NL7908145A

NL7908145A - Geluidisolerend bouwelement.

Info

Publication number: NL7908145A
Application number: NL7908145A
Authority: NL
Original assignee: Ingemanssons Ingenjorsbyra Ab
Priority date: 1978-11-17
Filing date: 1979-11-07
Publication date: 1980-05-20
Also published as: SE420750B; DE2946392A1; FR2441692A1; NO793716L; FI793493A; JPS5947785B2; DE2946392C2; DK480079A; PL130193B1; FI64968B; GB2035897A; GB2035897B; US4317503A; FI64968C; CA1137417A; SE7811891L; FR2441692B1; PL219667A1; JPS5572547A

Description

79.3509/M/Rey/ jz * >

Aanvraagster: Ingemanssons Ingenjörsbyra AB te Göteborg, Zweden.

Titel : Geluidisolerend bouwelement.

De uitvinding heeft betrekking op een geluidisolerend bouw- of constructieelement dat bestaat uit een aantal plaatvormige delen, die naast en in hoofdzaak evenwijdig aan elkaar zijn geplaatst.

De isolatie van een ondoorlaatbare plaat tegen door de lucht toege-5 voerd geluid wordt hoofdzakelijk bepaald door de massa, dat wil zeggen het gewicht per oppervlakte eenheid van de genoemde plaat.

Een constructie, die bestaat uit twee ondoorlaatbare platen die door een luchtspleet van elkaar zijn gescheiden, komt in wezen overeen met een mechanisch trillend systeem, dat bestaat uit twee 10 door een veer met elkaar verbonden massa's. Hoe breder de luchtspleet, hoe slapper de veer is, en hoe groter de geluid-isolerende eigenschappen van de samengestelde constructie zijn.

Dit massa-veersysteem heeft bij een geluidfreqentie de zogeheten basisresonantiefrequentie een merkbare resonantie, die 15 wordt bepaald door de massa per oppervlakte-eenheid van de platen en de breedte van de luchtspleet. Bij frequenties die ver onder de basisresonantiefrequentie liggen, gedraagt de constructie zich als een enkele plaat met een massa en een stijfheid die gelijk is aan de totale massa en de stijfheid van de twee platen die deze con-20 structie vormen. Bij frequenties die ver boven de basisresonantiefrequentie liggen, verschaft de dubbele wand echter een veel betere geluidisolatie dan een enkele plaat met de genoemde totale massa.

In een frequentiegebied nabij de basisresonantie-frequentie, verschaft de dubbele constructie een slechtere geluidisolatie en het 25 is daarom van belang deze basisresonantie-frequentie zo laag mogelijk te houden, doelmatig onder de 250 Hz en bij voorkeur onder de 100 Hz. Een groot nadeel van de bekende constructie met een dubbele wand en goede geluidisolerende eigenschappen is dat de sufheid en de mechanische sterkte van de genoemde constructie gering is ten 7908145

'V

-2- opzichte van de totale dikte van de constructie en vaak kleiner is dan de stijfheid en de sterkte van een homogene enkele plaat met hetzelfde gewicht per oppervlakte-eenheid.

Indien de luchtspleet van de constructie met dubbele platen 5 is vervangen door een licht maar stijf materiaal dat de beide platen met elkaar verbindt, bijvoorbeeld een verbindingsstof, neemt de stijfheid en de sterkte zeer sterk toe, maar de geluidisolatie tegelijkertijd af, daar de constructie acoustisch als een enkele plaat zal functioneren.

10 De uitvinding beoogt een bouwelement te verschaffen dat een hoge stijfheid en sterkte combineert met goede isolerende eigenschappen voor door de lucht toegevoerd geluid. Dit oogmerk wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat het element bestaat uit een eerste inwendig dik plaatvormig deel, dat in hoofdzaak stijf of vast is, 15 voor tenminste dwars op het hoofdoppervlak van het deel gerichte krachten, welk eerste inwendige deel een groot aantal interne holten bezit, een tweede inwendig'stijf plaatvormig deel, dat dun en in hoofdzaak lucht-doorlatend is en een elasticiteitsmodulus heeft 9 die groter is dan 10 en is verbonden met een van de hoofdoppervlak-20 ken van het genoemde eerste inwendige deel, en uit een buitenste in hoofdzaak ondoorlaatbaar plaatvormig deel dat nabij en op een kleine afstand van het genoemde tweede inwendige deel is geplaatst, zodat in hoofdzaak het gehele uitwendige deel vrij kan trillen ten opzichte van het tweede inwendige deel, waarbij het tweede hoofdoppervlak van 25 het genoemde eerste deel is verbonden met een plaat van een materiaal 9 dat een elasticiteitsmodulus heeft, die groter is dan 10 en welke plaat in hoofdzaak ondoorlaatbaar is voor lucht, of evenals het tweede inwendige deel luchtdoorlatend kan zijn en met een luchtspleet kan zijn verbonden met een buitenste in hoofdzaak ondoorlaatbare 30 plaat.

