AT391445B

AT391445B - Akustisch poroeses verbundmaterial fuer bauzwecke sowie verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: AT391445B
Application number: AT0346085A
Authority: AT
Inventors: John Sauder Forry; Karl Bruce Himmelberger
Original assignee: Armstrong World Ind Inc
Priority date: 1985-01-14
Filing date: 1985-11-27
Publication date: 1990-10-10
Also published as: GB2169525B; CA1252053A; AU566102B2; SE8600125D0; DE3541386C2; AU4916385A; ES8801776A1; GB8600744D0; GB2169525A; NL8600051A; FR2575968A1; SE8600125L; ATA346085A; IT8523348A0; DE3541386A1; FR2575968B1; CH671792A5; JPS61163846A; LU86190A1; BE904025A

Description

Nr. 391 445

Die Erfindung betrifft ein akustisch poröses Verbundmaterial, insbesondere für Bauzwecke, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Zur Regulierung des Geräuschpegels und des Widerhalls in vielen unterschiedlichen Umgebungen werden weitestgehend akustisch wirksame Baumaterialien eingesetzt. Zur Erzielung einer Schallabsorption weiden dabei gewöhnlich Materialien mit einer porösen Oberfläche verwendet Der Schall tritt durch die Oberfläche des porösen Materials ein und, wenn sich die Luft im Material hin- und herbewegt, wird die Schallenergie in Reibungswärme umgewandelt

Es ist bekannt ein derartiges akustisch wirksames Material, z. B. in Plattenform, durch Naßablegeverfahren herzustellen, wobei Aufschlämmungen von suspendierten Materialien verwendet werden. So ist beispielsweise aus den Patentschriften US-PS 2 968 327,2 995 189,3 223 580,3 286 784 und 3 779 862 die Herstellung von akustisch porösen Platten durch Naßformung bekannt. Die durch Naßablegeverfahren bzw. Naßformung erhaltenen Produkte haben jedoch eine Vielzahl von Nachteilen. Wegen der Naßablegung bzw. -formung sind die Fasern eng gepackt sodaß der Schall nicht leicht in die Platte eindringen kann. Eine naß abgelegte Platte muß deshalb perforiert oder geritzt werden, um ein akzeptables akustisch wirksames Leistungsvermögen zu erhalten. Außerdem erfordert das Trocknen der naß abgelegten Plattenprodukte übermäßig viel Energie. Aus letzterem Grund zieht man es vor, akustisch wirksame Baumaterialien mittels eines trockenen Herstellungsverfahrens zu erzeugen. Darüberhinaus müssen diese Materialien gegebenenfalls zur Verbesserung ihres Aussehens mit textilen Sichtmaterialien, die perforiert sind, versehen werden.

Bei der Herstellung von akustisch wirksamen Materialien war es bisher nicht möglich, Sichtmaterialien aus teilchenförmigem Material zu verwenden, da es nicht zweckentsprechend an der sich im nassen Zustand befindenden Platte haftend befestigt werden konnte. Dies kann davon herrühren, daß aufgrund der Verfestigung, die das teilchenförmige Material an der nassen Platte haften läßt, sich eine Verdichtung der Platte einstellt, so daß sie nicht länger für akustische Zwecke geeignet ist, und/oder weil die Platten sichtseitig, um sie akustisch porös zu machen, nicht mit Nuten bzw. Ritzen versehen werden können, ohne daß dadurch das Aussehen der Platte wesentlich beeinträchtigt wird.

Wenn das teilchenförmige Material haftend mit einer trockenen Platte oder Bahn verbunden wird, nachdem diese eine ziemlich starre Struktur angenommen hat, ergibt sich ebenfalls eine Vielzahl von Problemen. Bei unregelmäßigen Plattenoberflächen mit geklebtem teilchenförmigem Material verringert sich die akustisch wirksame Leistung, da einerseits der zum Anhaften der Teilchen verwendete Klebstoff den Zugang zum Platteninneren blockiert, andererseits die haftend gebundenen Teilchen bei Abrieb abbröckeln und sich ablösen. Dies führt dazu, daß ein derartiges Verbundmaterial, mit zum Abbröckeln neigendem teilchenförmigem Material, unter dem Gesichtspunkt des Aussehens und der akustisch wirksamen Leistung nicht akzeptabel ist. Ein solches dem Stand der Technik entsprechendes Verbundmaterial ist in der Zeichnung dargestellt. Dieses Verbundmaterial weist eine naß abgelegte Bahn (10) auf, welche getrocknet, gelocht und mit Ritzen (13) versehen ist. Das teilchenförmige Material (12) ist an der Bahn (10) durch eine Klebstoffschicht (11) gehalten.

Neuerdings hergestellte trocken geformte Produkte, die sich als akustisch wirksame Materialien verwenden lassen, sind Mineralwollefaserplattenprodukte, wie sie aus den US-PS 4 097 209 und 4 146 564 bekannt sind. Wegen Schwierigkeiten der Kontrolle der Bemessung müssen diese Produkte jedoch in einer großen Stärke ausgeführt sein. Sie werden gewöhnlich sichtseitig mit einem Gewebe versehen, um ein entsprechendes ästhetisches Aussehen zu gewährleisten.

