WO2013159240A1 - Schallabsorbierendes element - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a sound-absorbing element, a composite and a method for producing a sound-absorbing element according to the features of the claims.
- Sound-absorbing elements are used in interior design, on the one hand to influence the acoustic properties of a room and at the same time to make the room aesthetically pleasing.
- Sound-absorbing elements with a microperforated cover layer which is adhesively bonded to a carrier layer provided with through openings, at the same time fulfill the sound-absorbing and aesthetic requirements. Areas of microperforation of the cover layer open into through openings in the carrier layer, with sound waves penetrating into the microperforation of the cover layer and being absorbed in cooperation with the through openings of the carrier layer, so that a sound-absorbing effect exists.
- the microperforation is barely perceptible to the human eye even at a small distance from the cover layer, so that the aesthetic impression of the cover layer, e.g. a plywood, comes to full advantage.
- EP 1 876 308 shows a sound absorbing device with a plate-shaped core having a first and a second surface. A first coating
- CONFIRMATION COPY and a second coating cover the first and second surfaces of the core, respectively.
- the first and the second coating are provided with grid-like arranged holes.
- the core is provided with a number of substantially parallel aligned grooves which penetrate the two surfaces of the core. By means of bonding, the coatings are glued to the surfaces, wherein holes of the coatings open into the grooves of the core.
- the holes have a diameter of 1 .1 mm or smaller and are spaced 1 mm or less apart.
- the grooves are about 3mm wide.
- the perforated surface of the coatings operatively associated with the grooves accounts for 50-70% of the total apertured coating.
- the sound-absorbing effect of the sound-absorbing device results from the interaction of the grooves of the core with the holes of the coating.
- DE 1 98 39 973 shows a plate-shaped component of a perforated plate of solid material such as metal, wood, compressed wood, pressed board, plastic or plaster, wherein on one of the plate surfaces a micro-perforated film or thin plate or fabric web is arranged.
- the holes in the plate are formed so that they each open in a micro hole on one side of the plate.
- the sound-absorbing effect of the plate-shaped component results from the interaction of the holes of the plate and the microholes of the film.
- EP 1 826 750 shows a sound-absorbing panel with a cover layer, which is glued to a support plate.
- the cover layer has a hole structure.
- the carrier plate has through channels which connect a first side of the carrier plate to a second side.
- the first side is provided with grooves, which are arranged to each other, that at least a part of the channels is connected to at least one groove.
- the grooves and channels have the function of finding the surface on the surface. fenden sound to steer the side facing away from the sound source.
- the grooves improve the sound-absorbing effect of the panel, since the hole structure of the cover layer has a sound-absorbing effect both in the area of the continuous channels and in the area of the grooves.
- the grooves are introduced by cutting blades or milling in the carrier plate.
- the channels are introduced by drilling or milling in the carrier plate.
- passive absorbers By far the largest and most important group of sound absorbers in terms of application width and market volume are the passive absorbers, as described in detail in Chapter 4 of the aforementioned textbook.
- the sound energy is transferred to the otherwise passively behaving absorber by the friction of the air particles moving in the shaft with the very finely structured fibrous or open-pored material.
- Common materials for use in passive absorbers are fibrous materials, such as mineral fibers or organic fibers, open-cell foams and expanded building materials, as described in detail Chapters 4.1 to 4.3 of the book Schallabsorber and silencers and are characterized.
- the absorber device In order to protect the fibrous or porous absorber materials from mechanical damage and from contamination, and on the other hand to prevent the falling out or trickling of these materials, the absorber device must be used in virtually all applications. Covered. The cover must be designed in such a way that the sound can penetrate as unhindered as possible in the absorber material in order to be able to deliver its energy to the passively behaving material.
- the cover In order to achieve the required transmittance, the cover should either move freely or, in the case of a fixed or laminated cover, should not exceed a certain mass in order to impede the sound entry into the actual absorber material as little as possible (see chapter 5., page 41 of the above) cited publication "Sound absorbers and silencers " ).
- the reactive absorbers are to be distinguished.
- the textbook " Sound Absorbers and Silencers" describes the plate resonators as the first group of reactive absorbers. They set the sound field to oppose an impermeable layer whose area-related mass m "is not small, but large compared to the mass of air moving in the impinging wave (according to Fuchs 3.2" Sound absorber and silencer ") The easiest way to do this is to attach a plate to a substructure at a distance from a reverberant rear wall, as indicated in Fuchs "Schallabsorber und Schalldämpfer” Fig.
- the air mass in the holes or slots of the Helmholtz resonators, the u. U. by the holes or slots adjacent air may be additionally weighted, reacts with the sound field, similar to the plate resonator when it is made excitable as part of a resonance system. This is most easily done by a suitable perforated plate at a distance d to a reverberant rear wall (according to Fig. 6.1 in Fuchs: "sound absorber and muffler"), which rests on a substructure and acoustically closes the air cushion thus formed.
- microperforated absorbers Another group of reactive absorbers are the microperforated absorbers, which are treated in Chapter 9 of the book “Sound Absorbers and Silencers” by Prof. Fuchs.
- MPA microperforated plate absorbers
- microperforated ruled fabrics is explained how the friction in a variety of small holes and slots can be used to absorb sound energy.
- the microperforated absorbers are mounted at a distance in front of a reverberant rear wall, so that the air in the many juxtaposed holes or slots as mass together with the air in the space to reverberant back wall as a spring in the manner of a Helmholtz resonator according to Ch. 6 (Fox: "sound absorber and silencer”) can swing.
- microperforated absorbers can do without the use of porous / fibrous damping materials. Since their acoustic effectiveness can be set almost exactly independent of the choice of the plate material, solely by their geometric parameters, micro-perforated absorbers allow for the first time optically transparent sound absorbers z.
- acrylic glass polycarbonate, PVC or ETFE.
- microperforated absorbers do not have friction on thin fibers and in fine pores, which are spatially or planarly, more or less homogeneously distributed, but in narrow perforations, which in otherwise unpermeable, flat structures on manoeuvrable % of the area are concentrated.
- Microperforated absorbers have arbitrarily shaped holes whose at least half the transverse dimension is of the order of magnitude of the laminar boundary layer thickness in the respective medium.
- a sound absorbing member comprises a resonator having a cover layer with a microperforation; a carrier layer with a plurality of through openings, in particular bores or slits; and an intermediate layer holding the cover layer spaced from the support layer, wherein the intermediate layer is formed to provide a communicating connection to improve the sound absorbing effect between the microperforation of the cover layer and openings of the support layer.
- the cover layer is held in a stably spaced manner over the intermediate layer on the carrier layer, in particular, wherein an integral connection such as, for example, a bond between the cover layer and the intermediate layer and between the intermediate layer and the carrier layer is provided.
- the intermediate layer is designed in particular sound permeable, so that between the microperforation of the cover layer and the openings of the support layer is an acoustically effective, communicating compound and the sound-absorbing effect of microperforation of the cover layer and the openings of the support layer is created.
- the intermediate layer has a structure which is suitable for stably holding the cover layer to the support layer, at the same time creating an acoustically effective, communicating connection between the microperforation of the cover layer and the openings of the support layer.
- Such a structure may preferably be formed as a three-dimensional structure (3 D structure), for example with a honeycomb material, a stiffened textile, a sufficiently stiff fabric or in another way.
- the intermediate layer is stable enough to give the microperforated cover layer additional stability so that the stability of the support layer can be reduced without reducing the stability of the entire element.
- a sound-absorbing effect results - as explained above for the microperforated absorbers - by the microperforation of the cover layer in cooperation with the air mass inside and possibly at the back of the absorber.
- the air moved by the sound rubs at the edges of the microperforation, transforming the sound energy into heat.
- the air can move and rub in the microperforation.
- the microperforation is formed by holes having a diameter of 0.2 to 1 mm, preferably 0.5 mm, and a space between the edges of the holes of 10 mm or less.
- the open area formed by the microperforations in the cover layer is 1 to 7%, depending on the diameter of the microperforation, and according to preferred embodiments it is 6%.
- the formed open area in the top layer is very small hole diameters, such as 0.2 mm at about 1%, which corresponds to a number of about 300,000 holes per square meter. With the same number of holes, an open area of about 6% is achieved according to this correlation with a hole diameter of 0.5 mm.
- the cover layer comprises one or more of the following materials: a wood veneer, a wood material, a synthetic resin veneer, a plastic, a multi-layer resin impregnated paper, a metal foil, a metal plate.
- the choice of material of the cover layer allows the aesthetically pleasing design of rooms, which are equipped with the sound-absorbing element.
- the cover layer is preferably inherently stiff and non-porous except for the micro-perforations.
- the backing layer comprises one or more of the following materials: a wood, a wood material, a chipboard, an Oriented Strand board plate, a medium density fiberboard, a high density fiberboard, a hardboard, a plywood board, an organically bonded particulate bonded chipboard, in particular Plasterboard, a plasterboard, a honeycomb panel, a light metal plate, plastic, plaster, plasterboard or glass foam.
- the choice of material of the carrier layer makes it possible to provide dimensionally stable sound-absorbing elements at low cost.
- the backing layer is provided with apertures that provide 20 to 40% open area. The openings may comprise holes and / or slots which are preferably drilled or punched in the carrier layer.
- Preferred thicknesses of the carrier layers are 1 2 to 1 9 mm.
- an intermediate layer stabilizing the cover layer can advantageously be used to stabilize the entire sound-absorbing element. Due to the additional stability of the at least one intermediate layer, the thickness and or stability of the carrier layer can be reduced and / or the open passage area can be increased without loss of stability of the entire absorber.
- the carrier layer comprises a sandwich of at least two plates, which are connected to one another in a material-locking manner, preferably by gluing or welding.
- the side of the carrier layer facing the intermediate layer may have the form of a non-combustible plate, which preferably consists of an expanded mineral.
- the carrier layer is preferably non-porous, but the sound transparency of the carrier layer achieved through the openings also permits the use of porous materials.
- An intrinsically stable intermediate layer which additionally preferably stabilizes the cover layer, also makes it possible to increase the hole or slot diameter or length without increasing the risk of mechanical damage to the cover layer regions over the openings in the support layer.
- the intermediate layer comprises one or more of the following materials: a textile, in particular a three-dimensionally shaped textile such as, for example, a woven fabric, braid, knitted fabric, scrim; a textile made of knobs and fibers; a fiberglass material; a carbon fiber material; an aramid; a porous foam, in particular of glass, metal, ceramic; a stamped profile of metal or plastic with an embossment such as knobs, diamonds, pyramid, grooves; Honeycomb discs - preferably cut - soaked in polyamide, paper, cardboard, aluminum and / or the aforementioned materials or impregnated with aramid.
- the choice of material of the intermediate layer makes it possible at the same time to keep the cover layer on the support layer stable and to ensure the development of the sound-absorbing effect of the sound-absorbing element.
- the carrier layer is plate-shaped. Accordingly, the sound-absorbing element is plate-shaped. With plate-shaped sound-absorbing elements, rooms can be designed very efficiently and aesthetically pleasing.
- the microperforation of the cover layer has holes with a diameter of 1 mm or less and a mutual distance of 10 mm Or less. Holes with a diameter of 1 mm or less are barely perceived by the human eye even at a small distance to the sound-absorbing element. Thus, the aesthetic effect of the sound-absorbing element corresponds to the aesthetic effect of a cover layer without microperforation.
- the distance of the holes 1 0mm or less a sufficiently large number of holes can be provided, in which incident sound waves can penetrate.
- the carrier layer has through openings with a diameter of 4 mm or more and a mutual distance of 2 mm or more, preferably 2 to 4 mm.
- the diameters of the openings of 4 mm or more are chosen so that they do not significantly affect the stability of the carrier layer and thus of the sound-absorbing element. By a distance of 5mm or more, the stability of the carrier layer is further improved.
- an intermediate layer is provided on two opposite sides of the carrier layer, each of which holds a cover layer spaced from the carrier layer.
- the sound-absorbing element can thus effectively absorb sound waves on both sides. This is advantageous, for example, when installing the sound-absorbing element as a door.
- the backing layer has two opposing sides, and the intermediate layer holding the cover layer spaced from the backing layer is provided on one side of the backing layer, and on the other side of the backing layer, one or more of the following materials is attached: a nonwoven fabric, a fiberglass mat, a foam, a filler, an insulating material.
- a sound-absorbing rendes element can be mounted on existing walls, with only the visible side is provided with a relatively expensive cover layer with a micro-perforation and for the wall-facing side a cheaper and / or acoustically better effective material is selected.
- the intermediate layer has a thickness of more than 0.8 mm, preferably between 1 mm and 3 mm, wherein the thickness is preferably 1 .5 to 2 mm.
- the intermediate layer according to the invention preferably in the form of a spacer-allows 90% or more of the microperforations in the cover layer to be completely or partially open in the assembled state and thus remain acoustically active, so that the air mass in the microperforations is in line with the air mass in the absorber and at most on the back of the absorber in communicating connection and is available for sound absorption.
- the intermediate layer consists of a single layer.
- the invention relates to a composite of a cover layer with a microperforation and an intermediate layer, which is connected to the cover layer, wherein the intermediate layer for the communicating compound is formed with an apertured carrier layer, wherein the cover layer is adapted to for producing a sound-absorbing effect of a sound-absorbing element formed between the cover layer, the intermediate layer and the carrier layer, between the microperforation of the cover layer and openings of the carrier layer, to establish a communicating connection.
- the composite of the cover layer with a microperforation and an intermediate layer can be used, for example, in a specialized factory.
- the sound-absorbing element is produced on site using a customary carrier layer. Since the weight of the cover layer with the intermediate layer is smaller than the finished sound-absorbing element, transport costs can be saved.
- the cover layer of the composite comprises one or more of the following materials: a wood veneer, a wood material, a synthetic resin veneer, a plastic, a multi-layer resin impregnated paper.
- a wood veneer a wood material
- a synthetic resin veneer a wood material
- a plastic a plastic
- a multi-layer resin impregnated paper The choice of material of the cover layer allows the aesthetically pleasing design of rooms, which are equipped with the sound-absorbing element.
- the intermediate layer of the composite comprises one or more of the following materials: a textile, in particular a three-dimensionally shaped textile such as, for example, a woven fabric, braid, knitted fabric, scrim; a textile made of knobs and fibers; a fiberglass material; a carbon fiber material; an aramid; a porous foam, in particular of glass, metal, ceramic; a stamped profile of metal or plastic with an embossment such as knobs, diamonds, pyramid, grooves.
- the choice of material of the intermediate layer makes it possible at the same time keep the cover layer spaced from the support layer stable and to ensure the development of the sound-absorbing effect of the sound-absorbing element.
- the choice of material of the intermediate layer may also be suitable for the transport of the composite, for example by the choice of material of the intermediate layer minimizes transport damage.
- the invention in addition to a sound-absorbing element and a composite of a cover layer and an intermediate layer, the invention relates to a method for producing a sound-absorbing element, wherein a cover layer with a microperforation, a carrier layer having a plurality of through openings, in particular bores or slits, and an intermediate layer which holds the cover layer spaced from the support layer, the intermediate layer being designed to produce a sound-absorbing effect between the microperforation of the cover layer and openings of the support layer to create a communicating connection.
- the sound-absorbing elements comply with strict fire regulations.
- the sound-absorbing elements are often firmly connected to ceilings and walls with the basic construction of the building and are therefore subject to the building codes with appropriate building material classes.
- the classes of building materials are newly defined according to DIN EN 1 3501 - 1 and old according to DIN 41 02.1 as well as in test standards (EN ISO 1 1 82, EN ISO 1 71 6, EN ISO 9239 and EN ISO 9239-1).
- the present inventive elements without special fire protection, as well as many available on the market acoustic elements is about the classification A2 or B1 (non-combustible with low levels of combustible materials).
- natural wood veneers or CPL laminates are used in the coverings of the elements according to the invention. These materials are classified as combustible building materials.
- the support layers are also classified according to fire requirements according to DIN 41 02 in B2-Normal Flammable, - B 1 Flame Retardant and A2 in non-combustible building material classes. While the previous fire protection classification was primarily based on the carrier material, which represents the essential fire load, acoustic elements are newly tested and classified in a network. So far, an element with a carrier material made of flame-retardant B l -MDF was classified in the fire class B 1. With a substrate made of A2 gypsum, the sound-absorbing element was classified in fire class A2.
- Also advantageous for the desired classification is an intermediate layer and / or a cover layer, which makes a very small, a negligible or no contribution to the fire.
- the cover layer as well as the support layer can be selected from non-combustible materials such as aluminum or non-combustible fiber layers.
- a flame retardant layer is arranged between the intermediate layer and the cover layer.
- a fire and / or flame retardant layer (hereinafter referred to as flame retardant layer) can be provided.
- the cover layer is provided for example with a coating or lamination comprising a fire and / or flame retardant, wherein the coating may also be a paint or a coating, and then micro-perforated.
- the fire protection is already substantially improved by this measure.
- composites of a very thin layer of wood (0.1 to 0.4 mm) and a non-flammable support layer of aluminum, glass fiber, carbon fiber or another non-combustible laminate arranged on the back of the cover layer are also advantageous.
- the different material expansions between such composite cover layers and the support layers can be compensated by the intermediate layer, for example a honeycomb structure.