In het bouwelement volgens de uitvinding vormen het eerste inwendige deel en de delen met een hoge E-modulus, die aan elke zijde van het eerste inwendige deel zijn bevestigd, tezamen een basiselement met een grote stijfheid, zodat een bouwelement wordt 7908145 -3- ·» verkregen met de gewenste sterkte en stijfheid. Het eerste, en bij voorkeur lichte inwendige deel kan bestaan uit een plaat of een laag van mineraalvezels, waarbij het grootste gedeelte van de genoemde vezels in hoofdzaak loodrecht staat op het vlak van het 5 bouwelement, maar kan ook bestaan uit een plaat van een stijf schuim-plastic of dergelijke met communicerende poriën, bij voorbeeld polyurethaanschuim, of uit een plaat of laag met een structuur die gelijk is, of lijkt op een honingraat. In het laatste geval kunnen de holten in de honingraat leeg zijn (gevuld met lucht) of zijn 10 gevuld met een geschikt poreus materiaal met communicerende poriën, zoals een veerkrachtig of zacht materiaal met goede geluid-absorberen-de eigenschappen, bij voorbeeld veerkrachtig schuimplastic.

Het samengestelde bouwelement kan worden vergeJdcen met een I-balk, waarbij het eerste inwendige deel het middendeel van de 15 balk voorstelt en de twee aan elke zijde van het eerste inwendige deel bevestigde platen, de flenzen van de balk voorstellen.

De holten in het eerste, inwendige deel, waarvan het totale volume tenminste 90$ van het totale volume van het deel beslaat, staan in verbinding met de luchtdoorgangen in de luchtdoorlaatbare 20 plaat, zodat de lucht in de genoemde holten wordt gebruikt voor de geluidisolerende functie van het bouwelement. In een mechanisch trillend systeem, dat overeenkomt met het bouwelement volgens de uitvinding, wordt de lucht in de holten van het eerste, inwendige deel weergegeven door een veer die in serie is verbonden met de 25 veer die de lucht in de luchtspleet tussen het luchtdoorlaatbare deel en het buitenste ondoorlaatbare deel voorstelt. Deze luchtspleet kan relatief smal zijn, in het algemeen ten hoogste 10 mm., en bij voorkeur hoogstens 5 mm. Het is bijzonder gunstig indien het eerste, inwendige deel zelf eveneens goede geluidabsorberende eigen-30 schappen heeft.

Het buitenste ondoorlaatbare deel kan zijn verbonden met het luchtdoorlaatbare deel door middel van stijve of veerkrachtige afstandsdelen, die op een grote afstand van elkaar zijn gelegen en tezamen vergeleken bij het totale oppervlak van het bouwelement een 7908145 kleine oppervlakte in beslag nemen. De verbinding kan puntsgewijs of langs verbindingslijnen geschieden. Tussen de punten of verbindingslijnen kan de luchtruimte leeg zijn of zijn gevuld met een zacht, poreus luchtdoorlatend materiaal, bij voorbeeld een veer-5 krachtig schuimplastic met open communicerende poriën. In dit laatste geval vermijdt men ondermeer het directe contact tussen het buitenste deel en het luchtdoorlaatbare deel, bij voorbeeld indien dit element onder een uitwendige druk staat. Het is tevens mogelijk in plaats van het gebruik van afstandstukken, die gezamen-10 lijk ten opzichte van het totale hoofdoppervlak van het bouwelement een kleine oppervlakte in beslag nemen, het buitenste ondoorlaatbare deel te verbinden met het luchtdoorlaatbare deel door middel van een dunne laag van een poreus, zacht luchtdoorlatend materiaal, bij voorbeeld veerkrachtig schuimplastic met open poriën.

