EP4311893A1 - Building panel - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a building board, in particular a wall or ceiling board, with sound absorption properties, which has an upper side and a lower side, a plurality of sound entry recesses being arranged on the sound or visible side, and each sound entry recess having a width and a wall that is essentially perpendicular to the top and borders on an edge surrounding the sound entry recess.
- the US2018090122 discloses a soundproofing panel in which a plurality of penetrating slots are made in a panel, the walls of the slots not always being perpendicular to the plane of the panel. As a result, the absorber power decreases in frequency response by about an octave moved above, but without improving the overall absorber performance.
- the WO0203375A1 teaches a sound-insulating body that is covered with a micro-perforated film.
- the sound-absorbing effect of this item is narrow-band and not particularly high overall.
- the EP2540926A1 shows a sound insulation panel in which micro slots with steep walls are attached.
- the funnel-shaped walls have a very steep, completely circumferential angle and relate to a different vibration model than that discussed here (see below).
- the disadvantage is that the high angles and the other geometric shapes of the micro-slits can be attached using complex manufacturing processes.
- the absorber power is also narrow-band and not very high.
- the AT515748A1 comprises a sound-insulating building board in which there are a large number of large circular sound entry recesses.
- the invention increases the absorption performance in the low-frequency range.
- the invention aims to create a building board as mentioned above, which achieves improved sound absorption properties with simple manufacturing steps.
- the sound-absorbing effect should be high over wide frequency ranges of the audible spectrum.
- the solution should be inexpensive and permanent.
- the building board according to the invention achieves this in that the majority of at least 85% of the sound entry recesses have a mouth bevel which is in a predetermined angular range with one or more angles ⁇ at least in a partial section of the edge to the respective wall, the angle ⁇ being 90 ° differ.
- a further embodiment of the invention is that the angle ⁇ between the mouth bevel of the building board and the wall in the section of the edge is between approximately 70° and 85° or between approximately 95° and 140° degrees. These angle ranges are easy to manufacture and tests have shown that the sound absorption is high.
- the angle ⁇ between the mouth bevel of the building board and the wall in the section of the edge is between approximately 75° and 85° or between approximately 95° and 120° degrees. These angle ranges are again easier to manufacture and tests have shown that sound absorption is even higher.
- the remaining minority of sound entry recesses have a completely bevelled mouth with an angle ⁇ of approximately 85° to approximately 95°. This ensures that the absorption performance is improved compared to previously known panels.
- the width of all sound entry recesses in a building board is approximately 0.1 mm to approximately 2.5 mm. This also increases the sound absorption properties.
- a further embodiment of the invention is that the depth of all sound entry recesses in a building board is approximately 0.3 mm to approximately 6 mm, whereby the depth is also the thickness of the building board between the top and bottom. This measure increases both the sound absorption properties and simplifies the manufacturing process.
- the width of the mouth bevel is approximately 0.8 to 1.8 times the width of the sound entry recesses. This also increases the sound absorption properties.
- the width of the sound entry recesses is also their diameter, which can be easily achieved using the drilling process step.
- the sound entry recesses are elongated, the length being 2 to 100 times, preferably approximately 15 times, their width (B). This simplifies production and maintains the sound-insulating effect.
- the angle ⁇ between the top side of the building board and the wall of a first section of the edge is between approximately 70° and 85° and along a second section of the edge between approximately 95° and 140°. This increases the absorption performance again.
- a further embodiment of the invention is to improve the sound-absorbing effect in that the sound entry recesses are arranged in rows on the top, the distances between adjacent sound entry recesses within a row being approximately 0.5 to 2 times the length of the Sound entry recesses or in the case of circular sound entry recesses are approximately 1.5 to 10 times the diameter.
- the sound entry recesses are arranged in rows on the top, with the distances between adjacent rows being approximately 0.5 to 2 times the length of the sound entry recesses or, in the case of circular sound entry recesses, approximately 1. 5 to 10 times the diameter.
- the sound entry recesses are randomly distributed on the top.
- the proportion of the sum of the areas of the sound entry recesses in the total area of the top is approximately 2% to 10%, preferably approximately 5% to 8%. This advantageously achieves a balance between high sound absorption and reduced manufacturing effort.
- the building board comprises wood, lignified grasses, a light metal such as aluminum or plastic, which advantageously enables a high degree of variability in model series for the building boards.
- the building board consists of wood fiber boards, chipboard, or plywood, which means the appearance can be adapted to existing rooms.
- a further embodiment of the invention consists in that it is connected on the back to a support element, a cavity being formed between the underside of the building board and the support element, the cavity preferably having a depth of approximately 3 to 20 times the depth D of the building board .
- the cavity is formed by the carrier plate designed as a honeycomb plate, perforated plate or coarse-pored foam. This makes the building board even more mechanically stable.
- FIG. 1 and 2 each showing schematic sections through a section of a building board with a sound entry recess
- Fig. 3 and 4 one frequency diagram each
- Fig. 5 two sections from a section through a building board
- Fig. 6 to 8 each a schematic oblique view through a section of a building board.
- a disadvantage of this effect is that the absorption ranges that can be achieved are relatively narrow band. By designing the opening cross sections, said area can be moved, but still remains relatively narrow.
- a funnel geometry is occasionally used in order to direct more sound, just like with a funnel, into the layers behind it.
- ⁇ :B > 240 this makes no sense, as the introduction of sound is not the goal there.
- non-plane surface areas such as a full-circumference and arbitrarily inclined surface, are known and in use between the individual openings to influence the diffuse reflection, only the immediately adjacent, specifically inclined areas, namely the width S of the mouth bevels 6 is relevant.
- the area integral under the absorber curves, expressed in aHz, is the fictitious absorber power for visualizing the performance of the individual variants, rounded to increments of 100.
- the building board according to the invention it is in diagram of Fig. 3 1700aHz.
- the performance is very similar in terms of frequency response and area integral.
- the sound entry recesses 2 can be produced by milling, punching, water jets, laser cutting, compressed air granulate cutting or the like. This can be selected depending on the material of the building board 1 and/or its surface.