- the flame retardant layer is arranged on the back side of the cover layer and the microperforation is applied in the composite of flame retardant layer and cover layer or the flame retardant layer is arranged on the back side of the cover layer and comprises a nonwoven preferably of non-combustible material or a flame retardant impregnated nonwoven.
- expanded graphite As a suitable flame retardant for creating flame retardant layers, expanded graphite has been found on the back of a combustible top layer of plywood and laminate.
- the function of the corresponding flame retardants is the following:
- the on The covering material (eg veneer wood) acting heat causes the flame retardant reacts and - in the case of expanded graphite - inflates and thus against the flame, a protective shield (a so-called intumescent) builds.
- the flame retardant does not burn on its own or only at very high temperatures of over 3000 ° C.
- flame retardant is polyam monophosphate with proportions of melamine / formaldehyde consensus available. Vermiculite three-layer silicate is another possibility in which an increase in volume also takes place (only at 1000 ° C.). Resins for flame-retardant impregnation are available with phosphor-reactive modified epoxy resin under Struktol VP 3757.
- the covering layer on the rear side is coated with a bound expandable graphite layer. Thereafter, the cover layer thus treated is perforated and then glued to the intermediate layer, for example a honeycomb disk, on the support plate.
- the flame retardant for example in the form of expanded graphite
- the nonwoven treated in this way can be laminated to a cover layer of wood veneer or CPL laminate fleece.
- the thus laminated cover layer is perforated and then glued to the intermediate layer, preferably in the form of a honeycomb disc with the support plate.
- the top layer of wood veneer or CPL laminate can according to a further embodiment be microperforated in a first step.
- a thin sound-permeable glass fleece is mixed with expandable graphite and glued between perforated cover layer and intermediate layer, preferably in the form of a honeycomb disk.
- a lacquer layer with flame retardant is applied to a thin non-combustible laminate.
- a particularly thin veneer wood is laminated on the back with this treated laminate plate and then micro-perforated as a cover layer. Subsequently, this cover layer is glued to the intermediate layer, preferably in the form of a honeycomb disk, and thus with the carrier plate.
- the spacer is directly connected to the cover layer, it is possible to provide this spacer with flame retardant, for example, to soak or paint. In case of fire and heat on the cover layer, the flame retardant reacts and causes the burning of the covering layer or forms an intumescent layer.
- this is preferably made of flame retardant material, includes flame retardant material or the honeycomb are filled with sound-permeable flame retardant material.
- the honeycomb are preferably filled with a suitable flame retardant such that the flame retardant, for example! a fire retardant such as expanded graphite, in case of fire, reacts directly with the combustible top layer (ie inflates and acts as a protective shield / intumescent layer).
- a fire retardant such as expanded graphite
- the flame retardant must be ganular or flaky, so that the sound transmission is maintained.
- Between perforated support plate and honeycomb comes advantageously a thin net or fleece, so that the flame retardant, such as the expanded graphite trickles / can escape from the honeycomb.
- the honeycomb material is soaked in a suitable flame retardant or sprayed with it, so that in particular adhering to the cover layer honeycomb edges, the flame retardant sticks and can get into fire on the combustible top layer of eg wood veneer or CPL laminate in function.
- Fig. 1 shows schematically a perspective view of a sound-absorbing
- FIG. 2 schematically shows a cross-section of a foam-absorbing element which has a cover layer and a carrier layer
- FIG. schematically a cross section of a sound absorbing member having a cover layer, an intermediate layer and a support layer
- 4 schematically shows a plan view of an intermediate layer of a sound-absorbing element
- FIG. 5 Measurement of the sound absorption factor a s as a function of the frequency f of an absorber according to the invention according to FIG. 1;
- Fig. 6 schematically shows a perspective view of a sound-absorbing
- Fig. 7 perspective view of a sound-absorbing element according to
- FIG. 8 perspective view of a sound-absorbing element according to
- FIG. 9 perspective view of a sound-absorbing element according to
- a microperforated absorber is shown schematically in plan view and section and in the figure 1 0 b) the rapid distribution in large (left) or small holes or slots (right ) is shown.
- FIG. 1 shows a perspective view of a sound-absorbing element.
- a carrier layer 1 has through holes 11.
- the carrier layer 1 is for example bent, corrugated, plate-shaped or shaped in another way.
- the carrier layer 1 comprises, for example, a wood, a wood material, a chipboard, an Oriented Strand Board (OSB), a medium density fiberboard (M DF plate), a high density fiberboard (HDF), a hardboard, a plywood board, an organically bound, in particular cement-bonded chipboard or another material.
- the carrier layer 1, which in particular has a dimensionally stable and torsionally rigid construction, has a thickness of 5 mm to 40 mm in one embodiment.
- the through openings 11 which extend from one side of the carrier layer 1 to the other side are, for example, circular in FIG. 1 and are drilled, for example, into the carrier layer 1.
- the through holes have a diameter of 2mm to 1 0mm and the distance between the edge of the openings is for example 4mm to 48mm.
- the through-openings 11 are slot-shaped and, for example, are milled or cut into the carrier layer 1.
- the slots have a width of 2mm to 8mm and the distance between the edge of the slots is for example 5mm to 30mm. As shown schematically in Figure 1, the through openings are arranged for example in a regular grid.
- the ratio of the sum of the cross-sectional areas of the continuous openings to the area of one side of the carrier layer, ie the so-called open area, is for example 3% to 30%.
- one or two cover layers 2, 2.2 are arranged on one or both sides of the carrier layer 1.
- the cover layers 2, 2.2 have a micro-perforation 21.
- the microperforation 21 in the cover layer provided with the reference numeral 2 in FIG. 1 is only partially shown and the microperforation of the cover layer provided with reference numeral 2.2 in FIG. 1 is not shown.
- the cover layers 2, 2.2 are designed, for example, plate-shaped and comprise a wood veneer, a wood material, a synthetic resin veneer, a plastic, a multi-layer resin-impregnated paper or other material.
- the cover layers 2, 2.2 have, in particular, an aesthetically desired coloring, grain, structure or another aesthetically desired property, for example on one or both sides.
- the micro-perforation 21 is formed in one embodiment by holes with a diameter of 1 .1 mm or less and a distance between the edges of the holes of 10 mm or less, wherein the micro-perforation 21 or the individual holes, the cover layer 2, 2.2 of a Penetrate side to the other side.
- the microperforation 21 is arranged, for example, in a regular grid.
- the ratio of the sum of the cross-sectional areas of the through openings of the microperforation 21 to the area of one side of the cover layer 2, 2.2, ie the so-called open area of the cover layer 2, 2.2, is for example in the range of 1% to 10%, preferably in the range of 1% to 7%. In one embodiment, the open area of the cover layer 2, 2.2 is less than 1%.
- the microperforation 21 of the cover layer 2, 2.2 is introduced in a variant by drilling, rolling, punching, a jet of water, a laser beam in the cover layer 2, 2.2.
- one or two intermediate layers 3, 3.2 are arranged between the carrier layer 1 and one or both cover layers 2, 2.2. With the intermediate layers 3, 3.2, the cover layers 2, 2.2 are each connected to the carrier layer 1.
- an intermediate layer 3, 3.2 is glued to the carrier layer 1.
- the carrier layer 1 is produced together with one or both intermediate layers 3, 3.2, for example in a 3 D printing process, so that the carrier layer 1 and the intermediate layers 3, 3.2 consist of a single body or the intermediate layer 3, 3.2 to the carrier layer 1 is formed.
- a cover layer 2, 2.2 glued to an intermediate layer 3, 3.2 which is already glued to the carrier layer 1 or is formed thereon.
- a cover layer 2, 2.2 is glued to an intermediate layer 3, 3.2, and the composite of the cover layer 2, 2.2 glued together and the intermediate layer 3, 3.2 is glued onto the support layer 1.
- a cover layer 2, 2.2 is produced together with an intermediate layer 3, 3.2, for example in a 3 D printing process, so that the cover layer 2, 2.2 and the intermediate layer 3, 3.2 form a single body, which then onto the carrier layer 1 is glued.
- the cover layer 2, 2.2 is connected to the carrier layer 1 in a different manner via the intermediate layer 3, 3.2.
- one or both intermediate layers 3, 3.2 are formed such that a communicating connection is created between the microperforation 21 of the cover layers 2, 2.1 and openings 11 of the carrier layer 1 in order to produce a sound-absorbing effect.
- an acoustic connection is created so that sound waves which penetrate through the microperforation 21 of a cover layer 2, 2.1 are guided through the corresponding intermediate layer 3, 3.2 through to the openings 11 of the carrier layer 1.
- an intermediate layer 3, 3.2 has the function of a spacer, which creates a spacing of the cover layer 2, 2.2 of the support layer 1 and which the Sound pressure immediately after the microperforated cover layer 2, 2.2 on all sides, ie in the longitudinal direction, in the transverse direction and in the direction of the openings 1 1 of the support layer 1 passes, the sound of the intermediate layer 3, 3.2 of the micro perforation 21 of the cover layer 2 to the Openings 21 of the carrier layer penetrates.
- an intermediate layer 3, 3.2 comprises a stable structure which is designed on the front side and the back side such that the intermediate layer 3, 3.2 can be fixedly connected to a cover layer 2, 2.2 and the carrier layer 1, wherein the intermediate layer 3, 3.2 ensures a stable and firm support of the cover layer 2, 2.2 on the carrier layer 1.
- the intermediate layer 3, 3.2 comprises a three-dimensional shaped textile such as, for example, a woven fabric, a braid, a knitted fabric, a scrim or another textile.
- an intermediate layer 3, 3.2 comprises a textile which has nubs and a textile layer, a glass fiber material, a carbon fiber material, an aramid, a porous foam, in particular of glass, metal or ceramic, a stamped profile of metal or plastic with an embossment such as Pimples, diamonds, pyramids, grooves.
- the intermediate layer 3, 3.2 a thickness of between 1 mm and 5mm, preferably 2mm, and is made of sustainable and durable material.
- FIG. 2 shows a sound-absorbing element known from the prior art, which has a carrier layer 1 with through openings 11 and a cover layer 2 glued thereon with a microperforation 21.
- sound waves 4 strike the microperforation 21 of the cover layer 2.
- the microperforation 21 of the cover layer 2 is partially closed, since the support layer 1 does not always connect with openings 11 to the microperforation 21.
- Reflections 41 of the sound waves 4 result at the points at which the microperforation 21 is closed by the carrier layer 1, whereas at the points at which openings 1 1 adjoin the microperforation 21, penetrations 42 of the sound waves 4 result.
- FIG. 2 shows a sound-absorbing element known from the prior art, which has a carrier layer 1 with through openings 11 and a cover layer 2 glued thereon with a microperforation 21.
- microperforation 21 only part of the microperforation 21 is effective for sound absorption in the sound-absorbing element known from the prior art.
- an essential part of the microperforation 21 of the sound-absorbing element shown schematically in Figure 2 is not effective for the sound absorption and arise at these sites only reflections 41 of the sound waves 4. So that the entire micro-perforation 21 of the sound-absorbing element shown in Figure 2 is effective , the micro-perforation 21 has to be produced corresponding to the openings 11 of the carrier layer 1 and the cover layer 2 has to be aligned correspondingly to the carrier layer 1.
- FIG. 3 shows schematically the opening of a sound-absorbing element with a covering layer 2, a carrier layer 1 and an intermediate layer 3, which keeps the covering layer 2 at a distance from the carrier layer 1.
- the intermediate layer 3 has conical nubs 31 which are mounted on a base layer 32.
- the base layer 32 comprises a textile layer.
- FIG. 4 schematically shows the plan view of an intermediate layer 3 of the sound-absorbing element according to FIG. 3.
- the intermediate layer 3 has conical nubs 3 1, which are fastened on the base layer 32.
- FIG. 4 schematically shows the microperforation 21 of the cover layer 2 and the openings 11 of the carrier layer 1.
- the dimples 31 are fastened on the base layer 32 at a distance from one another.
- the tips of the dimples 31 of the intermediate layer 3 are connected to the cover layer 2 and the base layer 32 is connected to the carrier layer 1, for example adhesively bonded.
- the cover layer 2 is connected to the carrier layer 1 via the intermediate layer 3.
- FIG. 3 schematically shows penetrations 42 of sound waves 4, which penetrate into the microperforation 21 of the cover layer 2.
- the entire microperforation 21 of the cover layer 2 is available for penetrations 42 of the sound waves 4. This is possible because the microperforation 21 of the cover layer 2 is not closed by the intermediate layer 3.
- the knobs 31 of the intermediate layer 3 are attached to the cover layer 2.
- the dimples 31 are spaced and shaped such that, for geometrical reasons, the tips of the dimples 31 do not coincide with the microperforation 21 of the cover layer 2 or that such collapsing accounts for only a small percentage.
- the microperforation 21 of the cover layer 2 thus opens into the free space between the nubs Sound waves which penetrate into the microperforation 21 of the cover layer 2 are thus not reflected, but guided into the free space of the intermediate layer 3, which is located between the nubs 31 of the intermediate layer 3.
- the base layer 32, on which the knobs 31 are arranged, is permeable to sound waves, for example as a textile layer. Between the free space of the intermediate layer 3, which adjoins the through holes 1 1 of the support layer 1, and the openings 1 1 of the support layer 1 is thus a permeable to sound waves, communicating connection by the sound waves initially around the knobs around 31 in the Spread interlayer 3 and then penetrate through the textile layer 32 of the intermediate layer 3 into the openings 1 1 of the support layer 1.
- the open areas of the cover layer 2, 2.2 and the open area of the carrier layer 1 are matched to one another in order to achieve a desired sound-absorbing effect, for example in a specific frequency band.
- the carrier layer 1 has grooves, which connect the openings 1 1 communicating with each other, to provide an additional space in which sound waves 4 can propagate, in particular for communicating the micro-perforation 21 of the cover layer 2 with the openings 1 1 of Carrier layer 1.
- FIG. 5 shows a measurement of a sound-absorbing element having a cover layer with a microperforation, with a carrier layer with a plurality of through openings and an intermediate layer which holds the cover layer spaced apart on the carrier layer, the intermediate layer being designed to interpose a sound-absorbing effect the microperforation of the cover layer and openings of the carrier layer to create a communicating connection.
- FIG. 5 shows the sound absorption factor a s as a function of the frequency f.
- the area of the test material is 1 2 m 2 .
- the volume of the reverberation room is 21 2 m 3 .
- the sound absorption factor a s indicates how large the absorbed portion of the total incident sound is.
- At a s 0.5, 50% of the sound energy is absorbed and 50% reflected.
- At ct s 1, the entire incident sound is absorbed, ie reflection no longer takes place.
- the sound absorption coefficient ct s in the range from approximately 200 Hz to 1000 Hz is greater than approximately 0.75.
- the sound-absorbing effect of the sound-absorbing element in this area is particularly high.
- the length-related flow resistance is given in kPa s / m 2 , whereby the thickness of the sound-absorbing element is not taken into account.
- the length-related flow resistance influences the sound absorption and can be specified in particular for optimized sound-absorbing elements. Typically, values of 30 to 300 kPa s / m 2 are to be expected.
- the invention relates to sound-absorbing elements in the form of microperforated sound absorbers having at least one intermediate layer formed by sound-permeable spacer between a microperforated cover layer and a perforated or slotted carrier layer, preferably in the form of a carrier plate.
- the cover layers can be arranged on both sides or on one side of the carrier layer. In the latter case, preferably a fleece and / or mineral fiber on the back, that is arranged on the side without a cover layer.
- the new microperforated sound absorber functions as a microabsorber via the thin microperforated cover layer and the spacer to form a partially reverberant rear wall.
- These sound absorbers act in the unilateral embodiment also in combination with the deposited mineral fiber and / or the deposited nonwoven on the back of the sound absorber by a communicating connection of the perforations or slits in the support plate with the microperforations in the cover layer.
- micro-perforated sound absorbers in the prior art mostly bivalve components consisting of a perforated, grooved or slotted plate made of solid material such as wood, compressed wood, pressed board, metal, plastic or gypsum, in which on the view and or on the back microperforated films or thin sheets of laminate, wood, metal or plastic are arranged.
- a corresponding principle is described in European patent EP201 5291 and in published patent application DE 1 98 39 973 A1.
- microperforated absorbers with carrier plates of solid, solid material a considerable proportion of the microholes has hitherto been covered by the closed surface of the carrier plate. The covered microperforations are lost for the absorber performance. As a result, the sound in this area is not absorbed but reflected.
- microperforated cover layers and the perforated or slotted support plates are to be matched with regard to the above-described "loss " of microperforations in terms of open effective area.
- the new microperforated cover layers are therefore connected to the intermediate layer, for example with the spacer, and the perforated, grooved or slotted carrier layer or plate in such a way that on the one hand the majority of the microholes can actively - not concealed - absorb the sound and
- the front and / or back cover layers plan, flat and pressure resistant can be used as an architectural design element.
- a resonance room must be provided on the backside of the microperforated cover layer for the purpose of sound absorption.
- the first and the following microperforated cover layers must be in contact with each other in terms of sound pressure through the support plate.
