DE2556224A1

DE2556224A1 - Schutzelement zur schalldaemmung

Info

Publication number: DE2556224A1
Application number: DE19752556224
Authority: DE
Inventors: Karl Dr Erhard; Herbert Dr Schaper; Thies Dr Timm
Original assignee: Phoenix Gummiwerke AG
Current assignee: Phoenix AG
Priority date: 1975-12-13
Filing date: 1975-12-13
Publication date: 1977-06-23

Description

Schutzelement zur Schalldämmung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schutzelement zur Schalldämmung auf Basis von Elastomeren insbesondere auf Polyester- oder Polyätherurethanbasis.
Die Schallisolierung von nebeneinander liegenden Räumen kann durch Trennelemente erfolgen, die eine ausreichende Schalireflexion bewirken. Diese Schallisolierung stellt eine Schalldämmung d. Als wirksame Elemente zur Schalldämmung kommen nach den bisherigen Erkenntnissen vor allem solche Stoffe in Frage, die sich durch ein verhältnismaßig hohes Flächengewicht auszeichnen. Die Beziehung zwischen Schalldämmung und Flächengewicht wird durch das sogenannte "Gewichtsgesetz" nach Berger bestimmt. Leichte Baustoffe erreichen hohe Dämmwerte nur in der Mehrschalenbauweise. Baustoffe mit geringem Flächengewicht wie beispielsweise Gummi erbringen dennoch eine vergleichsweise hohe Dämmung, da sie einen niedrigen Elastizitätsmodul und einen molekularen Dämpfungsmechanismus aufweisen. Die Dämmung von Elastomeren ist daher größer als bei biegesteifen Werkstoffen mit gleichem Flächengewicht. Gummi und ähnliche Elastomere sind mechanisch jedoch nicht ausreichend stabil, um sie als selbstragende Platten zum Einsatz zu bringen.
Schaumkunststoffe haben zur Luftschallabsorption im umfangreichen Maße Einsatz gefunden. Zur akustischen Schalldämmung sind sie jedoch wegen ihres geringen Flächengewichts in einschaliger Form wenig geeignet.
Eine Anwendung als Schalldämmplatte käme darüber hinaus auch bei biegesteifen llartschaumkunststoffen nicht in Betracht, da sie insbesondere im niederen Frequenzge biet des hörbaren Schalles tiefe sogenannte Schalleinbrüche aufweisen. Ein Einsatz von Schaumstoffen erfolgt jedoch in nennenswerter Weise bei mehrschichtigen Dämmelementen. hierbei kann ein zufriedenstellender Schallschutz erreicht werden, da die mehrfachen Schichten zu einer Schallreduzierung führen, wenn zwischen den festen und biegesteifen Schichten bestimmte Abstände eingehalten werden Dabei kann die Xesonnanzfrequenz der Bauteile durch den dynamischen E-Modul der Dämmschicht variiert werden. Ein niedriger E-odul führt zu einer Resonanz im tieferen Frequenzbereich. Durch Variation des Verhältnisses E-Modul/Masse kann die Resonanz ttetappenweise" blockiert werden. Bauelemente dieser Gestaltung haben jedoch den Nachteil, das sie einen verhältnismäßig großen Aufwand zur llerstellung und Montage erfordern und außerdem auf spezielle Anwendungsbereich abgestimmt sein müssen, um die nötige Wirksamkeit sicherzustellen. Elastische Schaumkunststoffe diaien darüber hinaus in wirksamer Weise zur Isolierung von Körperschall. Die Körperschallisolierung erfolgt im wesentlichen nach dem Prinzip des Feder-Masse-Systems mit entsprechenden Resonanzfrequenzen und wird nur durch eine elastische Lagerung in seiner Aufweitung gehindert.