15 De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening.

Fig. 1-3 tonen bekende bouwelementen.

Fig. 4 en 5 tonen een eerste uitvoeringsvorm van een bouwelement volgens de uitvinding.

20 Fig. 6 toont een tweede uitvoeringsvorm van het bouw- of constructieelement volgens de uitvinding.

In Fig. 1 is een bekend bouwelement weergegeven dat bestaat uit een dunne, enkele, stijve plaat 1, die gesloten of ondoorlaatbaar is, dat wil zeggen er zijn geen groot aantal doorgaande luchtopeningen 25 aanwezig. De constructie wordt gewoonlijk aangeduid als een lichte, enkele wand. In verhouding met het op een hoofdoppervlak van het element vallende geluid F1 heeft het van het tegenover gelegen hoofdoppervlak uitgaande geluid P2 een slechts weinig kleinere amplitude, hetgeen betekent dat de geluidisolerende eigenschappen 30 van het element laag of middelmatig zijn. Een mechanisch trillend systeem volgens het genoemde element omvat in hoofdzaak slechts een massa die overeenkomt met het gewicht per oppervlakte-eenheid van het element.

In Fig. 2 is een wandconstructie weergegeven, dat twee dunne, 7908145 -5- dichte (ondoorlaatbare) platen 1 en 2 bevat die van elkaar zijn gescheiden door een spleet 3, die is gevuld met lucht. Deze constructie komt overeen met een mechanisch trillend systeem dat bestaat uit twee massa's die met elkaar zijn verbonden door een slappe veer, die 5 de tussen de genoemde platen opgesloten lucht vertegenwoordigd. Dit dubbelwandige element heeft vergeleken met de enkele wand volgens Fig. 1 goede geluidisolerende eigenschappen, dat wil zeggen P3 is in hoofdzaak lager dan PI bij frequenties die boven de basisresonan-tiefrequentie van de constructie liggen. De stijfheid en de sterkte 10 van het element is echter voor een groot aantal toepassingen niet voldoende.

De constructie volgens Fig. 3 verschaft in dat opzicht een verbetering, doordat de luchtspleet 3 is vervangen door een relatief dikke laag 4 van een stevig of stijf schuimplastic waarvan op de 15 hoofdvlakken dichte, dunne, stijve platen 1 en 2 zijn bevestigd. De aldus verkregen constructie komt overeen met een trillend systeem dat bestaat uit twee massa's die parallel met elkaar zijn verbonden door twee veren, waarvan een veer de luchtinhoud van de plaat 4 van het schuimplastic en de andere veer het schuimplastic zelf van de 20 plaat 4 vertegenwoordigt. De verbetering van de stijfheid en de sterkte gaat echter gepaard met een verslechtering van de geluidisolerende eigenschappen van de constructie, d.w.z. P4 is in wezen niet lager dan PI, dit ten gevolge van het lat dat de samengestelde constructie zich in feite gedraagt als een stijve enkelvoudige plaat.

25 In de Fig. 4 en 5 is een representatieve doorsnede van een uitvoeringsvorm van een constructie- of bouwelement volgens de uitvinding weergegeven, welk element een hoge stijfheid en sterkte combineert met goede isolerende eigenschappen voor het door de lucht toegevoerde geluid. Het element dat onder meer als, of in, een 30 wandconstructie kan worden toegepast, omvat een eerste, inwendig dik deel 10 met inwendige holten. In de weergegeven uitvoeringsvorm bestaat dit deel uit minerale vezels die in hoofdzaak loodrecht staan op het hoofdvlak van het element, maar dit deel kan ook bestaan uit een stijve, poreuze laag of plaat van plastic of hars 7 9 C S 1 4 δ -6- met communicerende inwendige poriën, b.v. polyurethaan-schuimplastic, een honingraatstructuur, zoals weergegeven in Fig. 6 of dergelijke. Aan een hoofdvlak van het deel 10 is een dunne, dichte stijve plaat 2 bevestigd (gelijmd), terwijl een stijve plaat 5 met een groot 5 aantal geschikte regelmatig verdeelde openingen 6 aan de hier tegenover gelegen kant van het deel 10 is bevestigd (gelijmd).

