Geluidwerend wandpaneel
De uitvinding heeft betrekking op een geluidwerend wandpaneel, zoals beschreven in de aanhef van de eerste conclusie. De uitvinding heeft eveneens betrekking op een geluidwerende wand die een aantal wandpanelen volgens de uitvinding bevat.
Door de sterke bevolkingsaangroei van de laatste jaren neemt de overlast met betrekking tot lawaai voortdurend toe. Deze lawaaioverlast dient zich niet alleen aan in gebouwen, doch tevens in de open ruimte. Door de voortdurende groei van voorzieningen voor transport - snelwegen, hoge snelheidstrein, vliegverkeer - bijvoorbeeld, is er in toenemende mate behoefte aan geluidwerende keringen met een verbeterde geluidwerende werking. Hierbij speelt niet alleen de kwaliteit van het wandpaneel met betrekking tot geluidswering een rol, maar worden tevens steeds hogere eisen gesteld aan de milieuaspecten en de duurzaamheid van de geluidwerende wand, meer bepaald aan de invloed van omgevingsfactoren, zoals bijvoorbeeld vocht op de mechanische eigenschappen. Bovendien is een trend merkbaar gericht op een voortdurende daling van de dikte van dergelijke panelen, teneinde ruimte te besparen.
Dit is bijvoorbeeld het geval in ruimtes waar veel lawaai wordt geproduceerd, zoals in machinehallen, in dancings en andere feestgelegenheden, in schietbanen, en dergelijke meer.
Geluidwerende wandpanelen die in de open ruimte worden toegepast zijn doorgaans opgebouwd uit een betonnen achterwand die de geluidsgolven tegenhoudt, en een relatief doorlatende voorwand uit een lichter soort beton, die zorgt voor absorptie van de geluidsgolven. Dergelijke bekende wanden voldoen doorgaans goed aan de eisen met betrekking tot duurzaamheid, doch voldoen slechts in geringe mate aan de gestelde geluidwerende eisen, in combinatie met de gewenste geringe dikte.
Een type geluidwerend wandpaneel dat geen gebruik maakt van beton, is doorgaans opgebouwd uit een eerste en een tweede huidplaat van een relatief stijf materiaal, waarbij de huidplaten in hoofdzaak onderling evenwijdig en op afstand van elkaar zijn verbonden door middel van een kader, waardoor ertussen een inwendige ruimte ontstaat. Een dergelijk type wandpaneel is bijvoorbeeld bekend uit GB1,094,606. In GB-1,094,606 wordt een wandpaneel beschreven dat is opgebouwd uit twee huidplaten van geperst hout, die door een houten kader op afstand van elkaar zijn verbonden. Om de gewenste geluidwerende werking te verkrijgen zijn de huidplaten aan de binnenzijde ervan voorzien van een met looddeeltjes verzwaarde rubberlaag. De tussenruimte tussen de huidplaten is opgevuld met een schuim.
Het uit GB-1,094,606 bekende geluidwerend wandpaneel heeft weliswaar de gewenste geringe dikte doch een beperkte geluidwerende werking. Bovendien is de duurzaamheid van het paneel ontoereikend en kan het enkel worden toegepast voor het interieur van gebouwen.
Het doel van de onderhavige uitvinding is een geluidwerend wandpaneel en een daarmee opgebouwde wand te verschaffen, waarmee een verbeterde geluidwerende werking kan worden verkregen, en dat voldoende duurzaamheid bezit voor toepassing in de open ruimte.
Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt door een wandpaneel dat de technische kenmerken vertoont van het kenmerkend deel van de eerste conclusie.
Volgens de uitvinding wordt het geluidwerend wandpaneel opgebouwd uit een eerste en een tweede huidplaat van een relatief stijf materiaal, welke huidplaten in hoofdzaak onderling evenwijdig en op afstand van elkaar zijn verbonden door afstandhouders, aldus ertussen een inwendige ruimte vormend, waarbij de afstandhouders een aantal, de onderlinge afstand tussen de huidplaten overbruggende, discrete elementen omvatten uit een rubberachtig materiaal.
Door tussen de twee huidplaten een aantal discrete elementen volgens de uitvinding aan te brengen wordt verrassenderwijs een sterk verbeterde geluidwerende werking van het bekende wandpaneel verkregen.
Bij voorkeur bestaan de afstandhouders tussen de twee huidplaten in hoofdzaak uit de discrete elementen van rubberachtig materiaal.
Een verbeterde geluidsisolerende werking wordt bereikt wanneer het wandpaneel wordt gekenmerkt doordat de discrete elementen relatief slank zijn. In het kader van onderhavige uitvinding wordt hiermee bedoeld dat de discrete elementen een slankheid hebben tenminste gelijk aan 0,5, met meer voorkeur tenminste gelijk aan 1, met de meeste voorkeur tenminste gelijk aan 1,5.
De huidplaten van het wandpaneel volgens de uitvinding kunnen zijn vervaardigd uit alle de vakman bekend staande relatief stijve materialen. Zo is het mogelijk hout, geperste houtplaat, verstevigd karton, metaal, zoals bijvoorbeeld staal, ijzer, lood, aluminium, koper, enz., en kunststof toe te passen, alsmede laminaten, opgebouwd uit verschillende lagen van dergelijke materialen. Met voldoende stijfheid van de huidplaat wordt in het kader van de aanvrage bedoeld dat deze een minimale buigstijfheid heeft van bij benadering 1000 MPa.
