EP2540926A1

EP2540926A1 - Schallabsorbierendes Element und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: EP2540926A1
Application number: EP11172426A
Authority: EP
Inventors: Marco Mäder
Original assignee: Akusik & Innovation GmbH
Current assignee: Akustik and Innovation GmbH
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2031-07-01
Also published as: EP2540926A8; EP2540926B1

Abstract

Ein flächiges schallabsorbierendes Element besteht aus einer Platte (10), in der eine Vielzahl von Löchern als Mikroschlitze (20) verteilt beabstandet angeordnet sind, wobei jeder Mikroschlitz (20) eine längliche Form hat. Dabei weist jeder Mikroschlitz (20) die Form eines Kegelstumpfes mit schrägen Seitenwänden (21) auf, die die untere kleinere Lochöffnung (22) mit der oberen breiteren Öffnung (25) verbinden, wobei die untere kleinere Lochöffnung (22) eine Breite zwischen 0,05 bis 0,15 mm und eine Länge zwischen 10 und 60 Millimeter aufweist.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein schallabsorbierendes Element mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines flächigen schallabsorbierenden Elementes, bestehend aus einer Platte, in der eine Vielzahl von Löchern als Mikroschlitze verteilt beabstandet angeordnet sind, wobei jeder Mikroschlitz eine längliche Form aufweist.

STAND DER TECHNIK

Ein solches schallabsorbierendes Element und ein solches Verfahren sind aus der EP 0 876 539 bekannt, bei der ein schallabsorbierenden Element beschreiben ist, welches von einer mikroperforierten Platte ausgeht, welche von H.V. Fux in Akustika Band 81 (95, Seiten 107 bis 116) beschrieben worden ist.
Solche mikroperforierten Platten können für eine breitbandige Absorption von Schall eingesetzt werden. Die Theorie hinter dieser Lehre beruht darauf, dass die Schwingungen der Luft, d.h. der Schall, effektiv durch den Einfluss von Schwerkräften innerhalb der Mikroperforationen gedämpft wird und dass in dieser Art und Weise eine breitbandige Absorption erreicht wird, ohne zusätzliche poröse Materialien einzusetzen. In dem besagten Artikel werden die Löcher mit einem Laserstrahl erzeugt.
In der EP 0 876 539 werden Schlitze in einer Platte dadurch erzeugt, dass Materialteile der Platte in der Nähe jedes Schlitzes teilweise aus der Ebene der Platte herausgepresst werden. Bei der Platte handelt es sich insbesondere um eine Stahlplatte oder um eine Aluminiumplatte mit einer Dicke zwischen 0,1 und 10 mm. Die einzelnen Schlitze habe eine Länge von 3 bis 20 mm wobei die Breite zwischen 0,01 und 0,8 vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,4 mm liegt. An der Stelle des herausgenommenen Materials entsteht der Schlitz, zu dem das immer noch anwesende Material benachbart ist.
Ein anderes schallabsorbierendes plattenförmiges Absorptionselement ist aus der EP 1 950 357 bekannt, bei der eine Grundplatte aus Glas vorgesehen ist und ein Teil der Mikroschlitze auf einem Mikroschlitz-tragenden Einsatz angeordnet sind, die in entsprechende Öffnungen der Grundplatte eingesetzt werden. Dieser die Mikroschlitze tragende Einsatz kann aus Glas, Metall oder Kunststoff ausgestaltet sein.
Aus der EP 2 015 291 ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Akustikelementen bekannt, wobei die absorbierende Platte aus Glasmaterial besteht und im Drahtsägeverfahren hergestellte Mikroschlitze aufweist. Die Mikroschlitze weisen dabei eine Schlitzbreite zwischen 0,1 und 0,3 mm auf.
