DE3541386A1

DE3541386A1 - Akustisch poroeses verbundmaterial fuer bauzwecke

Info

Publication number: DE3541386A1
Application number: DE19853541386
Authority: DE
Inventors: John Sauder Forry; Karl Bruce Lancaster Pa. Himmelberger
Original assignee: Armstrong World Industries Inc
Current assignee: Armstrong World Industries Inc
Priority date: 1985-01-14
Filing date: 1985-11-22
Publication date: 1986-07-17
Also published as: DE3541386C2; AU4916385A; LU86190A1; US4585685A; AU566102B2; ZA857894B; ATA346085A; NL8600051A; JPS61163846A; BE904025A; FR2575968B1; SE8600125L; FR2575968A1; IT1186178B; ES550845A0; IT8523348A0; AT391445B; GB8600744D0; GB2169525A; ES8801776A1

Description

Akustisch poröses Verbundmaterial für Bauzwecke

Die Erfindung betrifft ein akustisch poröses Verbundmaterial für Bauzwecke sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Akustische Baumaterialien werden in weitem Rahmen für die Regulierung der Geräuschpegel und des Widerhalls in vielen unterschiedlichen Umgebungen eingesetzt. Zur Erzielung einer Schallabsorption werden gewöhnlich Materialien mit einer porösen Oberfläche verwendet. Der Schall tritt durch die Oberfläche des porösen Materials ein und, wenn sich die Luft in dem Material hin- und herbewegt, wird die Schallenergie in Reibungswärme umgewandelt. Ein solches akustisches Material wird bisher durch Naßablegeverfahren hergestellt, wobei Aufschlämmungen von suspendierten Materialien benutzt werden. Die erhaltenen Produkte haben jedoch eine Vielzahl von Nachteilen. Wegen der Naßablegung sind die Fasern eng gepackt, so daß der Schall nicht leicht in die Platte eindringen kann. Eine naß abgelegte Platte muß deshalb perforiert oder geritzt werden, um ein akzeptables akustisches Leistungsvermögen zu erhalten. Außerdem erfordert das Trocknen der naß abgelegten Plattenprodukte übermäßig viel Energie. Aus diesem Grund möchte man akustische Platten mit einem trocknen Herstellungsprozeß erzeugen.

Die Herstellung von akustischen Platten durch Naßfor-

mung ist beispielsweise aus den US-PSen 2 968 327, 2 995 198, 3 223 580, 3 286 784 und 3 779 862 bekannt. Die dabei durch Naßformung hergestellten Produkte haben im Einsatz als akustische Materialien die erwähnten Nachteile, nämlich daß zur Verbesserung ihrer akustischen Eigenschaften Perforierungen oder Nutungen vorgenommen werden müssen. Zusätzlich werden diese Materialien mit Textilsichtmaterialien benutzt/ die perforiert sind. Zur Herstellung von akustischen Materialien hat man bisher Zuschlagstoffsichtmaterialien nicht erfolgreich eingesetzt, da sie sich nicht richtig an der Platte haftend befestigen lassen, wenn diese sidhim nassen Zustand befindet. Dies kann davon herrühren, daß aufgrund der Verfestigung, die den Zuschlagstoff an der nassen Platte haften läßt, sich eine Verdichtung der Platte einstellt, so daß sie für akustische Zwecke nicht langer geeignet ist, und/oder weil die Platten sichtseitig, um sie akustisch porös zu machen, nicht mit Nuten bzw. Ritzen versehen werden können, ohne daß dadurch das Aussehen der Platte wesentlich beeinträchtigt wird. Wenn der Zuschlagstoff haftend mit einer trockenen Platte verbunden wird, nachdem diese eine ziemlich starre Struktur angenommen hat, ergibt sich ebenfalls eine Vielzahl von Problemen. Wenn beispielsweise unebene Oberflächen vorhanden sind, verringert sich die akustische Leistung, da der zum Anhaften der Teilchen verwendete Klebstoff den Zugang zum Platteninneren blockiert, wobei die haftend gebundenen Teilchen abbröckeln und sich ablösen. Ein solcher Abrieb führt dazu, daß Oberflächenmaterial abblättert und sich abschält, was unter dem Gesichtspunkt des Aussehens und der akustischen Leistung nicht akzeptabel ist. Eine solche Platte ist unter Bezugnahme auf den Stand der Technik in der Zeichnung gezeigt. Die Platte 10 ist naß abgelegt,

getrocknet und gelocht und mit Ritzen 13 versehen. Die Zuschlagstoffe bzw. Aggregatteilchen 12 sind an der Platte 10 durch eine Klebstoffschicht 11 gehalten.

Solche neuerdings hergestellten trocken geformten Produkte, die sich akustische Materialien verwenden lassen, sind Mineralwollefaserplattenprodukte, wie sie aus den TJS-PSen 4 097 209 und 4 146 564 bekannt sind. Wegen Schwierigkeiten bei der Bemessungsregulierung müssen diese Produkte jedoch dick gebaut sein. Sie werden gewöhnlich mit einem Gewebe als Sichtmaterial versehen, um ein entsprechendes ästhetisches Aussehen zu gewährleisten.

