DE2321676A1 - Schallschutzwand aus gummi-verbundwerkstoffen - Google Patents
Schallschutzwand aus gummi-verbundwerkstoffenInfo
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Description
Bayer Aktiengesellschaft 2321676
Zentralbereich Patente, Marken und Lizenzen
509 Leverkusen, Bayerwerk Mr/Gr
2 7. April 1973
Schallschutzwand aus Gummi-Verbundwerkstoffen
Die Erfindung betrifft eine Schallschutzwand aus Gummi-»
Verbundwerkstoffen, die im Freien entlang Verkehrswegen, Flughäfen, Baustellen und lärmintensiveri Fabrikationsstätten errichtet werden kann, um den Lärmpegel zu senken.
Schallschutzwände werden im Zuge von Umweltschutzmaßnahmen
in zunehmendem Maße gebaut und sollen vor allem Wohngebiete vor Lärmbelästigungen schützen.
Die Wirkung solcher Schutzwände beruht entweder auf Reflexion oder auf Absorption der auftreffenden Schallwellen.
Je nach Konstruktion der Wände überwiegt die eine oder die andere Wirkung. So findet z. B. bei Wänden
mit geschlossener Oberfläche und einem Flächengerwicht oberhalb von ca. 10 kp/m schon eine nahezu vollständige
Reflexion der Schallwellen statt. Stein- oder Betonwände sind z. B. als reine Reflexionswände zu bezeichnen.
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In jüngster Zeit sind Schutzwände entwickelt worden, deren Wirkung hauptsächlich auf Absorption der Schallwellen
beruht. Die Absorption wird generell durch Reibung schwingender Luftteilchen am Skelett einzelliger
Materialien bewirkt, wobei eine Umwandlung von Schallin Wärmeenergie erfolgt. Geeignete Absorptionsmaterialien
sind z. B. Faserstoffe, wie Glas- oder Steinwolle
sowie offenzellige Weichschäume.
Eine solche Schallabsorptionswand besteht beispielsweise aus drei Bereichen: Ein erster Bereich besteht
aus Absorptionsmäterial zur Absorption der hochfrequenten Schallwellen. Ein zweiter Bereich ist durch einen Hohlraum
gebildet, der aus Kunststoffplatten besteht und der teilweisen Vernichtung der niederfrequenten Schallwellen
dient. Ein dritter Bereich bietet Schutz gegen mechanische Beanspruchung wie Steinschlag oder Hagel.
Er muß perforiert sein, um das Eindringen der Schallwellen in die Wand zu ermöglichen. Für diesen Zweck
werden z. B. gelochte Kunststoffplatten nach Art einer
vorgehängten Fassade verwendet.
Die Nachteile der bisher hauptsächlich aus Steinen und Stahlbeton gebauten Reflexionswände bestehen darin,
daß sich wegen des hohen Flächengewichtes gegenüber leichteren Konstruktionen höhere Gründungskosten
ergeben sowie Transport, Montage und Demontage der Wand mit größerem Aufwand verbunden bzw. bei größeren
Wandabmessungen eine Vorfertigung der Wandelemente nicht möglich ist.
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Die bisher entwickelten Schallabsorptionswände sind ebenfalls mit Nachteilen behaftet: Die Vernichtung
von niederfrequenten Schallwellen in dem Hohlraum ist unvollkommen, die Maßnahmen zur Schaffung des Hohlraumes
sind sehr aufwendig und seine Wirkung ist bei Undichtigkeiten stark beeinträchtigt, so daß schon Beschädigungen
geringeren Ausmaßes zu einer bedeutenden Funktionsbeeinträchtigung der Wand führen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schallschutzwand zu schaffen, die neben guten Schallreflexions- und/oder
Schallabsorptionseigenschaften hohe Witterungsbeständigkeit und Festigkeit gegen Beanspruchung besitzt,
sich leicht aus Einzelteilen montieren läßt und relativ geringes Gewicht pro Flächeneinheit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schallschutzwand gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß
bis 20 cm dicke Platten aus Gummi-Verbundwerkstoffen als ausfachende Elemente an einer Tragkonstruktion
befestigt sind, wobei die Gummi-Verbundwerkstoffe aus Gummischnitzeln, insbesondere Altreifenschnitzeln,
die überwiegend ein Volumen im Bereich von 1 bis 20 cm haben, als Zuschlagstoff und Reaktionsharzen als Bindemittel
bestehen. ■
Die Gummischnitzel werden z. B. durch Zerkleinerung alter Fahrzeugreifen gewonnen. Die in den Reifen
enthaltenen Stahl- und Textileinlagen werden mitzerkleinert und verbleiben vorzugsweise in den
Schnitzeln. Die erfindungsgemäße Schallschutzwand hat den Vorteil, daß ihre Platten hohe Witterungs-
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beständigkeit aufweisen, zum größerem Teil aus Abfallstoffen
bestehen, einfach herstellbar sind und ohne Schwierigkeiten an einer Tragskonstruktion zu
befestigen sind.