Vorrichtungen für die Trockenherstellung von Platten sowie die Produktionsverfahren dieser Vorrichtungen und spezielle, auf diese Weise hergestellte Produkte sind in den US-PS 4 432 714,4 435 353 und 4 476 175 beschrieben. Die erhaltenen Produkte sind Bahnen aus Mineralwolle und Bindemittel, die gegebenenfalls mit einem Perlitkemmaterial kombiniert sein können. Die erhaltenen Verbundmaterialien haben jedoch kein gefälliges Aussehen und erfordern Färbelung und dergleichen, damit sie vom ästhetischen Gesichtspunkt aus akzeptabel sind.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein trocken geformtes Plattenprodukt für akustische Zwecke zu schaffen, welches eine Sichtseite mit gefälligem Aussehen aufweist und trotzdem akustisch porös ist, wobei darüberhinaus solche Baumaterialien sichtseitig mit einem teilchenförmigen Material versehen sein sollen, das im wesentlichen nicht äbbröckelt und zum gefälligen Aussehen beitlägt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das akustisch poröse Verbundmaterial eine im wesentlichen aus Fasermaterial und einem organischen Bindemittel bestehende, trocken abgelegte Bahn aufweist, welche mit einer Oberflächenschichte aus teilchenförmigem Material ausgebildet ist, wobei der überwiegende Teil des teilchenförmigen Materials in der Oberfläche der Bahn zumindest teilweise eingebettet ist und die Oberfläche des Verbundmaterials entsprechend einer Verfestigungseinrichtung geformt ist. Durch die unmittelbare Verbindung von Bahn und teilchenförmigem Material ist ein Verbundmaterial erzielbar, welches sowohl wegen seiner Porosität optimal akustisch wirksam ist, als auch ein im Bauwesen erwünschtes Aussehen in der Art eines Putzes aufweist.

Vorzugsweise ist das teilchenförmige Material auf die Bahn selektiv aufgebracht, wodurch deren Oberfläche ein gemustertes Aussehen aufweist. Weiters ist es von Vorteil, wenn die Oberflächenschichte durch eine Mischung aus teilchenförmigem Material und aus einem organischen Bindemittel gebildet ist Darüberhinaus ist es vorteilhaft, wenn sich ein im wesentlichen nicht akustisch störendes Bindemittel zwischen der trocken -2-

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Vorzugsweise ist das teilchenförmige Material auf die mit Bindemittel beschichtete trocken abgelegte Bahn selektiv aufgebracht, wodurch die Oberfläche der Bahn ein gemustertes Aussehen aufweist.

Gemäß einem bevorzugten Merkmal besteht das teilchenförmige Material aus Perlit, Vermiculit oder Sand. Weiters kann das Fasermaterial aus Mineralwolle oder Glasfasern bestehen. Weiters ist ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial über seine akustische Wirksamkeit hinaus auch feuerbeständig, wenn sich darunter ein Kemmaterial, welches aus geschäumtem Perlit oder organischem Bindemittel besteht, und eine tragende, trocken geformte Unterlagenbahn befinden. Weiters weist ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial mit einer darunter befindlichen trockenen akustisch porösen naß abgelegten Bahn zusätzlich zur akustischen Wirksamkeit eine erhöhte Stabilität auf. Das erfindungsgemäße Verbundmaterial ist mit einem Verfahren herstellbar, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß eine trocken abgelegte Bahn vorgesehen wird, die im wesentlichen aus Fasermaterial und organischem Bindemittel besteht, wobei sie gegebenenfalls mit einer darunter befindlichen, geschäumten oder naß abgelegten Bahn ausgebildet ist, daß auf die trocken abgelegte Bahn eine teilchenförmiges Material enthaltende Schichte derart aufgebracht wird, daß der überwiegende Teil des teilchenförmigen Materials mit der Bahn in Berührung steht, wobei die Kompressibilität des teilchenförmigen Materials bezüglich der Kompressibilität der trocken abgelegten Bahn derart ist, daß das teilchenförmige Material in der trocken abgelegten Bahn eingebettet werden kann, worauf das beschichtete Verbundmaterial verfestigt und gehärtet wird, worauf im wesentlichen das gesamte teilchenförmige Material wenigstens teilweise in die Bahn eingebettet ist, wobei die Oberfläche die Form der Verfestigungseinrichtung aufweist und der gehärtete Verbundaufbau akustisch porös ist.

Die Erfindung wird beispielsweise anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine trocken abgelegte Bahn, auf der teilchenförmiges Material verteilt ist, im Schnitt,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial im Schnitt,

Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial mit in die trocken abgelegte Bahn eingebettetem teilchenförmigem Material, in vergrößertem Maßstab, im Schnitt,

Fig. 4 eine trocken abgelegte Bahn mit darauf verteiltem teilchenförmigem Material, welches im Überschuß vorhanden ist, im Schnitt,

Fig. 5 die Bahn von Fig. 4 nach der Verfestigung und dem anschließenden Entfernen von überschüssigem teilchenförmigem Material, im Schnitt,

Fig. 6 ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial nach der Verfestigung, bei welchem das teilchenförmige Material mit einem Bindemittel vermischt ist,

Fig. 7 einen Verbundköiper, bei welchem eine Klebstoffschicht zwischen dem teilchenförmigen Material und der Bahn angeordnet ist, vor dem Verfestigen,

Fig. 8 einen Verbundkörper, bei dem ein verfestigtes Verbundmaterial gemäß Fig. 2 haftend mit einer bekannten naß abgelegten Bahn verbunden ist,

Fig. 9 ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial, bei welchem das teilchenförmige Material in eine relativ dicke trocken abgelegte Bahn aus Fasermaterial eingebettet ist,

Fig. 10 ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial mit einer im wesentlichen Einzelschichte aus teilchenförmigem Material, einer trocken abgelegten Bahn, einem Perlitkem und einer unteren Faseibahn und

Fig. 11 einen Aufbau mit einem Oberflächenmaterial aus Zuschlagstoff und Bindemittel, einer darunterliegenden Faserbahn, einem Perlitkemmaterial und einer tragenden Faserbahn.