Vorrichtungen für die Trockenherstellung von Platten, die Arbeitsverfahren dieser Vorrichtungen und die speziellen/ auf diese Weise hergestellten Produkte sind in den ÜS-PSen 4 432 714, 4 435 353 und 4 476 175 beschrieben. Die erhaltenen Produkte sind Bahnen aus Mineralwolle und Bindemittel, die wahlweise mit einem Perlitkernmaterial kombiniert sein können. Die erhaltenen Verbundmaterialien haben jedoch kein gefälliges Aussehen und erfordern eine Farbgebung und dergleichen, damit sie vom ästhetischen Gesichtspunkt akzeptabel sind.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, ein trocken geformtes Plattenprodukt für akustische Zwecke zu schaffen, das eine Sichtseite mit gefälligem Aussehen hat und trotzdem akustisch porös ist, wobei solche Baumaterialien sichtseitig mit einem Aggregatmaterial bzw. Zuschlagmaterial versehen sein sollen, das im wesentlichen nicht abbröckelt und zu dem gefälligen Aussehen beiträgt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Patentansprüchen beschriebenen Verbundkörper bzw. Verbundmaterialien sowie durch ihre entsprechenden Herstellungsverfahren .

Erfindungsgemäß werden somit akustisch poröse Baumaterialien geschaffen, die durch Anordnung eines Zuschlagstoffmaterials auf der Oberfläche einer trocken geformten Bahn, die ein Fasermaterial und ein organisches Bindemittel aufweist, und durch Verfestigen des Verbundmaterials hergestellt werden, so daß das Zuschlags toff material in der Bahn eingebettet ist. Das entstehende Produkt ist akustisch porös. Bei einer bevorzugten Ausführung ergibt der Einbettungsprozeß eine im wesentlichen ebene Oberfläche, die relativ frei von Flächeneinritzungen ist.

Bei der Herstellung des akustisch porösen Verbundkörpers wird von einer trocken geformten Bahn ausgegangen, die im wesentlichen Fasermaterial und ein organisches Bindemittel aufweist. Ein Zuschlagstoffmaterial wird in die Bahn als Zwischenschicht so eingebracht, da-ß der größte Teil der Teilchen in Berührung mit der Bahn steht. Die Kompressibilität des Zuschlagstoffmaterials bezogen auf die Kompressibilität der Bahn ist derart, daß der Zuschlagstoff in der Bahn eingebettet werden kann. Dieser Schichtkörper wird verfestigt und gehärtet. Dadurch wird im wesentlichen der gesamte Zuschlagstoff wenigstens teilweise in die Bahn eingebettet. Die Oberfläche des gehärteten Aufbaus hat die Kontor der Verfestigungseinrichtung.

Der gehärtete Körper ist akustisch porös.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird zur Herstellung des akustich porösen Verbundkörpers eine

trocken geformte Bahn benutzt, die im wesentlichen aus Fasermaterial und organischem Bindemittel besteht, wobei eine Schicht aus einem Oberflächengemisch bestehend aus Zuschagstoff und organischem Bindemittel in die Bahn als Zwischenschicht eingebracht wird. Die Kompressibilität der Bahn ist derart beschaffen, daß der Zuschlagstoff in die Bahn eingebettet werden kann. Anschließend wird der Schichtkörper verfestigt und gehärtet/ wodurch das Zuschlagstoffmaterial angrenzend an die Bahn wenigstens teilweise darin eingebettet ist und die Oberfläche des gehärteten Aufbaus die Kontur der Befestigungseinrichtung besitzt. Der erhaltene gehärtete Körper ist akustisch porös.

Ein auf diese Weise hergestellter akustisch poröser Verbundkörper hat ein Oberflächenmaterial aus Zuschlagstoff auf einer trocken geformten Bahn, die im wesentlichen Fasermaterial und organisches Bindemittel aufweist. Bei der Bahn ist der größte Teil des Zuschlags tof fmaterials wenigstens teilweise darin eingebettet, wobei die Oberfläche des Verbundkörpers eine Kontur besitzt, die der Einrichtung entspricht, die zur Verfestigung verwendet wird.

Alternativ kann der verfestigte akustisch poröse Verbundkörper ein Oberflächenmaterial aufweisen, das aus einer Mischung aus einem Zuschlag Stoffmaterial und einem organischen Bindemittel auf einer trocken geformten Bahn besteht, die im wesentlichen Fasermaterial und organisches Bindemittel aufweist. Bei der Bahn ist das Zuschlagstoffmaterial angrenzend an die Bahn wenigstens teilweise darin eingebettet. Die Oberfläche des Verbundkörpers besitzt die Kontur der Einrichtung, die zur Bewirkung ihrer Verfestigung

benutzt wird.

Erfindungsgemäß wird somit ein im wesentlichen faserförmiges Material in die Form einer Bahn gebracht, wobei das Fasermaterial mit einem organischen Bindemittel vermischt ist. Bevorzugte Fasermaterialien sind Mineralwolle oder Steinwolle/ wobei auch andere Fasermaterialien verwendet werden !können, wie beispielsweise Glasfasern oder Keramikfasern. Geeignet sind auch organische Fasermaterialien, wie Kohlenstoffasern, Polyesterfasern, Aramidfasern, Zellulosefasern, Acrylfasern, Modacrylfasern und dergleichen. Die Bahn wird vorzugsweise derart hergestellt, daß das organische Bindemittel innig mit dem Fasermaterial vermischt ist. Beispiele für zweckmäßige organisehe Bindemittel sind Stärke, sowohl freifließende Stärke als auch vorgelierte Stärke, Melamin-Formaldehydharze, Phenolharze, Harnstoff-Formaldehydharze, Epoxyharze, Polyesterharze und dergleichen. Geeignet, wenn auch weniger bevorzugt sind thermoplastische Harze.