- the material of a building board 1 is essentially not relevant for the special effect of the sound entry recesses. Vibration technology Materials with a bulk density in the range of 300 to 2700 kg/m 3 have proven themselves. The materials in question are therefore plastics, wood materials, solid wood and light metals. Wood materials also include lignified grasses, such as bamboo and the like.
- a first process step therefore consists of providing a raw material for a building board 1 with regard to the external dimensions and any coatings and, in a second step, initially producing the sound entry recesses 2 without mouth bevels 6.
- the shape, number and distribution of the sound entry recesses 2 are taken from a model and realized by drilling, milling, embossing, water jets, laser cutting or punching.
- at least some sound entry recesses 2 already have sufficient mouth bevels 6 on parts of their edges in the sense of the invention, ie those with the above-mentioned angular ranges.
- the mouth bevels 6 can be realized by milling or similar machining or machining, by blasting compressed air granules, embossing or compacting, or, in the case of solid wood, by brushing.
- the brushing result can be achieved, for example, through a special sequence of one to four process steps using different brush materials. Starting with steel strands, followed by brass, Andalon and nylon bristles.
- the arrangement of the sound entry recesses 2 in the surface of a building board 1 works over wide areas. However, an arrangement in rows that are evenly spaced from one another and in which the recesses are at the same distance from one another is easier to produce in series and is often preferred for installation for optical reasons. For the highest sound-absorbing effect, the sound entry recesses 2 must be evenly distributed over the surface. For a high effect, the proportion of open area through the recesses is approximately 1-10%, preferably 3-8% and more preferably 6.6% of the total area.
- the rows can be aligned synchronously or offset from one another. Both alternatives work equally well in terms of sound absorption properties.
- the opening geometry for a sound entry recess 2 can be designed differently. Tests have shown that the width B of a sound entry recess 2, always measured in the area with a vertical wall 5, is 0.1-2.5 mm, preferably 0.5-1.5 mm. The depth D of a sound entry recess 2 is then 0.3-6 mm, preferably 0.8-4.5 mm and particularly preferably 1.5-3.5 mm.
- the mouth bevel S is ideally 0.8 to 1.8 times the width B.
- the angle ⁇ from wall 5 to the mouth bevel which should deviate from 90°, preferably from the range 85°-90°, in both Directions, according to the test results, is 70°-140° (excl. 90°) and preferably 75°-120° (excl. 85°-95°).
- the manufacturing process will preferably produce the sound entry recesses 2 not individually by pressing, embossing, brushing, machining or punching, but in large numbers at the same time, with the exact opening geometry only statistically corresponding to the specified data.
- serial manufacturing processes such as jet cutting
- the sound entry recesses are not produced simultaneously, but individually, one after the other in rapid succession. This statistical distribution can also occur here. However, this does not reduce the sound absorption function (and the aesthetic design) of the building board 1.
- the proportion of sound entry recesses 2 whose angle ⁇ falls in the range of 85°-95° that should be avoided should, however, be less than 15% of all sound entry recesses 2 of a building board 1.
- the mouth bevels 6 can be concave or convex. This may be caused by a manufacturing process such as brushing wood materials. Such shapes also do not limit the sound-absorbing effect of the sound entry recesses 2. In order to be able to determine and achieve the desired angular range of the angle ⁇ , one sets oneself on the central tangent 7 of the curved mouth bevel 6 in order to obtain a straight line and intersect with the line of the wall 5.
- the angle ⁇ of the mouth bevel 6 of a sound entry recess 2 in a section smaller than 90 ° can change into a section larger than 90 °.
- the particularly high sound-absorbing effect remains received in the process; Incidentally, despite an intermediate, short section of the mouth bevel 6, in which the angle ⁇ is close to or at 90 °.
- the sound entry recess 2 can have a round cross section or as an elongated slot as in Fig. 6 to 8 shown can be provided.
- the maximum length of such a slot is limited to 20 mm, preferably 15 mm, so that the building board 1 is not mechanically unstable, ie at risk of breakage.
- the shape of the slot ends is not primarily relevant for the acoustic effect and can therefore be left dependent on the manufacturing process, depending on whether it is easier to provide the slot ends with a mouth bevel 6, or to leave a 90 ° edge, or else Make the slot ends rectangular in plan view or end with a radius.
- the distances between the sound entry recesses 2 result in the values for within a row, between the rows or the average distances with an arbitrary, disordered distribution of all sound entry recesses 2 from the open area (sum of the area of the sound entry recesses 2) and the desired proportion in % of the area of the building board 1.
- the sound entry recesses 2 are provided as slots, they can be straight or curved or have other geometries. From the perspective of simple production, straight-line sound entry recesses 2 are suitable, but also curved or similar for reasons of consistency or the desired contrast with the room surroundings of the installed panels. With regard to the acoustic effect, no differences could be measured depending on these alternatives.
- the mouth bevel 6 does not need to be linear/straight across its width S, but can be disordered as in Fig. 8 be indicated. As described above, such shapes can be created by brushing uneven wood materials, but are not detrimental to the sound-absorbing effect and can be tolerated. As a result, the angle ⁇ and width S of the mouth bevel 6 at a sound entry recess 2 vary. It is important that the angle ⁇ lies within the ranges described here as effective.
- the building board 1 is advantageously part of a higher-level structure in that it rests on a basic structure. It must be ensured that there is a more or less self-contained air space behind the building board 1 described above with the sound entry recesses 2. This means that you either build a box-shaped construction (not shown), in which the building board 1 is firmly connected to a base plate and there is a predefined cavity between the two. Its depth (seen in the same spatial direction as the depth D of the building board 1) is then matched to the depth D of the building board 1. The cavity serves the small portion of sound waves that enter the sound entry recesses 2. Even with the optional provision of a cavity behind the building board 1, the formation of the mass-spring system and Helmholtz effect is also supported.
- the building board 1 is held by a honeycomb-shaped structure or by (hardened) e.g. coarse-pored foam material.
