DE1547085C - Biegeweicher Schalldammstoff - Google Patents

Description

Bis zu einem gewissen Grade wurden inzwischen

40 diese Lehren auch auf die Baustoffe übertragen, aus

denen Wandplatten für die Schalldämmung herge-

·. · ' · stellt wurden. Durch die deutsche Auslegeschrift

1134 191, die österreichische Patentschrift 233 216 und den Aufsatz »Schalldämmstoffe aus Kunststoff« 45 von Dr. Karl Kurz aus »Lärmbekämpfung«, 9. Jahrgang, Heft 6, 1965, ist bekannt, zur Herstellung von

Die Erfindung betrifft einen aus plastischen Binde- Wandmaterialien aus plastischen Stoffen, z. B. Kunstmitteln und darin homogen verteilten Füllstoffen stoff, Kautschuk, Bitumen und Mischungen aus ihnen bestehenden biegeweichen Schalldämmstoff mit einer beschwerende, verhältnismäßig kleinkörnige Werkderartigen Weichheit und einem derartigen Füllüngs- 50 stoffe in diesen Massen homogen fein zu verteilen, grad, daß das kennzeichnende Verhältnis des dyna- so daß ein gleichmäßiges beschwertes Flächenmatemischen Elastizitätsmoduls oberhalb 1000 Hz zur rial entsteht, das im Gegensatz zu den mit Einzeldritten Potenz des spezifischen Gewichtes und damit massen versehenen Platten eine ziemlich homogene Ε/ρ³ klein ist. Struktur hat und bei Bedarf beliebig zugeschnitten

Ein solcher verhältnismäßig verlustloser und In- 55 und auch in räumliche Formen, z. B. Wölbungen folge Reflexion den Schalldurchgang hindernder aller Art, gebracht werden kann. Mischt man ein Schalldämmstoff ergibt sich durch eine Umrechnung Bindemittel der genannten Art mit einem solchen aus der Gleichung 14 auf, S. 176 des Buches »Die Füllstoff in verschiedenen Mischungsverhältm"ssen, so wissenschaftlichen Grundlagen der Raumakustik«,. * liegen die spezifischen Gewichte der Mischungen 1950, von Lothar Cremer. Aus der Original- 60 zwischen dem spezifischen Gewicht des reinen Bindegleichung 14 auf S. 176 des genannten Buches hat mittels und dem Schüttgewicht des Füllstoffes, welman bisher Lehren zum technischen Handeln abge- ches mit steigender Füllung angenähert wird,
leitet, die zu zweckmäßigen Gestaltungen von Wand- Die dynamischen Ε-Moduli solcher gefüllter plasti-

platten als Bauteil führten. scher Stoffe hatten bisher die Größenordnungen unter

So ist es durch die deutsche Patentschrift 880 798 65 10¹⁰ dyn/cm², und die spezifischen Gewichte lagen bekannt, Rillen in die Wandplatten zu fräsen, um zwischen 1 und 1,5 g/cm³. Im Gegensatz zu Schalldurch diese Formgebung die Biegesteife des Bauteiles dämmstoffen hatten Entdröhnungsmittel (mit denen zu vermindern, ohne das Gewicht wesentlich zu die Erfindung an sich nichts zu tun hat) E-Moduli

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von mehr als 10¹⁰ dyn/cm² und spezifische Gewichte Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

von möglichst weniger als 1 g/cm³ (vgl. »Schall- löst, daß bei einem Schalldämmstoff der eingangs

dämmstoffe aus Kunststoff«, von Dr, Karl Kurz aus erwähnten Art das kennzeichnende Verhältnis klei-

» Lärmbekämpfung«, 9. Jahrgang, Heft 6, 1965, und ner ist als das kennzeichnende Verhältnis von Blei,

»Über das dynamisch-elastische Verhalten linearer, 5 -. .'—, „,. . . .,„„ dyncm' . " ...

vernetzter und gefüllter Kunststoffe« von Becker ^{wobei El}^ ^Wemer *** ¹⁰* —ψ~ ^ist : ■ ν \λν..;

und Oberst aus »Kolloid-Zeitschrift«, 148. Band, Gegenüber der bisherigen Lehre, daß Wänder für

Heft 1 und 2, S. 6 bis 16 [Ϊ956]). die Schalldämmung biegeweich und schwer sein" inüs-