Die Bahn aus Bindemittel und Fasermaterial wird durch bekannte Mittel trocken gebildet. Dabei sind das Fasermaterial und das organische Bindemittel gut vermischt. Die Bahn ist ausreichend elastisch für das Einbetten des Zuschlag stoff materials. Die Bahn kann mit Hilfe mechanischer Einrichtungen hergestellt werden, beispielsweise durch aerodynamische Ausformung mit einer Vorrichtung nach der US-PS 4 432 714. Bei Verwendung einer solchen Vorrichtung kann die Stärke der Bahn sowie ihre Zusammensetzung mit großer Genauigkeit eingestellt werden, insbesondere wenn Mineralwolle als Fasermaterial verwendet wird.

Die Bahnen können auch direkt des als Teil des Faserformungsprozesses bekannten Verfahrens hergestellt werden. Beispielsweise bei der Benutzung von Glasfasern können mit speziellen Vorrichtungen Matten aus Glasfaser und Bindemittel hergestellt werden, die sich ändernde Dicken haben.

Solche erfindungsgemä-ß verwendeten Bahnen, die vorher hergestellt oder als Ausgangsprodukt verwendet werden können, werden als "trocken geformt" bezeichnet.

Als Zuschlagstoff für das Oberflächenmaterial kann im wesentlichen jedes teilchenförmige Material benutzt werden, das für die Herstellung von Baumaterialien geeignet ist. Beispiele sind Perlit, geschäumter Perlit, Vermiculit, Siliziumdioxidsand, Talk, teilchenförmiges Glas, gemahlener Stein, Marmorstückchen, Holzschnitzel und dergleichen. Wenn jedoch der Prozentsatz an offener Fläche und der Porosität der Zuschlagstoffteilchen abnehmen, kann sich eine Schallreflexion einstellen. Bevorzugt werden deshalb Materialien, wie Perlit, geschäumter Perlit und Vermiculit.

Bevorzugt ist, nur soviel Zuschlagstoff zu verwenden, um die Oberfläche der Bahn abzudecken, so daB nach dem Verfestigen ausreichend Raum zwischen den Zuschlagstoff teilchen verbleibt, die den Durchgang des Schalls in die Bahn erlauben. Vorzugsweise wird eine Einzelschicht des Zuschlagstoffs verwendet, es ist jedoch unmöglich, eine Einschichtabdeckiang zu erreichen, insbesondere dann, wenn die trocken geformte Bahn eine ziemlich unregelmäßige

Oberfläche hat.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine trocken geformte Bahn, auf der Zuschlagstoffmaterial verteilt ist,

Fig. 2 die Schichtplatte von Fig. 1 nach der Verfestigung,

Fig. 3 vergrößert die in die trocken geformte Bahn eingebetteten Zuschlags toffteilchen,

Fig. 4 eine trocken geformte Bahn, auf der überschüssiges Zuschlagstoffmaterial angeordnet ist,

Fig. 5 die Schichtplatte von Fig. 4 nach der Verfestigung und dem anschließenden Entfernen von überschüssigem Zuschlagstoff,

Fig. 6 einen Verbundkörper nach der Verfestigung, bei welchem der Zuschlagstoff mit einem Bindemittel vermischt ist,

Fig. 7 einen Verbundkörper, bei welchem eine Klebstoff schicht zwischen dem Zuschlagstoff und der Bahn angeordnet ist,

Fig. 8 einen Verbundkörper, bei dem eine verfestigte Bahn von Fig. 2 haftend an einer bekannten naß abgelegten Platte befestigt ist,

Fig. 9 einen Aufbau, bei welchem ein Zuschlagstoffe

material haftend an einer relativ dicken Matte aus Fasermaterial befestigt ist,

Fig. 10 einen Aufbau mit einer im wesentlichen Einzelschicht aus Zuschlagstoff einer Faserbahn, einem Perlitkern und einer unteren Faserbahn und

Fig. 11 einen Aufbau mit einem Oberflächenmaterial aus Zuschlagstoff und Bindemittel, einer darunterliegenden Faserbahn, einem Perlitkernmaterial und einer tragenden Faserbahn.

Die den Stand der Technik darstellende Bahn in der Zeichnung ist eine naß geformte Platte, an der ein Oberflächenmaterial aus Perlit haftend befestigt ist.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt auf einer Bahn 14 aus Mineralwolle und Bindemittel eine annähernd einfache Schicht bzw. Einzelschicht aus Teilchen 12. Eine solche Monoschichtbedeckung ist zwar erwünscht, dabei kommt es jedoch vor, daß bestimmte Bereiche, beispielsweise A-A in Fig. 1, nicht bedeckt sind, während andere Bereiche, wie B-B, eine überschüssige Bedeckung aufweisen. Obwohl also eine ideale Teilchenverteilung nicht erreicht werden kann, besteht das Ziel darin, ausreichend Zuschlagstoff vorzusehen, um ein ästhetisch gefälliges Produkt zu erhalten, ohne dabei den Durchgang des Schalls durch den Zuschlagstoff zu stark zu beschränken und ohne eine unregelmäßige Oberfläche zu schaffen, welche zum Abbröckeln neigen würde.