Vorzugsweise ist der zwischen den Gummischnitzeln vorhandener Raum mit überwiegend geschlossenzelligem
Bindemittel ausgefüllt. Diese Ausführungsform ist für Reflexionswände geeignet. Je nach Dicke, etwa
zwischen 5 und 20 cm und einem Raumgewicht von etwa 450 bis 850 kp/m5 haben die Platten ein Flächengewicht
zwischen etwa 22,5 und 170 kp/m , welches zur Erzielung einer günstigen Reflexionswirkung ausre
icht.
Nach einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Schallschutzwand ist der Raum zwischen den Gummischnitzeln nur zum Teil mit Bindemittel
gefüllt. Derartige Platten haben eine höhere Absorptionsfähigkeit. Vorzugsweise ist die den
Schallemissionsquellen abgewandte Seite der Platten hierbei mit einer geschlossenen Abdeckung
versehen. Sie hat den Zweck, die die Platten noch durchdringenden Schallwellen zn reflektieren. In den Platten selbst werden
dann die ziirückgeworfenen Schallwellen weiter
absorbiert.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungs-
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gemäßen Schallschutzwand enthalten Platten, deren Räume zwischen den Gummischnitzeln nur teilweise mit Bindemittel
gefüllt sind, zwischen den Gummischnitzeln zusätzlich offenzellige Weichschaumstoffabfälle. Dadurch
wird der Schallschluckeffekt verbessert.
Vorzugsweise ist die Schallemissionsseite der Schallschutzwand
mit einer. Schallabsorptionsschicht versehen. Dadurch erhält die Schallschutzwand den Charakter einer
Absorptionswand. Die die Absorptionsschicht durchdringenden Schallwellen werden in den Platten absorbiert bzw.
reflektiert.
Die reflektierten Schallwellen werden dann in der Absorptionsschicht
völlig absorbiert. Bei Verwendung einer Steinwoll- oder Weichschaumstoffmatte als Absorptionsschicht
hat diese eine vorzugsweise Dicke von etwa 1 bis 4 cm. Die Absorptionsschicht kann als Schutz gegen Durchfeuchtung
oder Verstaubung z. B. mit einer Polyäthylenfolie umgeben werden. Als Schutz gegen mechanische Beanspruchung kann
z.B. ein die Schallwellen nicht reflektierendes Vlies aus synthetischen Fasern von etwa bis zu 2 cm, vorzugsweise
1 cm Dicke, vor die Absorptionsschicht gesetzt werden.
Als besonders günstig hat sich eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen. Schallschutzwand erwiesen, gemäß
der die Schallabsorptionsschicht mit Abstand vor den Platten angeordnet ist. Zwischen der Schallabsorptionsschicht
und den Platten entsteht somit ein Luftspalt, der die Gesamtwirkung der Schallschutzwand
begünstigt. Diese Ausführungsart ermöglicht
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eine großflächige Herstellung der !fetten oder Vliese
z. B. in Form von Bahnen. Sie.lassen sich leichter herstellen.und montieren und können die Tragkonstruktion
der Platten mit überspannen. Die Schallabsorptionsschicht ist an Tragprofilen fixiert; erforderlichenfalls
ist sie mit einem großmaschigen Mäschendrahtzaun hinterlegt, um bei großen Spannweiten
höhere Festigkeit zu erhalten. Bei gewaltsamer Beschädigung oder langfristigem Verschleiß
läßt sich die Schallabsorptionsschicht leicht austauschen.