Die in der Zeichnung den Stand der Technik darstellende Bahn ist eine naß geformte Platte, an der ein Oberflächenmaterial aus Perlit haftend befestigt ist

In Fig, 1 ist eine trocken abgelegte Bahn (14) mit darauf verteiltem teilchenförmigen Material dargestellt Für die Herstellung einer trocken abgelegten Bahn wird ein im wesentlichen faserförmiges Material in die Form einer Bahn gebracht, wobei das Fasermaterial mit einem organischen Bindemittel vermischt ist Bevorzugte Fasermaterialien sind Mineralwolle oder Steinwolle, wobei auch andere Fasermaterialien verwendet werden können, wie beispielsweise Glasfasern oder Keramikfasem. Geeignet sind auch organische Fasermaterialien, wie Kohlenstoffasern, Polyesterfasern, Aramidfasem, Zellulosefasem, Acrylfasern, Modacrylfasem und dergleichen. Die Bahn wird derart hergestellt, daß das organische Bindemittel innig mit dem Fasermaterial vermischt ist. Beispiele für zweckmäßige organische Bindemittel sind Stärke, sowohl freifließende Stärke als auch vorgelierte Stärke, Melamin-Formaldehydharze, Phenolharze, Hamstoff-Formaldehydharze, Epoxyharze, Polyesterharze und dergleichen. Geeignet, wenn auch weniger bevorzugt sind thermoplastische Harze.

Eine trocken abgelegte Bahn kann mit Hilfe mechanischer Einrichtungen hergestellt werden, beispielsweise durch aerodynamische Ausformung mit einer Vorrichtung nach der US-PS 4 432 714. Bei Verwendung einer solchen Vorrichtung kann die Stärke der Bahn sowie deren Zusammensetzung mit großer Genauigkeit eingestellt weiden, insbesondere wenn Mineralwolle als Fasermaterial verwendet wird.

Trocken abgelegte Bahnen können auch direkt als Teil der bekannten Faserformungsprozesse verwendenden Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise bei der Benutzung von Glasfasern können mit speziellen Vorrichtungen Matten aus Glasfasern und Bindemittel hergestellt werden, die variierende Stärken aufweisen.

Eine trocken abgelegte Bahn ist ausreichend elastisch für das Einbetten des teilchenförmigen Materials.

Als teilchenförmiges Material für die Oberflächenschichte kann im wesentlichen jedes teilchenförmige -3-

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Material benutzt werden, das für die Herstellung von Baumaterialien geeignet ist. Beispiele sind Perlit, geschäumter Perlit, Vermiculit, Siliziumdioxidsand, Talk, teilchenförmiges Glas, gemahlener Stein, Marmorstückchen, Holzschnitzel und dergleichen. Wenn jedoch der Prozentsatz an offener Fläche und die Porosität des teilchenförmigen Materials abnehmen, kann sich eine Schallreflexion einstellen. Bevorzugt werden deshalb Materialien, wie Perlit, geschäumter Perlit und Vermiculit.

Bevorzugt ist, nur soviel Zuschlagstoff zu verwenden, um die Oberfläche der Bahn abzudecken, so daß nach dem Verfestigen ausreichend Raum zwischen dem teilchenförmigen Material verbleibt, welcher den Durchgang des Schalls in die Bahn erlaubt Vorzugsweise wird eine Einzelschichte des teilchenförmigen Materials verwendet; es ist jedoch unmöglich, eine Einzelschichtabdeckung zu erreichen, insbesondere dann, wenn die trocken abgelegte Bahn eine ziemlich unregelmäßige Oberfläche hat

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt auf einer trocken abgelegten Bahn (14) aus Mineralwolle und Bindemittel eine annähernd einfache Schichte bzw. Einzelschichte aus teilchenförmigem Material (12). Eine solche Monoschichtbedeckung ist erwünscht, dabei kommt es jedoch vor, daß bestimmte Bereiche, beispielsweise (A-A) in Fig. 1, nicht bedeckt sind, wogegen andere Bereiche, wie (B-B), eine überschüssige Bedeckung aufweisen. Obwohl eine ideale Teilchenverteilung nicht erreicht werden kann, besteht das Ziel darin, ausreichend teilchenförmiges Material vorzusehen, um ein ästhetisch gefälliges Produkt zu erhalten, ohne dabei den Durchgang des Schalls durch das teilchenförmige Material zu stark zu beschränken und ohne eine unregelmäßige Oberfläche zu schaffen, welche zum Abbröckeln neigt