Wenn der Zuschlagstoff bzw. das Teilcihenmaterial auf der Bahn angeordnet ist/ werden die so kombinierten Materialien unter Druck verdichtet, und zwar unter Bedingungen, bei denen das Bindemittel härtet. Wenn richtig verfestigt worden ist, ist das Teilchenmaterial angrenzend an die Bahn wenigstens teilweise in die Bahn eingebettet, so daß es fest an Ort und Stelle nach dem Abschluß der Härtung gehalten ist. Zusätzlich ist das Teilchenmaterial so eingebettet, daß die Außenfläche relativ eben und ziemlich glatt ist. Das heißt, da£ die Kompressibilität der darunterliegenden Bahn es zuläßt, daß vorstehende Teilchen des Zuschlagstoffs in die Bahn gedrückt werden, so daß die Oberseiten der Teilchen im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen. Aufgrund der Art des Zuschlagstoffs ist es nicht möglich, eine exakt glatte Oberfläche zu erzielen, jedoch lassen sich im Ergebnis die bekannten, sichtseitig mit Zuschlagstoff versehenen Platten mit einer mehrlagigen rauhen unregelmäßigen Oberflächentextur, beispielsweise naß geformte mit Perlit auf der Sichtseite versehene Platten und die damit verbundene fehlende Oberflächenbindung bzw. die damit verbundene Oberflächenablösung im wesentlichen vermeiden. Die Oberfläche kann natürlieh auch geprägt sein. In diesem Fall ist die erwähnte Ebenheit auf die Oberseitenebene der Aggregatteilchen zu beziehen und nicht notwendigerweise auf eine Ebene, die die Plattenoberfläche bildet oder dazu parallel ist.

Damit das Zuschlagstoff material in das Fasermaterial eingebettet ist, muß die Bahn elastisch genug sein, da-ß sie ausweichen Tcann, so daß der Zuschlagstoff in die Bahnoberfläche gedrückt werden kann und wenigstens teilweise von den Bahnbestandteilen umschlossen .

wird. Wenn die Verfestigung und Härtung abgeschlossen ist, ist dann das Zuschlagstoffmaterial bzw. Teilchenmaterial festhaftend an der Bahn gehalten. Da das Zuschlagstoffmaterial Porenräume zwischen den Teilchen hat, durch welche Luft hindurchgehen kann, und da die Bahn öffnungen zwischen den Fasern beibehalten hat, bleibt das erhaltene Verbundmaterial akustisch porös.

Die Einbettung der Teilchen ist in Fig. 2 bei einem Produkt gezeigt, das sich nach der Verfestigung des Verbundaufbaus von Fig. 1 ergibt. Die eingebetteten Teilchen 16 sind teilweise von der verfestigten Bahn 15 umgeben. Wie die Ansichten A-A von Fig. 1 und 2 zeigen, bildet die verfestigte Bahn 15 in den Bereichen, in denen kein Teilchenmaterial auf der Bahn 15 verblieb, den Abschnitt der Plattenoberfläche. Wo bei B-B Teilchen im Überschuß vorhanden sind, sind wenigstens einige dieser Teilchen tief in die Bahn eingebettet. Die Einbettung von Zuschlagstoffteilchen unterschiedlicher Größe in die Bahn ist in einer Einzelheit in Fig. 3 gezeigt.

Es kann auch die Aufbringung von mehr als einer Einzelschicht aus Teilchenmaterial auf die Bahnoberfläche erwünscht sein, wie dies in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Wenn das Teilchenmaterial kein zusätzliches Bindemittel enthält, halten die nicht in die verfestigte Bahn 15 eingebetteten Teilchen nicht an Ort und Stelle und fallen weg. Das erhaltene Produkt hat dann eine unregelmäßige Oberfläche, was in Fig. 5 gezeigt ist. Obwohl eine solche Oberfläche unter bestimmten Umständen erwünscht sein kann, ist sie doch Abriebsschäden in der unregelmäßigen Oberflächentextur stärker ausgesetzt.

Trotzdem kann das Teilchenmaterial im Überschuß aufgebracht werden und eine relativ nicht abbröselnde Oberfläche erreicht werden, wenn ein Bindemittel/ beispielsweise eines der oben beschriebenen, in dem teilchenförmigen Zuschlagstoff eingeschlossen ist. Ein Beispiel eines Produkts, das dabei erhalten wird, ist in Fig. 6 gezeigt. Die eingebetteten Teilchen 16 werden dabei in der üblichen Weise von der verfestigten Bahn 15 gehalten, durch das eingeschlossene Bindemittel sind jedoch auch verbundene Teilchen 17 aneinander und an den eingebetteten Teilchen 16 befestigt. Die Zuschlagstoffschicht hält dabei die Porenräume aufrecht, die es dem Schall erlauben, in die Platte einzudringen, so daß das hergestellte Produkt akustisch porös bleibt.

Wahlweise kann eine Schicht aus flüssigem Bindemittel dünn auf die Bahn aufgetragen werden, beispielsweise durch Aufspritzen, wodurch das Anhaften der Aggregatteilchen verbessert wird und gewünschtenfalls eine Hintergrundfärbung erreicht wird. Ein Beispiel für diese Anwendung ist in Fig. 7 gezeigt, wo das Bindemittel als Schicht 18 dargestellt ist. Es muß jedoch dafür gesorgt werden, daß nicht zuviel Bindemittel aufgebracht wird, um den Zugang der Schallwellen zur Faserbahn nicht zu beeinträchtigen. Zusätzlich kann das Teilchenmaterial wahlweise auf eine Bahn entweder mit oder ohne Klebstoff aufgebracht werden, um so eine Musterwirkung herbeizuführen.