Wählt man größere Spannweiten für die Platten, so ist aus Festigkeitsgründen eine größere Dicke zu
wählen. Es versteht sich, daß die Plattenoberflächen bzw. Abdeckungen und Schallabsorptionsschichten
mittels Farbanstrich dekorativ gestaltet werden können.
Als Bindemittel sind feuchtigkeitshärtende Isocyanate
geeignet.
Dabei wird Isocyanat mit Wasser umgesetzt, wobei Harnstoff vernetzung auftritt und Kohlendioxid abgespalten
wird. Es entsteht ein Bindemittel mit elastomerem Charakter. Das bei der Reaktion entstehende COo-Gas wirkt als Treibmittel, so daß
das Bindemittel in erhärtetem Zustand eine überwiegend zellige Struktur aufweist. Durch Befeuchten
der Gummischnitzel mit Wasser kann die CO2-GaS-blldung,
und damit die zellige Struktur des Bindemittels, verstärkt erzeugt werden. Die Verwendung
zweikomponentiger Polyurethan-Systeme als Bindemittel ist ebenfalls möglich. Die Vernetzung der beiden
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Komponenten erfolgt durch Reaktion des Isocyanates mit Alkohol. Dabei entsteht Polyurethan.
Der Bindemittelanteil liegt, bezogen auf das Trockenraumgewicht
der Gummischnitzel, etwa zwischen 5 und 15 %. Mit dieser Menge ist ein guter Verbund der
Schnitzel sichergestellt. Im Falle der Aufschäumung dieser Bindemittelmenge wird der Hohlraum teilweise
oder völlig mit überwiegend geschlossenzelligem Bindemittel gefüllt. Das Raumgewicht des Gummiverbund-Werkstoffes
liegt je nach Verdichtungsgrad zwischen ca. 450 und 850 kp/m5. Witterungsstabilität und Frostsicherheit
sind gegeben.
Die erfindungsgemäße Schallschutzwand besitzt gegenüber Reflextionswänden aus Stahlbeton den Vorteil, bedeutend
leichter zu sein. Dieser Vorteil kommt insbesondere bei temporärer Verwendung an Baustellen usw. zur Geltung, da
eine leichtere und wenig aufwendigere Montage und Demontage möglich ist. Von besonderem Vorteil ist, daß bei der
Errichtung solcher Reflektionswände entlang von Autobahnen und Autostraßen die Tragkonstruktion mit Sollbruchstellen
ausgestattet werden kann, so daß die Gefahr für auffahrende Fahrzeuge herabgesetzt wird. Der durch die elastomeren
Bindemittel und die Gummischnitzel bedingte elastische Charakter der Schallschutzwand ist gegenüber Stahlbetonwänden
bei Auffahrunfällen von Vorteil, weil die Platten der erfindun6ögemäßen Schallschutzwand eine gewisse Nachgiebigkeit
aufweisen.
Gegenüber den vorbekannten Schallabsorptionswänden zeichnen sich die erfindungsgemäßen Schallabsorptionswände insbesondere
durch eine einfachere Konstruktion, geringere Beschädigungsanfälligkeit und größere Wirksamkeit aus. Außerdem
werden sich Schalldämmwände dieser Bauart preisgünstiger erstellen lassen und tragen durch die Verwendung
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409847/0504
von Abfallstoffen zur Lösung der Umweltschutzprobleme
bei.