Sobald das teilchenförmige Material auf der Bahn angeordnet ist, werden die so kombinierten Materialien unter Druck verdichtet, und zwar unter Bedingungen, bei denen das Bindemittel härtet Wenn richtig verfestigt worden ist ist das an die Bahn anliegende teilchenföonige Material zumindest teilweise in die Bahn eingebettet, so daß es nach Beendigung der Härtung fest an Ort und Stelle gehalten ist, und so eine Oberflächenschichte an der Bahn bildet. Darüberhinaus ist das teilchenförmige Material so eingebettet, daß die Außenfläche relativ eben und ziemlich glatt ist. Das bedeutet, daß die Kompressibilität der darunterliegenden Bahn es zuläßt, daß vorstehende Teilchen des teilchenförmigen Materials in die Bahn gedrückt werden, sodaß die Oberseiten der Teilchen im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen. Aufgrund der Natur des teilchenförmigen Materials ist es nicht möglich, eine exakt glatte Oberfläche zu erzielen. Jedoch treten beim erfindungsgemäßen Verbundmaterial die Nachteile der bekannten sichtseitig mit teilchenförmigem Material versehenen Platten mit einer mehrlagigen rauhen unregelmäßigen Oberflächentextur, beispielsweise der auf der Sichtseite mit Perlit versehenen naß geformten Platten, vor allem aber der Nachteil der damit verbundenen fehlenden Oberflächenbindung bzw. der damit verbundenen Oberflächenablösung, im wesendichen nicht auf. Die Oberfläche kann natürlich auch geprägt sein. In diesem Fall ist die erwähnte planare Ausbildung auf die aus den Oberseiten des teilchenförmigen Materials gebildete Außenfläche zu beziehen und nicht notwendigerweise auf eine Ebene, die die Plattenoberfläche bildet oder dazu parallel ist.

Damit das teilchenförmige Material in das Fasermaterial eingebettet ist, muß die Bahn elastisch genug sein, daß sie ausweichen kann, so daß das teilchenförmige Material in die Bahnoberfläche gedrückt werden kann und wenigstens teilweise von den Bahnbestandteilen umschlossen wird. Sobald die Verfestigung und Härtung abgeschlossen ist, ist das teilchenförmige Material festhaftend an der Bahn gehalten. Da das teilchenförmige Material Porenräume zwischen den Teilchen aufweist, durch welche Luft hindurchtreten kann, und da die Bahn selbst Öffnungen zwischen den Fasern behalten hat; bleibt das erhaltene Verbundmaterial akustisch porös.

Die Einbettung der Teilchen ist in Fig. 2 bei einem Produkt gezeigt, das sich nach der Verfestigung des Verbundaufbaus von Fig. 1 ergibt. Die eingebetteten Teilchen (16) sind teilweise von der verfestigten Bahn (15) umgeben. Wie in Fig. 1 und 2 die Bereiche (A-A) zeigen, bildet die verfestigte Bahn (15) in diesen Bereichen, in denen kein teilchenförmiges Material auf der Bahn (15) verblieb, in diesem Abschnitt die Plattenoberfläche. Wo, wie bei (B-B), Teilchen im Überschuß vorhanden sind, sind wenigstens einige dieser Teilchen tief in die Bahn eingebettet Die Einbettung von teilchenförmigem Material unterschiedlicher Korngröße in die Bahn ist in einer Einzelheit in Fig. 3 gezeigt

Es kann auch die Aufbringung von mehr als einer Einzelschichte aus teilchenförmigem Material auf die Bahnoberfläche erwünscht sein. So ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt, was geschieht, wenn dabei das teilchenförmige Material kein zusätzliches Bindemittel enthält: die nicht in die verfestigte Bahn (15) eingebetteten Teilchen haften nicht an Ort und Stelle und fallen ab. Das erhaltene Produkt hat dann eine unregelmäßige Oberfläche, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Obwohl eine solche Oberfläche unter bestimmten Umständen erwünscht sein kann, ist sie doch Abriebschäden in der unregelmäßigen Oberflächentextur stärker ausgesetzt.

Trotzdem kann das teilchenförmige Material im Überschuß aufgebracht werden und eine relativ nicht abbröselnde Oberfläche erzielt werden, wenn die das teilchenförmige Material enthaltende Oberflächenschichte weiters ein Bindemittel, beispielsweise eines der eingangs beschriebenen, enthält. Ein Beispiel eines Produkts, das dabei eihalten wird, ist in Fig. 6 gezeigt. Eingebettete Teilchen (16) werden dabei in der üblichen Weise von der verfestigten Bahn (15) gehalten, durch das beigegebene Bindemittel sind jedoch auch untereinander verbundene Teilchen (17) aneinander und an den eingebetteten Teilchen (16) befestigt. Das teilchenförmige Material behält dabei die Porenräume bei, die es dem Schall erlauben, in die Platte einzudringen, so daß das derartig heigestellte Produkt akustisch porös bleibt. -4-

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Wenn erwünscht kann aber auch eine Schichte aus flüssigem Bindemittel, welches akustisch nicht stört, dünn auf die Bahn, beispielsweise durch Aufspritzen, aufgetragen werden, wodurch das Haften des teilchenförmigen Materials verbessert wird und gewünschtenfalls eine Hintergrundfärbelung erreicht wird. Ein Beispiel für diese Anwendung ist in Fig. 7 gezeigt, wo das Bindemittel als Schichte (18) dargestellt ist. Es muß jedoch dafür gesorgt werden, daß nicht zuviel Bindemittel aufgebracht wird, um den Zugang der Schallwellen zur Faserbahn nicht zu beeinträchtigen. Zusätzlich kann das teilchenförmige Material wahlweise auf eine Bahn entweder mit oder ohne Klebstoff aufgebracht werden, um so eine Musterung herbeizuführen.