- microperforated sound absorber Since the sound pressure, respectively the sound traverses the absorber in an undirected way, passages of cover layers and carrier plate can be displaced when using a spacers which are permeable on all sides.
- An important requirement for the microperforated sound absorber is the stability which is given by the solid support plate only if this support plate is only partially and preferably evenly distributed perforated, grooved or slotted.
- the architecture requires jointless large-sized sound absorbers. Stiffness suffers from delicate materials such as gypsum and intensively processed backing plates, resulting in a format limitation.
- the novel novel intermediate layers for example in the form of the Abstanzhalter, and the full use of the microperforated cover layers maximum absorption while maximum stability of the sound absorber can be achieved.
- the microperforated cover layers and modularly processed carrier plates can be produced independently of one another.
- the intermediate layers for example in the form of the spacers, are advantageously joined in a first operation with the microperforated cover layer, or according to a further embodiment intermediate layers, for example in the form of the spacers, are connected in a first step to the support plate.
- cover layer with intermediate layer / spacers are connected to the carrier plate or the intermediate layers previously connected to the carrier plate, for example in the form of the spacers, are connected to the cover layer.
- materials and surface treatment are preferably selected so as to avoid light reflections between the microholes of the cover layer and the processed support plate.
- a direct bond for example by a direct bonding, including resonance space between a thin microperforated cover plate and a coarsely perforated or slotted support plate requires a coordination between the open hole surfaces, this makes impossible a modular structure of microperforated cover layer and machined support plate.
- the direct connection of cover layer and support plate with different perforations also causes disturbing light reflections on the visible side of the absorber, especially in the case of colored surfaces.
- the intermediate layer for example in the form of a spacer, between microperforated cover layers and solid support bodies offers significantly more open microholes for sound absorption and transmission.
- the sound pressure is less reflected by the increased open area of the top layer surface and absorbed by the micro perforation to a greater extent.
- the length-related flow resistance can be optimized by the open effective area in the support plate. Experiments have shown that with less open effective area in the support plate and corresponding maximum effective area, ie by the micro perforation generated open area in the microperforated cover layer with these new sound absorbers with intermediate layer, preferably with spacer, good absorption values be achieved.
- the flow resistance can be optimized by the incorporation of sound-absorbing material.
- a sound-permeable spacer reduces the number and open area of the openings in the substrates, thus improving stability, especially for delicate materials with low intrinsic stability such as gypsum. As a result, even relatively large sound absorbers can be manufactured and installed quickly and inexpensively with less effort.
- a direct coordination between cover layers and carrier plates with respect to the positioning of the openings to achieve a continuous open hole area is no longer required by the spacer. Support plates made of different materials can be produced modularly and independently of the cover layer and connected together in a temporally and if necessary axially spaced step.
- the intermediate layer in particular by the spacer between the microperforated cover layers and the carrier surface, and the desired distance between the two layers is set, thereby on the one hand on the back of the microperforated cover layer of the required for sound absorption cavity space provided and In addition, disturbing optical light reflections are avoided.
- the intermediate layer for example in the form of a spacer, may also include additional functions such as heat absorption with energetic storage.
- spacers are arranged directly between the microperforated cover layers and the carrier layer, which can be penetrated unhindered by the sound pressure.
- the preferred spacers are sturdy and designed to be flat on the front and back. Suitable are all types of spacers which are connected to the microperforated cover layer and with the support plate, preferably glued, can be.
- a suitable spacer is thicker than 0.8 mm, preferably between 1 .00 to 3 .00 mm, advantageously 1 .5 to 2 .00 mm thick, and is made of durable and durable material.
- the following materials may be used for the spacers: a) 3 D textiles such as woven, braided, knitted, laid, knotted fibers, in glass, carbon fiber materials and aramids; b) open porous foams of glass, metal or ceramic; c) stamped dimpled, square, route, pyramid, groove embossing of metal or plastic.
- the following materials are suitable for the spacers: d) honeycomb discs - preferably cut - of paper, cardboard, aluminum or aramid.
- the microperforated absorbers according to the invention have the following structure. A spacer is adhered to the underside of a microperforated cover layer or else to an upper and / or underside of the carrier layer, preferably a carrier plate.
- the carrier plate is perforated or slotted according to a modular grid so as to achieve an open area of 26% to 40% in the carrier plate. It is clear to the person skilled in the art that this processing of the carrier plate takes place before the intermediate layer, for example in the form of a spacer, is glued onto the carrier plate.
- the cover layer is preferably perforated in a first step and then connected to the spacer, preferably by means of gluing, with a glue layer preferably applied to the spacer.
- a second microperforated cover layer can be applied on a second spacer or another intermediate layer or a sound-absorbing nonwoven and / or mineral fiber plate on the reverse side, depending on the intended use become.
- the spacers according to the invention are preferably produced from honeycomb materials.
- the difference between honeycomb material and the aforementioned materials for creating the intermediate layer such as knobs is very low in terms of function.
- the free communicating connection between the microperforated cover layer and the back absorption through a microperforated covering layer, nonwoven or mineral fiber via the openings in the carrier layer is determined by the intermediate layers according to the invention approximately for all openings. achieved in the cover layer.
- this advantage continues to exist, even if here no longer any opening in the covering layer is in communicating connection with each opening in the carrier layer, for example the carrier plate.
- the sound pressure seeks the path with the least resistance, and therefore for the most part, the communicating connection between micro perforation openings and openings directly beneath it in the support plate, and only to a small extent a further path in the longitudinal and transverse direction within the intermediate layer.
- a communicating connection is made through the apertures in the backing layer to the back side of the cover layer Absorbers provided.
- the spacers also ensure that almost all of the microperforation apertures in the cover layer are open and the resonant cavity necessary for sound absorption is available on the back side of the microperforated cover layer.
- a very good sound absorption is achieved with absorbers with intermediate layer, for example with spacers, if: i) the open hole area in the carrier plate is 20% to 40%, preferably 30%, ii) the height of the spacers, preferably the honeycomb structure as spacer 1 .0 mm to 3.0 mm, preferably 2.0 mm, and iii) the cell width of the honeycomb is 3.0 mm to 1 0.0 mm, preferably 3.4 mm to 4.8 mm, this cell width being dependent on whether the cover layer material is soft or hard.
- the absorption performance is also influenced by the design of the open area in the carrier layer, for example the diameter and the arrangement of the perforation in the carrier plate.
- an open hole area of 26 to 40%, more preferably of 30% is selected.
- Preferred materials for making honeycomb spacers are: paper, cardboard, aramid (Nomex aramid), aluminum.
- a preferred honeycomb form is the hexagonal, although rectangular, square, round and any other types of honeycomb can be used.
- FIG. 6 schematically shows the construction of a sound-absorbing element according to the invention with a honeycomb-shaped spacer 33.
- the visible side of the absorbent element is formed by a micro-perforated cover layer 2. This is glued to the honeycomb spacer 33, which keeps them stable and exactly plane-parallel to the surface of the support plate 1 2 at a distance of 2 mm.
- the honeycomb structure ensures that in each case a multiplicity of microperforation openings in the cover layer are in communicating connection with the bores 13 in the support plate and thus with the acoustical nonwoven 5 on the back side of the support plate.
- the honeycomb structure forms the necessary for sound absorption resonance space on the back of the microperforated cover layer.
- concrete examples (masstabgetreu with Vermassung) of further embodiments of sound-absorbing elements are shown with honeycomb spacers.
- the essential mass of the perforation of the carrier plate are each indicated in the figure.
- the cover layer is a 0.8 mm thick wood veneer with microholes of 0.5 mm diameter. More than 300,000 micro holes per square meter result in an open area of 6%.
- the spacer is an aramid reinforced paper honeycomb disk with a height of 1 .5 mm and a cell width of 3.2 mm with a density of 48 or up to 64 Kp / m 3 .
- the support plate made of MDF gypsum is provided with grid holes with 8.0 or 1 0.0mm hole diameter, resulting in a passage area of 30 or 40%.
- the cover layer is a 0.8 mm thick wood veneer with microholes with a diameter of 0.2 mm. These microholes have been incorporated with a needle method in the preferably previously varnished veneer. More than 30000 micro holes per square meter result in an open area of about 1%.
- the spacer is an aramid reinforced paper honeycomb disk with a height of 1 .5 mm and a cell width of 3.2 mm with a density of 48 or up to 64 Kp / m 3 .
- the support plate made of MDF gypsum is provided with grid holes with 8.0 or 1 0.0mm hole diameter, resulting in a passage area of 30 or 40%.
- the back of the element may be provided with a second cover layer or a cushioning nonwoven material.
- the carrier layer of the sound-absorbing element comprises a sandwich of a 1 6 - 20 mm thick gypsum fiber board and a silicate board glued to a composite or sandwich with a thickness of 1 .9 mm.
- the material of the silicate plate is, for example, palusol from BASF.
- the carrier layer is glued after bonding with a 1 6 mm to 1 6 mm holes with 1 0mm diameter.
- a honeycomb structure made of aluminum or a glass nonwoven grid is adhered as an intermediate layer to which in turn a cover layer of microperforated (grid 1 .8 X 0.9 mm, hole diameter 0.5 mm) wood veneer or laminated fiber material is glued.
- a sandwich of cover layer and intermediate layer can be produced beforehand, which is then adhered to the perforated support layer.
- carrier layer materials and intermediate layer have a calorific value of 0 MJ / m 2 , so that even in combination with a combustible top layer of less than 1 mm thickness in the finished product no substantial combustible layers are present.
- the silicate layer puffs up at temperatures as low as 200 ° C and acts as a shield to the fire or a heat source.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein schallabsorbierende Element (10), umfassend: eine Deckschicht (2, 2.2) mit einer Mikroperforation (21); eine Trägerschicht (1) mit mehreren durchgehenden Öffnungen (11) wie insbesondere Bohrungen oder Schlitzungen; und eine Zwischenschicht (3, 3.2), welche die Deckschicht (2) beabstandet von der Trägerschicht (1) hält, wobei die Zwischenschicht (3, 3.2) ausgebildet ist, um zur Erzeugung einer schallabsorbierenden Wirkung zwischen der Mikroperforation (21) der Deckschicht (2) und Öffnungen (11) der Trägerschicht (1) eine kommunizierende Verbindung zu erstellen.
Description
SCHALLABSORBIERENDES ELEMENT
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf ein schallabsorbierende Element, einen Verbund und ein Verfahren zum Herstellen eines schallabsorbierenden Elements gemäss den Merkmalen der Patentansprüche.
STAND DER TECHNIK
Schallabsorbierende Elemente werden bei der Raumgestaltung verwendet, um einerseits die akustischen Eigenschaften eines Raums zu beeinflussen und zugleich den Raum ästhetisch ansprechend zu gestalten. Schallabsorbierende Elemente mit einer mikroperfo- rierten Deckschicht, welche auf einer mit durchgehenden Öffnungen versehenen Trägerschicht aufgeklebt ist, erfüllen zugleich die schallabsorbierenden und die ästhetischen Anforderungen. Bereiche der Mikroperforation der Deckschicht münden in durchgehende Öffnungen der Trägerschicht, wobei Schallwellen in die Mikroperforation der Deckschicht eindringen und im Zusammenwirken mit den durchgehenden Öffnungen der Trä- gerschicht absorbiert werden, sodass eine schallabsorbierende Wirkung besteht. Die Mikroperforation ist schon ab einem geringen Abstand zur Deckschicht für das menschliche Auge kaum mehr wahrnehmbar, sodass der ästhetische Eindruck der Deckschicht, also z.B. ein Furnierholz, vollumfänglich zur Geltung kommt.
Die EP 1 876 308 zeigt eine schallabsorbierende Vorrichtung mit einem plattenförmigen Kern, welcher eine erste und eine zweite Oberfläche aufweist. Eine erste Beschichtung
BESTÄTIGUNGSKOPIE
und eine zweite Beschichtung bedecken die erste bzw. die zweite Oberfläche des Kerns. Die erste und die zweite Beschichtung sind mit rasterartig angeordneten Löchern versehen. Der Kern ist mit einer Anzahl im Wesentlichen parallel ausgerichteten Rillen versehen, welche die beiden Oberflächen des Kerns durchdringen. Mittels Verklebung werden die Beschichtungen auf die Oberflächen geklebt, wobei Löcher der Beschichtungen in die Rillen des Kerns münden. Die Löcher weisen einen Durchmesser von 1 .1 mm oder kleiner auf und sind 1 0mm oder weniger voneinander beabstandet. Die Rillen sind etwa 3mm breit. Die mit den Rillen in Wirkverbindung tretende gelochte Fläche der Beschichtungen macht 50-70% der gesamten gelochten Beschichtung aus. Die schallabsorbierende Wir- kung der schallabsorbierenden Vorrichtung ergibt sich aus dem Zusammenwirken der Rillen des Kerns mit den Löchern der Beschichtung.
Die DE 1 98 39 973 zeigt ein plattenförmiges Bauelement aus einer gelochten Platte aus festem Material wie Metall, Holz, Pressholz, Presspappe, Kunststoff oder Gips, wobei auf einer der Plattenoberflächen eine mikroperforierte Folie oder dünne Platte oder Stoffbahn angeordnet ist. Die Löcher in der Platte sind derart ausgebildet, dass diese jeweils in einem Mikroloch auf einer Seite der Platte münden. Die schallabsorbierende Wirkung des plattenförmigen Bauelements ergibt sich aus dem Zusammenwirken der Löcher der Platte und der Mikrolöcher der Folie.
Die EP 1 826 750 zeigt ein schallabsorbierendes Paneel mit einer Deckschicht, welche auf eine Trägerplatte aufgeklebt ist. Die Deckschicht weist eine Löcherstruktur auf. Die Trägerplatte weist durchgehende Kanäle auf, welche eine erste Seite der Trägerplatte mit einer zweiten Seite verbinden. Die erste Seite ist mit Nuten versehen, welche so zueinander angeordnet sind, dass zumindest ein Teil der Kanäle mit jeweils mindestens einer Nut verbunden ist. Die Nuten und Kanäle haben die Funktion, den auf der Oberfläche auftref-
fenden Schall auf die der Schallquelle abgewandte Seite zu lenken. Durch die Nuten wird die schallabsorbierende Wirkung des Paneels verbessert, da die Löcherstruktur der Deckschicht sowohl im Bereich der durchgehenden Kanäle als auch im Bereich der Nuten eine schallabsorbierende Wirkung hat. Die Nuten werden durch Schneidmesser oder Fräsen in die Trägerplatte eingebracht. Die Kanäle werden durch Bohren oder Fräsen in die Trägerplatte eingebracht.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin ein schallabsorbierendes Element bereitzustellen, welches mindestens gewisse Nachteile des Standes der Technik vermeidet oder ge- genüber diesem Verbesserungen aufweist. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung ein schallabsorbierendes Element vorzuschlagen, welches eine verbesserte schallabsorbierende Wirkung aufweist. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, den Anteil der inaktiven Löcher einer Mikroperforation einer Deckschicht zu vermindern, welche nur eine reflektierende Wirkung statt einer schallabsorbierenden Wirkung aufweist, da die Löcher der Mikroperforation der Deckschicht, welche auf einer Trägerschicht mit durchgehenden Öffnungen angebracht ist, nur im Bereich von durchgehenden Öffnungen der Trägerschicht eine schallabsorbierende Wirkung und sonst eine reflektierende Wirkung haben. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, ein kostengünstiges schallabsorbierendes Element mit einer verbesserten schallabsorbierenden Wirkung vor- zuschlagen .
Diese Aufgabe wird insbesondere durch die in den unabhängigen Patentansprüchen definierten Merkmale gelöst.
Zum Verständnis der vorliegenden Erfindung ist der grundlegende Unterschied zwischen passiven und reaktiven Absorbern ganz wesentlich. Eine grundlegende Übersicht über Materialien und Bauformen von Schallabsorbern bietet das Lehrbuch "Schallabsorber und Schalldämpfer" von Prof. Helmut V. Fuchs, Springer Verlag Berlin Heidelberg New York 2007, 2. Auflage. Im Folgenden soll bezüglich der Einteilung und Unterscheidung der verschiedenen Absorbertypen die von Prof. Fuchs vorgegebene Terminologie verwendet werden.
Die nach Anwendungsbreite und Marktvolumen weitaus größte und wichtigste Gruppe der Schall-Absorber sind die passiven Absorber, wie sie im Kapitel 4. des oben genannten Lehrbuchs detailliert beschrieben sind. In den passiven Absorbern wird durch die Reibung der in der Welle mitbewegten Luftteilchen an dem sehr fein strukturierten faserigen oder offenporigen Material die Schallenergie an den sich im übrigen passiv verhaltenden Absorber abgeben. Gebräuchliche Materialien für den Einsatz in passiven Absorbern sind faserige Materialien, wie zum Beispiel Mineralfasern oder organische Fasern, offenporige Schaumstoffe und geblähte Baustoffe, wie sie in den Kapiteln 4.1 bis 4.3 des Fachbuchs Schallabsorber und Schalldämpfer genau erläutert und charakterisiert sind.
Es ist eine charakteristische Eigenschaft aller passiven Schallabsorber bei höheren Frequenzen stärker zu dämpfen, während die Leistung bei niedrigen Frequenzen oft nicht ausreichend ist.