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein wirtschaftlich herstellbares Schutzelement der eingang umrissenen Art zu schaffen, das für viele Anwendungsgebiete vielseitig und problemlos einsetzbar ist und trotz niedrigem Gewichts eine ausreichende verbesserte Schalldämmung zuläßt und eine Schallpegelreduzierung um etwa 30 dB + 5 in einem weiten Frequenzgebiet zuläßt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Schallschutzelement aus in Schaumkunststoff eingebetteten elastomeren Granulat besteht und das Verhältnis Granulat zu Schaumstoff in den Grenzen zwischen 20 : 80 und 90 : 10 Gewichts % liegt. Entscheidender Gesichtspunkt bei einem derartigen Element ist also, daß ein Granulat aus elastomeren Material in einer porösen Kunststoffmasse eingebettet ist.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß speziell in der am Elastomergranulat angrenzenden Zone die Schaumstoffmatrix eine vergleichsweise offenporige Struktur aufweist, was man bei den hier bevorzugt verwendeten PU-Schaumstoffen durch vorherige Befeuchtung des Granulats mit Wasser erreicht. Das Granulat kann dabei verhältnismäßig grobkörnig sein und einen Durchmesser bis zu 15 mm aufweisen. Optimale Wirkungsverhältnisse hinsichtlich der Schalldämmung werden erhalten, wenn das Verhältnis Granulat : Schaumstoff 80 : 20 Gewichts % aufweist.
Für das Granulat kann vorzugsweise Gummigranulat in Betracht kommen. Aber auch weiches PVC, Polyähtylen, Ähtylenmischpolymerisat, Vinylacetatmischpolymerisat und massive Polyesterurethanelastomere können in Betracht kommen. Schlechthin können alle Hochpolymere zur Anwendung kommen, die eine masive, kompakte Struktur aufweisen und gleichzeitig eine gummielastische Verformung zulassen. Als Schaumstoffe kommen in erster Linie in Frage, Polyurethane ausgehend von Polyester- oder Polyähtermulti-olen und Polyisocyanaten. Aber auch andere Schaumstoffe, die im Reaktionsguß herstellbar sind, können Verwendung finden. Schaumstoffe müssen verhältnismäßig starr sein, wenn sie z. B. für Lärmschutzwände eingesetzt werden sollen. Halbharte und weiche Schäume andererseits eignen sich für geräuschisolierende Bodenbeläge.
Bei der bevorzugten Ausführungsvorm aus gummielastischem Granulat und einem Schaumstoff auf Polyätherurethanbasis 2 konnte bereits bei einem Flächengewicht von 8 kg pro m eine Schalldämmung von 30 +/- 5 d B festgestellt werden.
Es wird damit trotz einschichtiger Bauweise eine wesentlich höhere Schalldämmung erreicht, als dies nach dem Gewichtsgesetz zu erwarten ist. Das Schutzelement in der vorgenannten Art weist auch keine Schalleinbrüche auf, die in niedrigen Frequenzgebieten liegen, wo sie besonders störend sind. Die Schalldämmwirkung kann noch dadurch erhöht werden, daß auf der Oberfläche des Schutzelementes Dekcplatten aus Gummi oder ähnlichem Material auf gebracht sind. Die Platten können beidseitig voresehen sein und können in manchen Fällen auch aus Folie bestehen. Insbesondere im niedrigen Frequenzbereich wird auf diese Weise zusätzlich eine wirksame Schalldämmung erreicht. Durch die Anwendung von verhältnismäßig starren Deckplatten beispielsweise Hart-PVC kann ein besonders stabiles Schutzelement erhalten werden, das eine vielseitige Anwendung ermöglicht.
Bei der Herstellen können auch Granulate Anwendung finden, die Fasermaterial enthalten. Dies ist vorteilhaft, weil dann Granulate aus Altreifen und anderen Gummiartikeln ohne Zwischenbehandlung Anwendung finden können. Ein Zusatz von gemahlenem Schaumkunststoff kann ebenfalls vorgesehen sein, ohne daß dadurch die Schalldämmung nachteilig beeinflußt wird. Die Herstellung der Elemente läßt sich nach bekannten Methoden ausführen. Hierbei können neben ebenflächigen Elementen auch solche Schutzelemente hergestellt werden, die eine räumliche Gestaltung aufweisen und auf diese Weise unmittelbar dem endgültigen Verbrauchszweck angepaßt sind. Beispiele solcher Anwendung sind der Kfz-Bau. Ferner können Gehäuse von Maschinen mit derartigen Schutzelementen umgeben werden, sofern diese eine Schalldämmung erfordern.