Aus der WO 2006/114090 ist eine dreischichtige schalldämmende Leichtbauplatte mit einem Wabenkern bekannt. Der Wabenkern ist ein Gefüge aus engmaschigen rohen Papierwaben. Die Beplankung besteht aus dünnen Holzwerkstoffplatten, die ein- oder mehrseitige Durchbrechungen aufweist. Die Beplankung kann durch ein Furnier gebildet sein, dass eine Stärke von 0,4 Millimeter und mehr haben kann. Auch Dekorfolien, Papier oder Kunststoffplatten können verwendet werden, wobei jeweils die Durchbrechungen durch Bohrungen, Fräsungen oder Austanzungen gebildet sind. Die sich damit ergebenden Löcher haben einen Durchmesser von 1 bis 20 Millimeter.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfacher herzustellendes plattenförmiges Element anzugeben, welches eine gute breitbandige Absorption bietet. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen plattenförmigen Elementes angegeben werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem flächenförmigen Element mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein flächiges schallabsorbierendes Element besteht aus einer Platte, vorzugsweise einer Platte aus Polymermaterial in einer Schichtdicke von beispielsweise 2 bis 5 Millimeter, in der eine Vielzahl von Löchern als Mikroschlitze verteilt beabstandet angeordnet sind, wobei jeder Mikroschlitz eine längliche Form hat. Dabei weist jeder Mikroschlitz die Form eines Trichters mit abschnittsweise schrägen und gegebenenfalls parallelen Seitenwänden auf, die die untere kleinere Lochöffnung mit der oberen breiteren Öffnung verbinden, wobei die untere kleinere Lochöffnung eine Breite zwischen 0,05 bis 0,15 mm und eine Länge zwischen 0,5 bis 60 Millimeter, bevorzugt 1 bis 5 Millimeter aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Dabei wird die Oberseite der Platte mit einem Laserstrahl beaufschlagt, der ausgestaltet ist, um das Material der Platte in der Tiefe wegzubrennen. Dabei ist die Optik des die Platte beaufschlagende Laserstrahl so angeordnet und ausgestaltet, dass die Taille des Laserstrahls auf den Bereich zwischen der Mitte der Dicke des Plattenmaterials bis hin zur Ebene der Unterseite der Platte fokussiert ist, derart, dass die Laserleistung bei einem hinüberstreichenden Laserstrahl ausreichend ist, um eine untere kleinere Lochöffnung mit einer Breite zwischen 0,02 bis 0,2 oder 0,05 bis 0,14 oder zum Beispiel 0,15 Millimeter zu erzeugen.
Insbesondere wird ein scannender Laser eingesetzt, also ein Laser, dessen Strahl in Zeilen über die Platte geführt wird und an Stellen, an denen die Schlitze entstehen sollen, die entsprechende Brennleistung zur Verfügung steht und in den Zwischenräumen zwischen zwei in Längsrichtung beabstandeten Mikroschlitzen der Strahl anderweitig abgelenkt, geblockt oder ausgestellt ist.
Neben einer Anordnung von Lochreihen parallel zueinander können diese auch schräg, insbesondere senkrecht zueinander verlaufen. Dabei können die Mikroschlitze auch unterschiedliche Durchmesser im oberen Bereich aufweisen, während in der unteren kleineren Lochöffnung die Breite zwar auch unterschiedlich gewählt, aber immer zwischen 0,02 und 0,2 Millimeter, insbesondere zwischen 0,05 bis 0,15 Millimeter, beträgt.
Es wird insbesondere ein Laserstrahl über ein optisches System schnell über die Oberfläche bewegt. Dabei wird die Fokussierung so eingestellt, dass ein trichterförmiger Schlitz entsteht. Die Abstimmung zwischen der Laserleistung und der Bearbeitungsgeschwindigkeit wird so eingestellt, dass auf der Rückseite des Materials, also der Platte, ein Schlitz mit einer definierten minimalen Breite erzeugt wird, die zwischen ca. 0,05 ― 0,15 Millimeter liegt.
Dabei können die Eigenschaften verschieden breiter Schlitze genutzt werden. Akustikmessungen mit verschieden Breiten von Schlitzen haben gezeigt, dass sich die Absorptionskurve je nach Schlitzbreite mehr in den Tief- oder in den Hochton- Bereich verschiebt. Das heisst, dass mit dieser technischen Lehre Akustikelemente erzeugt werden können, bei denen bei der Herstellung selber direkt vorbestimmt werden kann, in welchen Frequenzbereichen die Absorption am effektivsten sein soll. Damit wird das Hindernis des Standes der Technik überwunden, bei dem solche Eigenschaften nur mit verschieden, kombinierten Absorbermaterialen erzeugt werden konnten.
Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: zeigt eine nicht massstäbliche Querschnittsansicht durch eine dünne Platte gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2: zeigt eine ebenfalls nicht massstäbliche Draufsicht auf die Platte nach Fig. 1,
Fig. 3: zeigt eine nicht massstäbliche Querschnittsansicht durch eine dicke Platte gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel mit zwei unterschiedlichen Schlitzen gemäss der Erfindung,
Fig. 4: zeigt eine ebenfalls nicht massstäbliche Draufsicht auf die Platte nach Fig. 3,
Fig. 5: zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Wabendämmplatte gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig.6: zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer zusammengesetzten Dämmplatte mit dünnen Platten nach Fig. 1 und einer Wabendämmplatte nach Fig. 5;
Fig. 7: gemessene Absorptionsspektren für einlagige Platten mit Mikroschlitzen unterschiedlicher Lochbreite, und.