Verfestigung kann durch Einsatz eines Durchlaufkonvektionstrockners erreicht werden, der ein oberes, Druck ausübendes Förderband, eine flache Bettpresse oder eine Presse mit im Muster variierenden Prägeplatten aufweist. Da die Bahnoberfläche entsprechend der Größe des aufgebrachten Druckes verformt werden kann, ergibt sich bei Fehlen eines Musters ein im wesentlichen flaches ebenes Endprodukt mit einer guten Oberflächenbindigkeit, also einer Oberfläche, bei der ein Abbröseln nicht stattfindet. Bei Verwendung eines Musters wird im wesentlichen das gleiche Ergebnis erreicht, obwohl die Oberfläche mit einer Kontur versehen ist. Dies steht im Gegensatz zu den bekannten Platten, die an ihrer Oberfläche mit einem Teilchenmaterial versehen sind und bei denen die Trägerfläche für das sichtseitig angeordnete Material nicht verformt werden kann, so daß die sich ergebende Außenfläche stark unregelmäßig ist. Unter diesen Umständen ist das außenliegende Teilchenmaterial leicht abreibbar.

Wenn relativ dünnes erfindungsgemäßes Verbundmaterial hergestellt wird, kann dieses Verbundmaterial verfestigt, gerollt und für späteren Gebrauch gelagert werden oder es kann haftend an einem Substrat befestigt werden, das akustische Absorptionseigenschaften hat. Beispielsweise kann als Substrat eine herkömmliche naß abgelegte Platte getrocknet, mit Perforationen oder Nutungen versehen werden und dann haftend an dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial befestigt werden. In diesem Fall ergibt sich als Endprodukt ein Verbundaufbau, der ein akustisches Leistungsvermögen hat, das etwa dem des darunterliegenden Substrats entspricht, jedoch eine dekorative Oberfläche aufweist. Ein Beispiel für einen solchen Aufbau ist in Fig. 8 gezeigt. Mit einer Klebstoffschichte (22) wird die verfestigte Bahn (15) haftend an einer Platte (10) befestigt. Der Klebstoff (22) ist jedoch so aufzubringen, daß er den Zugang der Schallwellen zu Nutungen bzw. Ritzen (13) nicht wesentlich beeinträchtigt.

Im Gegensatz dazu kann die trocken abgelegte Bahn auch relativ dick hergestellt werden, so daß das erfindungsgemäße Verbundmaterial selbst eine höhere Festigkeit aufweist. Eine solche Bahn (19) mit großer Stärke ist in Fig. 9 gezeigt

Bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform ist das teilchenförmige Material (16) in eine Bahn eingebettet, wie sie nach Beispiel VI der US-PS 4 476 175 hergestellt ist. Die verfestigte trocken abgelegte Bahn (15) ist dabei haftend an einem Kemmaterial (21) befestigt, das geschäumten Perlit und Bindemittel aufweist. Der Kem ist haftend an einer Unterlagenbahn (20) befestigt, die aus Mineralwolle und einem Bindemittel besteht. Da der Aufbau primär anorganisches Material aufweist, ist er feuerfest und akustisch porös, trotzdem hat er ein gefälliges Aussehen.

Fig. 11 zeigt einen ähnlichen Aufbau wie die in Fig. 10 gezeigte Ausführungsform. Jedoch weist die Oberflächenschichte eine Ausbildung wie die in Fig. 6 gezeigte auf, mit teilchenförmigem Material in mehreren Lagen mit einer Sichtseite aus teilchenförmigem Material (17) und Bindemittel.

Die akustische Leistung bzw. die Schalldämmung eines solchen porösen Verbundmaterials läßt sich in vielfacher Weise bestimmen. Ein Maß für das akustisch wirksame Leistungsvermögen ergibt sich aus der Bestimmung des Schallreduktionskoeffizienten, den sog. NRC-Werten, bei einer Anzahl unterschiedlicher Frequenzen, wobei die Werte dann gemittelt werden. Ein Verfahren für diese Bestimmungen ist in der Norm ASTM C 423-84a angegeben. Gewöhnlich hat ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial eine akustische Leistung mit einem NRC-Wert von 0,40 oder mehr, d. h. es handelt sich um ein akustisch poröses Material. \

Eine andere Art der Bestimmung der akustischen Leistung bzw. der Schalldämmung eines sülchen Verbundmaterials besteht darin, den Widerstand eines solchen Verbundmaterials gegen einen Luftstrom zu bestimmen. Wenn der Strömungswiderstand des Materials unendlich ist, liegt keine Schallabsorption vor, vielmehr wird der Schall reflektiert. Wenn im Gegensatz dazu kein Widerstand gegenüber dem Luftdurchgang vorhanden ist, geht der Schall unverändert durch die Platte hindurch und es erfolgt keine Umwandlung von Schall in Wärme. Somit kann der Widerstand gegen den Luftdurchgang ein Maß für die akustisch wirksame Leistung eines Materials sein. Die Durchführung solcher Messungen ist in der Norm ASTM C 522-80 festgelegt Wenn z. B. eine nicht mit einer speziellen Oberfläche versehene Platte einen definierten Luftstromwiderstand aufweist und dann bei sichtseitiger Beschichtung mit einem Dekormaterial annähernd den gleichen Luftstromwiderstand aufweist, sind auch die NRC-Werte für die Platte mit Dekormaterial etwa gleich den NRC-Werten der Platte ohne Dekormaterial.