Da es sich hier um Schwingungsvorgänge handelt, ' sen, eröffnet die Erfindung also Wege zur Verwenist der dynamische Ε-Modul des fertigen Platten- io dung von Materialien mit hohem Elastizitätsmodul, materials zu berücksichtigen, der bei der Verwen- wenn Dir spezifisches Gewicht ausreichend hoch ist dung von plastischen Bindemitteln stets größer als und auch zur Verwendung von leichten Materialien, der statische Ε-Modul ist. Da der Koinzidenzeffekt solange ihr Elastizitätsmodul niedrig genug ist, für im allgemeinen oberhalb 1000 Hz auftritt, istder dy- die Herstellung schalldämmender Wände, namische Elastizitätsmodul nur dieses Frequenz- 15 Es werden also auch spezifisch leichte Werkstoffe bereiches zu berücksichtigen, im Gegensatz zu dem zur Schalldämmung verwendet, wenn ihre Weichheit dynamischen Elastizitätsmodul unter 100 Hz, der bei so eingestellt ist, daß ihr kennzeichnendes Verhältschwingungsisolierenden Gummielementen zu be- ms El ρ³ gleich oder kleiner ist als das kennzeichrücksichtigen ist. Der dynamische Elastizitätsmodul nende Verhältnis von bekannten schweren Werkstofplastischer Massen ist aber im-Frequenzbereich ober- so fen, z.B. Stahl. Diese Weicheinstellung kann durch halb 1000 Hz im allgemeinen zehnmal größer als im Zugabe von Weichmachern erfolgen, durch unvoll-Frequenzbereich unter 100 Hz. Außerdem wurde ständige Vernetzung bei Stoffen mit vernetzter Molefestgestellt, daß bei bestimmten Mischungsverhältnis- külstruktur oder dadurch, daß die beiden Komposen ein maximaler Elastizitätsmodul erreicht wird. nenten von ^-Komponenten-Bindemitteln nicht in Unterhalb dieses Maximums des Ε-Moduls sind aber 35 stöchiometrischem Verhältnis miteinander gemischt die spezifischen Gewichte klein. Füllt man die plasti- werden.

sehen Bindemittel so hoch, daß das Maximum des Die notwendige geringe Steife erhält man aber

Ε-Moduls überschritten wird, so werden die Platten auch gemäß der Erfindung mechanisch durch schwa-

spröde, brüchig oder gar bröckelig. dies Schäumen. Die Schäumung muß in dem Augen-

Wird ' ein Bindemittel mit jeweils verschiedenen 30 blick abgebrochen werden, wenn das spezifische GeFüllstoffen gefüllt, z. B. mit Schwerspat oder Blei- wicht noch nicht wesentlich vermindert, jedoch die oxyd, so erhält man Mischungen unterschiedlichen Steife der Schicht bereits genügend herabgesetzt ist. _ spezifischen Gewichtes, aber nahezu gleicher innerer Durch die Erfindung gelingt es also einerseits, aus Steife. Die beiden Beispiele zeigen, daß hier gerade Werkstoffen mit hohem Elastizitätsmodul durch Eindas akustisch bessere, also schwerere Material das 35 stellung eines entsprechenden spezifischen Gewichtes teuerere ist und daher, in der Praxis oft aus Kosten- Wände herzustellen mit mindestens gleichguter gründen das akustisch schlechtere, also leichteres Schalldämmung wie biegeweiche Wände und ande-Material bevorzugt wird. Andererseits: besteht ein rerseits aus Werkstoffen mit niedrigem spezifischem Widerspruch zwischen dieser akustischen Forderung Gewicht durch Einstellung eines geeigneten Elastizi- und den Wünschen des Leichtbaus, z.B. bei Fahr- 40 tätsmoduls Wände herzustellen, die mindestens die zeugen, weil ausreichende Schalldämmung nur mit gute Schalldämmung von schweren Wänden haben, entsprechenden Wandgewichten gewährleistet ist. Die Erfindung ermöglicht es also auch, den spezi-