Fig. 8: gemessene Absorptionsspektren für zweilagige Platten mit Mikroschlitzen unterschiedlicher Lochbreite.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Fig. 1 zeigt einen nicht massstäblichen Querschnitt durch eine Platte 10 gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wo hingegen Fig. 2 eine ebenfalls nicht vollständig massstäbliche Draufsicht auf einen Ausschnitt dieser Platte 10 zeigt.
Die Fig. 3 zeigt einen nicht massstäblichen Querschnitt durch eine dickere Platte 10' gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Fig. 4 eine ebenfalls nicht massstäbliche Draufsicht auf einen Ausschnitt dieser Platte 10' zeigt.
Die Platte 10 beziehungsweise 10' besteht aus einem Polymermaterial, insbesondere aus PET, und hat eine Dicke von beispielsweise von 0,75 bis 10 Millimeter. Eine dünne Platte 10 nach Fig. 1 und 2 hat eine Dicke von 0,75 bis 2 Millimeter, vorzugsweise 0,5 bis 15, 5 Millimeter, insbesondere 1 Millimeter. Eine dicke Platte 10' nach Fig. 3 und 4 hat eine Dicke von zwischen 3 und 10 Millimeter, insbesondere zwischen 3 und 7 Millimeter, vorzugsweise 5 Millimeter. Es wird damit eine verwindungssteife Platte 10 oder 10' angegeben, die einfach in einem Raum platziert werden kann oder zusammen mit einem Dämmmaterial 50 wie zu Fig. 5 beschrieben als Sandwichplatte 100 nach Fig. 6 einsetzbar ist.
Es ist auch möglich, die Platte 10 oder 10' aus einem Metall wie Aluminium herzustellen. Es sind Materialien möglich, in denen Mikroschlitze insbesondere durch Laserlichteinstrahlung erzeugbar sind.
Die Grösse der Platte 10 oder 10' kann sich im Quadratmeterbereich, beispielsweise mit einer Grösse von 1 mal 2 Meter, bewegen, wobei in der Skizze der Fig. 2 bzw. 4 nur zwei Seitenkanten 11 einer Ecke als Hinweis auf die Grösse der Platte 10, 10' eingezeichnet sind. Über die Fläche der Platte 10 oder 10' sind eine Vielzahl von Mikroschlitzen 20 oder 120 eingebracht, die regelmässig oder unregelmässig verteilt sein können.
In dem dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weisen die Mikroschlitze 20 jeweils eine Länge von 4 Millimeter auf und sind in der Richtung ihrer Längsachse jeweils hintereinander angeordnet. Der seitliche Abstand zwischen zwei Bearbeitungslinien beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel an der Oberseite 12 ein Millimeter. Der Abstand zwischen zwei Schlitzen 20 in Längsrichtung liegt bei 2 Millimeter, üblicherweise zwischen 1,5 und 3 Millimeter.
Bei einer Platte 10 von 1 Meter mal 1 Meter ergeben sich damit ca. 166 Mikroschlitze je Reihe und bei ca. 999 Reihen ungefähr 165'000 Mikroschlitze in der Platte. Vorteilhafterweise wird wie unten ausgeführt ein Gravurlaser verwendet, der über eine Abtasteinrichtung die einzelnen zu erzeugenden Lochreihen hintereinander abfährt und bei einer Scanrate von beispielsweise 1 Meter/Sekunde eine Platte in ungefähr 16 ½ Minuten fertigstellen kann.
In dem dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel weisen die schmaleren Mikroschlitze 20 der Platte 10' unterschiedliche Längen von 3 und 6 Millimeter auf und sind ebenfalls in der Richtung ihrer Längsachse jeweils hintereinander angeordnet. Der seitliche Abstand 42 zwischen zwei Bearbeitungslinien beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel 1 Millimeter. Der Abstand 41 zwischen zwei Schlitzen 20 in Längsrichtung liegt bei 1 Millimeter. Auch andere Linienanordnungen mit unterschiedlichen Winkeln der einzelnen Mikroschlitze 20 beziehungsweise 120 zueinander sind möglich. In dem dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel weisen die breiteren Mikroschlitze 120 der Platte 10' eine Länge von 1 Zentimeter auf und sind in der Richtung ihrer Längsachse jeweils hintereinander angeordnet. Der Querabstand 42 zwischen einem Mikroschlitz 120 in Längsrichtung zu einem Mikroschlitz 20 liegt bei 1 Millimeter.