Een sterk verbeterde geluidwerende werking wordt bereikt indien het geluidwerend wandpaneel volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat tenminste één huidplaat een oppervlaktegewicht heeft van tenminste 3 kg/m<2>, met meer voorkeur tenminste 5 kg/m<2>, met nog meer voorkeur tenminste 8 kg/m<2> , en met de meeste voorkeur tenminste 12 kg/m<2>.
Het oppervlaktegewicht van een huidplaat wordt eenvoudig verkregen door de dichtheid van het relatief stijve materiaal te vermenigvuldigen met de dikte van de betreffende huidplaat.
De huidplaten worden voorzien van de discrete elementen door middel van verlijming, spijkeren, nieten, of elke andere bekende bevestigingstechniek. De huidplaten kunnen desgewenst tevens worden voorzien van een kader dat zich in hoofdzaak volgens de omtreksrand van het paneel uitstrekt. Dit kader kan bijvoorbeeld vervaardigd zijn uit houten balken en/of planken, maar andere materialen zoals metaal en/of kunststof zijn eveneens geschikt. Het kader kan desgewenst verstevigd zijn door middel van dwarsverbanden tussen aanliggende en/of overstaande zijden.
De discrete elementen overbruggen de onderlinge afstand tussen de huidplaten, zodat zij dienstdoen als afstandshouder. De elementen volgens de uitvinding zijn relatief slanke elementen met een slankheid van bij voorkeur tenminste 0,5. De elementen bezitten een hoogte H, en, in het geval het gaat om balkvormige elementen, breedte B en dikte D. De hoogte H is hierbij de dimensie die overeenkomt met de onderlinge afstand tussen de huidplaten. De elementen strekken zich derhalve in hun hoogterichting uit tussen de twee huidplaten. De slankheid van een element wordt hierbij gedefinieerd als de verhouding tussen de hoogte H en de vierkantswortel van het grondoppervlak S van het element. Dit grondoppervlak S is doorgaans althans gedeeltelijk in contact met de twee huidplaten.
In het geval de elementen een vierkante doorsnede hebben met zijde B, is de slankheid derhalve gedefinieerd als de verhouding H/B. Voor balkvormige elementen met een rechthoekige doorsnede met breedte B en dikte D is
<EMI ID=1.1>
volgens de uitvinding zijn balkvormig en/of schaalvormig. Tevens is het mogelijk de elementen cilindervormig uit te voeren. Desgewenst kan een cilindervormig element hol zijn uitgevoerd. Bij voorkeur hebben de elementen de vorm van een cilindrische schaal, waarbij de cilinderas verloopt in de hoogterichting H van het element.
De elementen zijn vervaardigd uit een rubberachtig materiaal. Met rubberachtig materiaal wordt elk materiaal bedoeld met rubberelastische eigenschappen. Zo is het mogelijk de elementen te vervaardigen uit natuurlijk rubber en/of uit een kunststofrubber. Het heeft voordelen de elementen te vervaardigen uit met vulstoffen gevulde rubbers. Geschikte vulstoffen zijn bijvoorbeeld natuurlijke en/of kunststofvezels, en/of -deeltjes, brandwerende toeslagstoffen, en dergelijke meer. Het is een extra voordeel van het wandpaneel volgens de uitvinding dat verzwarende toeslagstoffen, in het bijzonder metaaldeeltjes, zoals koper, lood, ijzer, enz. niet noodzakelijk zijn om een goede geluidwerende werking te verkrijgen. In het bijzonder geschikte elementen zijn deze verkregen uit gerecycleerde rubber voorwerpen, zoals bijvoorbeeld rubberbanden.
Het heeft voordelen het geluidwerend wandpaneel volgens de uitvinding te kenmerken doordat de inwendige ruimte althans gedeeltelijk is gevuld met rubberdeeltjes. Door de tussenruimte tussen de discrete elementen op te vullen met rubberdeeltjes wordt een verbeterde geluidwerende werking verkregen, vooral bij lagere frequenties.
Geschikte rubberdeeltjes zijn bij voorkeur deze verkregen door het vermalen van gerecycleerde rubber voorwerpen. Hierbij kunnen in principe rubberdeeltjes worden toegepast met elke deeltjesgrootteverdeling. Uitstekende geluidwerende werking wordt echter verkregen door rubberdeeltjes toe te passen met een zeer brede deeltjesgrootteverdeling. Een zeer brede deeltjesgrootteverdeling is in het kader van deze aanvrage een gewichtsverdeling die voldoet aan de
<EMI ID=2.1> karakteristieke afmeting Dx geldt dat x gew.% van de rubberdeeltjes
<EMI ID=3.1>
van de rubberdeeltjes wordt op bekende wijze bepaald door het consecutief zeven van de deeltjes met behulp van zeven met verschillende maaswijdte.
Desgewenst kan de inwendige ruimte van het paneel volgens de uitvinding tevens zijn opgevuld met kunststofschuim, zoals bijvoorbeeld polyurethaanschuim, en/of met minerale vulstoffen, zoals bijvoorbeeld glaswol, en/of met vezelige structuren, zoals bijvoorbeeld glas- en/of koolstofmatten en/of -weefsels.
Een verdere verbetering van de geluidwerende werking wordt bereikt doordat tenminste één huidplaat aan de naar buiten gekeerde zijde is voorzien van een deklaag, omvattende rubber deeltjes in een binder.