- the building board 1 lies directly on the second, cavity-containing structure.
- the frequency response can be fine-tuned acoustically, but this would be the subject of another invention.
Abstract
Bauplatte (1), insbesondere Wand- oder Deckenplatte, mit Schallabsorptionseigenschaften, welche eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, wobei auf der beschallungs- bzw. sichtseitige Oberseite eine Vielzahl von Schalleintritt-Ausnehmungen (2) angeordnet sind, und wobei jede Schalleintritt-Ausnehmung eine Breite aufweist sowie eine im wesentlichen senkrecht zur Oberseite stehende Wandung (5), welche an einer die Schalleintritt-Ausnehmung umlaufenden Kante grenzt, wobei die Mehrzahl von mindestens 85% der Schalleintritt-Ausnehmungen eine Mündungsanschrägung (6) aufweist, die in einem vorbestimmten Winkelbereich mit einem oder mehreren Winkeln α zumindest in einem Teilabschnitt der Kante zur jeweiligen Wandung steht, wobei die Winkel α von 90° abweichen. Building board (1), in particular a wall or ceiling board, with sound absorption properties, which has an upper side and a lower side, a plurality of sound entry recesses (2) being arranged on the sound or visible side, and each sound entry recess having one Width and a wall (5) which is essentially perpendicular to the top and which borders on an edge surrounding the sound entry recess, the majority of at least 85% of the sound entry recesses having a mouth bevel (6) which is in a predetermined angular range one or more angles α at least in a partial section of the edge to the respective wall, the angles α deviating from 90 °.
Description
Die Erfindung betrifft eine Bauplatte, insbesondere Wand- oder Deckenplatte, mit Schallabsorptionseigenschaften, welche eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, wobei auf der beschallungs- bzw. sichtseitige Oberseite eine Vielzahl von Schalleintritt-Ausnehmungen angeordnet sind, und wobei jede Schalleintritt-Ausnehmung eine Breite aufweist sowie eine im Wesentlichen senkrecht zur Oberseite stehende Wandung, welche an einer die Schalleintritt-Ausnehmung umlaufenden Kante grenzt.The invention relates to a building board, in particular a wall or ceiling board, with sound absorption properties, which has an upper side and a lower side, a plurality of sound entry recesses being arranged on the sound or visible side, and each sound entry recess having a width and a wall that is essentially perpendicular to the top and borders on an edge surrounding the sound entry recess.
Im Stand der Technik werden schallabsorbierende Platten für den Innen- oder Außenbereich häufig mit Löchern, Vertiefungen, Wellenstrukturen oder Rillen versehen, um auftretende Schallwellen im hörbaren Bereich von etwa 20 Hz bis 20 kHz zu absorbieren oder umzuleiten. Platten dieses Typs werden in Besprechungsräumen, anderen Aufenthaltsräumen von Gebäuden, in Hallen oder Aufführungssälen als Wand- oder Deckenverkleidung verwendet, um die Raumakustik zu verbessern, meist, um akustische Halleffekte einzuschränken.In the prior art, sound-absorbing panels for indoor or outdoor use are often provided with holes, depressions, wave structures or grooves in order to absorb or redirect sound waves in the audible range of approximately 20 Hz to 20 kHz. Panels of this type are used in meeting rooms, other common areas of buildings, in halls or performance halls as wall or ceiling cladding to improve room acoustics, usually to limit acoustic reverberation effects.
Es ist insbesondere bekannt, die sichtseitige plane Oberfläche einer Grundplatte mit einer Vielzahl von senkrechten Bohrungen zu versehen, um zumindest einen Anteil des Schalls sich darin verlieren zu lassen oder reflektierte Schallanteile mit eintretenden auslöschend zu überlagern. Obwohl Bauplatten dieser Art einfach und günstig herstellbar sind, ist die quantitative Wirkung des Schallschluckens nicht hoch, und es besteht weiterhin der Bedarf, die Schallabsorptionseigenschaften zu steigern.It is particularly known to provide the visible flat surface of a base plate with a large number of vertical bores in order to allow at least a portion of the sound to be lost therein or to superimpose reflected sound components on incoming ones in an extinguishing manner. Although building panels of this type are easy and inexpensive to produce, the quantitative effect of sound absorption is not high, and there is still a need to increase the sound absorption properties.
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Die Erfindung zielt darauf ab, eine Bauplatte wie eingangs angeführt zu schaffen, welche mit einfachen Herstellungsschritten eine verbesserte Schallabsorptionseigenschaft erzielt. Die Schallabsorbierende Wirkung soll über weite Frequenzbereiche des hörbaren Spektrums hoch sein. Die Lösung soll kostengünstig erreichbar und dauerhaft sein.The invention aims to create a building board as mentioned above, which achieves improved sound absorption properties with simple manufacturing steps. The sound-absorbing effect should be high over wide frequency ranges of the audible spectrum. The solution should be inexpensive and permanent.
Die erfindungsgemäße Bauplatte erreicht dies dadurch, dass die Mehrzahl von mindestens 85% der Schalleintritt-Ausnehmungen eine Mündungsanschrägung aufweist, die in einem vorbestimmten Winkelbereich mit einem oder mehreren Winkeln α zumindest in einem Teilabschnitt der Kante zur jeweiligen Wandung steht, wobei die Winkel α von 90° abweichen.The building board according to the invention achieves this in that the majority of at least 85% of the sound entry recesses have a mouth bevel which is in a predetermined angular range with one or more angles α at least in a partial section of the edge to the respective wall, the angle α being 90 ° differ.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der Winkel α zwischen Mündungsanschrägung der Bauplatte und Wandung im Teilabschnitt der Kante zwischen etwa 70° und 85° oder zwischen etwa 95° und 140° Grad beträgt. Diese Winkelbereiche sind leicht herzustellen, und Tests haben ergeben, dass die Schallabsorption hoch ist.A further embodiment of the invention is that the angle α between the mouth bevel of the building board and the wall in the section of the edge is between approximately 70° and 85° or between approximately 95° and 140° degrees. These angle ranges are easy to manufacture and tests have shown that the sound absorption is high.