Natürlich können auch andere Grössen und Dimensionen verwendet werden, so können in anderen Ausführungsbeispielen die Mikroschlitze 20 eine Länge von 1 Millimeter bis 4 Zentimeter aufweisen und einen Abstand voneinander in Längsrichtung von 1 Millimeter bis 1 Zentimeter aufweisen. Der seitliche Abstand der Reihen voneinander kann von 0,5 bis 10 Millimeter betragen. Wesentlich ist die Stabilität der Platte an sich.
In der Draufsicht der Fig. 2 ist bei den Mikroschlitzen 20 jeweils eine schräge Seitenwand 21 des Schlitzes 20 und das durchgehende Loch 22 zu erkennen. In der geschnittenen Seitenansicht der Fig. 2 ist zu erkennen, dass die schrägen Seitenwände 21 im Wesentlichen symmetrisch zu einer Mittelachse oder Lochachse 23 im Querschnitt ausgerichtet sind. Die schrägen Seitenwände 21 folgen dabei jeweils einer Öffnungsgeraden 24 die im dargestellten Ausführungsbeispiel symmetrisch zur Lochachse 23 angeordnet ist. Damit ergibt sich ein Öffnungswinkel zwischen den beiden Geraden 23 und 24, der im Querschnitt einen Trichter oder Kegelstumpf mit einem Langloch als Basis aufspannt. Dieser ist an der Oberseite 12 der Platte 10 durch die grössere obere Öffnung 25 begrenzt und auf der Unterseite 13 der Platte durch das kleinere durchgehende längliche Loch 22. Die Öffnungsgrösse, also der Winkel zwischen den Graden 23 und 24 ist relevant. Der Winkel kann einen Wert zwischen nahe 5 Grad und 60 Grad, vorzugsweise zwischen 10 und 50 Grad, vorzugsweise um 45 Grad einnehmen. Der im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 dargestellte Winkel beträgt 30 Grad. Der im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 dargestellte Winkel beträgt bei beiden Schlitzbreiten 45 Grad.
Die Breite des Schlitzes 22 sollte 0,05 bis 0,14 Millimeter, vorteilhafterweise insbesondere ca. 0,1 Millimeter betragen. Der genannte Öffnungswinkel von 5 bis 60 Grad betrifft jeweils den Winkel zwischen der Senkrechten 23 und einer der zugeordneten Öffnungsgeraden 24, so dass sich bei einem vorteilhaften Winkel von 45 Grad eine Breite des oberen Lochs 25 zu der doppelten Dicke der Platte 10 zuzüglich der Breite des unteren Lochs 22 ergibt.
Dabei ergibt sich ein Aspektverhältnis von Länge der Mikroschlitze 20 zu deren Breite im Durchbruch der unteren Öffnung 22, welches einen Wert von 20 bis 50 betragen sollte.
Die Qualität der Seitenwand 21, also die Homogenität dieser Oberfläche ist von geringer Relevanz. Es ist sogar besser, wenn diese Seitenwände 21 der Mikroschlitze 20 uneben sind. Dabei kann die Rauheit der Oberfläche bis zu 0,01 oder bis zu 0,05 Millimeter betragen.
Insgesamt sollte die gesamtoffene Fläche pro Quadratmeter der Platte 10 zwischen 1 und 10 Prozent liegen, vorteilhafterweise bei ungefähr 4,4 Prozent sein. Dieser Wert entspricht dem oben genannten ersten Ausführungsbeispiel und bezieht sich auf die Fläche der kleineren Mikroschlitzöffnungen 22 auf der Unterseite 13 der Platte 10. Bei einem Öffnungswinkel von 45 Grad ist die obere Öffnung 25 bei einer Plattendicke von 1 Millimeter 2,1 Millimeter breit.
Bei einer dicken Platte 10', wie sie beim zweiten Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 dargestellt ist, besteht die einteilige Platte 10' faktisch aus zwei Bereichen, einem oberen zweiten Abschnitt 31, bei dem die Seitenwände 26 zur Öffnung 25 parallel zueinander verlaufen, und einem unteren ersten Abschnitt 32, bei dem die Seitenwände 21, 121 trichterförmig zulaufen, also den schrägen Seitenwänden 21 des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen.