Geschikte, met een binder gebonden rubberdeeltjes zijn bijvoorbeeld op de vakman op bekende wijze vervaardigde granulaten van rubberdeeltjes en een kunststofbinder. Geschikte binders zijn bijvoorbeeld polyurethaan, polystyreen, epoxide, polyester en andere gelijkaardige binders. Bijzonder geschikte rubber deeltjes zijn brandvrij gemaakt voor zij worden behandeld met de binder. Het brandvrij maken van de rubberdeeltjes kan op bekende wijze gebeuren, bijvoorbeeld door het toevoegen van brandwerende additieven aan het rubber, en/of aan de rubberdeeltjes.
De dichtheid van het rubber granulaat kan volgens de uitvinding binnen brede grenzen worden gekozen. Goede resultaten worden bereikt door rubber granulaten met een dichtheid begrepen tussen 0,1 en 1,5 kg/dm<3>. Met meer voorkeur heeft het granulaat een dichtheid begrepen tussen 0,3 en 1 kg/dm<3>, met de meeste voorkeur tussen 0,4 en 0,7 kg/dm<3>.
Het wandpaneel is bij voorkeur voorzien van tenminste twee, de zijkanten afdichtende, zijpanelen. Deze panelen zorgen ervoor dat, indien het wandpaneel is gevuld met rubberdeeltjes, deze vulling goed blijft opgesloten in het wandpaneel. Bovendien wordt op deze wijze een verbeterde duurzaamheid bereikt. Het heeft bijzondere voordelen de zijpanelen, bij voorkeur aan hun naar buiten gekeerde zijde, te voorzien van een rubberen deklaag, zoals hierboven beschreven, en/of met nog meer voorkeur geheel uit te voeren in rubber. Hierdoor wordt de geluidwerende werking van een met de wandpanelen opgebouwde wand verder verbeterd.
De discrete elementen zijn bij voorkeur in een gelijkmatige verdeling over de tussenliggende ruimte verspreid, bijvoorbeeld volgens een raster.
De discrete elementen worden bij voorkeur ingebed in een neutraal materiaal, zoals bijvoorbeeld een kunststofschuim met lage dichtheid, voor het opvullen van de tussenruimten tussen de discrete elementen. Hierdoor wordt een verbeterde geluidwerende werking verkregen. Bovendien wordt de fabricage en de duurzaamheid van het wandpaneel hierdoor verbeterd. Met neutraal materiaal wordt bedoeld dat dit materiaal in wezen geen dragend vermogen hoeft te hebben en/of verbonden dient te zijn met de twee huidplaten.
De uitvinding zal nu verder verduidelijkt worden aan de hand van onderstaande beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvorm en de bijgevoegde figuren, zonder dat de uitvinding overigens beperkt wordt door deze uitvoeringsvorm.
Figuur 1 toont een schematisch aanzicht in perspectief van een wandpaneel volgens de uitvinding. Figuur 2 toont een vertikale doorsnede volgens het vlak A-A' van een wandpaneel volgens de uitvinding. Figuur 3 toont een horizontale doorsnede volgens het vlak B-B' van een wandpaneel volgens de uitvinding. Figuur 4 toont in perspectief hoe een geluidwerende wand van wandpanelen volgens de uitvinding opgebouwd wordt. Figuur 5 tenslotte toont een diagram van de geluidsisolatie van wandpanelen in functie van de geluidsfrequentie.
In de verschillende figuren hebben dezelfde verwijzingscijfers betrekking op dezelfde of analoge onderdelen.
Het wandpaneel 1 heeft een eerste huidplaat 2a en een tweede huidplaat 2b van een relatief stijf materiaal, namelijk metaalplaat van ongeveer 1 mm dikte. De huidplaten 2a en 2b verlopen in hoofdzaak onderling evenwijdig aan elkaar en worden op afstand van elkaar gehouden door een aantal relatief slanke discrete elementen 4. De elementen 4 overbruggen de onderlinge afstand "t" tussen de huidplaten 2a en 2b. Desgewenst zijn op de huidplaten 2a en 2b kaders 3a en 3b, bestaande uit bijvoorbeeld houten en/of kunststof planken, vastgenageld. Het is ook mogelijk de kaders 3a en 3b op de huidplaten 2a en 2b te lijmen met een geschikte lijm, bijvoorbeeld een tweecomponenten lijm.
De huidplaten 2a en 2b kunnen desgewenst - afhankelijk van de gewenste stijfheid van het wandpaneel 1 - ter hoogte van hun omtreksrand op afstand worden gehouden door dwarsbalken 3c, hoewel dit niet noodzakelijk is volgens de uitvinding. Dergelijke dwarsbalken 3c zijn bijvoorbeeld aangebracht ter hoogte van de vier hoekpunten van de huidplaten 2a en 2b.
De relatief slanke discrete elementen 4 hebben karakteristieke afmetingen die aangeduid worden met een hoogte H, een breedte B en een dikte D. Zij kunnen in wezen elke vorm hebben mits zij een hoogte B bezitten die tenminste gelijk is aan één van de andere karakteristieke afmetingen (breedte B en dikte D). Het moge duidelijk zijn dat voor vormen met een doorsnede die afwijkt van een rechthoek, de karakteristieke afmetingen breedte B en dikte D betrekking hebben op de rechthoek die de doorsnede juist omsluit. In figuur 3 worden voor de uitvinding bij voorkeur toegepaste schaalvormige elementen 4 getoond. De elementen 4 kunnen dezelfde vorm hebben doch het is tevens mogelijk dat de vorm van de verschillende elementen 4 van elkaar verschilt.