Die Tragkonstruktion kann in den verschiedensten Ausführungsformen
gestaltet sein. Hierfür sind genügend Beispiele für die Errichtung von Mauern mit ausfachenden
Elementen bekannt. Beispielsweise sind senkrechte Doppel-T-Profile im Boden verankert. Die Platten sind
mit ihren Enden jeweils zwischen die Flanschen der Doppel-T-Profile eingeschoben. Es versteht sich, daß
die Ränder der Platten profiliert sein können, so daß beispielsweise zwischen den Plattenenden und den
Doppel-T-Profilen eine Nut- und Federverbindung besteht,
so daß man glatte Oberflächen erhält. Auch können die Plattenränder in der Weise profiliert
sein, daß beim Aufeinandersetzen mehrerer Platten, diese durch korrespondierende Profilgestaltung ineinander
greifen und somit der gesamten Wand eine höhere Festigkeit verleihen. Selbstverständlich 'können
zwischen den einzelnen Platten Verstärkungselemente eingelegt sein, die sich jeweils von einem senkrechten
Profil zum nächsten erstrecken und dort erforderlichenfalls befestigt sind. Die Platten können aber auch
beispielsweise mittels Steck- oder Schraubverbindungen an Querprofilen befestigt sein. Selbstverständlich
können die Platten mechanische Verstärkungen, wie Drahteinlagen oder dergleichen enthalten.
In einer Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schallschutzwand rein schematisch
dargestellt und nachstehend näher erläutert.
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47/0504
Es zeigen:
Figur 1 Ms 4 - eine erste Ausführungsform der Schall-
schutzwand, wobei
Figur 1 eine Draufsicht zeigt,
Figur 2 eine Seitenansicht,
Figur 3 einen Schnitt gemäß Linie AB in
Figur 2,
Figur 4 einen Schnitt gemäß Linie CD nach
Figur 1,
Figur 5 die Draufsicht auf eine zweite Aus
führungsform und
Figur 6 die Draufsicht auf eine dritte Aus
führungsform
In Figur 1 bis 4 besteht die Schallschutzwand aus Platten 1, deren als Federn 2 ausgebildete Enden zwischen die.
Flanschen 3 von Doppel-T-Profilen 4 hineinragen. Die
Doppel-T-Profile 4 sind mittels Betonklötzen 5 im Boden verankert. In Längsrichtung sind zwischen den Platten
1 Flachstahlarmierungen 6 eingelegt, die verbreiterte Enden 7 aufweisen und somit in das Innenprofil zwischen
den Flanschen 3 der senkrechten Doppel-T-Profile 4 passen. Die Doppel-T-Profile 4 bestehen aus Stahl. Die Platten
1 besitzen eine Dicke von 10 cm. Ihr Gummiverbundwerkstoff setzt sich zusammen aus Altgummischnitzeln in einer
Größenordnung im Volumenbereich von 1 bis 20 cm .
Die Schnitzel sind gebunden mittels eines durch Wasser · .
ausgehärteten Isocyanates. Die Gummischnitzel selbst enthalten noch die Stahl- und Textileinlageh, welche in
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den Altreifen vorhanden gewesen sind. Der Bindemittelanteil liegt, bezogen auf das Trockenraumgewicht der
Gummischnitzel, zwischen 5 und 15 %. Das Bindemittel selbst hat eine geschlossenzellige Struktur und füllt
den gesamten Raum zwischen den Gummischnitzeln aus. Das Raumgewicht des Werkstoffes liegt etwa bei 600 kp/m
Die Höhe der'Platten 1 beträgt 60 cm; ihre Spannweite
erstreckt sich über 2m.
In Figur 5 besteht die Schallschutzwand aus Platten 51,
die auf ihrer Rückseite eine aufgeklebte Asbestzementabdichtung 5β aufweisen. Die Bnden der Platte 51 ragen
zwischen den Flanschen 53 von senkrechten Boppel-T-Profilen
54 hinein, die in der. gleichen Weise im Boden verankert sind, wie im Ausführungsbeispiel gemäß Figuren
1 bis 4. Die Platten 51 selbst enthalten Gummischnitzel, die überwiegend eine YoluaengröBe zwischen 1 und. ZQ cm
aufweisen. Das Bindemittel besteht aus einem Polyurethan, das durch Vernetzung eines Isocyanate mit Alkohol eitstanden
ist und den Raum zwischen den Gumaischnitzeln nur teilweise ausfüllt. Sein Anteil liegt, bezogen auf
das Trockenraumgewicht der Guasaischnitzel,bei etwa 7 %,
Die Platten 51 enthalten außerdem einen Zuschlag an geschnitze
kleiner.
kleiner.