Um die faserigen oder porösen Absorbermaterialien vor mechanischer Beschädigung und vor Verschmutzung zu schützen, und um andererseits das Herausfallen oder -rieseln dieser Materialien zu verhindern, muss in praktisch allen Anwendungen das Absorberma-
terial Abgedeckt werden. Die Abdeckung muss dabei derart gestaltet sein, dass der Schall möglichst ungehindert in das Absorbermaterial eindringen kann um dort seine Energie an das sich passiv verhaltende Material abgeben zu können.
Um den nötigen Transmissionsgrad zu erreichen soll die Abdeckung entweder frei be- weglich oder im Falle einer fixierten oder aufkaschierten Abdeckung eine bestimmte Masse nicht überschreiten, um den Schalleintritt in das eigentliche Absorbermaterial möglichst wenig zu behindern (siehe dazu Kapitel 5., Seite 41 der oben zitierten Publikation "Schallabsorber und Schalldämpfer") .
Von den passiven Absorbern sind die reaktiven Absorber zu unterscheiden. Im Fachbuch "Schallabsorber und Schalldämpfer" werden als erste Gruppe der reaktiven Absorber die Platten-Resonatoren beschrieben. Sie setzen dem Schallfeld eine undurchlässige Schicht entgegensetzen, deren flächenbezogene Masse m" nicht klein, sondern groß gegenüber der in der auftreffenden Welle mitbewegten Luftmasse (nach Gl. 3.2 aus Fuchs: "Schallabsorber und Schalldämpfer") ist. Eine solche Luftmasse kann mit dem Schallfeld nur rea- gieren, wenn sie als Teil eines Resonanzsystems anregbar gemacht wird. Dies geschieht am einfachsten dadurch, dass eine Platte im Abstand zu einer schallharten Rückwand, etwa wie in Fuchs "Schallabsorber und Schalldämpfer" Abb. 5.1 angedeutet, auf einer Unterkonstruktion befestigt wird, die den Wandabstand d definiert und das so gebildete Luft-Kissen akustisch schließt. Im Inneren des durch die Plattenbewegung komprimierba- ren Luftraumes sollte eine dünnere Schicht aus einem faserigen oder offenporigen Dämpfungsmaterial so lose eingebaut werden, dass sie nach Möglichkeit die Platte nicht berührt und deren Schwingungen daher weder behindern noch direkt dämpfen kann.
Als weiteren Grundtyp von reaktiven Absorbern definiert Prof. Fuchs im Kapitel 6 die Helmholtz-Resonatoren. Während bei den passiven Absorbern die vorgesetzten Lochoder Schlitzplatten lediglich als schalldurchlässige Schichten für den Sicht- oder Berührungsschutz dienen und entsprechend den Schalleintritt in das poröse Material als dem eigentlichen Absorber möglichst wenig behindern sollen, ist die Luftmasse in Löchern oder Schlitzen von unterschiedlich perforierten Platten oder Membranen der Helmholtz- Resonatoren nicht klein gegenüber der in der auf die Löcher treffenden Welle mitbewegten Luftmasse. Die Luftmasse in den Löchern oder Schlitzen der Helmholtz-Resonatoren, die u. U. durch die den Löchern oder Schlitzen benachbarte Luft zusätzlich beschwert sein kann, reagiert mit dem Schallfeld, ähnlich wie beim Platten-Resonator, wenn sie als Teil eines Resonanzsystems anregbar gemacht wird. Dies geschieht am einfachsten durch eine geeignet perforierte Platte im Abstand d zu einer schallharten Rückwand (gem. Abb. 6.1 in Fuchs: "Schallabsorber und Schalldämpfer"), die auf einer Unterkonstruktion aufliegt und das so gebildete Luft-Kissen akustisch schließt. Bei den Helmholtz-Resonatoren, bei denen die auftreffende Schallenergie in kinetische Energie der Luftmasse umgewandelt wird, kann anders als beim Platten-Resonator ganz auf den Einsatz von oder porösem Dämpfungsmaterial verzichtet werden. Sofern dies nicht nötig ist, kann die Dämpfung dieses Schwingsystems„Luft in Luft" sehr effizient durch Aufspannen eines nach Gl. 4.7 (in "Schallabsorber und Schalldämpfer") optimalen Strömungswiderstandes unmittelbar vor oder hinter den Löchern in Form z. B. eines Faser-Vlieses oder Tuches bewerkstelligt werden.
Eine weitere Gruppe von reaktiven Absorbern sind die mikroperforierten Absorber, die im Kapitel 9 des Fachbuchs "Schallabsorber und Schalldämpfer" von Prof. Fuchs behandelt werden. Am Beispiel von mikroperforierten Platten-Absorbern (MPA) und mikroperfo-
rierten Flächengebilden wird erläutert, wie die Reibung in einer Vielzahl von kleinen Löchern und Schlitzen zur Absorption von Schallenergie genutzt werden kann. Vorzugsweise sind die mikroperforierten Absorber im Abstand vor einer schallharten Rückwand montiert, so dass die Luft in den vielen nebeneinander angeordneten Löchern oder Schlit- zen als Masse zusammen mit der Luft im Zwischenraum zur schallharten Rückwand als Feder nach Art eines Helmholtz-Resonators nach Kap. 6 (Fuchs: "Schallabsorber und Schalldämpfer") schwingen kann. Die mikroperforierten Absorber können ganz ohne den Einsatz poröser/faseriger Dämpfungsmaterialien auskommen. Da sich ihre akustische Wirksamkeit fast unabhängig von der Wahl des Platten-Materials, allein durch ihre geo- metrischen Parameter, exakt einstellen lässt, ermöglichen mikroperforierte Absorber erstmals auch optisch transparente Schall-Absorber z. B. aus Acrylglas, Polycarbonat, PVC oder ETFE.
Gemäss Prof. Fuchs wird bei den mikroperforierten Absorbern gegenüber konventionellen Lochflächen-Absorbern und den in Kapitel 6.2 vorgestellten Schlitz-Resonatoren nur ein verhältnismäßig kleines Lochflächenverhältnis σ (bevorzugt in der Größenordnung von 1 %) gewählt. Vor allem wird aber die kleinste Abmessung der Löcher oder Schlitze (2 r0) stets so klein gemacht, dass sie in die Größenordnung der akustischen Grenzschicht einer laminaren Strömung in den Löchern oder Schlitzen gerät (nach Fuchs: : "Schallabsorber und Schalldämpfer" Abb. 9.3 und Gleichung 4.1 3 ). In der Figur 1 0 der vorliegenden Anmeldung ist die vorgängig zitierte Abb. 9.3 wiedergegeben. In 1 0 a) ist ein mikroperforierter Absorber schematisch in Draufsicht und Schnitt dargestellt, in der Figur 1 0 b) ist die Schnelleverteilung in großen (links) bzw. kleinen Löchern oder Schlitzen (rechts) gezeigt.
Im Gegensatz zu den passiven Absorbern erfolgt bei den mikroperforierten Absorbern die Reibung nicht an dünnen Fasern und in feinen Poren, die räumlich oder flächig, mehr oder weniger homogen, verteilt sind, sondern in engen Perforationen, die in im Übrigen unpermeablen, flächigen Gebilden auf wendigen % der Fläche konzentriert sind. Mikroperforierte Absorber haben beliebig geformte Löcher, deren mindestens eine halbe Querabmessung in der Größenordnung der laminaren Grenzschichtdicke im jeweiligen Medium liegt. Sie ermöglichen - wegen der Mündungseffekte an den kleinen Löchern - Schalldämpfung auch in infinitesimal dünnen Schichten nahezu beliebiger impermeabler Materialien und sie lassen sich ebenso vielfältig wie faserige/poröse Absorber mit Hohl- räumen hinter/vor dem mikro-perforierten Flächengebilde koppeln.
Auf Basis dieser vorgängigen Ausführungen wird die vorliegende Erfindung im folgenden offenbart.
Ein schallabsorbierendes Element gemäss der vorliegenden Erfindung umfasst einen Resonator mit einer Deckschicht mit einer Mikroperforation; eine Trägerschicht mit mehre- ren durchgehenden Öffnungen wie insbesondere Bohrungen oder Schlitzungen; und eine Zwischenschicht, welche die Deckschicht beabstandet von der Trägerschicht hält, wobei die Zwischenschicht ausgebildet ist, um Verbesserung der schallabsorbierenden Wirkung zwischen der Mikroperforation der Deckschicht und Öffnungen der Trägerschicht eine kommunizierende Verbindung zu erstellen. Die Deckschicht ist über die Zwischenschicht an der Trägerschicht insbesondere stabil beabstandet gehalten, wobei eine stoffschlüssige Verbindung wie beispielsweise eine Verklebung zwischen der Deckschicht und der Zwischenschicht sowie zwischen der Zwischenschicht und der Trägerschicht vorgesehen ist. Die Zwischenschicht ist insbesondere schalldurchlässig ausgeführt, so dass zwischen
der Mikroperforation der Deckschicht und den Öffnungen der Trägerschicht eine akustisch wirksame, kommunizierende Verbindung besteht und die schallabsorbierende Wirkung der Mikroperforation der Deckschicht und den Öffnungen der Trägerschicht erstellt ist. Die Zwischenschicht weist eine Struktur auf, die geeignet ist um die Deckschicht stabil an der Trägerschicht zu halten, wobei zugleich eine akustisch wirksame, kommunizierende Verbindung zwischen der Mikroperforation der Deckschicht und den Öffnungen der Trägerschicht erstellt wird. Eine solche Struktur kann vorzugsweise als dreidimensionale Struktur (3 D Struktur) ausgebildet sein, beispielsweise mit einem Wabenmaterial, einem versteiften Textil, einem ausreichend steifen Gewebe oder in einer anderen Weise. Vor- zugsweise ist die Zwischenschicht stabil genug um der mikroperforierten Deckschicht zusätzliche Stabilität zu verleihen so dass die Stabilität der Trägerschicht reduziert sein kann ohne die Stabilität des gesamten Elements zu reduzieren.
Eine schallabsorbierende Wirkung ergibt sich - wie oben zu den mikroperforierten Absorbern erläutert - durch die Mikroperforation der Deckschicht im Zusammenwirken mit der Luftmasse im Inneren und allenfalls an der Rückseite des Absorbers. Wie bei allen mikroperforierten Absorbern reibt die durch den Schall bewegte Luft an den Rändern der Mikroperforation, so dass sich die Schallenergie in Wärme umwandelt. Durch die kommunizierende Verbindung von der Mikroperforation der Deckschicht über die Zwischenschicht zu den Öffnungen der Trägerschicht ergibt es sich, dass sich die Luft in der Mikroperfora- tion bewegen und reiben kann. Bei einer bisher bekannten Anordnung einer Deckschicht auf einer Trägerschicht, ergeben sich optische Probleme, da die Mikroperforation welche sich über Öffnungen der Trägerschicht befindet anders wahrgenommen wird als die Mikroperforation neben diesen Öffnung, welche von der Trägerschicht verschlossen wird und wodurch sich störende Lichtreflexe an der Trägerschicht bilden. Durch die Zwischen- Schicht zwischen der mikroperforierten Deckschicht und der mit Öffnungen versehenen
Trägerschicht werden diese optischen Probleme gelöst, da sich keine Lichtreflexionen an der Trägerschicht bilden. Die Trägerplatte kann somit nur grob bearbeitet bleiben und es ist keine zusätzliche Bearbeitung der Trägerplatte wie z.B. das Abdecken mit einer schwarzen Deckschicht erforderlich. Damit wird der Arbeitsaufwand bei der Produktion von schallabsorbierenden Elementen zusätzlich verkleinert. Die Mikroperforation wird insbesondere durch Löcher gebildet mit einem Durchmesser von 0.2 bis 1 mm, vorzugsweise von 0.5 mm und einem Abstand zwischen den Ränder der Löcher von 1 0mm oder weniger. Die von den Mikroperforationen in der Deckschicht gebildete offene Fläche liegt in Abhängigkeit vom Durchmesser der Mikroperforation bei 1 bis 7%, gemäss bevorzug- ter Ausführungsformen bei 6%.
Um sehr gute akustische Dämpfungseigenschaften über breite Frequenzbereiche zu erreichen hat sich eine Korrelation der Durchmesser der Mikrolöcher mit der offenen Fläche in der Deckschicht als vorteilhaft erwiesen. Innerhalb der vorgängig angegebenen Bereicht dieser zwei Grössen sind liegt die ausgebildete offene Fläche in der Deckschicht bei sehr kleinen Lochdurchmessern, wie zum Beispiel 0.2mm bei etwa 1 % was einer Anzahl von etwa 300000 Löchern pro Quadratmeter entspricht. Bei der gleichen Anzahl von Löchern wird entsprechend dieser Korrelation bei einem Lochdurchmesser von 0.5mm eine offene Fläche von etwa 6% erreicht.
In einer Ausführungsform umfasst die Deckschicht eines oder mehrere der folgenden Materialien: ein Holzfurnier, ein Holzwerkstoff, ein Kunstharzfurnier, einen Kunststoff, ein mehrlagiges mit Kunstharz imprägniertes Papier, eine Metallfolie, eine Metallplatte. Die Materialwahl der Deckschicht ermöglicht die ästhetisch ansprechende Gestaltung von Räumen, welche mit dem schallabsorbierenden Element ausgerüstet werden.
Die Deckschicht ist vorzugsweise bereits von sich aus steif und abgesehen von den Mik- roperforationen nicht porös.
In einer Ausführungsform umfasst die Trägerschicht eines oder mehrere der folgenden Materialien: ein Holz, ein Holzwerkstoff, eine Spanplatte, eine Oriented Strand Board Platte, eine mitteldichte Faserplatte, eine hochdichte Faserplatte, eine Hartfaserplatte, eine Sperrholzplatte, eine organisch gebundene insbesondere zementgebundene Spanplatte, eine Gipsplatte, eine Gipskartonplatte, eine Wabenplatte, eine Leichtmetallplatte, Kunststoff, Gips, Gipskarton oder Glasschaum. Die Materialwahl der Trägerschicht ermöglicht es, formstabile schallabsorbierende Elemente bei niedrigen Kosten zur Verfü- gung zu stellen. Vorzugsweise ist die Trägerschicht mit Öffnungen versehen, die 20 bis 40% offene Durchgangsfläche erzeugen. Die Öffnungen können Löcher und oder Schlitze umfassen, die bevorzugt in die Trägerschicht gebohrt oder gestanzt sind. Bevorzugte Dicken der Trägerschichten liegen bei 1 2 bis 1 9 mm. In den erfindungsgemässen Absorbern kann eine, die Deckschicht stabilisierende, Zwischenschicht in vorteilhafter Weise zur Stabilisierung des gesamten schallabsorbierenden Elements genutzt werden. Durch die zusätzliche Stabilität von der mindestens einen Zwischenschicht kann ohne Stabilitätsverlust des gesamten Absorbers die Dicke und oder Stabilität der Trägerschicht reduziert werden und/oder die offene Durchgangsfläche erhöht werden.
Gemäss weiterer vorteilhafter Ausführungsformen umfasst die Trägerschicht ein Sand- wich aus mindestens zwei Platten, die stoffschlüssig miteinander verbunden sind, vorzugsweise durch verkleben oder verschweissen. Um dem erfindungsgemässen Produkt besonders gute Brandschutzeigenschaften zu verleihen kann die der Zwischenschicht zugewandte Seite der Trägerschicht in Form einer nicht brennbaren Platte aufweisen, die vorzugsweise aus einem geblähten Mineral besteht.
Die Trägerschicht ist vorzugsweise nicht porös, die durch die Öffnungen erzielte Schalltransparenz der Trägerschicht erlaubt jedoch auch den Einsatz poröser Materialien.
Eine eigenstabile und vorzugsweise die Deckschicht zusätzlich stabilisierende Zwischenschicht erlaubt es zudem die Loch- oder Schlitzdurchmesser, respektive Längen zu ver- grössern ohne das Risiko mechanischer Beschädigungen der Deckschichtbereiche über den Öffnungen in der Trägerschicht zu erhöhen.
In einer Ausführungsform umfasst die Zwischenschicht eines oder mehrere der folgenden Materialien: ein Textil insbesondere ein dreidimensional geformtes Textil wie beispielsweise ein Gewebe, Geflecht, Gestricke, Gelege; ein aus Noppen und Fasern hergestelltes Textil; ein Glasfasermaterial; ein Kohlefasermaterial; ein Aramid; einen porösen Schaum insbesondere aus Glas, Metall, Keramik; ein gestanztes Profil aus Metall oder Kunststoff mit einer Prägung wie beispielsweise Noppen, Rauten, Pyramide, Rillen; Wabenscheiben - vorzugsweise geschnitten - aus Polyamid, Papier, Karton, Aluminium und/oder den vorgenannten Materialien getränkt oder imprägniert mit Aramid. Die Materialwahl der Zwischenschicht ermöglicht es, zugleich die Deckschicht an der Trägerschicht stabil zu halten und die Entfaltung der schallabsorbierenden Wirkung des schallabsorbierenden Elements zu gewährleisten.