Omdat de elementen 4 de afstand tussen huidplaten 2a en 2b overbruggen zal de hoogte H van de elementen 4 nagenoeg overeenkomen met de onderlinge afstand "t". Het aantal toegepaste elementen is tenminste één, waarbij de beste resultaten worden bereikt wanneer de verhouding van de oppervlakte ingenomen door de totale doorsnede van de elementen 4 tot de totale oppervlakte van een huidplaat 2a of 2b kleiner of gelijk is aan 0,5. Bij voorkeur is deze verhouding kleiner of gelijk aan 0,3.
De elementen 4 bestaan uit een rubberachtig materiaal. De in figuur 4 getoonde elementen zijn verkregen uit gerecycleerde banden. De inwendige ruimte 5 tussen de huidplaten 2a en 2b wordt bij voorkeur opgevuld met rubberdeeltjes. De in het toepassingsvoorbeeld gebruikte rubberdeeltjes werden verkregen door het vermalen van gerecycleerde rubber voorwerpen, bijvoorbeeld autobanden. De deeltjesgrootteverdeling van de toegepaste
<EMI ID=4.1>
mm. De deeltjesgrootteverdeling van de rubberdeeltjes werd op bekende wijze bepaald door de zeeffractie (de massa deeltjes ten opzichte van de totale massa) te bepalen die doorheen een zeef met bepaalde maaswijdte kon vallen. De deeltjes kunnen eenvoudig worden aangebracht tussen de elementen 4 door het wandpaneel 1 op haar kant te zetten en de rubberdeeltjes in de inwendige ruimte te storten.
De huidplaten 2a en 2b van het wandpaneel 1 volgens de uitvinding zijn aan de naar buiten gekeerde zijde of zijden desgewenst voorzien van een deklaag 6 (resp. 6a en 6b). Deze deklaag omvat rubber deeltjes die zijn ingebed in een binder. Dit granulaat wordt vervolgens per zijde op de huidplaten 2a en 2b gegoten en daarna gedurende een geschikte tijd (afhankelijk van de binder formulering) bij kamertemperatuur uitgehard. Het kader 3 (3a en 3b) helpt om, tezamen met de huidplaten 2a en 2b, de polymerisatiekrimp van het rubbergranulaat op te vangen.
Het wandpaneel 1 wordt hierna aan de vier zijden desgewenst voorzien van rubberen zijpanelen 7 (in figuur 1 wordt slechts één dergelijk paneel getoond).
Vervaardiging wandpaneel
Tussen twee metalen platen 2a en 2b van ongeveer 1840 mm lengte, 350 mm hoogte en 1 mm dikte worden volgens een regelmatig patroon rubberen elementen 4 ("toppen") geplaatst, 14 in aantal. De metalen huidplaten 2a en 2b hebben een oppervlaktegewicht van 7,8 kg/m<2>. De elementen hadden een hoogte van 110 mm, een breedte B van
50 mm, en een dikte D van 40 mm. Hun slankheid bedroeg derhalve 2.46. Hun gemiddelde dichtheid was 1414 kg/m<3>. De elementen 4 worden aan de platen 2a en 2b bevestigd door middel van nagels dwars door elke plaat heen. Men vormt aldus een zogenaamde "cassette". Er wordt verder aan elke buitenzijde van de platen 2a en 2b een kader 3a, 3b aangebracht uit gerecycleerde kunststof planken. Alle zijden worden vervolgens afgesloten met zijpanelen 7 uit een stijve rubbersoort op één lange zijde
(van 1840 mm) na.
Deze ene (open) zijde wordt gebruikt als vulopening voor de rubberdeeltjes, waarmee de cassette wordt gevuld. Pas na volledige vulling van de cassette wordt ook de vierde zijde afgesloten met een rubber zijpaneel 7. De in de ruimte 5 tussen de huidplaten 2a en 2b gestorte rubberdeeltjes hadden een grootte van ongeveer 0 tot 10 mm, en in gestorte toestand een gemiddelde dichtheid van 543 kg/m<3>.
Op de ene lange zijkant worden twee rubberstroken van elk 4 cm breedte evenwijdig met elkaar aangebracht op een onderlinge afstand van 7 ,5 cm over de volledige lengte. Op de andere zijde wordt, centraal op de zijkant, een rubberstrook aangebracht van 6 cm over de volledige lengte. Hierdoor wordt een nagenoeg hermetisch afgesloten verbinding gevormd wanneer de panelen op elkaar gestapeld worden.
Op de twee korte zijdelingse kanten (van 350 mm hoog) worden vervolgens op de rubberen zijpanelen verder nog rubberen bolvormige profielen aangebracht. Deze profielen zorgen voor een verbeterde geluidwerende werking in een geluidwerende wand, opgebouwd met de geluidwerende panelen volgens de uitvinding. Inderdaad, bij het samenstellen van een dergelijke wand worden de panelen tussen twee metalen (hei)profielen geschoven, waarbij de profielen worden ingedrukt, en een zeer goede zijdelingse sluiting wordt verkregen.