Die Verfestigung kann durch Einsatz eines Durchlaufkonvektionstrockners erreicht werden, der ein oberes, Druck ausübendes Förderband aufweist, einer ebenen Bettpresse oder einer Presse, die eine Prägen platte mit unterschiedlichem Muster aufweist. Da die

Bahnoberfläche entsprechend der Größe des aufgebrachten Druckes verformt werden kann, ergibt sich bei Fehlen eines Musters ein im wesentlichen flaches ebenes Endprodukt mit einer guten Oberflächenbindigkeit, also einer Oberfläche, bei der ein Abbröseln nicht stattfindet. Bei Verwendung eines Musters wird im wesentlichen das gleiche Ergebnis erreicht, obwohl die Oberfläche mit einer Kontur versehen ist. Dies steht im Gegensatz zu den bekannten Platten, die auf der Oberfläche mit einem Teilchenmaterial versehen sind und bei denen die Substratfläche für das sichtseitige Material nicht verformt werden kann, so daß die sich ergebende Oberfläche stark unregelmäßig ist. Unter diesen Umständen ist das sichtseitige Teilchenmaterial leicht abbreibbar.

Wenn relativ dünne Verbundkörper hergestellt werden sollen, kann das verfestigte Material aufgerollt und für späteren Gebrauch gespeichert werden oder es kann haftend an einem Substrat befestigt werden, das akustische Absorptionseigenschaften hat. Beispielsweise kann eine herkömmliche naß abgelegte Platte getrocknet, mit Perforationen oder Nutungen versehen werden und dann haftend an dem erfindungsgemäßen Verbundaufbau befestigt werden. In diesem Fall ergibt sich als Endprodukt ein Verbundaufbau, der ein akustisches Leistungsvermögen hat, das etwa dem des darunterliegenden Substrats entspricht, jedoch eine dekorative Oberfläche aufweist. Ein Beispiel für einen solchen Aufbau ist in Fig. 8 gezeigt. Mit der Klebstoff schicht 22 wird die verfestigte Bahn 15 haftend an der Platte 10 befestigt. Der Klebstoff 22 ist jedoch so aufzubringen, daß er den Zugang der Schallwellen zu den Nutungen bzw. Ritzen 13 nicht wesentlich beeinträchtigt.

Im Gegensatz dazu kann die erfindungsgemäße Bahn auch relativ dick hergestellt werden, so daß die Platten selbst als Baumaterialien verwendet werden können. Eine solche Bahn 19 mit großer Dicke ist in Fig. 9 gezeigt.

Bei der in Pig. 10 gezeigten Ausführungsform ist das Teilchenmaterial 16 in einen Körper eingebettet, wie er nach Beispiel 6 der der US-PS 4 476 175 hergestellt ist. Die verfestigte Bahn 15 ist dabei haftend an einem Kernmaterial 21 befestigt, das geschäumten Perlit und Bindemittel aufweist. Der Kern ist haftend an einer Unterlagenbahn befestigt, die aus Mineralwolle und einem Bindemittel besteht. Da der Aufbau primär anorganisches Material aufweist, ist er feuerfest und akustisch porös, trotzdem hat er ein gefälliges Aussehen. Fig. 11 zeigt einen ähnlichen Aufbau mit einer Sichtseite aus Teilchenmaterial und Bindemittel, die der von Fig. 6 vergleichbar ist.

Die akustische Leistung bzw. die Schalldämmung solcher poröser Verbundkörper läßt sich in vielfacher Weise bestimmen. Ein Maß für das akustische Leistungsvermögen ergibt sich aus der Bestimmung des Schallreduktionskoeffizienten, den sog. NRC-Werten, bei einer Anzahl unterschiedlicher Frequenzen, wobei die Werte dann gemittelt werden. Die Maßnahmen für diese Bestimmung sind in der Norm ASTM C 423-84a angegeben. Gewöhnlich hat ein Verbundkörper gemäß der Erfindung eine akustische Leistung mit einem NRC-Wert von 0,40 oder mehr, d.h. es handelt sich um ein akustisch poroses Material.

Eine andere Art der Bestimmung der akustischen Leistung bzw. der Schalldämmung solcher Verbundkörper

besteht darin, den Widerstand gegen einen Luftstrom bei einer solchen akustischen Platte zu bestimmen. Wenn der Strömungswiderstand des Materials unendlich ist/ liegt keine Schallabsorption vor, vielmehr wird der Schall reflektiert. Wenn im Gegensatz dazu kein Widerstand für den Luftdurchgang vorhanden ist, geht der Schall unverändert durch die Platte hindurch und es erfolgt keine Umwandlung von Schall in Wärme. Somit kann der Widerstand gegen den Luftdurchgang ein Maß für die akustische Leistung der Platte sein. Die Durchführung solcher Messungen ist in der Norm ASTM C 522-80 festgelegt. Wenn eine nicht mit einer speziellen Oberfläche versehene Platte einen definierten Luftstromwiderstand aufweist und bei sichtseitiger Beschichtung mit einem Dekormaterial annähernd den gleichen Luftstromwiderstand aufweist, sind auch die NRC-Werte für die Platte mit sichtseitiger Oberfläche und ohne Dekorfläche etwa gleich.