In einer Ausführungsform ist die Trägerschicht plattenförmig ausgebildet. Dementsprechend ist das schallabsorbierende Element plattenförmig ausgebildet. Mit plattenförmi- gen schallabsorbierenden Elemente können Räume sehr effizient und ästhetisch ansprechend gestaltet werden.
In einer Ausführungsform weist die Mikroperforation der Deckschicht Löcher auf mit einem Durchmesser von 1 mm oder weniger und einem gegenseitigen Abstand von 1 0mm
oder weniger. Löcher mit einem Durchmesser von 1 mm oder weniger werden schon bei einem geringen Abstand zum schallabsorbierenden Element vom menschlichen Auge kaum mehr wahrgenommen. Somit entspricht die ästhetische Wirkung des schallabsorbierenden Elements der ästhetischen Wirkung einer Deckschicht ohne Mikroperforation. Indem der Abstand der Löcher 1 0mm oder weniger beträgt, können eine genügend grosse Anzahl Löcher zur Verfügung gestellt werden, in welche auftreffende Schallwellen eindringen können.
In einer Ausführungsform weist die Trägerschicht durchgehende Öffnungen auf mit einem Durchmesser von 4mm oder mehr und einem gegenseitigen Abstand von 2mm oder mehr, vorzugsweise von 2 bis 4mm. Die Durchmesser der Öffnungen von 4mm oder mehr sind so gewählt, dass sie die Stabilität der Trägerschicht und somit des schallabsorbierenden Elements nicht wesentlich beeinträchtigen. Durch einen Abstand von 5mm oder mehr wird die Stabilität der Trägerschicht weiter verbessert.
In einer Ausführungsform sind auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Trägerschicht je eine Zwischenschicht vorgesehen, welche je eine Deckschicht beabstandet von der Trägerschicht hält. Das schallabsorbierende Element kann somit auf beiden Seiten Schallwellen wirksam absorbieren. Dies ist beispielsweise bei einem Einbau des schallabsorbierenden Elements als Türe von Vorteil.
In einer Ausführungsform weist die Trägerschicht zwei gegenüberliegenden Seiten auf und die Zwischenschicht, welche die Deckschicht beabstandet von der Trägerschicht hält, ist auf einer der Seiten der Trägerschicht vorgesehen und auf der anderen Seite der Trägerschicht ist eines oder mehrere der folgenden Materialien angebracht: ein Vlies, eine Glasfasermatte, ein Schaumstoff, ein Füllstoff, ein Dämmstoff. Ein solches schallabsorbie-
rendes Element kann auf bestehende Wände angebracht werden, wobei nur die sichtbare Seite mit einer relativ teuren Deckschicht mit einer Mikroperforation versehen wird und für die der Wand zugewandte Seite ein kostengünstigeres und/oder akustisch besser wirksames Material gewählt ist. In einer Ausführungsform weist die Zwischenschicht eine Dicke von mehr als 0.8mm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 3mm auf, wobei die Dicke bevorzugt 1 .5 bis 2mm beträgt.
Der Einsatz der erfindungsgemässen Zwischenschicht - vorzugsweise in Form eines Abstandshalters - erlaubt, dass 90% und mehr der Mikroperforationen in der Deckschicht im zusammengebauten Zustand ganz oder teilweise offen sind und damit akustisch aktiv bleiben, so dass die Luftmasse in den Mikroperforationen mit der Luftmasse im Absorber und allenfalls auf der Rückseite des Absorbers in kommunizierender Verbindung steht und zur Schallabsorption zur Verfügung steht.
Vorzugsweise besteht die Zwischenschicht aus einer einzigen Schicht. Neben einem schallabsorbierenden Element bezieht sich die Erfindung auf einen Verbund aus einer Deckschicht mit einer Mikroperforation und einer Zwischenschicht, welche mit der Deckschicht verbunden ist, wobei die Zwischenschicht für die kommunizierende Verbindung mit einer Öffnungen aufweisende Trägerschicht ausgebildet ist, wobei die Deckschicht eingerichtet ist, um zur Erzeugung einer schallabsorbierenden Wirkung eines aus der Deckschicht, der Zwischenschicht und der Trägerschicht gebildeten schallabsorbierenden Elements zwischen der Mikroperforation der Deckschicht und Öffnungen der Trägerschicht eine kommunizierende Verbindung zu erstellen. Der Verbund aus der Deckschicht mit einer Mikroperforation und einer Zwischenschicht kann beispielsweise in
einer spezialisierten Fabrik hergestellt werden. Das schallabsorbierende Element wird vor Ort unter Verwendung einer ortsüblichen Trägerschicht hergestellt. Da das Gewicht der Deckschicht mit der Zwischenschicht kleiner ist als das fertig gestellte schallabsorbierende Element, lassen sich Transportkosten sparen.
In einer Ausführungsform umfasst die Deckschicht des Verbunds eines oder mehrere der folgenden Materialien: ein Holzfurnier, ein Holzwerkstoff, ein Kunstharzfurnier, einen Kunststoff, ein mehrlagiges mit Kunstharz imprägniertes Papier. Die Materialwahl der Deckschicht ermöglicht die ästhetisch ansprechende Gestaltung von Räumen, welche mit dem schallabsorbierenden Element ausgerüstet werden.
In einer Ausführungsform umfasst die Zwischenschicht des Verbunds eines oder mehrere der folgenden Materialien: ein Textil insbesondere ein dreidimensional geformtes Textil wie beispielsweise ein Gewebe, Geflecht, Gestricke, Gelege; ein aus Noppen und Fasern hergestelltes Textil; ein Glasfasermaterial; ein Kohlefasermaterial; ein Aramid; einen porösen Schaum insbesondere aus Glas, Metall, Keramik; ein gestanztes Profil aus Metall oder Kunststoff mit einer Prägung wie beispielsweise Noppen, Rauten, Pyramide, Rillen. Die Materialwahl der Zwischenschicht ermöglicht es, zugleich die Deckschicht beabstandet von der Trägerschicht stabil zu halten und die Entfaltung der schallabsorbierenden Wirkung des schallabsorbierenden Elements zu gewährleisten. Die Materialwahl der Zwischenschicht kann zudem für den Transport des Verbunds geeignet sein, beispielsweise indem die Materialwahl der Zwischenschicht Transportschäden minimiert.
Neben einem schallabsorbierenden Element und einem Verbund aus einer Deckschicht und einer Zwischenschicht bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines schallabsorbierendes Elements, wobei eine Deckschicht mit einer Mikroperforation,
eine Trägerschicht mit mehreren durchgehenden Öffnungen wie insbesondere Bohrungen oder Schlitzungen und eine Zwischenschicht, welche die Deckschicht beabstandet von der Trägerschicht hält, angeordnet werden, wobei die Zwischenschicht ausgebildet ist, um zur Erzeugung einer schallabsorbierenden Wirkung zwischen der Mikroperforati- on der Deckschicht und Öffnungen der Trägerschicht eine kommunizierende Verbindung zu erstellen.
Gemäss weiterer vorteilhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung entsprechen die schallabsorbierenden Elemente strengen Brandschutzbestimmungen.
Vorwiegend in öffentlichen Gebäuden, in grösseren Räumen und in Hochhäusern ist der Brandschutz ein wichtiges und zwingendes Thema. Die schallabsorbierende Elemente werden häufig an Decken und Wänden mit der Grundkonstruktion des Gebäudes fest verbunden und unterstehen deshalb den Bauvorschriften mit entsprechenden Baustoffklassen. Die Baustoffklassen sind Neu nach DIN EN 1 3501 - 1 und Alt nach DIN 41 02.1 sowie in Prüfnormen (EN ISO 1 1 82, EN ISO 1 71 6, EN ISO 9239 und EN ISO 9239- 1 ) definiert. Bei den vorliegenden erfindungsgemässen Elemente ohne speziellen Brandschutz, wie auch vielen auf dem Markt erhältlichen Akustik-Elementen geht es um die Einteilung A2 oder B1 ( nicht-brennbar mit geringen Anteilen von brennbaren Baustoffen). Aus ästhetischen Gründen werden in den Deckbelägen der erfindungsgemässen Elementen vorzugsweise Naturholzfurniere oder CPL-Schichtstoffe eingesetzt. Diese Ma- terialien sind als brennbare Baustoffe klassifiziert. Die Trägerschichten werden ebenfalls nach Brandanforderungen gemäss DIN 41 02 in B2-Normal Entflammbare,- B 1 Schwerentflammbare- und A2 in nichtbrennbare Baustoffklassen eingeteilt.
Während sich die bisherige Brandschutzeinstufung primär nach dem Trägermaterial, das die wesentliche Brandlast darstellt, richtete, werden Akustik-Elemente neu im Verbund geprüft und eingestuft. Bisher wurde ein Element mit einem Trägermaterial aus schwerentflammbarem B l -MDF in die Brandklasse B 1 eingestuft. Mit einem Trägermaterial aus A2-Gips wurde das schallabsorbierende Element in die Brandklasse A2 eingestuft.
Nach der neuem Brandschutz-Einstufung bei Akustik-Elementen, werden diese„im Verbund" geprüft und eingestuft. Das heisst, dass Deckschichten und Trägermaterialien inklusive Leim- und Farbschichten aber auch mit Flammschutzmitteln auf Brand geprüft werden. Neu werden auch Rauchentwicklung und ein allfälliges Abtropfen geprüft. Die bereits oben erwähnten Zwischenschichten, insbesondere Abstandshalter, aus nichtbrennbaren Materialien wie Aramid (zum Beispiel NOM EX-Waben) oder ALU-Waben haben sich hinsichtlich der gewünschten Klassifizierung in B, vorzugsweise in A2 oder besonders bevorzugt A1 (gemäss DIN EN 1 3501 ) als vorteilhaft erwiesen.
Vorteilhaft für die angestrebte Klassierung ist neu auch eine Zwischenschicht und/oder eine Deckschicht, die einen sehr geringen, einen vernachlässigbaren oder keinen Beitrag zum Brand leistet. Beim Einsatz von Holzfurnier und CPL Schichtstoff bestand nach neuer Regelung bei den bekannten Elementen ein Brandrisiko.
Gemäss der vorliegenden Erfindung kann die Deckschicht ebenso wie die Trägerschicht aus nicht-brennbaren Materialien wie Aluminium oder unbrennbaren Faserschichten ge- wählt werden.
Gemäss weiterer Ausführungsformen ist zwischen der Zwischenschicht und der Deckschicht eine Flammschutzschicht angeordnet.
Wird aus ästhetischen Gründen eine Deckschicht mit Naturholzaspekt gewünscht, so kann gemäss der Erfindung eine Brand- und/oder Flammschutzschicht (im Folgenden kurz Flammschutzschicht) vorgesehen werden. Die Deckschicht wird dabei zum Beispiel mit einer Beschichtung oder Kaschierung umfassend ein Brand- und/oder Flamm- Schutzmittel versehen, wobei die Beschichtung auch ein Anstrich oder eine Lackierung sein kann, und anschliessend mikro-perforiert.
Da die extrem dünnen Deckschichten aus brennbaren Materialien wie Echtholzfurnier und CPL Schichtstoffe durch die geringe Materialdicke geringe Brandlasten aufweisen, wird der Brandschutz bereits durch diese Massnahme wesentlich verbessert. Vorteilhaft sind auch Komposite aus einer sehr dünnen Holzschicht (0.1 bis 0.4 mm) und einer auf der Rückseite der Deckschicht angeordneten nicht brennbaren Stützschicht aus Aluminium, Glasfaser, Kohlefaser oder einem anderen unbrennbaren Schichtstoff. Die unterschiedlichen Materialausdehnungen zwischen solchen Komposit-Deckschichten und den Tragschichten können durch die Zwischenschicht, zum Beispiel eine Waben- struktur, ausgeglichen werden.
Gemäss weiterer Ausführungsformen der Erfindung ist die Flammschutzschicht an der Rückseite der Deckschicht angeordnet und die Mikroperforation wird in den Verbund aus Flammschutzschicht und Deckschicht angebracht oder die Flammschutzschicht ist an der Rückseite der Deckschicht angeordnet und umfasst ein Vlies vorzugsweise aus nicht- brennbarem Material oder ein mit Flammschutzmittel getränktes Vlies umfasst.
Als ein geeignetes Flammschutzmittel zum Erstellen von Flammschutzschichten hat sich Blähgraphit an der Rückseite einer brennbaren Deckschicht aus Furnierholz und Schichtstoff erwiesen. Die Funktion der entsprechenden Flammschutzmittel ist Folgende: Die auf
das Deckmaterial (z.B. Furnierholz) einwirkende Hitze bewirkt, dass das Flammschutzmittel reagiert und sich - im Fall von Blähgraphit - aufbläht und so gegenüber der Flamme ein Schutzschild (eine sogenannte Intumeszenzschicht) aufbaut. Das Flammschutzmittel brennt selbst nicht oder erst bei sehr hohen Temperaturen von über 3000°C. Als Flammschutzmittel kommen mehrere Materialien in Frage. Im Vordergrund steht Blähgraphit welcher bei einem Brand keine schädlichen Gase abgibt und bereits bei Temperaturen ab 200 °C zum blähen kommt. Als weiteres Flammschutzmittel steht Polyam- monphosphat mit Anteilen an Melamin/Formaldehydkonsensaten zur Auswahl. Vermi- culit- Dreischichtsilikat ist eine weitere Möglichkeit bei welchem ebenfalls eine Volumen- Vergrösserung stattfindet (erst bei 1 000°C). Harze zum flammhemmend tränken gibt es mit phosphorreaktiv modifiziertes Epoxidharz unter Struktol VP 3757.
Bei erfindungsgemässen Elementen mit einer Deckschicht aus Holzfurnier oder aus brennbarem CPL- Schichtstoff wird gemäss einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens die Deckschicht auf der Rückseite mit einer gebundenen Blähgraphit— Schicht überzogen. Danach wird die so behandelte Deckschicht perforiert und anschliessend auf die Zwischenschicht, zum Beispiel eine Wabenscheibe, auf der Trägerplatte verleimt.
Alternativ dazu kann das Flammschutzmittel, zum Beispiel in Form von Blähgraphit auf ein Vlies aufgetragen werden und anschliessend das so behandelte Vlies auf eine Deck- Schicht aus Holzfurnier oder CPL Schichtstoff Vlies kaschiert werden. Danach wird die so kaschierte Deckschicht perforiert und anschliessend auf die Zwischenschicht, vorzugsweise in Form einer Wabenscheibe mit der Trägerplatte verleimt.
Wird ein schalldurchlässiges Vliesmaterial verwendet, so kann die Deckschicht aus Holzfurnier oder CPL Schichtstoff gemäss einer weiteren Ausführungsform in einem ersten Schritt mikroperforiert werden. Ein dünnes schalldurchlässiges Glasvlies wird mit Blähgraphit versetzt und zwischen perforierte Deckschicht und Zwischenschicht, vorzugsweise in Form einer Wabenscheibe, verleimt.
In einer weiteren Ausführungsform wird auf einer dünnen unbrennbaren Schichtstoffplatte eine Lackschicht mit Flammschutzmittel aufgetragen. Ein besonders dünnes Furnierholz wird rückseitig mit dieser behandelten Schichtstoffplatte kaschiert und danach als Deckschicht mikro-perforiert. Anschliessend wird diese Deckschicht auf die Zwischenschicht, vorzugsweise in Form einer Wabenscheibe, und damit mit der Trägerplatte verleimt.
Bei Ausführungsformen, bei denen der Abstandhalter unmittelbar mit der Deckschicht in Verbindung steht, ist es möglich diesen Abstandhalter mit Flammschutzmittel zu versehen, zum Beispiel zu tränken oder zu lackieren. Bei Feuer und Hitzeeinwirkung auf die Deckschicht reagiert das Flammschutzmittel und bewirkt das Erlöschen der brennenden Deckschicht oder bildet eine Intumeszenzschicht.
Bei Elementen, deren Zwischenschicht ein Wabenmaterial umfasst, ist dieses vorzugsweise aus Flammschutzmaterial gefertigt, umfasst Flammschutzmaterial oder die Waben sind mit schalldurchlässigem Flammschutzmaterial gefüllt.