Spezifischer kann es sein, dass der Winkel α zwischen Mündungsanschrägung der Bauplatte und Wandung im Teilabschnitt der Kante zwischen etwa 75° und 85° oder zwischen etwa 95° und 120° Grad beträgt. Diese Winkelbereiche sind abermals leichter herzustellen, und Tests haben ergeben, dass die Schallabsorption noch höher ist.More specifically, it may be that the angle α between the mouth bevel of the building board and the wall in the section of the edge is between approximately 75° and 85° or between approximately 95° and 120° degrees. These angle ranges are again easier to manufacture and tests have shown that sound absorption is even higher.
Als vorteilhaft hat sich ebenso erwiesen, dass mehr als 85% der Schalleintritt-Ausnehmungen eine Mündungsanschrägung aufweisen und die verbleibende Minderzahl der Schalleintritt-Ausnehmungen vollumfänglich eine Kante zur Oberseite der Bauplatte mit einem Winkel α von etwa 90° aufweisen. So ist gewährleistet, dass eine klare Überzahl der Öffnungen die angestrebte Wirkung erzielt und die Absorptionsleistung gegenüber vorbekannten Paneelen verbessert wird.It has also proven to be advantageous that more than 85% of the sound entry recesses have a beveled mouth and the remaining minority of the sound entry recesses have an edge to the top of the building board with an angle α of approximately 90 °. This ensures that a clear majority of openings achieve the desired effect and the absorption performance is improved compared to previously known panels.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die verbleibende Minderzahl der Schalleintritt-Ausnehmungen vollumfänglich eine Mündungsanschrägung mit einem Winkel α von etwa 85° bis etwa 95° aufweisen. So wird verbessert gewährleistet, dass die Absorptionsleistung gegenüber vorbekannten Paneelen verbessert wird.Furthermore, it is provided that the remaining minority of sound entry recesses have a completely bevelled mouth with an angle α of approximately 85° to approximately 95°. This ensures that the absorption performance is improved compared to previously known panels.
Bei einer Ausführungsform beträgt die Breite aller Schalleintritt-Ausnehmungen einer Bauplatte etwa 0,1 mm bis etwa 2,5 mm. Auch diese erhöht die Schallabsorptionseigenschaften.In one embodiment, the width of all sound entry recesses in a building board is approximately 0.1 mm to approximately 2.5 mm. This also increases the sound absorption properties.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Tiefe aller Schalleintritt-Ausnehmungen einer Bauplatte etwa 0,3 mm bis etwa 6 mm beträgt, wobei die Tiefe gleichzeitig die Stärke der Bauplatte zwischen Oberseite und Unterseite ist. Diese Maßnahme erhöht sowohl die Schallabsorptionseigenschaften und erleichtert das Herstellungsverfahren.A further embodiment of the invention is that the depth of all sound entry recesses in a building board is approximately 0.3 mm to approximately 6 mm, whereby the depth is also the thickness of the building board between the top and bottom. This measure increases both the sound absorption properties and simplifies the manufacturing process.
Spezifischer kann es sein, dass eine Breite der Mündungsanschrägung etwa das 0,8- bis 1 ,8-Fache der Breite der Schalleintritt-Ausnehmungen aufweist. Auch diese erhöht die Schallabsorptionseigenschaften.More specifically, it may be that the width of the mouth bevel is approximately 0.8 to 1.8 times the width of the sound entry recesses. This also increases the sound absorption properties.
Als vorteilhaft hat sich ebenso erwiesen, dass die Breite der Schalleintritt-Ausnehmungen gleichzeitig deren Durchmesser ist, was leicht durch den Verfahrensschritt des Bohrens herstellbar ist.It has also proven to be advantageous that the width of the sound entry recesses is also their diameter, which can be easily achieved using the drilling process step.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Schalleintritt-Ausnehmungen länglich ausgebildet sind, wobei die Länge das 2- bis 100-Fache, bevorzugt etwa das 15-Fache ihrer Breite (B) beträgt. Dadurch ist die Herstellung vereinfacht und die schalldämmende Wirkung bleibt erhalten.Furthermore, it is provided that the sound entry recesses are elongated, the length being 2 to 100 times, preferably approximately 15 times, their width (B). This simplifies production and maintains the sound-insulating effect.
Bei einer Ausführungsform liegt der Winkel α zwischen Oberseite der Bauplatte und Wandung eines ersten Teilabschnitts der Kante zwischen etwa 70° und 85° und entlang eines zweiten Teilabschnitts der Kante zwischen etwa 95° und 140°. Dies steigert abermals die Absorptionsleistung.In one embodiment, the angle α between the top side of the building board and the wall of a first section of the edge is between approximately 70° and 85° and along a second section of the edge between approximately 95° and 140°. This increases the absorption performance again.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht zur Verbesserung der schalldämmenden Wirkung darin, dass die Schalleintritt-Ausnehmungen geordnet in Reihen auf der Oberseite vorgesehen sind, wobei die Abstände benachbarter Schalleintritt-Ausnehmungen innerhalb einer Reihe etwa das 0,5- bis 2-Fache der Länge der Schalleintritt-Ausnehmungen oder bei kreisrunden Schalleintritt-Ausnehmungen etwa das 1,5- bis 10-Fache des Durchmessers betragen.A further embodiment of the invention is to improve the sound-absorbing effect in that the sound entry recesses are arranged in rows on the top, the distances between adjacent sound entry recesses within a row being approximately 0.5 to 2 times the length of the Sound entry recesses or in the case of circular sound entry recesses are approximately 1.5 to 10 times the diameter.
Spezifischer kann es sein, dass die Schalleintritt-Ausnehmungen geordnet in Reihen auf der Oberseite vorgesehen sind, wobei die Abstände benachbarter Reihen etwa das 0,5- bis 2-Fache der Länge der Schalleintritt-Ausnehmungen oder bei kreisrunden Schalleintritt-Ausnehmungen etwa das 1,5- bis 10-Fache des Durchmessers betragen.More specifically, it may be that the sound entry recesses are arranged in rows on the top, with the distances between adjacent rows being approximately 0.5 to 2 times the length of the sound entry recesses or, in the case of circular sound entry recesses, approximately 1. 5 to 10 times the diameter.