Erfindungsgemäß soll ein akustisches Material geschaffen werden, das eine Oberfläche mit eingebetteten Teilchen aufweist und bei der der Luftstromwiderstand des Produkts bezogen auf das akustische Ausgangsmaterial etwa der gleiche ist, vorausgesetzt, daß die jeweiligen Luftstromwiderstände auf eine Dickeneinheit bezogen werden. Wenn der so normalisierte Widerstand des Verbundkörpers dem des Ausgangsmaterials entspricht oder kleiner ist, ergibt sich die gleiche akustische Leistung oder eine verbesserte akustische Leistung.

Das haftende Befestigen von Bahnen, die sichtseitig mit Zuschlagstoffteilchen versehen sind, an Substraten mit unterschiedlichen Luftstromwiderständen ergibt natürlich Produkte, die unterschiedliche

akustische Leistungen haben, jedoch noch akustisch porös sind. Wenn also die gleiche Sichtseitenbeschichtung für zwei akutstisch poröse Substrate vorgesehen wird, von denen das eine einen NRC-Wert von 0,50 und einen relativ höheren Luftstromwiderstand und das andere einen NRC-Wert von 0,90 und somit einen relativ niedrigen Luftstromwiderstand hat, findet man für jedes Material eine Steigerung des normalisierten Luftstromwiderstands, jedoch ist die Steigerung für das Substrat mit dem anfänglich hohen NRC-Wert ausgeprägter. Beispielsweise kann sich eine 10%ige Erhöhung des normalisierten Luftstromwiderstands für das erstere Substrat und für das letztere Substrat eine Steigerung von 150 % ergeben. Bei richtigem Aufbau hat jedoch jede Platte noch die Eigenschaften, die anzeigen, daß sie akustisch porös ist, d.h. die haben einen NRC-Wert von nicht weniger als 0,40. Somit kann es erwünscht sein, als Schicht eine Sichtseitenfläche gemäß der Erfindung auf eine Vielzahl von Substraten aufzubringen, die entweder einen niedrigen oder hohen Luftstromwiderstandswert haben, vorausgesetzt, daß sich ein Verbundkörper ergibt, der noch akustisch porös ist.

Anhand von Beispielen wird die Erfindung weiter erläutert. In diesen Beispielen sind die Luftstromwiderstandsmessungen mit einem modifizierten Gerät ausgeführt, das in der Literaturstelle R. W. Leonard, The Journal of the Acoustical Society of America, Band 17, Seite 240 (1946) beschrieben ist. Die Messungen sind in den Einheiten cgs Rayls durchgeführt und auf eine Dicke von 1 cm bezogen. Obwohl diese Versuchsdurchführung sich von der Norm ASTM C 522-80 unterscheidet, sind die Ergebnisse der relativen Strömungswiderstände für die Proben mit den Ergebnis-

sen nach dem ASTM Versuch korrelierbar. Beispiel 1

Es wird das akustische Leistungsvermögen einer sichtseitig mit Perlit beschichteten bekannten Platte bestimmt. Dabei wird mit einer Fourdriniervorrichtung eine naß abgelegte Platte hergestellt. Auf die auf einem Sieb verbliebene entwässerte Bahn wird eine trockene Schicht aus Perlit aufgebracht. Die beschichtete Bahn wird durch einen Preßabschnitt geführt. Anschließend wird die verfestigte Bahn von dem Sieb entfernt und getrocknet, wobei sie durch einen Heiztunnel läuft. Die Platte hat ein gefälliges Aussehen. Ihr NRC-Wert nach ASTM C 423 beträgt 0,28, ihr Luftstromwiderstand, gemessen in der vorstehend beschriebenen Weise, liegt bei 2530 cgs Rayls/cm. Solche akustischen Werte sind nicht brauchbar. Die sichtseitige Perlitschicht bröselt außerdem leicht ab.

Beispiel 2

Für die Herstellung einer Mineralwollebahn, die sichtseitig mit Perlit beschichtet ist, wird eine ungehärtete und nicht verfestigte Bahn aus 87 % Mineralwolle und 13 % pulverförmigeBi Phenolbindemittel verwendet, die nach dem Verfahren von Beispiel 1 der US-PS 4 476 175 hergestellt ist. Die Bahn hat ein Basisgewicht von 595 g/m^ und eine Dichte von etwa 72 bis 80 g/dm³.

Auf die Oberfläche der Matte wird eine Schicht aus geschäumtem Perlit aufgebracht, wofür eine volumetrische Dosiereinrichtung benutzt wird, die einen Trichter aufweist, der über einem laufenden E?.nd mit einem

stirnseitigen Tor angeordnet ist/ mit dem die Höhe des aufgebrachten Perlits reguliert wird. Das Volumen wird so eingestellt, da£ die Dicke der Perlitschicht annähernd der Dicke des größten Perlitteilchens entspricht, das durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von etwa 3,3 mm geht (6 mesh). In dieser dünnen Schicht an aufgebrachtem Perlit ist die darunterliegende Faserbahn in bestimmten Abschnitten der Perlitschicht sichtbar. Ihr Aufbau ist in Fig. gezeigt.