In letzterem Fall werden die Waben vorzugsweise mit einem geeigneten Flammschutzmittel derart aufgefüllt, dass der das Flammschutzmittel, zum Beispie! ein Brandhemmer wie Blähgraphit, bei Feuer unmittelbar mit der brennbaren Deckschicht reagiert (d.h. sich aufbläht und als Schutzschild/ Intumeszenzschicht wirkt). Das Flammschutzmittel muss
ganulär oder flockig sein, so dass die Schalldurchlässigkeit gewahrt bleibt. Zwischen gelochter Trägerplatte und Wabe kommt vorteilhafter Weise ein dünnes Netz oder Vlies, damit das Flammschutzmittel, z.B. der Blähgraphit nicht aus den Waben rieselt/entweichen kann. Gemäss weiterer Ausführungsformen wird das Wabenmaterial in einem geeigneten Flammschutzmittel getränkt oder mit einem solchen besprüht, so dass insbesondere an den der Deckschicht zugewandten Wabenrändern das Flammschutzmittel haften bleibt und bei Feuer an der brennbaren Deckschicht aus z.B. Holzfurnier oder CPL Schichtstoff in Funktion gelangen kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Anhand von Figuren, welche lediglich Ausführungsbeispiele darstellen, wird die Erfindung im Folgenden erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine perspektivische Darstellung eines schallabsorbierenden
Elements;
Fig. 2 schematisch einen Querschnitt eines schaüabsorbierenden Elements, welches eine Deckschicht und eine Trägerschicht aufweist; schematisch einen Querschnitt eines schallabsorbierenden Elements, welches eine Deckschicht, eine Zwischenschicht und eine Trägerschicht aufweist;
Fig. 4 schematisch eine Aufsicht auf eine Zwischenschicht eines schallabsorbierenden Elements;
Fig. 5 Messung des Schallabsorptionsgrads as in Abhängigkeit der Frequenz f eines erfindungsgemässen Absorbers gemäss Fig.1 ;
Fig. 6 schematisch eine perspektivische Darstellung eines schallabsorbierenden
Elements gemäss einer weiteren Ausführungsform mit wabenförmigem Abstandshalter;
Fig. 7 perspektivische Darstellung eines schallabsorbierenden Elements gemäss
Figur 6 mit Massangaben der Öffnungen in der Tragplatte;
Fig. 8 perspektivische Darstellung eines schallabsorbierenden Elements gemäss
Figur 6 in einer weiteren Ausführungsform mit Massangaben der Öffnungen in der Tragplatte;
Fig. 9 perspektivische Darstellung eines schallabsorbierenden Elements gemäss
Figur 6 in einer weiteren Ausführungsform mit Massangaben der Öffnungen in der Tragplatte; und
Fig. 1 0 den Stand der Technik, wobei in Fig. 1 0 a) ein mikroperforierter Absorber schematisch in Draufsicht und Schnitt dargestellt ist und in der Figur 1 0 b) die Schnelleverteilung in großen (links) bzw. kleinen Löchern oder Schlitzen (rechts) gezeigt ist.
WEG(E) ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In der Figur 1 ist eine perspektivische Darstellung eines schallabsorbierenden Elements dargestellt. Eine Trägerschicht 1 weist durchgehende Öffnungen 1 1 auf. Die Trägerschicht 1 ist beispielsweise gebogen, gewellt, plattenförmig oder in einer anderen Weise geformt. Die Trägerschicht 1 umfasst beispielsweise ein Holz, einen Holzwerkstoff, eine Spanplatte, eine Oriented Strand Board Platte (OSB-Platte) , ein mitteldichte Faserplatte ( M DF-Platte) , eine hochdichte Faserplatte ( HDF-Platte), eine Hartfaserplatte, eine Sperrholzplatte, eine organisch gebundene insbesondere zementgebundene Spanplatte oder ein anderes Material. Die Trägerschicht 1 , welche insbesondere formstabil und verwin- dungssteif ausgeführt ist, weist in einer Ausführungsform eine Dicke von 5mm bis 40mm auf. Die durchgehenden Öffnungen 1 1 , welche sich von einer Seite der Trägerschicht 1 auf die andere Seite erstrecken, sind in Figur 1 z.B. kreisförmig ausgeführt und werden beispielsweise in die Trägerschicht 1 gebohrt. In einer Ausführungsvariante weisen die durchgehenden Öffnungen einen Durchmesser von 2mm bis 1 0mm auf und der Abstand zwischen dem Rand der Öffnungen beträgt beispielsweise 4mm bis 48mm. In einer Ausfüh rungsform sind die durchgehenden Öffnungen 1 1 schlitzförmig ausgeführt und werden beispielsweise in die Trägerschicht 1 gefräst oder geschnitten. In einer Ausführungsvariante weisen die Schlitze eine Breite von 2mm bis 8mm auf und der Abstand zwischen dem Rand der Schlitze beträgt beispielsweise 5mm bis 30mm. Wie in Figur 1 schematisch dargestellt, sind die durchgehenden Öffnungen beispielsweise in einem regelmässigen Raster angeordnet. Das Verhältnis der Summe der Ouerschnittsflächen der durchgehenden Öffnungen zu der Fläche einer Seite der Trägerschicht, d.h. die sogenannte offene Fläche, beträgt beispielsweise 3 % bis 30% .
Wie in Figur 1 dargestellt, sind auf einer oder auf beiden Seiten der Trägerschicht 1 eine oder zwei Deckschichten 2, 2.2 angeordnet. Die Deckschichten 2, 2.2 weisen eine Mik- roperforation 21 auf. Aus Gründen der besseren Übersicht ist die Mikroperforation 21 in der in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 2 versehenen Deckschicht nur teilweise dargestellt und die Mikroperforation der in Figur 1 mit Bezugszeichen 2.2 versehenen Deckschicht ist nicht dargestellt. Die Deckschichten 2, 2.2 sind beispielsweise plattenförmig ausgeführt und umfassen ein Holzfurnier, ein Holzwerkstoff, ein Kunstharzfurnier, einen Kunststoff, ein mehrlagiges mit Kunstharz imprägniertes Papier oder ein anderes Material. Die Deckschichten 2, 2.2 weisen insbesondere eine ästhetisch gewünschte Farbgebung, Maserung, Struktur oder eine andere ästhetisch gewünschte Eigenschaft auf, beispielsweise auf einer oder auf beiden Seiten. Die Mikroperforation 21 ist in einer Ausführungsvariante durch Löcher mit einem Durchmesser von 1 .1 mm oder weniger und einem Abstand zwischen den Rändern der Löcher von 1 0mm oder weniger gebildet, wobei die Mikroperforation 21 bzw. die einzelnen Löcher die Deckschicht 2, 2.2 von einer Seite auf die andere Seite durchdringen. Die Mikroperforation 21 ist beispielsweise in einem regelmässigen Raster angeordnet. Das Verhältnis der Summe der Querschnittsflächen der durchgehenden Öffnungen der Mikroperforation 21 zu der Fläche einer Seite der Deckschicht 2, 2.2, d.h. die sogenannte offene Fläche der Deckschicht 2, 2.2, liegt beispielsweise im Bereich von 1 % bis 1 0%, vorzugsweise im Bereich von 1 % bis 7%. In einer Ausführungsvariante beträgt die offene Fläche der Deckschicht 2, 2.2 weniger als 1 %. Die Mikroperforation 21 der Deckschicht 2, 2.2 wird in einer Ausführungsvariante durch Bohren, Walzen, Stanzen, einen Wasserstrahl, einen Laserstrahl in die Deckschicht 2, 2.2 eingebracht.
Wie in Figur 1 schematisch dargestellt, sind zwischen der Trägerschicht 1 und einer oder beiden Deckschichten 2, 2.2 eine oder zwei Zwischenschichten 3, 3.2 angeordnet. Mit
den Zwischenschichten 3, 3.2 werden die Deckschichten 2, 2.2 mit der Trägerschicht 1 je verbunden. In einer Ausführungsvariante wird eine Zwischenschicht 3, 3.2 auf die Trägerschicht 1 geklebt. In einer Ausführungsform wird die Trägerschicht 1 zusammen mit einer oder beiden Zwischenschichten 3, 3.2 beispielsweise in einem 3 D Druckverfahren hergestellt, so dass die Trägerschicht 1 und die Zwischenschichten 3, 3.2 aus einem einzelnen Körper bestehen bzw. die Zwischenschicht 3, 3.2 an die Trägerschicht 1 angeformt ist. In einer Ausführungsform wird eine Deckschicht 2, 2.2 auf eine Zwischenschicht 3, 3.2 geklebt, welche bereits auf die Trägerschicht 1 geklebt ist oder daran angeformt ist. In einer Ausführungsvariante wird eine Deckschicht 2, 2.2 auf eine Zwischen- schicht 3, 3.2 geklebt und der Verbund aus der miteinander verklebten Deckschicht 2, 2.2 und der Zwischenschicht 3 , 3.2 wird auf die Trägerschicht 1 geklebt. In einer Ausführungsform wird eine Deckschicht 2, 2.2 zusammen mit einer Zwischenschicht 3, 3.2 beispielsweise in einem 3 D Druckverfahren hergestellt, so dass die Deckschicht 2, 2.2 und die Zwischenschicht 3, 3.2 einen einzelnen Körper bilden, welcher dann auf die Träger- schicht 1 geklebt wird. In einer Ausführungsform wird die Deckschicht 2, 2.2 in einer anderen Weise über die Zwischenschicht 3, 3.2 mit der Trägerschicht 1 verbunden.
In einer Ausführungsform sind eine oder beide Zwischenschichten 3, 3.2 derart ausgebildet, dass zwischen der Mikroperforation 21 der Deckschichten 2, 2.1 und Öffnungen 1 1 der Trägerschicht 1 eine kommunizierende Verbindung erstellt ist, um eine schallabsor- bierende Wirkung zu erzeugen. In einer Ausführungsvariante wird eine akustische Verbindung erstellt, so dass Schallwellen, welche durch die Mikroperforation 21 einer Deckschicht 2, 2.1 eindringen, durch die entsprechende Zwischenschicht 3 , 3.2 hindurch zu den Öffnungen 1 1 der Trägerschicht 1 geführt werden. In einer Ausführungsvariante weist eine Zwischenschicht 3 , 3.2 die Funktion eines Abstandshalters auf, welcher eine Beabstandung der Deckschicht 2, 2.2 von der Trägerschicht 1 erstellt und welcher den
Schalldruck ummittelbar hinter der mikroperforierten Deckschicht 2, 2.2 nach allen Seiten, d.h. in Längsrichtung, in Querrichtung und in Richtung der Öffnungen 1 1 der Trägerschicht 1 weiterleitet, wobei der Schall die Zwischenschicht 3, 3.2 von der Mikroperforie- rung 21 der Deckschicht 2 zu den Öffnungen 21 der Trägerschicht durchdringt. In einer Ausführungsvariante umfasst eine Zwischenschicht 3 , 3.2 ein stabiles Gebilde, welches auf der Vorderseite und der Rückseite derart ausgeführt ist, dass die Zwischenschicht 3, 3.2 mit einer Deckschicht 2, 2.2 und der Trägerschicht 1 fest verbunden werden kann, wobei die Zwischenschicht 3 , 3.2 eine stabile und feste Halterung der Deckschicht 2, 2.2 auf der Trägerschicht 1 gewährleistet. In einer Ausführungsform umfasst die Zwischen- schicht 3, 3.2 ein dreidimensionales geformtes Textil wie beispielsweise ein Gewebe, ein Geflecht, ein Gestricke, ein Gelege oder ein anderes Textil. Durch die dreidimensionale Form des Textils wird einerseits eine stabile Halterung der Deckschicht 2, 2.2 an der Trägerschicht 1 ermöglicht und andererseits wird der Schall, welcher durch die Mikroperfo- ration 21 einer Deckschicht 2, 2.2 eindringt, durch das dreidimensionale Textil hindurch zu den Öffnungen 1 1 der Trägerschicht 1 geführt. In einer Ausführungsform umfasst eine Zwischenschicht 3, 3.2 ein Textil welches Noppen und eine Textilschicht aufweist, ein Glasfasermaterial, ein Kohlefasermaterial, ein Aramid, einen porösen Schaum insbesondere aus Glas, Metall oder Keramik, ein gestanztes Profil aus Metall oder Kunststoff mit einer Prägung wie beispielsweise Noppen, Rauten, Pyramiden, Rillen. Alle diese Ma- terialien haben die Eigenschaft, dass einerseits beispielsweise durch Verklebung mit einer Deckschicht 2, 2.2 und der Trägerschicht 1 eine stabile Halterung Verbindung der Deckschicht 2, 2.2 an der Trägerschicht 1 erstellt wird und anderseits aufgrund der Porosität, der Rillen, der Schaumeinschlüsse, etc. für Schallwellen ein Weg zur Verfügung steht, damit für diese von der Mikroperforation 21 einer Deckschicht 2, 2.2 zu den Öffnungen 1 1 der Trägerschicht 1 eine kommunizierende Verbindung besteht und somit eine schallabsorbierende Wirkung besteht. In einer Ausführungsform weist die Zwischenschicht 3,
3.2 eine Dicke von zwischen 1 mm und 5mm auf, bevorzugt 2mm, und besteht aus nachhaltigem und beständigem Material.
Figur 2 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes schallabsorbierendes Element, welches eine Trägerschicht 1 mit durchgehenden Öffnungen 1 1 sowie eine darauf auf- geklebte Deckschicht 2 mit einer Mikroperforation 21 aufweist. Wie in Figur 2 schematisch dargestellt, treffen Schallwellen 4 auf die Mikroperforation 21 der Deckschicht 2 auf. Die Mikroperforation 21 der Deckschicht 2 ist jedoch teilweise verschlossen, da die Trägerschicht 1 nicht immer mit Öffnungen 1 1 an die Mikroperforation 21 anschliesst. An den Stellen, bei welchen die Mikroperforation 21 durch die Trägerschicht 1 verschlossen ist, ergeben sich Reflexionen 41 der Schallwellen 4, wogegen an den Stellen, bei welchen Öffnungen 1 1 an die Mikroperforation 21 anschliessen, sich Durchdringungen 42 der Schallwellen 4 ergeben. Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist somit bei dem aus dem Stand der Technik bekannten schallabsorbierenden Element nur ein Teil der Mikroperforation 21 für die Schallabsorption wirksam. Ein wesentlicher Teil der Mikroperforation 21 des in Figur 2 schematisch dargestellten schallabsorbierenden Elements ist jedoch für die Schallabsorption gar nicht wirksam und es ergeben sich an diesen Stellen nur Reflexionen 41 der Schallwellen 4. Damit die gesamte Mikroperforation 21 des in Figur 2 dargestellten schallabsorbierenden Elements wirksam ist, muss die Mikroperforation 21 entsprechend der Öffnungen 1 1 der Trägerschicht 1 hergestellt und die Deckschicht 2 muss gegenüber der Trägerschicht 1 entsprechend ausgerichtet werden. Dadurch ergibt sich jedoch eine komplizierte und teuere Herstellung.
Figur 3 zeigt schematisch den öuerschnitt eines schallabsorbierenden Elements mit einer Deckschicht 2, einer Trägerschicht 1 und einer Zwischenschicht 3, welche die Deckschicht 2 beabstandet von der Trägerschicht 1 hält. Wie in Figur 3 schematisch dargestellt,
weist die Zwischenschicht 3 beispielsweise kegelförmige Noppen 31 auf, welche auf einer Basisschicht 32 angebracht sind. In einer Ausführungsform umfasst die Basisschicht 32 eine Textilschicht.
Figur 4 zeigt schematisch die Aufsicht auf eine Zwischenschicht 3 des schallabsorbieren- den Elements gemäss Figur 3. Die Zwischenschicht 3 weist kegelförmige Noppen 3 1 auf, die auf der Basisschicht 32 befestigt sind. In Figur 4 sind schematisch die Mikroperforati- on 21 der Deckschicht 2 sowie die Öffnungen 1 1 der Trägerschicht 1 eingezeichnet.
Wie aus Figur 3 und Figur 4 ersichtlich ist, sind die Noppen 31 zueinander beabstandet auf der Basisschicht 32 befestigt. Somit besteht zwischen den Noppen 31 ein freier Raum, in welchem sich insbesondere Schallwellen ausbreiten können.
Die Spitzen der Noppen 31 der Zwischenschicht 3 sind mit der Deckschicht 2 und die Basisschicht 32 ist mit der Trägerschicht 1 verbunden, beispielsweise verklebt. Somit ist die Deckschicht 2 mit der Trägerschicht 1 über die Zwischenschicht 3 verbunden.
In Figur 3 sind schematisch Durchdringungen 42 von Schallwellen 4 dargestellt, welche in die Mikroperforation 21 der Deckschicht 2 eindringen. Wie in Figur 4 schematisch dargestellt, steht die gesamte Mikroperforation 21 der Deckschicht 2 für Durchdringungen 42 der Schallwellen 4 zur Verfügung. Dies ist deswegen möglich, da die Mikroperforation 21 der Deckschicht 2 von der Zwischenschicht 3 nicht verschlossen wird. Die Noppen 31 der Zwischenschicht 3 sind zwar an der Deckschicht 2 befestigt. Die Noppen 31 sind jedoch derart beabstandet und ausgeformt, dass aus geometrischen Gründen die Spitzen der Noppen 31 nicht mit der Mikroperforation 21 der Deckschicht 2 zusammenfallen, oder dass ein solches Zusammenfallen nur einen prozentual kleinen Anteil ausmacht. Die Mikroperforation 21 der Deckschicht 2 mündet somit in den freien Raum zwischen den Nop-
pen 31 der Zwischenschicht 3. Schallwellen welche in die Mikroperforation 21 der Deckschicht 2 eindringen werden somit nicht reflektiert, sondern in den freien Raum der Zwischenschicht 3 geführt, welcher sich zwischen den Noppen 31 der Zwischenschicht 3 befindet. Die Basisschicht 32, auf welcher die Noppen 31 angeordnet sind, ist für Schallwellen durchlässig ausgeführt, beispielsweise als Textilschicht. Zwischen dem freien Raum der Zwischenschicht 3, welcher an die durchgehenden Öffnungen 1 1 der Trägerschicht 1 anschliesst, und den Öffnungen 1 1 der Trägerschicht 1 besteht somit eine für Schallwellen durchlässige, kommunizierende Verbindung, indem die Schallwellen sich zunächst um die Noppen 31 herum in der Zwischenschicht 3 ausbreiten und dann durch die Textilschicht 32 der Zwischenschicht 3 hindurch in die Öffnungen 1 1 der Trägerschicht 1 eindringen. Dadurch besteht zur Erzeugung einer schallabsorbierenden Wirkung zwischen der Mikroperforation 21 der Deckschicht 2 und Öffnungen 1 1 der Trägerschicht 1 eine kommunizierende Verbindung. In einer Ausführungsform sind die offenen Flächen der Deckschicht 2, 2.2 und die offene Fläche der Trägerschicht 1 aufeinander abgestimmt, um eine gewünschte schallabsorbierende Wirkung beispielsweise in einem bestimmten Frequenzband zu erzielen.