Alternativ sind die Schalleintritt-Ausnehmungen ungeordnet auf der Oberseite verteilt.Alternatively, the sound entry recesses are randomly distributed on the top.
Als vorteilhaft hat sich ebenso erwiesen, dass der Anteil der Summe der Flächen der Schalleintritt-Ausnehmungen an der Gesamtfläche der Oberseite etwa 2% bis 10%, bevorzugt etwa 5% bis 8% beträgt. Dadurch erhält man vorteilhafterweise die Balance zwischen hoher Schallabsorbierung und verringertem Herstellungsaufwand.It has also proven to be advantageous that the proportion of the sum of the areas of the sound entry recesses in the total area of the top is approximately 2% to 10%, preferably approximately 5% to 8%. This advantageously achieves a balance between high sound absorption and reduced manufacturing effort.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Bauplatte Holz, lignifizierte Gräser, ein Leichtmetall wie etwa Aluminium oder Kunststoff umfasst, wodurch vorteilhafterweise eine hohe Variabilität an Modellreihen für die Bauplatten ermöglicht wird.Furthermore, it is provided that the building board comprises wood, lignified grasses, a light metal such as aluminum or plastic, which advantageously enables a high degree of variability in model series for the building boards.
Bei einer Ausführungsform besteht die Bauplatte aus Holzfaserplatten, Spanplatten, oder Schichtholz, wodurch die Optik an bestehende Räume anpassbar ist.In one embodiment, the building board consists of wood fiber boards, chipboard, or plywood, which means the appearance can be adapted to existing rooms.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass sie rückseitig mit einem Trägerelement verbunden ist, wobei zwischen Unterseite der Bauplatte und dem Trägerelement ein Hohlraum gebildet wird, wobei vorzugsweise der Hohlraum eine Tiefe des etwa 3- bis 20-Fachen der Tiefe D der Bauplatte aufweist. Dadurch werden Schallwellen besonders im hörbaren Bereich anteilsmäßig geschluckt.A further embodiment of the invention consists in that it is connected on the back to a support element, a cavity being formed between the underside of the building board and the support element, the cavity preferably having a depth of approximately 3 to 20 times the depth D of the building board . As a result, sound waves are partially swallowed, especially in the audible range.
Weiterhin ist vorgesehen, dass der Hohlraum durch die als Wabenplatte, Lochplatte oder grobporiger Schaum ausgeführte Trägerplatte gebildet wird. Die Bauplatte wird dadurch mechanisch noch stabiler.Furthermore, it is provided that the cavity is formed by the carrier plate designed as a honeycomb plate, perforated plate or coarse-pored foam. This makes the building board even more mechanically stable.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen. Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Betreffend der Akustik und des physikalischen Modells einer Schalleintritt-Ausnehmung 2 an einer Oberfläche 3 gemäß z.B.
- 200 Hz ≈ 0,6 m Wellenlänge λ
und - gemäß
Fig. 1 einer Breite B der Öffnung im Bereich mitsenkrechter Wandung 5 - B < 2,5 mm
- ein Verhältnis
- λ:B > 240
- was als Mikroperforation bezeichnet wird. Bei diesem Effekt wird bewirkt, dass im Gegensatz zu größeren Öffnungen, bei welchen die Schallenergie in eine dahinter liegende Schicht zur dortigen Absorption geleitet wird, hier die Luft an sich (in, vor und hinter der Öffnung in einem allfälligen Hohlraum) zum Schwingen angeregt wird. Da auch Luft eine Masse und somit Trägheit besitzt, stellt sich ein Masse-FederSystem ein, welches letztlich Schallenergie vernichtet, bzw. physikalisch korrekter in thermische Energie umwandelt.
- 200 Hz ≈ 0.6 m wavelength λ
and - according to
Fig. 1 a width B of the opening in the area with avertical wall 5 - B < 2.5mm
- a relationship
- λ:B > 240
- what is called microperforation. This effect causes the air itself (in, in front of and behind the opening in any cavity) to vibrate, in contrast to larger openings in which the sound energy is directed into a layer behind it for absorption there . Since air also has mass and therefore inertia, a mass-spring system is created which ultimately destroys sound energy or, more physically correctly, converts it into thermal energy.
Ein Nachteil dieses Effektes ist, dass die realisierbaren Absorptionsbereiche relativ schmalbandig sind. Durch Ausgestaltung der Öffnungsquerschnitte lässt sich besagter Bereich zwar verschieben, bleibt jedoch immer noch verhältnismäßig schmal.A disadvantage of this effect is that the absorption ranges that can be achieved are relatively narrow band. By designing the opening cross sections, said area can be moved, but still remains relatively narrow.
Bei größeren Breiten B der Schalleintritt-Ausnehmungen 2 (oder auch Öffnungen) wird gelegentlich eine Trichtergeometrie angewendet um mehr Schall, eben wie mit einem Trichter, in die dahinter liegenden Schichten zu leiten. Bei kleinen Öffnungsgrößen, bei welchen größenordnungsmäßig ein Verhältnis λ:B > 240 besteht, hat dies keinen Sinn, da dort die Schalleinleitung nicht das Ziel ist.For larger widths B of the sound entry recesses 2 (or openings), a funnel geometry is occasionally used in order to direct more sound, just like with a funnel, into the layers behind it. For small opening sizes, where there is a ratio of λ:B > 240, this makes no sense, as the introduction of sound is not the goal there.