Der Schichtkörper wird in eine Flachbettpresse gefördert, die auf 23O⁰C vorerhitzt ist, und etwa 45 Sekunden zusammengedrückt, was ein Produkt mit einer Stärke von etwa 4,6 mm und einer Dichte von etwa 288 g/dm ergibt. Dieses Produkt hat einen Luftstromwiderstand von 200 cgs Rayls/cm, was ein Maß dafür ist, daß das Produkt akustisch porös ist.

Beispiel 3

Bei der Herstellung eines laminierten Materials aus Mineralwolle und einer Perlitsichtseite wird ein im Handel erhältliches naß abgelegtes Faserplattenprodukt mit einer Stärke von etwa 12 mm mit etwa

2
100 g/m Polyvinylacetatklebstoff sprühbeschichtet.

Die eine Perlitsichtseite aufweisende Matte von Beispiel 2 wird auf die Platte aufgebracht und mit einem Druck von 4,5 kg etwa 30 Sekunden lang verfestigt. Das erhaltene Produkt hat einen Luftstromwiderstand von 1188 cgs Rayls/cm verglichen mit einem Widerstand von 1447 cgs Rayls/cm für die Basisplatte, was zeigt, daß der NRC-Wert des Lamiats unverändert bleiben würde oder den NRC-Wert der Basisplatte über-

schreiten würde.
Beispiel 4

Es wird ein Produkt mit einer Vermiculitsichtseite hergestelt, wobei gemäß Beispiel 2 eine Matte mit

2 einem Basisgewicht von 4,9 kg/m verwendet wird. Auf der Materialbahn wird eine gleichförmige Schicht von Vermiculit aufgebracht, wozu eine Vorrichtung für die volumetrische Aufbringung gemäß Beispiel 2 benutzt wird. Das beschichtete Material wird dann in eine Flachbettpresse befördert, die auf 23O°C vorerhitzt ist/ und zehn Minuten lang auf eine Starke von etwa 2,5 cm verfestigt. Die erhaltene Platte wird mit einer abschließenden Farbschicht versehen. Sie hat einen Luftstromwiderstand von 61 cgs Rayls/cm.

Die Preßzeit ist wesentlich langer als bei Beispiel Die Preßzeit kann also abhängig vom verwendeten Harz, der Art der Härtungsvorrichtung und der Stärke des Materials variieren.

Beispiel 5

Unter Verwendung eines Glasmattenmaterials und eines Zuschlagstoffs in Form von Sand wird ein akustisch poröses Material hergestellt. Verwendet wird eine vorgefertigte Glasmatte, die ein flüssiges Phenolharz enthält. Die Matte hat eine Stärke zwischen

3,8 und 5 cm und ein Basisgewicht von etwa 540 g/m Der Sand wird auf die Matte in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebracht. Da die Matte eine variable Oberflächenbeschaffenheit aufgrund ihrer variierenden Dicke hat, und da «der Sand ein dichtes Material ist, neigt der Sand dazu, in die tiefen Stellen abzufließen, wodurch große unbedeckte Ober-

flächenbereiche verbleiben würden.

Um dies zu vermeiden, wird eine gleichförmig dünne Sandschicht auf ein Freigabepapier aufgebracht und die Matte dann mit dem Sand als Zwischenschicht versehen. Die beschichteten Materialien werden zu einer Flachbettpresse befördert, die auf 23O°C vorerhitzt ist, und nach einer Kompression auf eine Dicke von etwa 3 mm gehärtet. Nach dem Entfernen aus der Presse und nach dem Abtrennen des Freigabepapiers werden die verfestigten Materialien umgedreht, wodurch man ein auf der Oberfläche mit Sand beschichtetes Produkt erhält, das einen Luftstromwiderstand von 317 cgs Rayls/cm hat.

Beispiel 6

Bei diesem Beispiel wird eine Probe hergestellt/ die einen erhöhten Widerstand gegen Oberflächenablösung hat. Die in Beispiel 2 beschriebene Mineralwolle wird mit einer Teilchenbeschichtung versehen, die 87 % Perlit und 13 % pulverförmiges Stärkebindemittel aufweist. Das Schichtmaterial wird mit ausreichend Wasser versehen, so daß die Stärke in der Presse gelieren kann. Anschließend wird das Material dem HärtungsprozeJJ wie in Beispiel 2 unterworfen. Das erhaltene Produkt, das in Fig. 6 gezeigt ist, hat einen relativ hohen Widerstand gegen Oberflächenabriebsschäden/ wenn mit der Hand gerieben wird, da die Oberfläche viel ebener ist und die Stärke die Zuschlagstoffteilchen aneinander haften läßt.

Beispiel 7
Bei diesem Beispiel wird zwischen dem Oberflächen-

zuschlagstoff und der darunterliegenden Faserfläche eine Klebstoffschicht vorgesehen. Es wird eine Mineralwollematte wie in Beispiel 2 verwendet. Auf die ungehärtete und nicht verfestigte Bahn wird ein Pigmentklebstoff folgender Zusammensetzung aufgebracht :

Komponente	Gewichtsprozent
Hexamethylentetramin	4,3
Polyvinylalkohol	18,0
10 Kaolinittonaufschlänimung	77,7
(70 % Feststoffe)

Der Klebstoff wird durch Sprühen mit einer Menge von 240 g/m aufgebracht. Auf die Oberfläche dieses Materials wird eine Perlitschicht gemäß Eeispiel 2 aufgebracht, wodurch man den Schichtaufbau von Fig. 7 erhält. Das anschließend verfestigte Produkt hat das Aussehen von Fig. 2 mit der Ausnahme, daß der pigmentierte Klebstoff durch die Räume zwischen den Teilchen sichtbar ist.