De panelen worden vervolgens op beide naar buiten gekeerde zijden van de huidpanelen 2a en 2b (op de metalen oppervlakken) voorzien van een rubberen deklaag 6a, 6b door ze in hoofdzaak tussen de kaders 3a, 3b vol te gieten met rubbergranulaat ("liquid rubber"). Op de zijde die in gebruik aan de van de geluidsbron afgekeerde zijde is voorzien wordt aldus een 20 mm dikke laag aangebracht, op de andere zijde (de geluidsbronzijde) een 80 mm dikke laag.
Het rubber granulaat werd ontwikkeld teneinde het wandpaneel brandwerend te maken. Bovendien kan het bij kamertemperatuur worden verwerkt. Het granulaat werd bereid door de volgende componenten met elkaar te mengen in een langwerpige schroefmenger:
- rubberdeeltjes met een grootte tussen ongeveer 0 en 10 mm
- versneller
- brandwerend poeder
- een binder A
- een binder B
De verwerkingstijd van het granulaat kan desgewenst ingesteld worden van enkele minuten tot een paar uur. Het granulaat had een dichtheid van
838 kg/m<3>.
De verkregen panelen hadden een totale dikte van 214 mm.
In figuur 4 wordt getoond hoe met behulp van de wandpanelen 1 een geluidwerende wand 10 wordt verkregen. Vooreerst worden op een afstand die ongeveer gelijk is aan de breedte van de wandpanelen 1 palen 11 aangebracht in de ondergrond. De palen hebben van bovenaf gezien een H-vormig profiel waarin de wandpanelen 1 via een zijrand kunnen worden geschoven. De panelen 1 worden op elkaar geschoven, waarbij zij klemmend worden opgenomen tussen de palen 11.
Geluidstesten
Van de zoals hierboven verkregen panelen werd een geluidwerend scherm gemaakt van 2 series van 7 op elkaar gestapelde panelen aan weerszijden van een centraal opgestelde metalen paal.
Het scherm werd geplaatst tussen twee kamers (een geluid voortbrengende kamer en een geluid ontvangende kamer) in een omkaderende wand, waarbij er op werd gelet dat er een goede akoestische afdichting was tussen het paneel en de omkaderende wand.
De volgende geluidstesten werden uitgevoerd:
- de geluidverzwakkingsindex R in functie van de frequentie f volgens EN ISO 140-3 (1995) "Acoustics-Measurement of sound insulation in buildings and of building elements - Part 3: Laboratory measurements of airborne sound insulation of building elements"; waarbij de geluidverzwakkingsindex wordt gedefinieerd als
<EMI ID=5.1>
geluidvoortbrengende kamer, in dB (referentie 20 Micro Pa);
Lpm2 = de gemiddelde akoestische geluidsdruk in de geluidontvangende kamer, in dB (referentie 20 Micro Pa);
S = het oppervlak van het testpaneel gezien vanaf de geluidontvangende kamer in m<2> ;
A = de equivalente absorptieoppervlakte van de geluidontvangende kamer in m2;
- de Rw -index volgens EN ISO 717-1 (1996);
- de DLR-index volgens NBN EN 1793 (1997).
De resultaten staan vermeld in Figuur 5. De Rw -index volgens EN ISO 717-1 (1996) bedroeg 47 dB, de DLR-index volgens NBN EN 1793
(1997) bedroeg 41 dB. Dit komt overeen met een classificatie (veruit) in de hoogste klasse van geluidsabsorptie, namelijk "Performance Class B3". De Rw (C)-index volgens EN ISO 717-1 (1996) bedroeg 45 dB, de Rw (Ctr)index volgens EN ISO 717-1 (1996) bedroeg 41 dB.
Geluidsmetingen uitgevoerd op een
<EMI ID=6.1>
Deceuninck, België) leverden een DLR-index volgens NBN EN 1793
(1997) op van 31 dB. Het paneel volgens de uitvinding levert met name ook bij lagere frequenties een veel betere geluidsabsorberende werking. Zo bedraagt de R-waarde bij een lage frequentie van 250 Hz bijvoorbeeld
40 dB, terwijl het bekende paneel bij dezelfde frequentie een R-waarde heeft van 25 dB.
<EMI ID=7.1>
twee huidplaten van gerecycleerd PVC, die door een PVC-zijkader op afstand van elkaar zijn verbonden. Om de gewenste geluidwerende werking te verkrijgen is de huidplaat aan de naar de geluidsbron gekeerde zijde voorzien van perforaties. De tussenruimte tussen de huidplaten is gedeeltelijk opgevuld met een speciaal schuim (Rockfon �).
Soundproof wall panel
The invention relates to a sound-proofing wall panel as described in the preamble of the first claim. The invention also relates to a sound-proofing wall which comprises a number of wall panels according to the invention.
Due to the strong increase in population in recent years, noise nuisance is constantly increasing. This noise nuisance occurs not only in buildings, but also in the open space. Due to the continuous growth of facilities for transport - motorways, high-speed trains, air traffic - for example, there is an increasing need for soundproofing barriers with improved soundproofing. Not only does the quality of the wall panel with regard to soundproofing play a role here, but higher demands are also placed on the environmental aspects and the durability of the soundproofing wall, more particularly on the influence of environmental factors such as, for example, moisture on the mechanical properties. Moreover, a trend is noticeably aimed at a continuous decrease in the thickness of such panels, in order to save space.
This is, for example, the case in areas where a lot of noise is produced, such as in machine halls, in dance halls and other party facilities, in shooting ranges, and the like.