Diese Ausgestaltung folgt der dem Fachmann möglichen Einstellung der Laserstärke im Hinblick auf das Material und die Abtastgeschwindigkeit, weil im oberen Bereich 31 das Material durch den fokussierten Laserstrahl vollständig weggebrannt wird, während die Anordnung der Strahltaille des Laserstrahls im unteren Bereich des oberen Abschnitts 31 beziehungsweise des Übergangs zwischen dem zweiten 31 und dem ersten 32 Abschnitt dazu führt, dass bei der Scanverweildauer des Laserstrahls das Material des unteren Abschnitts 31 nur insoweit weggebrannt wird, als dass sich gerade die untere kleine Mikroschlitzöffnung 22 ausbildet, was daher zu den trichterförmigen Wänden 21 bzw. 121 führt. Es ist möglich, einen breiteren Schlitz 120 auch durch Scanbewegungen des beaufschlagenden Lichtstrahls nicht nur in Längsrichtung der Mikroschlitze 120 sondern auch in Querrichtung zu verbreitern; aber da das zu Lasten der Herstellungsgeschwindigkeit gibt, wird ein einmaliger Scan bevorzugt.
Die Mikroschlitze 20 bzw. 120 werden vorteilhafterweise durch eine Beaufschlagung durch Laserstrahlung von der Oberseite 12 der Platte 10 bzw. 10' her erzeugt, wobei es wesentlich ist, dass die Strahltaille des Laserstrahls im Bereich der Mitte der Dicke der Platte bis hin zur Unterseite 13 der Platte 10 liegt. Wesentlich ist, dass der Fachmann die Leistung des Lasers abhängig von der Farbe und dem Absorptionsverhalten des Polymermaterials oder zum Beispiel des metallenen Materials der Platte 10, 10' und der Scangeschwindigkeit, also der Zeit, die der Laserstrahl benötigt, um über einen vorbestimmten Längsweg einen Mikroschlitz 20 oder 120 zu brennen, so einstellt, dass sich mit einem Scan im Querschnitt des Schlitzes, symmetrisch zur Achse 23, der Trichter mit den schrägen Seitenwänden 21 und 121 bildet und die Tiefe des weggebrannten Materials derart ist, dass nur ein durchgehender Schlitz 22 einer Breite von ungefähr 0,1 Millimeter durchgebrannt und auf der Unterseite 13 eröffnet wird.
Um die Platte 10 bzw. 10' zeitlich effizient zu bearbeiten und mit der grossen Anzahl von Mikroschlitzen zu versehen, wird ein Gravurlaser verwendet, beispielsweise ist zu Testzwecken für Platten 10 mit einer Grösse von 500 mal 500 Millimeter Grösse ein LS900XP der Firma Gravograph verwendet worden, der mit einer maximalen Leistung von 80 Watt und einer Scangeschwindigkeit von bis zu 4 Meter/Sekunde die notwendigen Leistungsdaten mit sich bringt. Es sind natürlich auch andere Laser und Ablenkungsoptiken einsetzbar.
Wenn im folgenden von Schlitzbreite des Mikroschlitzes 20 oder 120 gesprochen wird, ist es die Schlitzbreite der trichterförmigen Verengung 21, 121 zum durchbrechenden Schlitz 22 von 0,05 bis 0,15 Millimeter im zweiten Abschnitt 32 im Material hin und nicht die grössere Breite der im wesentlichen parallelen Wände 26 über die Höhe des ersten Abschnitts 31 im Material.
Wenn vom Absorptionsverhalten bei Reihen von regelmässig angeordneten Mikroschlitzen 20, 120 von 1,5 Millimeter Breite und definierter Länge von beispielsweise 20 Millimeter, wobei die Schlitze 20, 120 hintereinander im Abstand 41 von 15 Millimeter angeordnet sind, ausgegangen wird, so verbessert, das heisst erhöht, sich das Absorptionsverhalten bei einem längeren Schlitz von zum Beispiel 30 Millimeter und es verschlechtert, das heisst vermindert, sich bei einem kürzeren Schlitz von 10 Millimeter bei gleichem Abstand 41 voneinander. Das Absorptionsverhalten verbessert sich auch bei geringerem seitlichem Schlitzabstand (Abstand 42 plus Schlitzlänge 120 in Fig. 4) von zum Beispiel 1 Millimeter und verschlechtert sich bei einem grösseren seitlichen Schlitzabstand von zum Beispiel 4 Millimeter. Die Verbesserung und Verschlechterung ist in Bezug auf den Schall Wellenlängen-unabhängig. Mit anderen Worten, das Spektrum im Absorptionsverhalten verändert sich bei einer Änderung der Zahl der Schlitze 20, 120 und ihrer effektiven Länge dabei kaum.
Weiterhin führt eine Verschmälerung der Mikroschlitze 20 im ersten parallelen Abschnitt von 0,25 Millimeter auf 0,15 oder auf 0,05 Millimeter zu einer Verschiebung des absorbierten Schalls in Richtung der Tieftöne.
Die Fig. 7 und 8 zeigen ein Koordinatensystem mit einem Absorptionsgrad zwischen 0 und 100, relativ gemessen, gegen die Frequenz zwischen ca. 100 Hertz und etwas über 2000 Hertz.