Aus der erwähnten Formel 14 im Buch von fisch leichteren Werkstoff mit dem preisgünstigeren L. Cremer auf S. 176 kann man erst nach mathe- leichten Füllstoff so einzustellen, daß er einem schwemätischer Umformung entnehmen, daß die schall- 45 fen Werkstoff akustisch gleichwertig wird, dämmende Wirkung von Baustoffen vom Verhältnis , Die Änderung des spezifischen Gewichtes als phy- E! ρ³ abhängt und daß sie um so größer ist, je kleiner sikalischer Eingriff in die Mischung ist der Änderung der Wert dieses Verhältnisses der Materialkonstanten des Elastizitätsmoduls als chemischer Eingriff in die ist. Es geht aber weder aus der ursprünglichen noch Mischung durch Weichmacheränderung akustisch aus der umgeformten Gleichung hervor, bis zu wel- 50 gleichwertig. Einer Änderung des spezifischen Gechen Werten dieses Verhältnisses der Materialkon- wichtes um den Faktor 2 ist akustisch die Änderung stanten man zur Erreichung besonderer Vorteile her- des Elastizitätsmoduls um den Faktor 1/8 gleichuntergehen kann und muß. . wertig. Eine Verminderung des Ε-Moduls ist aber

Aus dem beschriebenen Stand der Technik ergibt beispielsweise dann nicht mehr möglich, wenn die sich weiterhin, daß die bisherigen Baustoffe aus pla- 55 Arbeitstemperaturen in der Nähe des Erweichungsstischen Bindemitteln und darin homogen verteilten punktes des Bindemittels liegen oder das Bindemittel Füllstoffen für die Herstellung schalldämmender bereits in seiner weichsten Form vorliegt. Bauteile entweder ein zu geringes spezifisches Ge- Wohl die häufigste Aufgabe der Praxis ist die Verwicht oder einen zu großen Elastizitätsmodul auf- besserung der Schalldämmung von bereits bestehenwiesen. 60 den Wänden. Hierfür schlägt die Erfindung vor, daß

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zu- das'kennzeichnende Verhältnis Ε/ρ³ des Schalldämmgrunde, Baustoffe mit verbesserten schalldämmenden stoffes bei Anordnung desselben als Vorsatzschale Eigenschaften zu schaffen und insbesondere die im Abstand vor einer bestehenden Wand oder als schalldämmenden Eigenschaften von Stoffen mit nied- Belag direkt auf der Wand kleiner ist als das kennrigem spezifischem Gewicht oder hohem Elastizitäts- 65 zeichnende Verhältnis des Materials der bestehenden modul so zu verbessern, daß auch solche Baustoffe Wand. Aus der Tatsache, daß das vorgeschlagene zur Herstellung schalldämmender Bauteile verwen- Belagmaterial zur Verbesserung einer Trennwand so det werden können. . angewandt wird, daß seine Kennzahl kleiner ist als

die Kennzahl des Wandmaterials, ergibt sich ζ. Β., daß im Fahrzeugbau und im Maschinenbau solche Materialien kleinere Kennzahlen haben müssen als Eisen bzw. Stahl, also kleiner als 4-10⁹. Entsprechendes gilt für Wandungen aus anderen Materialien, z. B. aus Bleiblechen mit Ε/ρ³ = 10⁸.

Werden Materialien gemäß der Erfindung auf z. B. einem Trägerwerkstoff aufgebracht, der reißfest, bruchfest und nicht spröde ist, dann muß er so beschaffen, z. B. so dünn sein, daß er die akustischen Eigenschaften des Dämmstoffes nicht beeinflußt. Hierfür kommen Textilgewebe, dünne reißfeste Kunststoffolien und ähnliches in Betracht.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Materialien erfolgt im übrigen mittels bekannter Verfahren durch Rühren, Kneten, Walzen u.dgl. Die Herstellung der Platten aus diesen Mischungen erfolgt ebenfalls nach bekannten Verfahren durch Gießen, Pressen, Walzen usw., und die Aushärtung des Materials kann in bekannter Weise durch Trocknen oder durch chemische Abbindevorgänge, wie z. B. Polymerisation, Polyaddition oder Polykondensation, erfolgen.

Mit folgendem Beispiel soll die Herstellung solcher Schalldämmstoffe erläutert werden:

8,5 kg PyC-Pulver , '

- 7,5 kg Dioctylphthalat

72,0 kg Bleipulver
10,0 kg Bariumsulfat (Schwerspat)
2,0 kg Zuschlagstoffe, wie Pigmente,
Schwebemittel u. dgl.