Erfindungsgemäß wird ein akustisch wirksames Material geschaffen, das eine Oberfläche mit eingebettetem teilchenförmigem Material auf weist und bei dem der Luftstromwiderstand des Produkts bezogen auf das akustische Ausgangsmaterial etwa der gleiche ist, vorausgesetzt, daß die jeweiligen Luftstromwiderstände auf eine Stärkeeinheit bezogen werden. Wenn der so normalisierte Widerstand des Verbundmaterials dem des Ausgangsmaterials entspricht oder kleiner ist, ergibt sich die gleiche akustisch wirksame Leistung oder eine verbesserte akustisch wirksame Leistung. -5-

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Das haftende Befestigen von Bahnen, die sichtseitig mit teilchenförmigem Material versehen sind, an Substraten mit unterschiedlichen Luftstromwiderständen ergibt natürlich Produkte, die unterschiedlich gute akustisch wirksame Leistungen aufweisen, jedoch noch akustisch porös sind. Wenn also die gleiche Sichtseitenbeschichtung für zwei akustisch poröse Substrate vorgesehen wird, von denen das eine einen NRC-Wert von 0,50 und demnach einen relativ höheren Luftstromwiderstand und das andere einen NRC-Wert von 0,90 und somit einen relativ niedrigen Luftstromwiderstand hat, findet man für jedes Material eine Steigerung des normalisierten Luftstromwiderstands, jedoch ist die Steigerung für das Substrat mit dem anfänglich hohen NRC-Wert ausgeprägter. Beispielsweise kann sich eine 10%ige Erhöhung des normalisierten Luftstromwiderstands für das erstere Substrat ergeben, wogegen für das letztere Substrat eine Steigerung von 150 % erzielt wird. Bei richtigem Aufbau hat jedoch jede Platte noch die Eigenschaften, die anzeigen, daß sie akustisch porös ist, d. h. daß sie einen NRC-Wert von nicht weniger als 0,40 hat. Somit kann je nach Erfordernis ein akustisch poröses Verbundmaterial gemäß der Erfindung auf eine Vielzahl von Substraten, die entweder einen niedrigen oder hohen Luftstromwiderstandswert haben, aufgebracht werden, vorausgesetzt, daß sich ein Verbundkörper ergibt, der noch akustisch porös ist.

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert. In diesen Beispielen sind die Luftstromwiderstandsmessungen mit einem modifizierten Gerät ausgeführt, das in der Literaturstelle R. W. Leonard, The Journal of the Acoustical Society of America, Band 17, Seite 240 (1946) beschrieben ist. Die Messungen sind in den Einheiten cgs Rayls durchgeführt und auf eine Stärke von 0,1 cm bezogen. Obwohl sich diese Versuchsdurchführung von der Norm ASTM C 522-80 unterscheidet, sind die Ergebnisse der relativen Strömungswiderstände für die Proben mit den Ergebnissen nach dem ASTM-Versuch korrelierbar.

Beispiel 1

Es wird das akustische Leistungsvermögen einer sichtseitig mit Perlit beschichteten bekannten Platte bestimmt. Dabei wird mit einer Fourdriniervorrichtung eine naß abgelegte Bahn hergestellt. Auf die auf einem Sieb verbliebene entwässerte Bahn wird eine trockene Schichte aus Perlit aufgebracht. Die beschichtete Bahn wird durch einen Preßabschnitt geführt Anschließend wird die verfestigte Bahn von dem Sieb entfernt und getrocknet, wobei sie durch einen Heiztunnel läuft. Die Platte hat ein gefälliges Aussehen. Ihr NRC-Wert nach ASTM C 423 beträgt 0,28, ihr Luftstromwiderstand, gemessen in der vorstehend beschriebenen Weise, liegt bei 2530 cgs Rayls/cm. Platten mit diesen akustischen Werten sind nicht zweckentsprechend. Außerdem bröselt die sichtseitige Perlitschichte leicht ab.

Beispiel 2

Für die Herstellung einer Mineralwollebahn, die sichtseitig mit Perlit beschichtet ist, wird eine ungehärtete und nicht verfestigte Bahn aus 87 % Mineralwolle und 13 % pulverförmigem Phenolbindemittel verwendet, die nach dem Verfahren von Beispiel I der US-PS 4 476 175 hergestellt ist. Die Bahn hat ein Basisgewicht von 595 g/m^ und eine Dichte von etwa 72 bis 80 g/dnrA

Auf die Oberfläche der Bahn wird eine Schichte aus geschäumtem Perlit aufgebracht, wofür eine volumetrische Dosiereinrichtung benutzt wird, die einen Trichter aufweist, der über einem laufenden Band mit einem stimseitigen Tor angeordnet ist, mit dem die Höhe des aufgebrachten Perlits reguliert wird. Das Volumen wird so eingestellt, daß die Stärke der Perlitschicht annähernd dem Durchmesser des größeren Perlitteilchens entspricht, das durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von etwa 3,3 mm geht (6 mesh). In dieser dünnen Schichte an aufgebrachtem Perlit ist die darunterliegende Faserbahn in bestimmten Abschnitten der Perlitschichte sichtbar. Ihr Aufbau ist in Fig. 1 gezeigt.