In einer Ausführungsform weist die Trägerschicht 1 Nuten auf, welche die Öffnungen 1 1 miteinander kommunizierend verbinden, um einen zusätzlichen Raum zu schaffen, in welchem sich Schallwellen 4 ausbreiten können, insbesondere zur kommunizierenden Verbindung der Mikroperforation 21 der Deckschicht 2 mit den Öffnungen 1 1 der Trägerschicht 1 .
Figur 5 zeigt eine Messung eines schallabsorbierenden Elements mit einer Deckschicht mit einer Mikroperforation, mit einer Trägerschicht mit mehreren durchgehenden Öffnungen und einer Zwischenschicht, welche die Deckschicht beabstandet an der Trägerschicht hält, wobei die Zwischenschicht ausgebildet ist, um zur Erzeugung einer schallab- sorbierenden Wirkung zwischen der Mikroperforation der Deckschicht und Öffnungen der Trägerschicht eine kommunizierende Verbindung zu erstellen. In Figur 5 ist der Schallabsorptionsgrad as in Abhängigkeit der Frequenz f dargestellt. Die Fläche des Prüfmaterials beträgt 1 2 m2. Das Volumen des Hallraums beträgt 21 2 m3. Bei leerem Hallraum und bei im Hallraum angeordnetem Prüfmaterial, d.h. bei angeordnetem schallab- sorbierendem Element, beträgt die relative Luftfeuchtigkeit 66%, die Temperatur beträgt 9C° und der Luftdruck 1 04.5kPa. Der Schallabsorptionsgrad as gibt an, wie gross der absorbierte Anteil des gesamten einfallenden Schalls ist. as = 0 bedeutet, es findet keine Absorption statt, der gesamte einfallende Schall wird reflektiert. Bei as = 0,5 wird 50 % der Schallenergie absorbiert und 50 % reflektiert. Bei cts = 1 wird der komplette einfal- lende Schall absorbiert, das heisst, eine Reflexion findet nicht mehr statt. Wie aus Figur 5 ersichtlich wird, ist der Schallabsorptionsgrad cts im Bereich von ab etwa 200Hz bis 1 000Hz grösser als etwa 0.75. Damit ist die schallabsorbierende Wirkung des schallabsorbierenden Elements in diesem Bereich besonders hoch.
Der längenbezogene Strömungswiderstand wird in kPa s/m2 angegeben, wobei die Dicke des schallabsorbierenden Elements dabei nicht berücksichtigt wird. Der längenbezogene Strömungswiderstand beeinflusst die Schallabsorption und kann insbesondere für optimierte schallabsorbierende Elemente angegeben werden. Typischerweise ist mit Werten von 30 bis 300 kPa s/m2 zu rechnen.
Gemäss einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung schallabsorbierende Elemente in Form von mikroperforierten Schallabsorbern mit mindestens einer von schalldurchlässigem Abstandshalter gebildeten Zwischenschicht zwischen einer mikroperforierten Deckschicht und einer gelochten oder geschlitzten Trägerschicht, vorzugsweise in Form einer Trägerplatte. Die Deckschichten können beidseitig oder einseitig an der Trägerschicht angeordnet sein. Im letzteren Fall ist vorzugsweise ein Vlies und/oder Mineralfaser auf der Rückseite, das heisst auf der Seite ohne Deckschicht angeordnet.
Diese Ausgestaltungsformen der Erfindung ermöglichen eine modulare und weiter vereinfachte Herstellung der Schallabsorber mit maximal schallaktiver Perforationsfläche und maximaler Stabilität der Elemente. Durch den Abstandhalter zwischen dünner Deckschicht und gelochter oder geschlitzter Trägerplatte werden wie bereits bei den Vorgenannten Zwischenschichten für störende den Betrachter von aussen sichtbare optische Abzeichnungen der Öffnungen in der Trägerschicht vermieden.
Die neuen mikroperforierten Schallabsorber funktioniert als Mikroabsorber über die dün- ne mikroperforierte Deckschicht und dem Abstandhalter zu einer teilweisen schallharten Rückwand. Diese Schallabsorber wirken in der einseitigen Ausführungsform zudem in Kombination mit der hinterlegten Mineralfaser und/oder dem hinterlegten Vlies auf der Rückseite des Schallabsorbers durch eine kommunizierende Verbindung der Lochungen oder Schlitzungen in der Trägerplatte mit den Mikroperforationen in der Deckschicht. Unter dem Begriff mikroperforierte Schallabsorber werden im Stand der Technik meist zweischalige Bauelemente bestehend aus einer gelochten, genuteten oder geschlitzten Platte aus festem Material wie Holz, Pressholz, Presspappe, Metall, Kunststoff oder Gips bezeichnet, bei welchen auf der Sicht- und oder auf der Rückseite mikroperforierte Folien
oder dünne Platten aus Schichtstoff, Holz, Metall oder Kunststoff angeordnet sind. Ein entsprechendes Prinzip wird im europäischen Patent EP201 5291 und in der Offenlegungsschrift DE 1 98 39 973 A 1 beschrieben. Bei mikroperforierten Absorbern mit Trägerplatten aus festem, massiven Material wurde bisher jeweils ein erheblicher Anteil der Mikrolöcher durch die geschlossene Oberfläche der Tragplatte abgedeckt. Die abgedeckten Mikroperforationen gehen für die Absorberleistung verloren. Dadurch wird der Schall in diesem Bereich nicht absorbiert sondern reflektiert. Die Wirkung der Schallabsorption bei solchen mikroperforierten Schallabsorbern ist entsprechend eingeschränkt. Zudem sind bei der Herstellung solcher bekannter Schallabsorber die mikroperforierten Deck- schichten und die gelochten oder geschlitzten Trägerplatten unter Berücksichtigung des oben beschriebenen "Verlusts" an Mikroperforationen hinsichtlich offener Wirkfläche aufeinander abzustimmen.
Die neuen mikroperforierten Deckschichten werden daher mit der Zwischenschicht, zum Beispiel mit dem Abstandshalter, und der gelochten, genuteten oder geschlitztem Trä- gerschicht oder -Platte so verbunden, dass einerseits die Mikrolöcher in ihrer überwiegenden Zahl aktiv - nicht verdeckt - den Schall absorbieren können und anderseits die vorder- und/oder rückseitigen Deckschichten plan, eben und druckfest als architektonisches Gestaltungselement eingesetzt werden können. Bei Mikroabsorbern muss zwecks Schallabsorption auf der Rückseite der mikroperforierten Deckschicht zwingend ein Re- sonanzraum bereit gestellt werden. Bei einem mehrlagigen Absorber muss zudem die erste mit den nachfolgenden mikroperforierten Deckschichten schalldruckmässig durch die Trägerplatte in kommunizierender Verbindung stehen. Da der Schalldruck, respektive der Schall den Absorber ungerichtet durchquert, können Durchlässe von Deckschichten und Trägerplatte beim Einsatz eines allseits schalldurchlässigen Abstandshalter verscho- ben sein.
Eine wichtige Forderung an den mikroperforierten Schallabsorber ist die Stabilität, welche durch die feste Trägerplatte nur dann gegeben ist, wenn diese Trägerplatte nur partiell und vorzugsweise gleichmässig verteilt gelocht, genutet oder geschlitzt ist. Die Architektur verlangt fugenlose grossdimensionierte Schallabsorber. Bei heiklen Materialien wie Gips und bei intensiv bearbeiteten Trägerplatten leidet die Stabilität, die Folge ist eine Formatbegrenzung. Durch die neuen erfindungsgemässen Zwischenschichten, zum Beispiel in Form der Abstanzhalter, und die volle Nutzung der mikroperforierten Deckschichten kann eine maximale Absorption bei gleichzeitiger maximalen Stabilität der Schallabsorber erreicht werden. Herstellungstechnisch sind die mikroperforierten Deckschichten und modular bearbeitete Trägerplatten voneinander unabhängig herstellbar. Der die Zwischenschichten, zum Beispiel in Form der Abstandshalter, werden mit Vorteil in einem ersten Arbeitsgang mit der mikroperforierten Deckschicht verbunden, oder gemäss einer weiteren Ausführungsform werden Zwischenschichten, zum Beispiel in Form der Abstandshalter, in einem ersten Schritt mit der Trägerplatte verbunden. Anschliessend werden Deckschicht mit Zwischenschicht/ Abstandshalter mit der Trägerplatte verbunden oder die vorgängig mit der Trägerplatte verbundene Zwischenschichten, zum Beispiel in Form der Abstandshalter, wird mit der Deckschicht verbunden. Aus architektonischen Gründen werden Materialien und Oberlfächenbearbeitung vorzugsweise derart gewählt, dass Lichtreflektionen zwischen den Mikrolöchern der Deckschicht und der bearbeiteten Trägerplatte vermieden werden.
Um in allen Frequenzbereichen eine hohe Schallabsorption zu erreichen muss der Schall in einem hohen Anteil in den Absorber eindringen können und dort in den kleinen Löchern oder Schlitzen durch Reibung in Wärme umgewandelt werden. Durch die heutige Bearbeitung der massiven Trägerplatten in Form von Lochen, Nuten oder Schlitzen werden zu
viele Mikrolöcher durch den geschlossenen Teil der Trägerplatte abgedeckt und deshalb inaktiv. Um diesem Nachteil entgegenzuwirken muss die Trägerplatte intensiver bearbeitet werden. Dadurch wird aber die Stabilität des ganzen Schallabsorbers stark verringert, der Absorber wird durch die aufwändige Bearbeitung teurer und eine anschliessende Formatänderung wird erschwert bis verunmöglicht. Ein direkter Verbund, zum Beispiel durch ein direktes Verkleben, inklusive Resonanzraum zwischen einer dünnen mikroper- forierten Deckplatte und einer grob gelochten oder geschlitzten Trägerplatte bedingt eine Abstimmung zwischen den offenen Lochflächen, dies verunmöglicht einen modularen Aufbau von mikroperforierter Deckschicht und bearbeiteten Trägerplatte. Die direkte Verbindung von Deckschicht und Trägerplatte mit unterschiedlichen Perforationen (Mik- roperforation in der Deckschicht und grossformatige Lochung, Nutung oder Schlitzung) verursacht zudem, vor allem bei farbigen Oberflächen, störende Lichtreflektionen auf der Sichtseite des Absorbers.
Durch die Zwischenschicht, zum Beispiel in Form eines Abstandshalters, zwischen mik- roperforierten Deckschichten und festen Trägerkörper stehen bedeutend mehr offene Mikrolöcher zur Schallabsorption und Weiterleitung zur Verfügung. Der Schalldruck wird durch die erhöhte offene Fläche von der Deckschichtoberfläche weniger reflektiert und durch die Mikroperforation in stärkerem Masse absorbiert. Für eine optimale Dissipation des Schallpegels, d.h. die Umwandlung von Schallenergie in Wärmeenergie, kann der längenbezogene Strömungswiderstand durch die offene Wirkfläche in der Trägerplatte optimiert werden. Versuche haben gezeigt, dass mit weniger offener Wirkfläche in der Trägerplatte und entsprechender maximaler Wirkfläche, d.h. durch die Mikroperforation generierte offene Fläche, in der mikroperforierten Deckschicht mit diesen neuen Schallabsorbern mit Zwischenschicht, vorzugsweise mit Abstandhalter, gute Absorptionswerte
erzielt werden. Im Weiteren kann der Strömungswiderstand durch den Einbau von schallabsorbierendem Material optimiert werden.
Durch den Einbau eines schalldurchlässigen Abstandshalter können Anzahl und offene Fläche der Öffnungen im Trägermaterialien reduziert und dadurch die Stabilität, insbe- sondere bei heiklen Materialien mit geringer Eigenstabilität wie zum Beispiel Gips, verbessert werden. Dadurch können auch relativ grossflächige Schallabsorber stabil und mit geringerem Aufwand schnell und kostengünstig hergestellt und montiert werden. Eine direkte Abstimmung zwischen Deckschichten und Trägerplatten in Bezug auf die Positionierung der Öffnungen zum Erreichen einer durchgängigen offenen Lochfläche ist durch den Abstandshalter nicht mehr erforderlich. Trägerplatten aus unterschiedlichen Materialien können dadurch modular und unabhängig von der Deckschicht hergestellt und in einem zeitlich und bei Bedarf ach räumlich getrennten Schritt miteinander verbunden werden.
Im Weiteren wird durch die Zwischenschicht, insbesondere durch den Abstandshalter zwischen mikroperforierten Deckschichten und Trägeroberfläche, eine stabile gleichmäs- sige Struktur erreicht und die gewünschte Distanz zwischen beiden Schichten eingestellt, dadurch wird einerseits auf der Rückseite der mikroperforierten Deckschicht der zur Schallabsorption nötige Resonanzraum bereit gestellt und zudem werden störende optischen Lichtreflektionen vermieden. Die Zwischenschicht, zum Beispiel in Form eines Abstandshalters, kann auch Zusatzfunktionen wie Wärmeaufnahme mit energetischer Speicherung beinhalten.
Materialauswahl für Abstandshalter und bautechnische Varianten
Gemäss bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden Abstandshalter unmittelbar zwischen den mikroperforierten Deckschichten und der Trägerschicht angeordnet, die welche vom Schalldruck ungehindert durchdrungen werden können. Die bevorzugten Abstandshalter sind stabil und auf der Vorder - und auf der Rückseite eben gestaltet sein. Geeignet sind alle Arten von Abstandshaltern welche mit der mikroperforierten Deckschicht sowie mit der Trägerplatte verbunden, vorzugsweise verklebt, werden können. Ein geeigneter Abstandshalter ist dicker als 0.8 mm, vorzugsweise zwischen 1 .00 bis 3.00 mm, mit Vorteil 1 .5 bis 2.00 mm dick, und besteht aus nachhaltigem und beständigem Material. Für die Abstandshalter kommen folgende Materialien in Frage: a) 3 D Textilien wie Gewebe, Geflechte, Gestricke, Gelege, Noppen Fasern, in Glas-, Kohlefasermaterialien- und Aramide; b) offene poröse Schäume aus Glas, Metall oder Keramik; c) gestanzte Noppen-, Quadrat-, Route-, Pyramid-, Rillenprägung aus Metall oder Kunststoff.
Gemäss weiterer Ausführungsformen der Erfindung kommen für die Abstandshalter folgende Materialien in Frage: d) Wabenscheiben - vorzugsweise geschnitten - aus Papier, Karton, Aluminium oder Aramid.
Gemäss bevorzugten Ausführungsformen weisen die erfindungsgemässen mikroperfo- rierten Absorber folgenden Aufbau auf. Ein Abstandshaiter wird auf die Unterseite einer mikroperforierten Deckschicht oder aber auf eine Ober- und/oder Unterseite der Trägerschicht, vorzugsweise einer Trägerplatte verklebt.
In einem separaten Schritt wird die Trägerplatte nach einem modularen Raster gelocht oder geschlitzt um so eine offene Fläche von 26 % bis 40 % in der Trägerplatte zu erzielen. Es ist für den Fachmann klar, dass diese Bearbeitung der Trägerplatte erfolgt, bevor die die Zwischenschicht, zum Beispiel in Form eines Abstandshalters auf die Trägerplatte aufgeklebt wird. Die Deckschicht wird vorzugsweise in einem ersten Schritt perforiert und anschliessend mit dem Abstandshaiter vorzugsweise mittels Verkleben mit einer vorzugsweise auf dem Abstandshaiter angebrachten Leimschicht verbunden.
Während auf der Sichtseite der erfindungsgemässen schallabsorbierenden Elemente oder Absorber immer eine mikroperforierte Deckschicht angeordnet ist, kann auf der der Sichtseite abgewandten Rückseite je nach Verwendungszweck eine zweite mikroperforierte Deckschicht auf einem zweiten Abstandshaiter oder einer anderen Zwischenschicht, oder aber ein schallabsorbierendes Vlies und/oder Mineralfaserplatte angebracht werden.