Umfangreiche Versuchsserien haben gezeigt, dass sich der Mündungseffekt an den kleinen Öffnungen dramatisch verändert, wenn die angrenzenden Flächen bezogen auf die Öffnungsachse nicht unter 90°, wie bei mikroperforierten Oberflächen fertigungstechnisch üblich, sondern unter anderem Winkel, beispielsweise 75°-110° anschließen. Dieses Phänomen hat eine signifikante Vergrößerung des Absorptionsbereiches und somit -leistung zur Folge. Das Diagramm aus
Während nicht-plane Flächenbereiche, wie etwa eine vollumfängliche und beliebig geneigte Fläche, zwischen den einzelnen Öffnungen zur Beeinflussung der diffusen Reflexion bekannt und in Verwendung sind, sind für den überraschenden Effekt der Erfindung zur gesteigerten Absorption lediglich die unmittelbar angrenzenden, gezielt geneigten Bereiche, nämlich die Breite S der Mündungsanschrägungen 6 von Relevanz.While non-plane surface areas, such as a full-circumference and arbitrarily inclined surface, are known and in use between the individual openings to influence the diffuse reflection, only the immediately adjacent, specifically inclined areas, namely the width S of the mouth bevels 6 is relevant.
Die physikalische Erklärung liegt darin, dass Schallschwingungen in Luft in Form von longitudinalen Wellen, lokal betrachtet, auch als Druckschwankungen dargestellt werden können. Das oben genannte Schwingen der Luft im Öffnungsbereich wird hervorgerufen durch und bewirkt eine Veränderung der lokalen Strömungsgeschwindigkeit. Da Luft jedoch kein "ideales Gas" ist, erfolgt diese Änderung nicht abrupt, sondern es bilden sich vielmehr kuppelförmig über den Schalleintritt-Ausnehmungen 2 Bereiche unterschiedlicher Isobaren. Die erfindungsgemäßen Mündungsanschrägungen 6 ihrerseits haben nun die Bildung von sich überlagernden Isobarenkuppeln zur Folge. Im Zusammenspiel mit den primär vorhandenen stellen sich nun Interferenz- und Auslöschungseffekte ein, welche überraschend für die außerordentliche Wirksamkeit verantwortlich zeichnen.The physical explanation is that sound vibrations in air in the form of longitudinal waves, viewed locally, can also be represented as pressure fluctuations. The above-mentioned oscillation of the air in the opening area is caused by and causes a change in the local flow velocity. However, since air is not an "ideal gas", this change does not occur abruptly, but rather 2 areas of different isobars form in a dome shape above the sound entry recesses. The mouth bevels 6 according to the invention in turn result in the formation of overlapping isobaric domes. In interaction with the primary existing ones, interference and extinction effects now arise, which are surprisingly responsible for the extraordinary effectiveness.
Eine Abgrenzung zu makroskopischen Abschrägungen, Trichtern, etc. ist dabei klar gegeben. Der beschriebene Effekt der zum Schwingen angeregten Luft kann sich vorrangig in besagten kleine Öffnungsdimensionen ausbilden, bei welchen ein absichtlich klein gehaltener Anteil der Schallwellen in die Schalleintritt-Ausnehmungen 2 tatsächlich hineinläuft, der restliche Anteil aber den gerade beschriebenen Effekt ausbildet. Bei größeren Öffnungen (Schalleintrittslöcher mit größeren Breiten B und dem kleineren Verhältnis λ:B < 240 und darunter) haben solche Anschrägungen den Effekt eines Trichters, der möglichst viele Schallwellen in einen dahinter platzierten Absorber leiten. Es handelt sich zwar um ähnliche Proportionen, durch den grundsätzlich anderen Maßstab wirken jedoch physikalisch gänzlich andere Mechanismen.There is a clear distinction to macroscopic bevels, funnels, etc. The described effect of the air excited to oscillate can develop primarily in the said small opening dimensions, in which an intentionally small proportion of the sound waves actually flows into the sound entry recesses 2, but the remaining proportion forms the effect just described. Larger openings (sound entry holes with larger widths B and a smaller ratio λ:B < 240 and below) have such bevels the effect of a funnel that directs as many sound waves as possible into an absorber placed behind it. Although the proportions are similar, the fundamentally different scale means that completely different physical mechanisms work.
In Zusammenhang mit dem hier vorliegenden Bereich der Mikroperforation ist es zudem ausreichend, wenn nicht alle, sondern nur ein ausreichend großer Anteil der Schalleintritt-Ausnehmungen 2 angeschrägt ist, und wenn die Mündungsanschrägungen 6 zudem nur einen Teil der umlaufenden Kante eine Schalleintritt-Ausnehmung 2 betreffen. Dieser Umstand kann genutzt werden, um allfällige statistisch auftretende Unterschiede in der Geometrie der Schalleintritt-Ausnehmungen 2 in Abhängigkeit des Bauplattenmaterials und des Herstellungsverfahrens zu berücksichtigen, letztlich aber hinsichtlich des hier zu erzielenden Wirkungsgrades zulassen zu können (siehe Ausführungsformen der
Das Diagramm in
- B = 0,5 mm; D= 3 mm; L= 5 mm (Länge der Schlitze),
- α = 105° ... 45% Anteil,
- α = 80° ... 40 % Anteil,
- α = 90° ... 15 % Anteil,
- Anteil an
6,6% bezüglich der Gesamtfläche deroffener Fläche Bauplatte 1.
- B = 0.5mm; D=3mm; L= 5 mm (length of the slots),
- α = 105° ... 45% proportion,
- α = 80° ... 40% proportion,
- α = 90° ... 15% proportion,
- Proportion of open area 6.6% of the total area of building
board 1.
Die Flächenintegrale unter den Absorberkurven, ausgedrückt in aHz, ist die fiktive Absorberleistung zur Visualisierung der Performance der einzelnen Varianten, gerundet auf ganze 100er-Schritte. Sie beträgt für die erfindungsgemäße Bauplatte in Diagramm von
1700 aHz.The area integral under the absorber curves, expressed in aHz, is the fictitious absorber power for visualizing the performance of the individual variants, rounded to increments of 100. For the building board according to the invention it is in diagram of
1700aHz.