Der Schichtkörper wird in eine Flachbettpresse eingeführt, die auf 230 °C vorerhitzt ist, und etwa 45 Sekunden lang gepreßt, was ein Produkt mit einer Stärke von etwa 4,6 mm und einer Dichte von etwa 288 g/dm^ ergibt Dieses Produkt hat einen Luftstromwiderstand von 200 cgs Rayls/cm, was ein Maß dafür ist, daß das Produkt akustisch porös ist.

Beispiel 3

Bei der Herstellung eines laminierten Materials aus Mineralwolle mit einer Perlitsichtseite wird ein im Handel erhältliches naß abgelegtes Faserplattenprodukt mit einer Stärke von etwa 12 mm mit etwa 100 g/m Polyvinylacetatklebstoff sprühbeschichtet Die eine Perlitsichtseite aufweisende Matte von Beispiel 2 wird auf die Platte aufgebracht und mit einem Druck von 4,5 kg etwa 30 Sekunden lang verfestigt Das erhaltene Produkt hat einen Luftstromwiderstand von 1188 cgs Rayls/cm verglichen mit einem Widerstand von 1447 cgs Rayls/cm für die Basisplatte, was zeigt, daß der NRC-Wert des Laminats unverändert bleiben würde oder den NRC-Wert der Basisplatte überschreiten würde.

Beispiel 4

Es wird ein Produkt mit einer Vermiculitsichtseite hergestellt, wobei gemäß Beispiel 2 eine Matte mit einem

Basisgewicht von 4,9 kg/rn^ verwendet wird. Auf der Materialbahn wird eine gleichförmige Schichte von Vermiculit aufgebracht, wozu eine Vorrichtung für die volumetrische Aufbringung gemäß Beispiel 2 benutzt -6-

Nr. 391 445 wird. Das beschichtete Material wird dann in eine Flachbettpresse befördert, die auf 230 °C vorerhitzt ist, und zehn Minuten lang auf eine Stärke von etwa 2,5 cm verfestigt. Die erhaltene Platte wird mit einer abschließenden Farbschicht versehen. Sie hat einen Luftstromwiderstand von 61 cgs Rayls/cm. Die Preßzeit ist wesentlich länger als bei Beispiel 2. Die Preßzeit kann also abhängig vom verwendeten Harz, der Art der Härtungsvorrichtung und der Stärke des Materials variieren.

Beispiel 5

Unter Verwendung eines Glasmattenmaterials und eines teilchenförmigen Materials in Form von Sand wird ein akustisch poröses Verbundmaterial hergestellt. Verwendet wird eine vorgefertigte Glasmatte, die ein flüssiges

Phenolharz enthält. Die Matte hat eine Stärke zwischen 3,8 und 5 cm und ein Basisgewicht von etwa 540 g/m^. Der Sand wird auf die Matte in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebracht. Da die Matte eine variable Oberflächenbeschaffenheit aufgrund ihrer variierenden Stärke aufweist und da der Sand ein dichtes Material ist, neigt der Sand dazu, in die tiefen Stellen abzufließen, wodurch große unbedeckte Oberflächenbereiche verbleiben würden.

Um dies zu vermeiden, wird eine gleichförmig dünne Sandschichte auf ein Freigabepapier aufgebracht und die Matte dann mit dem Sand als Zwischenschichte versehen. Die beschichteten Materialien werden zu einer Flachbettpresse befördert, die auf 230 °C vorerhitzt ist, und nach einer Kompression auf eine Dicke von etwa 3 mm gehärtet. Nach dem Entfernen aus der Presse und nach dem Abtrennen des Freigabepapiers werden die verfestigten Materialien umgedreht, wodurch man ein auf der Oberfläche mit Sand beschichtetes Produkt erhält, das einen Luftstromwiderstand von 317 cgs Rayls/cm hat.

Beispiel 6

Bei diesem Beispiel wird eine Probe hergestellt, die einen erhöhten Widerstand gegen Oberflächenablösung hat. Die in Beispiel 2 beschriebene Mineralwollebahn wird mit einer Teilchenbeschichtung versehen, die 87 % Perlit und 13 % pulverförmiges Stärkebindemittel aufweist. Das Schichtmaterial wird mit ausreichend Wasser versehen, sodaß die Stärke in der Presse gelieren kann. Anschließend wird das Material dem Härtungsprozeß wie in Beispiel 2 unterworfen. Das erhaltene Produkt, das in Fig. 6 gezeigt ist, hat einen relativ hohen Widerstand gegen Oberflächenabriebschäden, da die Oberfläche viel ebener ist und die Stärke das teilchenförmige Material aneinander haften läßt

Beispiel 7

Bei diesem Beispiel wird zwischen dem teilchenförmigen Material der Oberflächenschichte und der darunterliegenden Faserbahn eine Klebstoffschichte vorgesehen. Es wird eine Mineralwollematle wie in Beispiel 2 verwendet. Auf die ungehärtete und nicht verfestigte Bahn wird ein Pigmentklebstoff folgender Zusammensetzung aufgebracht:

Gewichtsprozent 4,3 18,0 77,7

Komponente Hexamethylentetramin Polyvinylalkohol Kaolinittonaufschlämmung (70 % Feststoffe) Λ