schnitzelten Weichschaumabfällen des Yoluffiens 5 es und
Die der Schallesissionsquelle zugewandete Seite der
Schallschutzwand ist mit einer Weichschaiamsi^jffschicht
beklebt, die eine offenzellige Struktur besitzt. Auf sie
ist schließlich noch ein Faservlies 60 punktförmig aufgeklebt,
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das die Weichschaumstoff matte 59 vor mechanischen Beschädigungen
schützt. Die Weichschaumstoffmatte 59t
aber auch das Faservlies 60, dienen als Schallabsorptionsschicht. Anstelle einer Weichschaumstoffsieht findet
gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel eine Steinwoll-Glaswollmatte
Anwendung. Die'Asbestzementabdeckung 58 hat eine Dicke von 2 cm. Die Platte 51 weist eine Dicke
von 10 cm auf. Die Weichschaumstoffauflage 59 ist 3 cm
dick, während das Faservlies 60 eine Dicke von etwa 1,5 cm besitzt.
In Figur 6 besteht die Schallschutzwand aus Platten 61,
die in der gleichen Weise aufgebaut sind wie im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1. Ihre Enden ragen zwischen
die Flanschen von Doppe1-T-Profilen 64 hinein, welche
im Boden mittels Betonklötzen verankert sind. Auf der Vorderseite der Doppel-T-Profile 64 sind Distanzstücke
71 befestigt, an denen in Längsrichtung verlaufende Rohrprofile 72 angeschraubt sind. Sie tragen die aus
einer Schaumstofflage 69 und einer Faservlieslage 70
bestehende Schallabsorptionschicht. Diese Schicht wird
an den Rohrprofilen 72 durch Stecklaschen 73 gehalten. Die Platten 61 sind in der gleichen Weise aufgebaut wie
im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 bis 4. Ihre Dicke beträgt ebenfalls "10 cm. Die Schaumstoffmatte 69 ist
4 cm dick und das Faservlies 70 besitzt eine Dicke" von 1 cm. Der Abstand zwischen den Platten 61 und
der Schaumstoffmatte 69 beträgt 8 cm. Dieser Hohlraum
74 dient insbesondere der Vernichtung der niederfrequenten Schallwellen.
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Claims (10)
- Patentansprüche;/ 1.JSchallschutzwand, dadurch gekennzeichnet, daß 5 bis 20 cm dicke Platten (1) aus Gummi-Verbundwerkstoffen als ausfachende Elemente an einer Tragkonstruktion (4, 5, 6) befestigt sind, wobei die Gummi-Verbundwerkstoffe aus Gummischnitzeln, insbesondere Altreifenschnitzeln,die überwiegend ein Volumen im Bereich von ca. 1 bis 20 cm haben, aus Zuschlagstoff und Reaktionsharzen als Bindemittel bestehen.
- 2. Schallschutzwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte zwischen den Gummischnitzeln vorhandene Raum mit überwiegend geschlossenzelligem Bindemittel ausgefüllt ist.
- 3. Schallschutzwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den Gummischnitzeln nur zum Teil mit Bindemittel gefüllt ist.
- 4. Schallschutzwand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Räume zwischen den Gummischnitzeln zusätzlich offenzellige Weichschaumabfälle enthalten.Le A 14 947 - 12 -409847/0504
- 5. Schallschutzwand nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schallemissionsquellen abgewandte Seite der Platten (51) mit einer geschlossenen Abdeckung (5B) versehen ist.
- 6. Schallschutzwand nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Schallemissionsseite mit einer Schallabsorptionsschicht (59, 60) versehen ist.
- 7. Schallschutzwand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallabsorptionsschichten (69, 70) aus einer 1 bis 8 cm starken Auflage aus Weichschaum, Steinwolle, Glaswolle und/oder Faservlies besteht. ·
- 8. Schallschutzwand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallabsorptionsschicht (69, 70) mit Abstand vor den Platten (61) angeordnet ist.
- 9. Schallschutzwand an Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel für die Gummi-Verbundwerkstoffe aus einem feuchtigkeitsausgehärtetem Isocyanat besteht.Le A 14 947 - 13 -409847/0504JlH
- 10. Schallschutzwand nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel für die Gummi-Verbundwerkstoffe aus einem 2-Komponenten-Polyurethan besteht.he A 14 947 - 14 -4O9847/0B04
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