Die Fig. 7 zeigt gemessene Absorptionsspektren 210 und 220 für jeweils eine einlagige Platte 10 mit unterschiedlicher kleinerer Lochbreite 22 auf der jeweiligen Unterseite 13. Das Absorptionsspektren 210 entspricht einer Platte 10, die definiert vor einer Wand im Abstand von 10 Zentimeter aufgehängt worden ist und eine vorbestimmte Anzahl Mikroschlitze 20 mit einer minimalen Durchbruchsöffnung 22 von 0,05 Millimeter aufweist. Das Absorptionsspektren 220 entspricht einer Platte derselben Dicke, die definiert vor einer Wand im Abstand von 10 Zentimeter aufgehängt worden ist und eine vorbestimmte Anzahl Mikroschlitze 120 mit einer minimalen Durchbruchsöffnung 22 von 0,1 Millimeter aufweist. Der Peak des Spektrums ist von ca. 400 Hertz zu ungefähr 800 Hertz verschoben.
Die Fig. 8 zeigt gemessene Absorptionsspektren 230 und 240 für jeweils Paare von Platten 10 in einem Abstand in Luft von 20 Millimeter voneinander, ebenfalls mit unterschiedlicher kleinerer Lochbreite 22 auf den jeweiligen Unterseiten 13. Bei jedem Plattenpaar waren die Lochbreite 22 aber identisch gewählt. Das Absorptionsspektren 230 entspricht einem Paar von Platten 10, von denen die eine definiert vor einer Wand im Abstand von 10 Zentimeter aufgehängt worden ist, die andere 20 Millimeter weiter von der Wand entfernt, und beide Platten eine vorbestimmte Anzahl Mikroschlitze 20 mit einer minimalen Durchbruchsöffnung 22 von 0,05 Millimeter aufweisen. Das Absorptionsspektren 240 entspricht einem Paar von Platten derselben Dicke, die definiert vor einer Wand im Abstand von 10 Zentimeter beziehungsweise 12 Zentimeter davor aufgehängt worden sind und eine vorbestimmte Anzahl Mikroschlitze 120 mit einer minimalen Durchbruchsöffnung 22 von 0,1 Millimeter aufweisen. Der Peak des Spektrums ist von ca. 300 Hertz zu ungefähr 600 Hertz verschoben.
Damit ist es nun zusätzlich beispielsweise möglich, wie in Fig. 4 schematisch dargestellt, eine Platte mit Schlitzreihen 20, 120 unterschiedlicher Breite auszugestalten und das Absorptionsspektrum definiert vorzubestimmen. Auch ist es möglich, die beiden Platten im Versuch nach Fig. 8 unterschiedlich also mit unterschiedlichen Mikroschlitzen auszugestalten.
Die Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Wabendämmplatte 50 gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Wabendämmplatte 50 geht von einer Platte 10, besser blattähnlichen Folie nach Fig. 1 aus, wobei vorteilhafterweise das Material der Platte 10 sehr dünn gewählt, beispielsweise 0,2 Millimeter dick. Das Material der Platte 10 wird über seine gesamte Fläche mit Mikroschlitzen versehen, die in der Fig. 5 dann als Lochmuster 62 bezeichnet sind. Aufgrund der schematischen Darstellung sind diese Lochmusterschlitze 62 nur als einfache Striche dargestellt, obwohl sie den Schlitzen 20 aus der Fig. 1 oder 3 entsprechen.
Anschliessend wird die Platte in Streifen 51, 52, 53 zerschnitten, beispielsweise in einer Höhe von 5 bis 20 Millimeter. Diese dünnen Streifen 51, 52, und 53 werden dann an vorbestimmten Stellen miteinander verbunden, insbesondere verklebt oder ultraschallgeschweisst, wenn es sich um entsprechend geeignetes Kunststoffmaterial handelt. Diese Verbindungsbereiche haben in den Figuren das Bezugszeichen 60 erhalten. Diese Verbindungsbereiche 60 weisen also eine doppelte Wandstärke auf und in der Regel sind die Mikroschlitze der beiden Schichten nicht deckungsgleich, so dass sie nicht oder nur teilweise durchgängig sind. Daher sind in den Verbindungsbereichen 60 der Fig. 5 keine Schlitze eingezeichnet, obwohl diese vorhanden sind.