Die durchgezogene Linie entspricht der Leistung der
-
US2018090122 -
US2018090122
-
US2018090122 -
US2018090122
Bereits daraus geht der Vorteil der Erfindung hervor. In
- B = 0,5 mm; D= 3 mm; L= 5 mm,
- α = 90° etwa 100 % Anteil,
- Anteil an
6,6%.offener Fläche
- B = 0.5mm; D=3mm; L = 5 mm,
- α = 90° approximately 100% proportion,
- Share of open space 6.6%.
Das ergäbe in etwa eine Leistung von 850 aHz und zusätzlich den Nachteil der Schmalbandigkeit (Peak der Absorption bei etwa 1000Hz).This would result in an output of approximately 850 aHz and the additional disadvantage of narrowband (absorption peak at around 1000 Hz).
Die Absorptionskurve einer erfindungsgemäßen Bauplatte mit denselben Parametern wie in
- α = 105° ... 25% Anteil,
- α = 100° ... 25% Anteil,
- α = 85° ... 25% Anteil,
- α = 80° ... 25 % Anteil.
- α = 105° ... 25% proportion,
- α = 100° ... 25% proportion,
- α = 85° ... 25% proportion,
- α = 80° ... 25% share.
Die Leistung ist in Frequenzgang und im Flächenintegral also sehr ähnlich.The performance is very similar in terms of frequency response and area integral.
Die Schalleintritt-Ausnehmungen 2 können durch Fräsen, Stanzen, Wasserstrahlen, Laserschneiden, Druckluftgranulat-Schneiden oder dgl. hergestellt werden. Je nach Material der Bauplatte 1 und/oder ihrer Oberfläche kann dies gewählt werden. Das Material bzw. der Werkstoff einer Bauplatte 1 ist im wesentlichen nicht relevant für die besondere Wirkung der Schalleintritt-Ausnehmungen. Schwingungstechnisch haben sich Materialien mit einer Rohdichte im Bereich 300 bis 2700 kg/m3 bewährt. Die in Frage kommenden Werkstoffe sind daher Kunststoffe, Holzwerkstoffe, Massivhölzer und Leichtmetalle. Zu Holzwerkstoffen zählen auch lignifizierte Gräser, wie beispielsweise Bambus und dergleichen. Ein erster Verfahrensschritt besteht daher darin, ein Rohmaterial für eine Bauplatte 1 hinsichtlich der Außenmaße und allfälliger Beschichtungen bereitzustellen und in einem zweiten Schritt die Schalleintritt-Ausnehmungen 2 zunächst ohne Mündungsanschrägungen 6 herzustellen. Dafür wird die Form, die Anzahl und die Verteilung der Schalleintritt-Ausnehmungen 2 einem Modell entnommen und durch Bohren, Fräsen, Prägen Wasserstrahlen, Laserschneiden oder Stanzen verwirklicht. Alternativ weisen zumindest manche Schalleintritt-Ausnehmungen 2 bereits an Anteilen ihrer Kanten im Sinne der Erfindung ausreichende Mündungsanschrägungen 6, d.h. solche mit den oben genannten Winkelbereichen, auf.The sound entry recesses 2 can be produced by milling, punching, water jets, laser cutting, compressed air granulate cutting or the like. This can be selected depending on the material of the
Das Realisieren der Mündungsanschrägungen 6 kann durch Fräsen oder ähnliche spanende oder spanabhebende Bearbeitung, durch Druckluftgranulat-Strahlen, Prägen oder Verdichten, oder bei Massivholz durch Bürsten erfolgen. Das Bürstergebnis kann beispielsweise durch eine spezielle Abfolge der ein bis vier Verfahrensschritte unter Verwendung unterschiedlicher Bürstenwerkstoffe realisiert werden. Beginnend mit Stahllitzen, gefolgt von Messing-, Andalon- und Nylon-Borsten.The mouth bevels 6 can be realized by milling or similar machining or machining, by blasting compressed air granules, embossing or compacting, or, in the case of solid wood, by brushing. The brushing result can be achieved, for example, through a special sequence of one to four process steps using different brush materials. Starting with steel strands, followed by brass, Andalon and nylon bristles.
Die Anordnung der Schalleintritt-Ausnehmungen 2 in der Fläche einer Bauplatte 1 funktioniert über weite Bereiche. Eine Anordnung in Reihen, die gleichmäßig voneinander beabstandet sind und in welchen die Ausnehmungen untereinander einen gleichen Abstand haben ist jedoch in der seriellen Herstellung leichter und wird oft aus optischen Gründen für den Einbau bevorzugt. Für eine höchste schalldämmende Wirkung müssen die Schalleintritt-Ausnehmungen 2 gleichmäßig über die Fläche verteilt sein. Der Anteil an offener Fläche durch die Ausnehmungen liegt für eine hohe Wirkung bei etwa 1-10%, bevorzugt bei 3-8 % und stärker bevorzugt bei 6,6% der Gesamtfläche.The arrangement of the sound entry recesses 2 in the surface of a
Die Reihen können synchron oder zueinander versetzt ausgerichtet sein. Beide Alternativen wirken gleichermaßen gut hinsichtlich der Schallabsorptionseigenschaften.The rows can be aligned synchronously or offset from one another. Both alternatives work equally well in terms of sound absorption properties.