Gemäss bevorzugten Ausführungsformen werden die erfindungsgemässen Abstandshaiter vorzugsweise aus Wabenmaterialien hergestellt. Der Unterschied zwischen Wabenmaterial und vorgenannten Materialien zur Erstellung der Zwischenschicht wie zum Beispiel Noppen ist in Bezug auf Funktion sehr gering. Die freie kommunizierende Verbindung zwischen mikroperforierter Deckschicht und rückseitiger Absorption durch eine mikroperforierte Deckschicht, Vlies oder Mineralfaser über die Öffnungen in der Trägerschicht wird durch die erfindungsgemässen Zwischenschichten annähernd für alle Öff-
nungen in der Deckschicht erreicht. Bei den Ausführungsformen mit Abstandshaltern zum Beispiel in Form eines Wabenmaterials ist dieser Vorteil weiterhin gegeben, auch wenn hier nicht mehr jede Öffnung in der Deckschicht in kommunizierender Verbindung mit jeder Öffnung in der Trägerschicht, zum Beispiel der Trägerplatte steht. Der Schall- druck sucht grösstenteils den Weg mit dem geringsten Widerstand und daher grösstenteils die kommunizierende Verbindung zwischen Mikroperforationsöffnungen und unmittelbar darunter liegenden Öffnungen in der Tragplatte und nur zu einem geringen Anteil einen weiteren Weg in Längs- und Querrichtung innerhalb der Zwischenschicht. Obwohl dem Schall bei den Abstandshaltern aus Wabenmaterial gemäss bestimmter Ausführungsformen der freie Weg in Längs- und Querrichtung innerhalb der Zwischenschicht nicht zur Verfügung steht, wird für einen ausreichenden Anteil der Mikroperforationsöffnungen in der Deckschicht eine kommunizierende Verbindung über die Öffnungen in der Trägerschicht mit der Rückseite des Absorbers zur Verfügung gestellt. Die Abstandshalter stellen zudem sicher, dass annähernd alle Mikroperforationsöffnungen in der Deckschicht offen sind und der zur Schallabsorption nötige Resonanzraum auf der Rückseite der mikroperforierten Deckschicht zur Verfügung steht. Eine sehr gute Schallabsorption wird bei Absorbern mit Zwischenschicht, zum Beispiel mit Abstandshaltern, erreicht wenn: i) die offene Lochfläche in der Trägerplatte 20 % bis 40 %, vorzugsweise 30% beträgt, ii) die Höhe der Abstandshalter, vorzugsweise der Wabenstruktur als Abstandhalter 1 .0 mm bis 3.0 mm, vorzugsweise 2.0 mm beträgt, und iii) die Zellweite der Waben 3.0mm bis 1 0.0 mm, bevorzugt 3.4 mm bis 4.8 mm beträgt, wobei diese Zellweite abhängig davon ist, ob das Deckschichtmaterial weich oder hart ist.
Die Absorptionsleistung wird ebenfalls durch die Gestaltung der offenen Fläche in der Trägerschicht, zum Beispiel dem Durchmesser und der Anordnung der Lochung in der Tragplatte, beeinflusst. Vorzugsweise wird eine offene Lochfläche von 26 bis 40%, besonders bevorzugt von 30% gewählt. Bevorzugte Materialien zur Herstellung der Abstandshalter aus Wabenmaterial sind: Papier, Karton, Aramid (Nomex-Aramid), Aluminium. Eine bevorzugte Wabenform ist die hexagonale, wobei auch rechteckige, quadratische, runde und beliebige andere Wabentypen benutzt werden können.
In der Figur 6 ist schematisch der Aufbau eines erfindungsgemässen schallabsorbieren- den Elements mit einem wabenförmigen Abstandshalter 33 dargestellt. Die Sichtseite des absorbierenden Elements wird von einer mit einer Mikroperforation versehenen Deckschicht 2 gebildet. Diese ist auf den wabenförmigen Abstandshalter 33 geklebt, der sie stabil und exakt planparallel zur Oberfläche der Tragplatte 1 2 in einem Abstand von 2 mm hält. Die Wabenstruktur stellt sicher, dass jeweils eine Vielzahl von Mikroperforati- onsöffnungen in der Deckschicht mit den Bohrungen 1 3 in der Tragplatte und dadurch mit dem Akustikvlies 5 auf der Rückseite der Tragplatte in kommunizierender Verbindung steht. Für die Mikroperforationsöffnungen in der Deckschicht, die keine direkte Verbindung zu einer 1 3 in der Tragplatte haben, bildet die Wabenstruktur den zur Schallabsorption nötigen Resonanzraum auf der Rückseite der mikroperforierten Deckschicht. In den Figuren 7, 8 und 9 sind konkrete Beispiele (masstabgetreu mit Vermassung) von weiteren Ausführungsformen schallabsorbierender Elemente mit wabenförmigen Abstandshaltern dargestellt. Die wesentlichen Masse der Lochung der Trägerplatte sind jeweils in der Figur angegeben.
Gemäss einer in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsform ist die Deckschicht ein 0.8 mm starkes Holzfurnier mit Mikrolöchern mit 0.5mm Durchmesser. Mehr als 300Ό00 Mikrolöcher pro Quadratmeter resultieren in einer offenen Fläche von 6%. Der Abstandshalter ist eine aramidverstärkte Papier-Wabenscheibe mit 1 .5 mm Höhe und 3.2 mm Zellweite mit einer Dichte von 48 oder bis zu 64 Kp/m3. Die Tragplatte aus MDF Gips ist mit Rasterbohrungen mit 8.0 oder 1 0.0mm Lochdurchmesser versehen, so dass eine Durchgangsfläche von 30 oder 40 % resultiert.
Gemäss einer weiteren in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsform ist die Deckschicht ein 0.8 mm starkes Holzfurnier mit Mikrolöchern mit 0.2mm Durchmesser. Diese Mikrolöcher sind mit einem Nadelverfahren in das vorzugsweise vorgängig lackierte Furnier einbebracht worden. Mehr als 300Ό00 Mikrolöcher pro Quadratmeter resultieren in einer offenen Fläche von etwa 1 %. Der Abstandshalter ist eine aramidverstärkte Papier- Wabenscheibe mit 1 .5 mm Höhe und 3.2 mm Zellweite mit einer Dichte von 48 oder bis zu 64 Kp/m3. Die Tragplatte aus MDF Gips ist mit Rasterbohrungen mit 8.0 oder 1 0.0mm Lochdurchmesser versehen, so dass eine Durchgangsfläche von 30 oder 40 % resultiert.
Wahlweise kann die Rückseite des Elements mit einer zweiten Deckschicht oder einem dämpfenden Vliesmaterial versehen werden.
Gemäss einer weiteren bevorzugten - nicht in den Figuren dargestellten - Ausführungs- form umfasst die Trägerschicht des schallabsorbierenden Elements ein Sandwich aus einer 1 6 - 20 mm starken Gipsfaserplatte und eine damit zu einem Verbund oder Sandwich verklebte Silikatplatte mit einer Stärke von 1 .9mm. Das Material der Silikatplatte ist zum Beispiel Palusol der Firma BASF. Die Trägerschicht wird nach dem Verkleben mit ei-
nem Raster von 1 6 auf 1 6 mm mit Bohrungen mit 1 0mm Durchmesser versehen. Anschliessend wird entweder eine Wabenstruktur aus Aluminium oder ein Glasvliesgitter als Zwischenschicht aufgeklebt, auf die wiederum eine Deckschicht aus mikroperforiertem (Raster 1 .8 X 0.9 mm; Lochdurchmesser 0.5mm) Holzfurnier oder Schichtfasermaterial geklebt wird. Alternativ kann vorgängig ein Sandwich aus Deckschicht und Zwischenschicht hergestellt werden, die anschliessend auf die gelochte Trägerschicht geklebt wird.
Bei dieser Ausführungsform weisen Trägerschicht-Materialien und Zwischenschicht einen Brennwert von 0 MJ/m2 auf, so dass selbst in Kombination mit einer brennbaren Deckschicht von weniger als 1 mm Dicke beim fertigen Produkt keine substanziellen brennba- ren Schichten vorliegen. Die Silikatschicht bläht sich bereits bei Temperaturen ab 200°C auf und wirkt als Schutzschild zum Feuer oder einer Hitzequelle hin.
BEZUGSZEICHEN
1 0 schallabsorbierendes Element
1 Trägerschicht
1 1 Öffnungen der Trägerschicht
1 2 Tragplatte
1 3 Bohrungen in der Tragplatte
2, 2.2 Deckschicht
21 Mikroperforation der Deckschicht
3, 3.2 Zwischenschicht
31 Noppen der Zwischenschicht
32 Basisschicht der Zwischenschicht
33 wabenförmiger Abstandshalter
4 Schallwellen
41 Reflexionen der Schallwellen
42 Durchdringungen der Schallwellen
5 Akustikvlies a Abstand der Mikroperforationslöcher b Durchmesser der Mikroperforationslöcher d Abstand zur schallharten Rückwand t Dicke des mikroperforierten Plattenabsorbers
Claims
Ein schallabsorbierendes Element ( 1 0), umfassend einen Resonator mit einer Deckschicht ( 2, 2.2 ) mit einer Mikroperforation ( 21 ); einer Trägerschicht ( 1 ) mit mehreren durchgehenden Öffnungen ( 1 1 ) wie insbesondere Bohrungen oder Schlitzungen; und einer Zwischenschicht (3, 3.
2), welche die Deckschicht ( 2) beabstandet von der Trägerschicht ( 1 ) hält, wobei die Zwischenschicht (3,
3.2) ausgebildet ist, um zur Erzeugung einer schallabsorbierenden Wirkung zwischen der Mikroperforation ( 21 ) der Deckschicht ( 2 ) und Öffnungen ( 1 1 ) der Trägerschicht ( 1 ) kommunizierende Verbindungen zu erstellen.
Das schallabsorbierende Element ( 1 0) nach Anspruch 1 , wobei die Deckschicht (2, 2.2) eines oder mehrere der folgenden Materialien umfasst: ein Holzfurnier, ein Holzwerkstoff, ein Kunstharzfurnier, einen Kunststoff, ein mehrlagiges mit Kunstharz imprägniertes Papier, eine Metallfolie, eine Metallplatte.
Das schallabsorbierende Element ( 1 0) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Trägerschicht ( 1 ) eines oder mehrere der folgenden Materialien umfasst: ein Holz, ein Holzwerkstoff, eine Spanplatte, eine Oriented Strand Board Platte (OSB-Platte), eine mitteldichte Faserplatte (MDF-Platte), eine hochdichte Faserplatte (HDF-Platte), eine Hartfaserplatte, eine Sperrholzplatte, eine organisch gebundene insbesondere zementgebundene Spanplatte, eine Gipsplatte, eine Gipskartonplatte, eine Wabenplatte, eine Leichtmetallplatte, eine Platte aus Kunststoff, Kunstharz, Gips oder Gipskarton, Silikat oder Glasschaum.
4. Das schallabsorbierende Element ( 1 0) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , wobei die Zwischenschicht (3, 3.2) eines oder mehrere der folgenden Materialien um- fasst: ein Textil insbesondere ein dreidimensional geformtes Textil wie beispielsweise ein Gewebe, Geflecht, Gestricke, Gelege; ein aus Noppen und Fasern hergestelltes Textil; ein Glasfasermaterial; ein Kohlefasermaterial; ein Aramid; einen porösen Schaum insbesondere aus Glas, Metall, Keramik; ein gestanztes Profil aus Metall oder Kunststoff mit einer Prägung wie beispielsweise Noppen, Rauten, Pyramide, Rillen oder ein Wabenmaterial aus Papier, Karton, Aramid, Aluminium; Wabenscheiben - vorzugsweise geschnitten - aus Polyamid, Papier, Karton, Aluminium und/oder den vorgenannten Materialien getränkt oder imprägniert mit Aramid .
5. Das schallabsorbierende Element ( 1 0) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Trägerschicht ( 1 ) plattenförmig ausgebildet ist.
6. Das schallabsorbierende Element ( 1 0) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Mikroperforation (21 ) der Deckschicht (2, 2.2 ) Löcher aufweist mit einem Durchmesser von 0.2 bis 1 mm, vorzugsweise von 0.5 mm und einem gegenseitigen Abstand von 1 0mm oder weniger und/oder die von der Mikroperforation gebildete offene Fläche in der Deckschicht 1 bis 7%, vorzugsweise 6% beträgt.
7. Das schallabsorbierende Element ( 1 0) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Trägerschicht ( 1 ) durchgehende Öffnungen ( 1 1 ) aufweist mit einem Durchmesser von 4mm oder mehr, vorzugsweise von 8mm bis 1 0 mm und einem gegenseitigen Abstand von 2mm oder mehr, vorzugsweise von 2 bis 4mm .
8. Das schallabsorbierende Element ( 1 0) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Trägerschicht ( 1 ) je eine Zwischenschicht ( 2, 2.2) vorgesehen sind, welche je eine Deckschicht (2, 2.2) beabstandet an der Trägerschicht ( 1 ) hält.
9. Das schallabsorbierende Element ( 1 0) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Trägerschicht ( 1 ) zwei gegenüberliegenden Seiten aufweist und die Zwischenschicht (3, 3.2 ), welche die Deckschicht ( 2, 2.2 ) beabstandet an der Trägerschicht ( 1 ) hält auf einer der Seiten der Trägerschicht ( 1 ) vorgesehen ist und auf der anderen Seite der Trägerschicht ( 1 ) eines oder mehrere der folgenden Materialien angebracht ist: ein Vlies, eine Glasfasermatte, ein Schaumstoff, ein Füllstoff, ein Dämmstoff.
10. Das schallabsorbierende Element ( 1 0) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Zwischenschicht eine Dicke von zwischen 1 mm und 5mm aufweist, vorzugsweise 1 mm bis 3mm und bevorzugt 1 .5 bis 2mm beträgt.
1 1. Das schallabsorbierende Element nach einem der Ansprüche 1 bis 1 0, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Zwischenschicht und der Deckschicht eine Flammschutzschicht angeordnet ist.
12. Das schallabsorbierende Element nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Flammschutzschicht an der Rückseite der Deckschicht angeordnet und die Mikroperforation in den Verbund aus Flammschutzschicht und Deckschicht angebracht ist, oder dass die Flammschutzschicht an der Rückseite der Deckschicht angeordnet ist und ein Flies umfasst.
13. Das schallabsorbierende Element nach einem der Ansprüche 4 bis 1 0, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht ein Wabenmaterial umfasst, das aus Flammschutzmaterial gefertigt ist, Flammschutzmaterial umfasst oder die Waben mit schalldurchlässigem Flammschutzmaterial gefüllt sind.
14. Ein Verbund aus einer Deckschicht ( 2, 2.2) mit einer Mikroperforation ( 21 ) und einer Zwischenschicht (3, 3.2), welche mit der Deckschicht ( 2, 2.2) verbunden ist, wobei die Zwischenschicht (3, 3.2) für die kommunizierende Verbindung mit einer Öffnungen ( 1 1 ) aufweisenden Trägerschicht ( 1 ) ausgebildet ist, wobei die Deckschicht (2, 2.2 ) eingerichtet ist, um zur Erzeugung einer schallabsorbierenden Wirkung eines aus der Deckschicht ( 2, 2.2 ), der Zwischenschicht (3, 3.2 ) und der Trägerschicht ( 1 ) gebildeten schallabsorbierenden Elements ( 1 0) zwischen der Mikroperforation ( 21 ) der Deckschicht (2, 2.2) und Öffnungen ( 1 1 ) der Trägerschicht ( 1 ) eine kommunizierende Verbindung zu erstellen.
15. Der Verbund nach Anspruch 14, wobei die Deckschicht ( 2, 2.2 ) eines oder mehrere der folgenden Materialien umfasst: ein Holzfurnier, ein Holzwerkstoff, ein Kunstharzfurnier, einen Kunststoff, ein mehrlagiges mit Kunstharz imprägniertes Papier.
16. Der Verbund nach Anspruch 1 4 oder 1 5, wobei die Zwischenschicht (3, 3.2) eines oder mehrere der folgenden Materialien umfasst: ein Textil insbesondere ein dreidimensional geformtes Textil wie beispielsweise ein Gewebe, Geflecht, Gestricke, Gelege; ein aus Noppen und Fasern hergestelltes Textil; ein Glasfasermaterial; ein Kohlefasermaterial; ein Aramid; einen porösen Schaum insbesondere aus Glas, Metall, Keramik; ein gestanztes Profil aus Metall oder Kunststoff mit einer Prägung wie beispielsweise Noppen, Rauten, Pyramide, Rillen; Wabenscheiben - vorzugsweise geschnitten - aus Papier, Karton, Aluminium und/oder Aramid.
Der Verbund nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht und/oder die Zwischenschicht ein Flammschutzmaterial umfasst oder dass zwischen der Deckschicht und der Zwischenschicht eine Flammschutzschicht angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung eines schallabsorbierenden Elements (10), wobei eine Deckschicht (2, 2.2) mit einer Mikroperforation (21), eine Trägerschicht (1) mit mehreren durchgehenden Öffnungen (11) wie insbesondere Bohrungen oder Schlitzungen und eine Zwischenschicht (3, 3.2), welche die Deckschicht (2, 2.2) beabstandet an der Trägerschicht (1) hält, angeordnet werden, wobei die Zwischenschicht (3, 3.2) ausgebildet ist, um zur Erzeugung einer schallabsorbierenden Wirkung zwischen der Mikroperforation (21) der Deckschicht (2, 2.2) und Öffnungen (11) der Trägerschicht ( 1 ) eine kommunizierende Verbindung zu erstellen.
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