Dieses Produkt hat einen Luftstromwiderstand von 208 cgs Rayls/cm. Die Ergebnisse zeigen, daß das Aufbringen des Klebstoffs den Luftstrom durch die Matte nur leicht beeinträchtigt. Die Beschichtung trägt jedoch auch dazu bei, die darunterliegende Mineralwollematte zu verdecken, so daß ein gefälliges Aussehen des Produkts erreicht wird.

Beispiel 8

Es wird ein Perlit/Bindemittel-Kernprodukt mit einer Perlitsichtflache hergestellt. Das Kernsubstrat wird gemäß Beispiel 6 der US-PS 4 476 175 hergestellt, je-

doch mit der Ausnahme, daß vor dem überführen des verfestigten Kernmaterials in den Durchgangskonvektionsofen Haftmittel auf die Oberseite der Bahn aufgesprüht wird. Das Haftmittel und die aufgebrachte Menge entsprechen denen von Fig. 7, wobei das Perlit in gleicher Weise aufgebracht wird. Der Schichtverbundkörper wird dann gehärtet, wodurch man ein Produkt mit einem gefälligen Aussehen erhält, dessen Oberfläche im wesentlichen nicht abblättert. Der Schichtkörper hat eine Stärke von 13 mm. Der NRC-Wert dieses Produkts im wesentlichen gemessen nach ASTM C 423 beträgt 0/55, der Luftstromwiderstand 373 cgs Rayls/cm.

Im Vergleich dazu beträgt der NRC-Wert einer Platte hergestellt nach Beispiel 6 der US-PS 4 476 175 0,60, während der Luftstromwiderstand bei 280 cgs Rayls/cm liegt. Die Plattenstärke beträgt dabei 12,4 mm. Ihr Aussehen ist für den Einsatz bei herkömmlichen Decken nicht geeignet. Obwohl also der NRC-Wert etwas verringert wurde und der Luftstromwiderstand bei dem Produkt mit Perlitsichtseite gemäß der Erfindung etwas erhöht wurde, hat dieses Produkt gute akustische Eigenschaften und ein überlegenes Aussehen.

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Claims

FÖN ER E B B I N 3 Χ A U G FINCK PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MARIAHILFPLATZ 2 4 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95O16O, D-8OOO MÖNCHEN 95 Armstrong World Industries, Inc. DEAC-33253,6 22. November 1985 Akustisch poröses Yerbundmaterial für Bauzwecke Patentansprüche

1. Akustisch poröses Verbundmaterial, insbesondere für Bauzwecke, gekennzeichnet durch ein Zuschlagstoffoberflächenmaterial mit wenigstens einem teilchenförmigen Material (12, 16), das an einer trocken abgelegten Bahn (10, 15) vorgesehen ist, die im wesentlichen aus Fasermaterial und organischem Bindemittel besteht, wobei auf der Bahn der Hauptteil des teilchenförmigen Materials (16) wenigstens teilweise darin eingebettet ist und die Oberfläche des Verbundmaterials die Kontur der Einrichtung besitzt, die für die Verfestigung benutzt wird.

2. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmige Material, welches der Bahn ein gemustertes Aussehen gibt, selektiv aufgebracht ist.

3. Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Oberfläche bildende Zuschlagstoffmaterial eine Mischung aus teilchenförmigem Material und aus einem organischen Bindemittel ist.

4. Verbundmaterial nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen nicht akustische Zwischenschicht aus Bindemittel zwischen dem Teilchenmaterial "und der Bahn.

5. Verbundmaterial nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein musterformiges Aussehen der mit Bindemittel beschichteten Bahn aufgrund des selektiv aufgebrachten Teilchenmaterials.

6. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilchenmaterial aus Perlit, Vermiculit oder Sand besteht.

7. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial aus Mineralwolle oder Glasfaser besteht.

8. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein darunterliegendes Kernmaterial,, welches aus geschäumtem Perlit und organischem Bindemittel besteht, und durch eine tragende, trocken geformte Unterlagenbähn.

9. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine darunter-

liegende, trockene, akustisch poröse, naß abgelegte Platte.

10. Verfahren zur Herstellung eines akustisch porösen Verbundmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine trocken geformte Bahn vorgesehen wird, die im wesentlichen aus Fasermaterial und organischem Bindemittel besteht, daß eine Schicht aus einem die Oberfläche bildenden Aggregatmaterial, das wenigstens ein Teilchenmaterial enthält, bei der Bahn derart vorgesehen wird, daß der Hauptteil der Teilchen in Kontakt mit der Bahn steht, wobei die Kompressibilität des Teilchenmaterials bezüglich der Kompressibilität der Bahn derart ist, daß das Teilchenmaterial in der Bahn eingebettet werden kann, und daß das beschichtete Verbundmaterial verfestigt und gehärtet wird, wodurch im wesentlichen das gesamte Teilchenmaterial wenigstens teilweise in die Bahn eingebettet ist und die Oberfläche des gehärteten Aufbaus die Kontor einer Verfestigungseinrichtung besitzt, wobei der gehärtete Verbundaufbau akustisch porös ist.