Die Öffnungsgeometrie für eine Schalleintritt-Ausnehmung 2 kann verschieden ausgeführt sein. Tests haben ergeben, dass die Breite B einer Schalleintritt-Ausnehmung 2, immer gemessen im Bereich mit senkrechter Wandung 5, 0,1-2,5 mm, bevorzugt 0,5-1,5 mm beträgt. Die Tiefe D der einer Schalleintritt-Ausnehmung 2 liegt dann bei 0,3-6 mm, bevorzugt bei 0,8-4,5 mm und besonders bevorzugt bei 1,5-3,5 mm. Die Mündungsanschrägung S beträgt idealerweise das 0,8- bis 1,8-Fache der Breite B. Der Winkel α von Wandung 5 zur Mündungsanschrägung, der von 90° dezidiert, bevorzugt vom Bereich 85°-90° abweichen soll, und zwar in beiden Richtungen, beträgt nach den Versuchsergebnissen 70°-140° (exkl. 90°) und bevorzugt 75°-120° (exkl. 85°-95°).The opening geometry for a
Das Herstellungsverfahren wird die Schalleintritt-Ausnehmungen 2 vorzugsweise nicht einzeln durch Pressen, Prägen, Bürsten, Zerspanen oder Stanzen hervorbringen, sondern in großer Zahl gleichzeitig, wobei die genaue Öffnungsgeometrie nur in statistischer Weise den vorgegebenen Daten entspricht. Bei seriellen Herstellungsverfahren, wie beispielsweise dem Strahlschneiden, werden die Schalleintritt-Ausnehmungen alternativ nicht gleichzeitig, sondern einzeln, dafür in rascher Abfolge nacheinander hergestellt. Auch hier kann diese statistische Verteilung auftreten. Für die Funktion der Schallabsorption (und für die ästhetische Ausführung) der Bauplatte 1 wirkt dies jedoch nicht mindernd. Der Anteil der Schalleintritt-Ausnehmungen 2 deren Winkel α in den zu vermeidenden Bereich von 85°-95° fällt, sollte jedoch kleiner als 15% aller Schalleintritt-Ausnehmungen 2 einer Bauplatte 1 sein.The manufacturing process will preferably produce the sound entry recesses 2 not individually by pressing, embossing, brushing, machining or punching, but in large numbers at the same time, with the exact opening geometry only statistically corresponding to the specified data. Alternatively, in serial manufacturing processes, such as jet cutting, the sound entry recesses are not produced simultaneously, but individually, one after the other in rapid succession. This statistical distribution can also occur here. However, this does not reduce the sound absorption function (and the aesthetic design) of the
Gemäß
Wie in
Die Schalleintritt-Ausnehmung 2 kann einen runden Querschnitt aufweisen oder als länglicher Schlitz wie in
Bei den Abständen der Schalleintritt-Ausnehmungen 2 ergeben sich die Werte für innerhalb einer Reihe, zwischen den Reihen oder die durchschnittlichen Abstände bei einer willkürlichen, ungeordneten Verteilung aller Schalleintritt-Ausnehmungen 2 aus der offenen Fläche (Summe der Fläche der Schalleintritt-Ausnehmungen 2) und dem gewünschten Anteil in % an der Fläche der Bauplatte 1.The distances between the sound entry recesses 2 result in the values for within a row, between the rows or the average distances with an arbitrary, disordered distribution of all sound entry recesses 2 from the open area (sum of the area of the sound entry recesses 2) and the desired proportion in % of the area of the
Sind die Schalleintritt-Ausnehmungen 2 als Schlitze vorgesehen, können diese geradlinig oder geschwungen sein oder andere Geometrien aufweisen. Aus der Sicht einer einfachen Fertigung bieten sich geradlinige Schalleintritt-Ausnehmungen 2 an, aus Gründen der Übereinstimmung oder des gewollten Kontrasts mit der Raumumgebung der verbauten Platten auch geschwungen oder ähnliches. Hinsichtlich der akustischen Wirkung konnten keine Unterschiede in Abhängigkeit dieser Alternativen gemessen werden.If the sound entry recesses 2 are provided as slots, they can be straight or curved or have other geometries. From the perspective of simple production, straight-line sound entry recesses 2 are suitable, but also curved or similar for reasons of consistency or the desired contrast with the room surroundings of the installed panels. With regard to the acoustic effect, no differences could be measured depending on these alternatives.
Die Mündungsanschrägung 6 braucht über ihre Breite S nicht linear/gerade zu verlaufen, sondern kann ungeordnet wie in
Die Bauplatte 1 ist vorteilhafterweise Bestandteil eines übergeordneten Aufbaus, indem sie auf einer Grundkonstruktion lagert. Es muss dabei sichergestellt werden, dass sich hinter der oben beschriebenen Bauplatte 1 mit den Schalleintritt-Ausnehmungen 2, ein mehr oder weniger in sich abgeschlossener Luftraum besteht. D.h. man errichtet entweder eine kastenförmige Konstruktion (nicht gezeigt), bei welcher die Bauplatte 1 fest mit einer Grundplatte verbunden ist und zwischen beiden ein vordefinierter Hohlraum besteht. Dessen Tiefe (in gleicher Raumrichtung gesehen wie die Tiefe D der Bauplatte 1) ist dann auf die Tiefe D der Bauplatte 1 abgestimmt. Der Hohlraum dient dem kleinen Anteil an Schallwellen, der in die Schalleintritt-Ausnehmungen 2 eintritt. Selbst bei der optionalen Bereitstellung eines Hohlraumes hinter der Bauplatte 1 wird zudem die Bildung des Masse-FederSystems und Helmholtz-Effektes unterstützt.The
Oder man wählt die mechanisch stabilere, weil windungssteifere Alternative, bei welcher die Bauplatte 1 von einer wabenförmigen Struktur oder von (erhärtetem) z.B. grobporigem Schaummaterial gehalten wird. Die Bauplatte 1 liegt dabei direkt auf der zweiten, hohlraumbeinhaltenden Struktur auf.Or you can choose the mechanically more stable alternative because it is more rigid, in which the
Durch Variation des Volumens hinter der Bauplatte 1, also an der abgewandten Unterseite 4 kann eine akustische Feinabstimmung des Frequenzganges erfolgen, was aber Gegenstand einer anderen Erfindung wäre.By varying the volume behind the
- 11
- BauplatteBuilding plate
- 22
- Schalleintritt-AusnehmungSound entry recess
- 33
- OberseiteTop
- 44
- Unterseitebottom
- 55
- Wandungwall
- 66
- MündungsanschrägungMouth bevel
- 77
- MitteltangenteMiddle tangent
- Bb
- Breite einer Schalleintritt-AusnehmungWidth of a sound entry recess
- DD
- Tiefe einer Schalleintritt-AusnehmungDepth of a sound entry recess
- SS
- Breite einer MündungsanschrägungWidth of a muzzle bevel
- αα
- Winkelangle
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