Soundproof wall panels that are used in the open space are generally made up of a concrete rear wall that holds back the sound waves, and a relatively permeable front wall made of a lighter type of concrete, which ensures absorption of the sound waves. Such known walls generally meet the requirements with regard to durability, but only meet the noise-reducing requirements to a limited extent, in combination with the desired small thickness.
A type of sound-proofing wall panel that does not use concrete is generally composed of a first and a second skin plate of a relatively rigid material, the skin plates being connected to each other substantially parallel and spaced apart by means of a frame, whereby a internal space. Such a type of wall panel is known, for example, from GB1,094,606. GB-1,094,606 describes a wall panel which is made up of two skin plates of pressed wood, which are connected at a distance from each other by a wooden frame. To obtain the desired sound-proofing effect, the skin plates are provided on the inside thereof with a rubber layer weighted with lead particles. The space between the skin plates is filled with a foam.
The sound-proofing wall panel known from GB-1,094,606 has the desired small thickness but a limited sound-proofing effect. Moreover, the durability of the panel is inadequate and can only be applied to the interior of buildings.
The object of the present invention is to provide a sound-proofing wall panel and a wall constructed therewith, with which an improved sound-proofing effect can be obtained, and which has sufficient durability for use in the open space.
This object is achieved according to the invention by a wall panel which has the technical features of the characterizing part of the first claim.
According to the invention, the sound-proofing wall panel is made up of a first and a second skin plate of a relatively rigid material, which skin plates are substantially mutually parallel and spaced apart by spacers, thus forming an internal space between them, the spacers comprising a number of the discrete elements bridging the distance between the skin plates comprise a rubber-like material.
By providing a number of discrete elements according to the invention between the two skin plates, surprisingly, a considerably improved sound-proofing effect of the known wall panel is obtained.
The spacers between the two skin plates preferably consist essentially of the discrete elements of rubber-like material.
An improved sound-insulating effect is achieved when the wall panel is characterized in that the discrete elements are relatively slender. In the context of the present invention, this means that the discrete elements have a slenderness at least equal to 0.5, more preferably at least equal to 1, most preferably at least equal to 1.5.
The skin plates of the wall panel according to the invention can be manufactured from all relatively rigid materials known to those skilled in the art. For example, it is possible to use wood, pressed wood board, reinforced cardboard, metal, such as for example steel, iron, lead, aluminum, copper, etc., and plastic, as well as laminates made up of different layers of such materials. With sufficient rigidity of the skin plate it is meant in the context of the application that it has a minimum bending stiffness of approximately 1000 MPa.
A greatly improved soundproofing effect is achieved if the soundproofing wall panel according to the invention is characterized in that at least one skin plate has a surface weight of at least 3 kg / m <2>, more preferably at least 5 kg / m <2>, even more preferably at least 8 kg / m <2>, and most preferably at least 12 kg / m <2>.
The surface weight of a skin plate is easily obtained by multiplying the density of the relatively rigid material by the thickness of the skin plate in question.
The skin plates are provided with the discrete elements by means of gluing, nailing, stapling, or any other known fixing technique. If desired, the skin plates can also be provided with a frame that extends substantially along the peripheral edge of the panel. This frame can for instance be manufactured from wooden beams and / or boards, but other materials such as metal and / or plastic are also suitable. The frame can, if desired, be strengthened by means of transverse connections between adjacent and / or opposite sides.
The discrete elements bridge the mutual distance between the skin plates, so that they serve as a spacer. The elements according to the invention are relatively slender elements with a slenderness of preferably at least 0.5. The elements have a height H, and, in the case of beam-shaped elements, width B and thickness D. The height H here is the dimension corresponding to the mutual distance between the skin plates. The elements therefore extend in height between the two skin plates. The slenderness of an element is defined here as the ratio between the height H and the square root of the ground surface S of the element. This ground surface S is generally at least partially in contact with the two skin plates.
In case the elements have a square cross-section with side B, the slenderness is therefore defined as the H / B ratio. For beam-shaped elements with a rectangular cross-section with width B and thickness D
<EMI ID = 1.1>
according to the invention are beam-shaped and / or shell-shaped. It is also possible to make the elements cylindrical. If desired, a cylindrical element can be hollow. The elements are preferably in the form of a cylindrical shell, the cylinder axis extending in the height direction H of the element.
The elements are made from a rubber-like material. By rubbery material is meant any material with rubber-elastic properties. It is thus possible to manufacture the elements from natural rubber and / or from a plastic rubber. It is advantageous to manufacture the elements from rubbers filled with fillers. Suitable fillers are, for example, natural and / or plastic fibers, and / or particles, fire-resistant additives, and the like. It is an additional advantage of the wall panel according to the invention that aggravating additives, in particular metal particles, such as copper, lead, iron, etc., are not necessary to obtain a good sound-proofing effect. Particularly suitable elements are those obtained from recycled rubber articles, such as, for example, rubber tires.
It is advantageous to characterize the sound-proofing wall panel according to the invention in that the internal space is at least partially filled with rubber particles. By filling the gap between the discrete elements with rubber particles, an improved sound-proofing effect is obtained, especially at lower frequencies.
Suitable rubber particles are preferably those obtained by grinding recycled rubber articles. In principle, rubber particles can be used with any particle size distribution. However, excellent sound-proofing effect is obtained by using rubber particles with a very broad particle size distribution. In the context of this application, a very broad particle size distribution is a weight distribution that satisfies the
<EMI ID = 2.1> characteristic dimension Dx holds that x% by weight of the rubber particles
<EMI ID = 3.1>
of the rubber particles is determined in a known manner by the consecutive sieving of the particles with the aid of sieves with different mesh sizes.