ίο Diese Stoffe werden im Kneter innig gemischt, anschließend in eine flache Form gegossen oder auf eine Bahn eines reißfesten textlien Trägers in gleichmäßiger Dicke, ζ. Β. durch Spritzen, Gießen oder Rakeln, aufgetragen und schließlich bei einer Temperatur von 140° C geliert. Die fertige flexible Bahn hat ein kennzeichnendes Verhältnis Ε/ρ³, das kleiner als 10⁸ist. _

Zur Bestimmung des kennzeichnenden Verhältnisses Ε/ρ³ werden E und ρ getrennt bestimmt, und es

ao werden in der Physik übliche Meßmethoden angewendet. Im übrigen können handelsübliche Meßgeräte verwendet werden.

Claims (5)

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ändern. Es bedarf also besonderer konstruktiver Patentansprüche· Maßnahmen, um die Biegesteife zu verringern.

Außerdem ist es durch die deutsche Patentschrift 1 015 209 bekannt, die Wandplatten durch das An-

■ L Aus plastischen Bindemitteln und darin 5 bringen von verhältnismäßig großen Einzelmassen homogen verteilten Füllstoffen bestehender biege- zu beschweren, wobei die Einzelmassen auch im weicher Schalldämmstoff mit einer derartigen Plattenmaterial eingebettet sein und aus Stücken von Weichheit und einem derartigen Füllungsgrad, Metallschrott, Kieselsteinen, Betonstücken u. dgl. bedaß das kennzeichnende Verhältnis des dynami- stehen können. In diesen Fällen wurde die Masse sehen Elastizitätsmoduls oberhalb 1000 Hz zur io pro Flächeneinheit des Bauteiles »Wandplatte« erdritten Potenz des spezifischen Gewichtes und höht, ohne dabei seine Biegesteife zu verändern. Auf damit £/ρ³ klein ist, dadurch gekenn- beiden Wegen verfolgte man das Ziel, die Wandzeichnet, daß das kennzeichnende Verhält- platten nicht nur schwer, sondern auch biegeweich nis der Werkstoffe des Schalldämmstoffes kleiner zu machen, um den sogenannten Koinzidenzeffekt ist als das kennzeichnende Verhältnis von Blei, 15 in einen höheren Frequenzbereich zu verschieben. ' u · ε·/ »11 · 1 in» dyncm⁷ . ' Die Vermeidung des Koinzidenzeffektes im Bereich

wobei Β/ρ» kleiner als 10»,—r- ist. technisch interessierender Frequenzen ist eine not-

2. Schalldämmstoff nach Anspruch 1, da- wendige Maßnahme zur Verbesserung der Schalldurch gekennzeichnet, daß das kennzeichnende dämmung.

Verhältnis E/ρ³ des Schalldämmstoffes bei An- ao Während es erfahrungsgemäß für bauakustische Ordnung desselben als Vorsatzschale im Abstand Zwecke ausreicht, wenn die Koinzidenzfrequenz (gevor einer bestehendenWand oder als Belag direkt maß DIN 4109 und DIN 52 210) oberhalb 3200 Hz, auf der Wand kleiner ist als das kennzeichnende also oberhalb der oberen Frequenzgrenze bau-Verhältnis des Materials der bestehenden Wand. akustischer Prüfung liegt, werden wegen der hoch-

3. Schalldämmstoff nach Anspruch 1 oder 2, 25 frequenten Anteile in den Maschinengeräuschen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung des- z. B. für den Schallschutz im Maschinen- und Fahrseiben auf einem reißfesten, bruchfesten und zeugbau, wesentlich höhere Koinzidenzfrequenzen nicht spröden Trägerwerkstoff dieser so beschaf- notwendig. Es ist aus der österreichischen Patentfen, z. B. so dünn ist, daß er die akustischen schrift 233 216 bekannt, aus diesem Grunde für die-Eigenschaften des Schalldämmstoffes nicht be^ 30 sen technischen Bereich die Koinzidenzfrequenzen einflußt. auf über 7000Hz zu verlegen. Zudem sind im Ma-

4. Schalldämmstoff nach Anspruch 1 oder 2, schinen¹- und Fahrzeugbau schwere Wände aus kondadurch gekennzeichnet, daß er die Form einer struktiven Gründen unerwünscht.

homogenen Platte besitzt. Schalldämmende Wände aus leichten Baustoffen

5. Schalldämmstoff nach einem der An- 35 dürfen nicht leichter als 4 kg/qm sein. Diese untere sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Grenze hat akustische Gründe, weil gute Schalldäm-· der Elastizitätsmodul durch schwaches Schäumen mung mit guter Reflexion an der Trennwand gleichvermindert ist. zusetzen ist.