Beispiel i: Ein Schallschutzelement wurde hergestellt aus einem befeuchteten Kfz-Reifen-Granulat und Polyurethanhartschaum. Das Gewichtsverhältnis betr-ug 80 : 20. Das Element trägt eine Deckplatte aus Weich-PVC mit einem zusätzlichen Gehalt an Schwerspat. Das Schutzelement wurde einem Geräuschpegel von 85 phon ausgesetzt. Diese Geräuschstärke wurde in 20 cm Entfernung von der Dämmplatte gemessen. Die Platte zeigte im Frequenzbereich von 300 Hz bis 5000 Hz eine Schalldämmung von mindestens 25 d B. Die Dämmung steigt mit der Plattendicke. Eine Platte von 25 mm Wandstärke bei einer Frequenz von 5000 Hz weist eine Schalldämmung von 25 d B auf. Eine Wandplatte des oben beschriebenen Aufbaus zeigt bei einer Frequenz von 3500 Hz eine Schalldämmung von 26 d B.
In der Abbildung wird ein Schallschutzelement beispielsweise dargestellt. Es besteht aus einer ebenflächigen Platte. Die Wandstärke beträgt 23 mm. Bei einer Zusammensetzung von Granulat zu Schaumstoff von 70 : 30 Gewichtsprozent beträgt die Schalldämmung bei 2000 Hz 25 d B.
Beispiel 2: Schalldämm-Formteil für den Einsatz im Kfz.
Als Gummigranulat kommt Reifenmahlgut mit einer Korngröße von 0,5 bis 5,0 mm zum Einsatz. Als Schaumkomponente wird ein halbharter Ohne-shot-Schaum auf Basis Polyäther/ Diphenylmethandiisocyanat verwendet. In die A-Komponente des Schaumes werden 300 Gewichtsprozent Reifenmahlgut eingerührt. Anschließend wird mit der entsprechenden Menge Diisocyanat (Index 110) verrührt und das Gemisch in eine offene Form eingegeben.
Nach 10 Minuten Formstandzeit kann das Schalldämm-Formteil entformt werden. Zum Schutz gegen Wasser, Ö1, Treibstoff usw. kann beispielsweise eine Polyamidfolie ein- oder beidseitig in die Form eingelegt werden, die sich während des Schäumvorganges festhaftend mit dem Formartikel verbindet. Durch Anwendung des Formverschäumungsverfahrens ist jede beliebige Formgestaltung in Anpassung an das akustisch zu dämmende Karosserie teil im Kfz möglich. Z. B. können verschiedene Wandstärken, Durchbrüche, Einlagen usw. angewandt werden. Die Schalldurchgangswerte für die verwendete Materialkombination wurde an 25 mm Platten gemessen. Es ergaben sich über das gesamte Frequenzgebiet Werte von 15 - 30 d B Schalldämmung bei gleichzeitiger guter Wärmedämmung. Leerseite

Claims

Ansprüche i.) Schutzelement zur Schalldämmung auf Basis von Elastomeren, dadurch gekennzeichnet, daß das Element aus in Schaumkunststoff eingebettetem Elastomergranulat besteht und das Verhältnis Granulat zu Schaumstoff in den Grenzen 20 : 80 bis 90 : 10 Gewichtsprozent liegt.
2.) Schutzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Granulat zu Schaumstoff 80 : 20 Gewichtsprozent beträgt.
3.) Schutzelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dessen Oberflächen Deckplatten aus Gummi oder gununiähnlichem Material festhaftend angeordnet sind.
4.) Schutzelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mit einer dünnen, festhaftenden Thermoplastfolie abgedeckt ist.
5.) Schutzelement nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke zwischen 10 und 55 mm liegt.
6.) Schutzelement nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalldämmelement im Formschaumverfahren hergestellt ist und in verschiedenen Bereichen, verschiedene Wandstärken aufweist.
7.) Schutzelement nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat vor dem Einsatz angefeuchtet ist.