If desired, the interior space of the panel according to the invention can also be filled with plastic foam, such as, for example, polyurethane foam, and / or with mineral fillers, such as, for example, glass wool, and / or with fibrous structures, such as, for example, glass and / or carbon mats and / or -woven fabrics.
A further improvement of the sound-proofing effect is achieved in that at least one skin plate is provided on the outward-facing side with a cover layer comprising rubber particles in a binder.
Suitable rubber particles bound with a binder are, for example, granules of rubber particles manufactured in a manner known to the person skilled in the art and a plastic binder. Suitable binders are, for example, polyurethane, polystyrene, epoxide, polyester and other similar binders. Particularly suitable rubber particles are made fireproof before they are treated with the binder. Fireproofing of the rubber particles can be done in known manner, for example by adding fire-resistant additives to the rubber, and / or to the rubber particles.
The density of the rubber granulate can be chosen according to the invention within wide limits. Good results are achieved by rubber granulates with a density included between 0.1 and 1.5 kg / dm <3>. More preferably, the granulate has a density comprised between 0.3 and 1 kg / dm <3>, most preferably between 0.4 and 0.7 kg / dm <3>.
The wall panel is preferably provided with at least two side panels sealing the sides. These panels ensure that, if the wall panel is filled with rubber particles, this filling remains well locked in the wall panel. Moreover, improved durability is achieved in this way. It has special advantages to provide the side panels, preferably on their outward facing side, with a rubber covering layer, as described above, and / or even more preferably to be entirely made of rubber. This further improves the sound-proofing effect of a wall constructed with the wall panels.
The discrete elements are preferably distributed in an even distribution over the intervening space, for example according to a grid.
The discrete elements are preferably embedded in a neutral material, such as, for example, a low-density plastic foam, to fill the gaps between the discrete elements. This results in an improved sound-proofing effect. Moreover, this improves the fabrication and durability of the wall panel. With neutral material it is meant that this material essentially does not have a bearing capacity and / or must be connected to the two skin plates.
The invention will now be further elucidated on the basis of the description below of a preferred embodiment and the accompanying figures, without the invention being otherwise limited by this embodiment.
Figure 1 shows a schematic perspective view of a wall panel according to the invention. Figure 2 shows a vertical section along the plane A-A 'of a wall panel according to the invention. Figure 3 shows a horizontal section along the plane B-B 'of a wall panel according to the invention. Figure 4 shows in perspective how a sound-proofing wall is constructed from wall panels according to the invention. Finally, Figure 5 shows a diagram of the sound insulation of wall panels as a function of the sound frequency.
In the various figures, the same reference numerals refer to the same or analogous parts.
The wall panel 1 has a first skin plate 2a and a second skin plate 2b of a relatively rigid material, namely a metal plate of approximately 1 mm thickness. The skin plates 2a and 2b run substantially parallel to each other and are kept at a distance from each other by a number of relatively slender discrete elements 4. The elements 4 bridge the mutual distance "t" between the skin plates 2a and 2b. If desired, frames 3a and 3b consisting of, for example, wooden and / or plastic boards are nailed to the skin plates 2a and 2b. It is also possible to glue the frames 3a and 3b to the skin plates 2a and 2b with a suitable glue, for example a two-component glue.
The skin plates 2a and 2b can, if desired - depending on the desired stiffness of the wall panel 1 - be kept at a distance from their peripheral edge by cross beams 3c, although this is not necessary according to the invention. Such transverse beams 3c are for instance arranged at the level of the four corner points of the skin plates 2a and 2b.
The relatively slender discrete elements 4 have characteristic dimensions which are indicated with a height H, a width B and a thickness D. They can essentially have any shape provided that they have a height B at least equal to one of the other characteristic dimensions ( width B and thickness D). It will be clear that for shapes with a cross-section that deviates from a rectangle, the characteristic dimensions width B and thickness D relate to the rectangle that just encloses the cross-section. Figure 3 shows preferably shell-shaped elements 4 used for the invention. The elements 4 can have the same shape, but it is also possible that the shape of the different elements 4 differs from each other.
Because the elements 4 bridge the distance between skin plates 2a and 2b, the height H of the elements 4 will substantially correspond to the mutual distance "t". The number of elements used is at least one, the best results being achieved when the ratio of the area occupied by the total cross-section of the elements 4 to the total area of a skin plate 2a or 2b is less than or equal to 0.5. This ratio is preferably less than or equal to 0.3.
The elements 4 consist of a rubber-like material. The elements shown in Figure 4 are obtained from recycled tires. The inner space 5 between the skin plates 2a and 2b is preferably filled with rubber particles. The rubber particles used in the application example were obtained by grinding recycled rubber articles, for example car tires. The particle size distribution of the applied
<EMI ID = 4.1>
mm. The particle size distribution of the rubber particles was determined in a known manner by determining the sieve fraction (the mass of particles relative to the total mass) that could fall through a sieve with a certain mesh size. The particles can be easily placed between the elements 4 by placing the wall panel 1 on its side and pouring the rubber particles into the internal space.
The skin plates 2a and 2b of the wall panel 1 according to the invention are, if desired, provided with a cover layer 6 (6a and 6b, respectively) on the outward side or sides. This cover layer comprises rubber particles that are embedded in a binder. This granulate is then poured per side onto the skin plates 2a and 2b and then cured for a suitable time (depending on the binder formulation) at room temperature. The frame 3 (3a and 3b) helps to, together with the skin plates 2a and 2b, absorb the polymerization shrinkage of the rubber granulate.