Der Klebstoff wird in einer Menge von 240 g/m durch Sprühen aufgebracht Auf die Oberfläche dieses Materials wird eine Perlitschichte gemäß Beispiel 2 aufgebracht, wodurch man den Schichtaufbau von Fig. 7 erhält. Das anschließend verfestigte Produkt hat das Aussehen von Fig. 2 jedoch mit dem Unterschied, daß der pigmentierte Klebstoff durch die Poren zwischen den Teilchen sichtbar ist

Dieses Produkt hat einen Luftstromwiderstand von 208 cgs Rayls/cm. Die Ergebnisse zeigen, daß das Auf bringen des Klebstoffs den Luftstrom durch die Matte nur leicht beeinträchtigt Die Beschichtung trägt jedoch auch dazu bei, die darunterliegende Mineralwollematte zu verdecken, so daß ein gefälliges Aussehen des Produktes erreicht wird,

Rsispiel.S

Es wird ein Perlit/Bindemittel-Kemprodukt mit einer Perlitsichtfläche hergestellt. Ein Kemsubstrat wird gemäß Beispiel VI der US-PS 4 476 175 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß vor dem Überführen des verfestigten Kemmaterials in den Durchgangskonvektionsofen ein Haftmittel auf die Oberseite der Bahn aufgespriiht wird. Das Haftmittel und die aufgebrachte Menge entsprechen denen von Beispiel 7, wobei das Perlit in gleicher Weise aufgebracht wird. Das Schichtverbundmaterial wird dann gemäß Beispiel VI gehärtet, wodurch man ein Produkt mit einem gefälligen Aussehen erhält, dessen Oberfläche im wesentlichen nicht abblättert. Das Schichtmaterial hat eine Stärke von 13 mm. Der NRC-Wert dieses Produkts im wesentlichen gemessen nach ASTM C 423 beträgt 0,55, der Luftstromwiderstand 373 cgs Rayls/cm.

Im Vergleich dazu beträgt der NRC-Wert einer Platte hergestellt nach Beispiel VI der US-PS 4 476 175 0,60, -7-

Claims

Nr. 391445 während der Luftstromwiderstand bei 280 cgs Rayls/cm liegt. Die Plattenstärke beträgt dabei 12,4 mm. Ihr Aussehen ist für den Einsatz bei herkömmlichen Decken nicht geeignet Obwohl also der NRC-Wert etwas verringert wurde und der Luftstromwiderstand bei dem Produkt mit Perlitsichtseite gemäß der Erfindung etwas erhöht wurde, weist dieses Produkt gute akustische Eigenschaften und ein akzeptables Aussehen auf. PATENTANSPRÜCHE 1. Akustisch poröses Verbundmaterial, insbesondere für Bauzwecke, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen aus Fasermaterial und einem organischen Bindemittel bestehende, trocken abgelegte Bahn (15,19), welche mit einer Oberflächenschichte aus teilchenförmigem Material (16) ausgebildet ist, wobei der überwiegende Teil des teilchenförmigem Materials (16) in der Oberfläche der Bahn zumindest teilweise eingebettet ist und die Oberfläche des Verbundmaterials entsprechend einer Verfestigungseinrichtung geformt ist (Fig. 2; Fig. 3; Fig. 5; Fig. 9).
2. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmige Material (16) auf die Bahn (15) selektiv aufgebracht ist, wodurch deren Oberfläche ein gemustertes Aussehen aufweist.
3. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschichte durch eine Mischung aus teilchenförmigem Material (16) und aus einem organischen Bindemittel gebildet ist (Fig. 6).
4. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein im wesentlichen nicht akustisch störendes Bindemittel zwischen der trocken abgelegten Bahn und dem teilchenförmigen Material befindet
5. Verbundmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmige Material (16) auf die mit Bindemittel beschichtete trocken abgelegte Bahn selektiv aufgebracht ist, wodurch die Oberfläche der Bahn ein gemustertes Aussehen aufweist.
6. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmige Material aus Perlit, Vermiculit oder Sand besteht.
7. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial aus Mineralwolle oder Glasfasern besteht
8. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet, durch ein darunter befindliches Kemmaterial (21), welches aus geschäumtem Perlit oder organischem Bindemittel besteht, und durch eine tragende, trocken geformte Unterlagenbahn (20) (Fig. 10; Fig. 11).
9. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine darunter befindliche trockene, akustisch poröse, naß abgelegte Bahn (Fig. 8).
10. Verfahren zur Herstellung eines akustisch porösen Verbundmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine trocken abgelegte Bahn vorgesehen wird, die im wesentlichen aus Fasermaterial und organischem Bindemittel besteht, wobei sie gegebenenfalls mit einer darunter befindlichen, geschäumten oder naß abgelegten Bahn ausgebildet ist, daß auf die trocken abgelegte Bahn eine teilchenförmiges Material enthaltende Schichte derart aufgebracht wird, daß der überwiegende Teil des teilchenförmigen Materials mit der Bahn in Berührung steht, wobei die Kompressibilität des teilchenförmigen Materials bezüglich der Kompressibilität der trocken abgelegten Bahn derart ist, daß das teilchenförmige Material in der trocken -8- 10 Nr. 391 445 abgelegten Bahn eingebettet werden kann, worauf das beschichtete Verbundmaterial verfestigt und gehärtet wird, worauf im wesentlichen das gesamte teilchenförmige Material wenigstens teilweise in die Bahn eingebettet ist, wobei die Oberfläche die Form der Verfestigungseinrichtung aufweist und der gehärtete Verbundaufbau akustisch porös ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -9-