Door middel van een groot aantal afstandstukken 9 is een dunne, dichte buitenste plaat 7 verbonden met de plaat 5 via een smalle ruimte of luchtspleet 8, waarvan de dikte een of enkele 10 millimeters kan bedragen. De afstandstukken 9 hebben de vorm van op een afstand van elkaar gelegen randen of strippen die regelmatig zijn verdeeld over het hoofdoppervlak van het wandelement, maar zij kunnen ook andere vormen hebben, bij voorbeeld als smalle, langwerpige of korte delen, die op grote onderlinge afstand gelegen 15 verbindingszones of -punten vormen. De verbinding tussen de afstandstukken 9 en de stijve plaat 5 en de plaat 7 kan bij voorbeeld geschieden door middel van lijmen. De plaat 7 kan naar keuze bestaan uit een stijf of veerkrachtig materiaal, en bij voorkeur uit een materiaal met een hoge dichtheid. Het mechanisch trillend systeem 20 dat overeenkomt met het bouwelement volgens de Fig. 4 en 5 omvat twee massa!s die overeenkomen met de platen 2 en 7, welke massa's zijn verbonden door een in serie geschakelde verbinding bestaande uit een eerste veer die correspondeert met de lucht in de luchtspleet 8 en een tweede veer die overeenkomt met de lucht in het 25 inwendige deel 10, waarvan de inwendige holten of poriën in verbinding staan met de luchtspleet 8.

De basis resonantie-frequentie van de constructie is laag en de geluidisolerende eigenschappen zijn goed, d.w.z. P4 is binnen een groot frequentiebereik veel lager dan PI.

30 Indien de plaat 5 dicht was geweest (ondoorlaatbaar voor lucht) zou alleen de smalle luchtspleet 8 de basis resonantie-frequentie hebben bepaald, die in dat geval veel hoger zou zijn geweest.

Met betrekking tot de luchtdoorlatende, stijve plaat 5 wordt er op gewezen dat zelfs indien deze plaat in Fig. 4 als een metalen 7908145 -7- plaat is weergegeven, deze plaat afhankelijk van de bestaande eisen, kan worden gevormd door een groot aantal alternatieve constructies. De plaat kan bij voorbeeld bestaan uit plastic of hars, in het bijzonder versterkt plastic of hars, een metalen netwerk enz.

5 In Fig. 6 is een andere uitvoeringsvorm van het constructie- element volgens de uitvinding weergegeven, welke uitvoeringsvorm verschilt van de uitvoeringsvorm volgens de Fig. 4 en 5 doordat het eerste inwendige deel 10, dat bestaat uit een laag van glasvezels is vervangen door een honingraatstruktuur 10', waarvan de holten 10 kunnen worden gevuld met lucht of zoals hierboven aangegeven met een poreus materiaal met goede geluidabsorberende eigenschappen, en dat de strippen 9 uit de Fig. 4 en 5 zijn vervangen door korte afzonderlijke afstandstukken 9* die gelijkmatig zijn verdeeld over het hoofdvlak van het deel.

15 Voor het deel 2 alswel voor het deel 5 moet de E-modulus 9 2 (gemeten in het vlak van het element) tenminste 10 N/m , en doel- 10 2 IQ 2 matig tenminste 10 N/m en bij voorkeur tenminste 2 x 10 N/m bedragen. De dikten van de verschillende platen of delen van het constructie-element volgens de uitvinding kunnen worden gekozen 20 binnen de hieronder aangegeven grenzen, welke grenzen in het bijzonder van waarde zijn indien de delen 2, 5 en 7 zijn vervaardigd van een metalen plaat, bij voorbeeld een plaat van ijzer of staal.

Deel 2: 0,5 tot 5 mm, bij voorkeur 1 tot 2 mm.

Deel 5: 0,5 tot 5 mm, bij voorkeur 1 tot 2 mm.

25 Deel 7: 0,5 tot 5 mm, bij voorkeur 2 tot 4 mm.

Deel 10: 20 tot 150 mm, bij voorkeur 25 tot 100 mm.