Die Mikroschlitze 62 bestehen aber in den verbleibenden Übergangsbereichen 61 oder Wabenflächen. Die Dämmplatte 50 besteht somit aus sechseckig berandeten Waben 63. Die Mikroschlitze 62 sind in dem in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zwischen Oberkanten 64 und Unterkanten 65 angeordnet. In anderen Ausführungsbeispielen können sie auch parallel zu den Oberkanten 64 und Unterkanten 65 oder einem Winkel zu diesen stehend angeordnet sein. Es ist durch Ausüben eines Zugs auf Seitenkanten der Waben, eine andere Form zu erzielen, zum Beispiel durch Stauchen oder Ziehen der Waben. Auch können die Verbindungsbereiche 60 anders gewählt sein, so dass sich zum Beispiel Achtecke oder Rauten etc. ergeben. Wesentlich ist, dass es nicht verklebte Bereiche mit Schlitzen 62 gibt. Diese müssen nicht quer zu Kanten 64 und 65 wie in Fig. 5 verlaufen, sondern können auch längs oder geneigt verlaufen.
Fig. 6 zeigt nun weiteres Ausführungsbeispiel einer zusammengesetzten Dämmplatte oder Sandwichplatte 100 mit dünnen Platten 10 nach Fig. 1 und einer Wabendämmplatte 50 nach Fig. 5. Es ist dann eine Kombination der zweilagigen Platte wie in Fig. 8 gemessen mit einem dazwischengelegten vorteilhaften Wabendämmstoff 50. Auch in der Fig. 6 sind an verschiedenen Stellen schematisch die Mikroschlitze 62 eingezeichnet, die sich hier zwischen Oberkante 64 und Unterkante 65 der Wabenplatte 50 erstrecken. Schematisch ist auch in den beiden Platten 10 beispielhaft jeweils ein Mikroschlitz 20 eingezeichnet, wobei die Platten 10 vorteilhafterweise so ausgerichtet ist, dass die schmalen Durchbruchöffnungen 22 an der Unterseite nach Innen an den Kanten 64, 65 des Wärmedämmstoffs angelegt sind. Natürlich sind eine Vielzahl von Mikroschlitzen 20 vorhanden ähnlich wie in Fig. 2 oder Fig. 4 dargestellt, in einer Abfolge von vielen Schlitzen hintereinander und in vielen Reihen nebeneinander.
Anstelle der Dämmplatte 50 mit ist sechseckigen Waben 60 es auch möglich andere Wabenformen, wie Dreiecke oder Achtecke herzustellen, wie es für solche Wabenstrukturen an sich bekannt ist. Es ist jeweils vorteilhaft, in den diese aufbauenden Materialien, zumeist aus geschnittenen Streifen 51, 52 etc. zusammengesetzt, Mikroschlitze einzubringen, die eine weitere Erhöhung der Absorptionsrate gestatten. Neben den genannten Polymermaterialien und Metallfolien an sich, insbesondere auch eine Aluminiumplatte, kann das Plattenmaterial auch Kunststoff verstärktes Papier sein oder aus Plexiglas bestehen. Alle diese Materialien sind mit geeigneter Fokussierung eines Laserstrahls bearbeitbar, um ein Loch zu erzeugen, welches auf der von der Bestrahlungsrichtung wegweisenden Seite einen Mikroschlitz ergibt und sich auf der Seite der Bestrahlungsrichtung trichterförmig aufweitet.

BEZUGSZEICHENLISTE

10, 10': Platte
11: Seitenkante
12: Oberseite
13: Unterseite
20: Mikroschlitz
21: schräge Seitenwand
22: durchgehendes Loch
23: Lochachse im Querschnitt
24: Öffnungsgerade
25: obere Öffnung
26: Seitenwand
31: Parallelwand-Abschnitt
32: Trichterwand-Abschnitt
41: Längsabstand
42: Querabstand
50: Wabendämmmaterial
51-53: Streifen
60: verklebte Flächen
61: Wabenfläche
62: Lochmuster
63: Waben
64: Oberkante
65: Unterkante
100: Sandwichplatte
120: Mikroschlitz
121: schräge Seitenwand
210-240: Absorptionsspektren

Claims

Flächiges schallabsorbierendes Element, bestehend aus einer Platte (10), in der eine Vielzahl von Löchern als Mikroschlitze (20) verteilt beabstandet angeordnet sind, wobei jeder Mikroschlitz (20) in einer Draufsicht eine längliche Form aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Mikroschlitz (20) über einen ersten Dickenabschnitt (32) die Form eines Kegelstumpfes mit schrägen Seitenwänden (21) aufweist, die die untere kleinere Lochöffnung (22) mit der oberen breiteren Öffnung (25) verbinden, wobei die untere kleinere Lochöffnung (22) eine Breite zwischen 0,02 bis 0,2 mm und eine Länge zwischen 1 und 10 Millimeter aufweist.
