ latte (36) und .durch einen _auf dem Zwischen— element aufliegenden weichfedernden kassettierten Streifen (37) zur Anlage an einer feststehenden Wand (40), wobei in den Kassetten (38) des Streifens, die sich zum Zwischenelement öffnen, kleinformatige Beschwerungselemente vorgesehen sind, die auf dem Zwischenelement aufliegen.
13. Bauelement (beispielsweise für Trennwände, Decken, Türen oder Rohre), gekennzeichnet durch mehrere kleinformatige Beschwerungselemente (T), die ihrerseits mit dem Bauelement (3) über jeweils ein Zwischenelement (4 in Fig. 3) oder mehrere Zwischenelemente (Fig. 1a) verbunden sind, wobei das Zwischenelement ein federndes und körperschalldämpfendes Zwischenelement ist.
14. Bauelement nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch ein Schalldämmelement gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9..
15. Einlage für eine zu gießende einschalige oder zweischalige Wandbauplatte, gekennzeichnet durch zwei den beiden Schalen zugeordnete Gruppen von Kammern (21 in Fig. 12; 35 in Fig. 17) zur Aufnahme von kleinformatigen Beschwerungselementen, wobei die den Schalen zugewandten Kammerwandungen (22; 33) als Zwischenelement gemäß Anspruch 1 oder 13 federnd und körperschalldämpfend ausgebildet sind und jede Kammer mit einer zur zugeordneten Schale weisenden Öffnung (23; 34) versehen ist.
16. Einlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß es sich bei den Öffnungen um seitliche (nicht zentrale) Öffnungen (23; 34) handelt.
17. Einlage für eine zweischalige Wandbauplatte, gezeichnet durch eine weichfedernde Dämmlage (28 in Fig, 15) ,_jli^_aiif-.JJicen-_b£idßji_S.e.iten_mit._Aleinf.oTinatageji. ._ Beschwerungselementen (1) versehen ist, wobei die Dämmlage (28) garantiert, daß sich gegenüberliegende, durch die Dämmlage getrennte, schwingende Beschwerungselemente nicht gegenseitig behindern und wobei die Beschwerungselemente auf ihrer von der Dämmlage abgewandten Seite mit Zwischenelementen (2) gemäß Anspruch 1 oder 13 versehen sind.
18. Einlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Dämmlage (28 in Fig. 15) mit einem oder mehreren Hohlräumen versehen ist.
19. Einlage für eine zweischalige Wandbauplatte, gekennzeichnet durch eine federnde wellenförmige Lage (43 in Fig. 16), in deren Wellentälern kleinformatige Beschwerungselemente'(1) auf körperschalldämpfenden Zwischenelementen (16) aufgebracht sind.
20. Wandbauplatte, ge kennzeichnet durch eine Einlage gemäß Anspruch 19.
21. Rinnenförmiges Ummantelungselement mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt zur Ummantelung eines Rohres, gekennzeichnet durch eine innere federnde und körperschalldämpfende Schicht (2 in Fig. 21, 22) und eine äußere Versteifungsschicht (42), wobei mehrere kleinformatige Beschwerungselemente (1) in der äußeren Versteifungsschicht derart angeordnet sind, daß sie unmittelbar auf der inneren Schicht aufsitzen.
22. Rohr, dadurch gekennzeichnet , daß es
von zwei Ummantelungselementen gemäß Anspruch 21 umgeben ist,
23. Verfahren zur Herstellung eines Schalldämmelements ■gemäß -Ärrspracfv 6, dadurch gekennzeichnet , daß man die Beschwerungselemente in Kautschuk einvulkanisiert oder in Kunststoff eingießt.
24. Verfahren zur Herstellung einer Wandbauplatte mit einer Einlage gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet , daß man die Einlage mit einem mineralischen Bindemittel, wie Gips oder Gasbeton, umgießt und dabei die Kammern mit dem Bindemittel füllt.
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