Indien voor de delen 2, 5 en 7 een materiaal wordt gebruikt dat lichter is dan metaal kan de dikte van de respectievelijke delen groter zijn. Dit geldt speciaal voor het buitenste deel 7, waarvoor 30 vele verschillende materialen kunnen worden toegepast. Het deel 7 kan bij voorbeeld bestaan uit een plastic plaat of hardboard, dik papier of karton, vezelplaat, bouw- of gipsplaat, een flexibele plastic film of folie enz. De in de Fig. 4, 5 en 6 weergegeven 7908145 -8- constructies zijn niet symmetrisch, d.w.z. de twee helften aan elke kant van een in Fig. 4 door het inwendige deel aangegeven vlak 11, dat evenwijdig loopt met het hoofdvlak van het constructie-element, zijn onderling fundamenteel verschillend. Voor bepaalde doeleinden 5 kan een symmetrische constructie echter de voorkeur genieten, d.w.z. een constructie die bestaat uit twee gelijke helften aan weerszijden van het genoemde vlak 11, waarbij elk van deze helften gelijk is aan het deel van de constructie dat aan de linkerzijde van het vlak 11 in Fig. 4 is weergegeven.

10 Het constructie- of bouwelement volgens de uitvinding kan op verschillende manieren worden toegepast, bij voorbeeld in of als wandconstructie voor gebouwen, schepen, voertuigen, apparaten, machine installaties enz., waar een goede geluidisolatie en sterkte belangrijke vereisten zijn.

-conclusies- 7908145

Claims

1, Geluidisolerend constructie- of bouwelement dat bestaat uit een aantal plaatvormige delen, die naast en in hoofdzaak evenwijdig aan elkaar zijn geplaatst, gekenmerkt door een eerste inwendig dik plaatvormig deel (10, 10') dat tenminste voor dwars op 5 het hoofdvlak van het element gerichte krachten vast of stijf is, welk eerste inwendig deel een groot aantal inwendige holten heeft, een tweede, inwendig stijf plaatvormig deel (5), dat dun en in hoofdzaak luchtdoorlatend is en een E-modulus heeft die groter is dan 10 en is verbonden met een van de hoofdoppervlakken van het 10 genoemde eerste inwendige deel, en een uitwendig, in hoofdzaak ondoorlaatbaar plaatvormig deel (7) dat zodanig nabij en op een geringe afstand van het genoemde tweede inwendige deel (5) is geplaatst dat in hoofdzaak het gehele uitwendige deel (7) vrij kan trillen ten opzichte van het tweede inwendige deel (5), waarbij het 15 tweede hoofdoppervlak van het genoemde eerste inwendige deel (10, 10") is verbonden met een plaat (2) van een materiaal dat een E-modulus heeft, die groter is dan 10 en welke plaat in hoofdzaak ondoorlaatbaar is voor lucht, of evenals het genoemde tweede inwendige deel luchtdoorlatend kan zijn en via een luchtspleet kan zijn 20 verbonden met een uitwendige, in hoofdzaak ondoorlaatbaar plaatvormig deel.

2. Bouwelement volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat het eerste inwendige deel (10) bestaat uit een plaat of laag van mineraal vezels, waarbij het hoofddeel van de 25 vezels in hoofdzaak loodrecht staat op het vlak van het bouwelement.

3. Bouwelement volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het eerste inwendige element (10) bestaat uit een stijf, poreus materiaal met communicerende poriën, bij voorbeeld schuimplastic en bij voorkeur polyurethaanschuim.

4. Bouwelement volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het eerste inwendige deel bestaat uit een materiaal met een honingraatstructuur, waarvan de holten zijn gevuld met 7908145 ƒ -10- lucht of met een poreus materiaal, dat goede geluidabsorberende eigenschappen heeft.

5. Bouwelement volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het tweede inwen- 5 dige deel (5) bestaat uit een stijve plaat met een groot aantal regelmatig verdeelde openingen. ó. Bouwelement volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het buitenste plaatvormige deel (7) op plaatsen die op een afstand van elkaar 10 liggen met het tweede inwendige deel (5) is verbonden door middel af van stijve of veerkrachtige standstukken, die tezamen vergeleken bij het totale hoofdoppervlak van het element een kleine oppervlakte in beslag nemen.

7. Bouwelement volgens een der voorafgaande conclusies 1-6, 15 met het kenmerk, dat het buitenste plaatvormige deel met het tweede inwendige deel is verbonden door middel van een dunne laag van een zacht, poreus materiaal, bij voorkeur schuimplastic met open poriën.

8. Bouwelement volgens conclusie 6, m e t het 20 kenmerk, dat in de ruimte tussen de genoemde afstandstukken een zacht, poreus materiaal, bij voorbeeld schuimplastic is aangebracht. 7903145