Flächiges Element nach Anspruch 1, wobei die kleinere Lochöffnung (22) eine Breite von 0,05 bis 0,14 mm aufweist.
Flächiges Element nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die schrägen Seitenwände (21), ausgehend von der kleineren Lochöffnung (22) einen Öffnungswinkel von 5 bis 60 Grad, insbesondere von 45 Grad bezüglich der Lochhauptachse (23) aufweisen.
Flächiges Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Platte (10) eine Polymerplatte, eine Plexiglasplatte, eine kunststofffaserverstärkte Papierplatte oder eine Metallfolie oder -platte, insbesondere eine aus Aluminium ist.
Flächiges Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Platte (10) eine Dicke von 0,5 bis 2 Millimeter aufweist.
Flächiges Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Platte (10') im Querschnitt einen sich an den ersten Dickenabschnitt (32) anschliessenden zweiten Dickenabschnitt (31) aufweist, in dem die Seitenwände (26) der Lochöffnung parallel zueinander verlaufen und im wesentlichen den Lochdurchmesser der oberen Öffnung (25) haben.
Flächiges Element nach Anspruch 6, wobei die Platte (10') eine Dicke von 1 bis 10 Millimeter, insbesondere von 4 Millimeter aufweist.
Flächiges Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Platte (10) über eine Abfolge von nebeneinander angeordneten Reihen von in einer Richtung hintereinander in Längsrichtung angeordneten, zueinander beabstandeten (41) Mikroschlitzen (20, 120) aufweist.
Wabenförmiges akustisch dämmendes Element (100), bestehend aus in Streifen (51, 52, 53) geschnittenen flächigen Elementen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Streifen (51, 52, 53) an vorbestimmten Flächenbereichen (60) miteinander verbunden sind, die in dem wabenförmigen dämmenden Element (100) quer positioniert sind.
Wabenförmiges akustisch dämmendes Element (100) nach Anspruch 9, wobei die Mikroschlitze (62; 20, 120) quer zur Oberkante (64) und Unterkante (65) angeordnet sind.
Wabenförmiges akustisch dämmendes Element (100) nach Anspruch 9 oder 10, wobei auf der Oberkante (64) und auf der Unterkante (65) des wabenförmigen akustisch dämmenden Elementes (100) jeweils ein flächiges Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8 angeordnet sind, insbesondere mit aufeinander ausgerichteten unteren kleineren Lochöffnungen (22) der beiden besagten flächigen Elemente.
Verfahren zur Herstellung eines flächigen schallabsorbierenden Elementes nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit den Verfahrensschritten des Anordnens einer Platte (10, 10') des flächigen schallabsorbierenden Elementes, des Beaufschlagens der Oberseite (12) dieser Platte (10, 10') mit einem Laserstrahl, der ausgestaltet ist, um Material der Platte (10, 10') in der Tiefe in der Richtung des Laserstrahls wegzubrennen, wobei der die Platte (10, 10') beaufschlagende Laserstrahl so die Platte (10, 10') beaufschlagt, dass die Taille des Laserstrahls auf eine Ebene parallel zur Unterseite (13) der Platte in einem Bereich vor oder in der Dicke der Platte (10, 10') derart fokussiert ist, dass eine untere kleinere Lochöffnung (22) mit einer Breite zwischen 0,02 bis 0,2 mm hergestellt wird.
Verfahren gemäss Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl über die Oberfläche der Oberseite (12) der Platte (10, 10'), wobei die Scangeschwindigkeit, die Leistung des Laserstrahls und die Fokussierung des Laserstrahls so eingestellt wird, dass ein trichterförmiger Schlitz mit schrägen Seitenwänden (21) gebrannt wird, wobei die Leistung gerade so vorbestimmt wird, dass auf der gegenüberliegenden Unterseite (13) der Platte (10) ein Mikroschlitz (20) mit einer Breite von zwischen 0,02 bis 0,2 Millimeter entsteht.
Verfahren gemäss Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl über die Oberfläche der Oberseite (12) der Platte (10) hinwegstreicht, um nacheinander eine Abfolge von in einer Richtung hintereinander in Längsrichtung angeordneten, zueinander beabstandeten Mikroschlitzen (20) wegzubrennen, wobei diese Mikroschlitzen (20) in Reihen nebeneinander angeordnet sind.
Verfahren gemäss einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Reihen von Mikroschlitzen (20, 120) unterschiedlicher Breite im Bereich des zweiten Dickenabschnitt (31) hergestellt werden, in welchem die Seitenwände (26) der Lochöffnung parallel zueinander verlaufen und im wesentlichen den Lochdurchmesser der oberen Öffnung (25) haben.