The wall panel 1 is subsequently provided on the four sides with rubber side panels 7 if desired (in Figure 1 only one such panel is shown).
Manufacture wall panel
Rubber elements 4 ("tops") are placed between two metal plates 2a and 2b of approximately 1840 mm length, 350 mm height and 1 mm thickness, 14 in number. The metal skin plates 2a and 2b have a surface weight of 7.8 kg / m <2>. The elements had a height of 110 mm, a width B of
50 mm, and a thickness D of 40 mm. Their slenderness was therefore 2.46. Their average density was 1414 kg / m <3>. The elements 4 are attached to the plates 2a and 2b by means of nails transversely through each plate. A so-called "cassette" is thus formed. Furthermore, a frame 3a, 3b is made on each outside of the plates 2a and 2b from recycled plastic planks. All sides are then closed with side panels 7 from a rigid type of rubber on one long side
(from 1840 mm) after.
This one (open) side is used as a filling opening for the rubber particles, with which the cassette is filled. Only after the cassette has been completely filled is the fourth side closed with a rubber side panel 7. The rubber particles poured into the space 5 between the skin plates 2a and 2b had a size of approximately 0 to 10 mm, and in the deposited state an average density of 543 kg / m <3>.
On one long side, two rubber strips of 4 cm width each are arranged parallel to each other at a mutual distance of 7.5 cm over the full length. On the other side, a rubber strip of 6 cm over the entire length is applied centrally on the side. A substantially hermetically sealed connection is hereby formed when the panels are stacked on top of each other.
On the two short lateral sides (350 mm high), rubber spherical profiles are then also applied to the rubber side panels. These profiles provide an improved sound-proofing effect in a sound-proofing wall constructed with the sound-proofing panels according to the invention. Indeed, when assembling such a wall, the panels are slid between two metal (pile) profiles, the profiles being pressed in and a very good lateral closure is obtained.
The panels are then provided with a rubber coating 6a, 6b on both outward-facing sides of the skin panels 2a and 2b (on the metal surfaces) by filling them with rubber granulate substantially between the frames 3a, 3b ). A 20 mm thick layer is thus applied to the side which is provided for use on the side remote from the sound source, an 80 mm thick layer is applied to the other side (the sound source side).
The rubber granulate was developed to make the wall panel fire-resistant. In addition, it can be processed at room temperature. The granulate was prepared by mixing the following components together in an elongated screw mixer:
- rubber particles with a size between approximately 0 and 10 mm
- accelerator
- fire-resistant powder
- a binder A
- a binder B
The processing time of the granulate can, if desired, be set from a few minutes to a few hours. The granulate had a density of
838 kg / m <3>.
The resulting panels had a total thickness of 214 mm.
Figure 4 shows how a sound-proofing wall 10 is obtained with the aid of the wall panels 1. Firstly, posts 11 are provided in the substrate at a distance that is approximately equal to the width of the wall panels 1. Viewed from above, the posts have an H-shaped profile into which the wall panels 1 can be slid through a side edge. The panels 1 are pushed onto each other, wherein they are clampingly received between the posts 11.
Sound testing
From the panels obtained above, a sound-proofing screen was made of 2 series of 7 panels stacked on top of each other on either side of a centrally positioned metal pole.
The screen was placed between two chambers (a sound-generating chamber and a sound-receiving chamber) in a framing wall, ensuring that there was a good acoustic seal between the panel and the framing wall.
The following sound tests were performed:
- the sound attenuation index R as a function of the frequency f according to EN ISO 140-3 (1995) "Acoustics-Measurement of sound insulation in buildings and of building elements - Part 3: Laboratory measurements of airborne sound insulation of building elements"; wherein the sound attenuation index is defined as
<EMI ID = 5.1>
sound generating room, in dB (reference 20 Micro Pa);
Lpm2 = the average acoustic sound pressure in the sound-receiving room, in dB (reference 20 Micro Pa);
S = the surface of the test panel as seen from the sound-receiving chamber in m <2>;
A = the equivalent absorption area of the sound-receiving room in m2;
- the Rw index according to EN ISO 717-1 (1996);
- the DLR index according to NBN EN 1793 (1997).
The results are shown in Figure 5. The Rw index according to EN ISO 717-1 (1996) was 47 dB, the DLR index according to NBN EN 1793
(1997) was 41 dB. This corresponds to a classification (by far) in the highest class of sound absorption, namely "Performance Class B3". The Rw (C) index according to EN ISO 717-1 (1996) was 45 dB, the Rw (Ctr) index according to EN ISO 717-1 (1996) was 41 dB.
Noise measurements performed on a
<EMI ID = 6.1>
Deceuninck, Belgium) provided a DLR index according to NBN EN 1793
(1997) at 31 dB. The panel according to the invention provides a much better sound-absorbing effect, particularly at lower frequencies. For example, the R value at a low frequency of 250 Hz is
40 dB, while the known panel has an R-value of 25 dB at the same frequency.
<EMI ID = 7.1>
two skin panels made from recycled PVC, which are spaced apart by a PVC side frame. To obtain the desired sound-proofing effect, the skin plate is provided with perforations on the side facing the sound source. The space between the skin plates is partially filled with a special foam (Rockfon �).