EP4311893A1

EP4311893A1 - Bauplatte

Info

Publication number: EP4311893A1
Application number: EP23187877.8A
Authority: EP
Inventors: Martin A. Dolkowski
Original assignee: Admonter Holzindustrie AG
Current assignee: Admonter Holzindustrie AG
Priority date: 2022-07-29
Filing date: 2023-07-26
Publication date: 2024-01-31
Also published as: AT526400A1; AT526400B1

Abstract

Bauplatte (1), insbesondere Wand- oder Deckenplatte, mit Schallabsorptionseigenschaften, welche eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, wobei auf der beschallungs- bzw. sichtseitige Oberseite eine Vielzahl von Schalleintritt-Ausnehmungen (2) angeordnet sind, und wobei jede Schalleintritt-Ausnehmung eine Breite aufweist sowie eine im wesentlichen senkrecht zur Oberseite stehende Wandung (5), welche an einer die Schalleintritt-Ausnehmung umlaufenden Kante grenzt, wobei die Mehrzahl von mindestens 85% der Schalleintritt-Ausnehmungen eine Mündungsanschrägung (6) aufweist, die in einem vorbestimmten Winkelbereich mit einem oder mehreren Winkeln α zumindest in einem Teilabschnitt der Kante zur jeweiligen Wandung steht, wobei die Winkel α von 90° abweichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bauplatte, insbesondere Wand- oder Deckenplatte, mit Schallabsorptionseigenschaften, welche eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, wobei auf der beschallungs- bzw. sichtseitige Oberseite eine Vielzahl von Schalleintritt-Ausnehmungen angeordnet sind, und wobei jede Schalleintritt-Ausnehmung eine Breite aufweist sowie eine im Wesentlichen senkrecht zur Oberseite stehende Wandung, welche an einer die Schalleintritt-Ausnehmung umlaufenden Kante grenzt.
Im Stand der Technik werden schallabsorbierende Platten für den Innen- oder Außenbereich häufig mit Löchern, Vertiefungen, Wellenstrukturen oder Rillen versehen, um auftretende Schallwellen im hörbaren Bereich von etwa 20 Hz bis 20 kHz zu absorbieren oder umzuleiten. Platten dieses Typs werden in Besprechungsräumen, anderen Aufenthaltsräumen von Gebäuden, in Hallen oder Aufführungssälen als Wand- oder Deckenverkleidung verwendet, um die Raumakustik zu verbessern, meist, um akustische Halleffekte einzuschränken.
Es ist insbesondere bekannt, die sichtseitige plane Oberfläche einer Grundplatte mit einer Vielzahl von senkrechten Bohrungen zu versehen, um zumindest einen Anteil des Schalls sich darin verlieren zu lassen oder reflektierte Schallanteile mit eintretenden auslöschend zu überlagern. Obwohl Bauplatten dieser Art einfach und günstig herstellbar sind, ist die quantitative Wirkung des Schallschluckens nicht hoch, und es besteht weiterhin der Bedarf, die Schallabsorptionseigenschaften zu steigern.
Die US2018090122 offenbart ein schallisolierendes Paneel, bei welchem eine Vielzahl von durchtretenden Schlitzen in einer Platte angebracht sind, wobei die Wände der Schlitze nicht immer senkrecht zur Plattenebene stehen. Die Absorberleistung wird im Frequenzgang dadurch zwar um etwa eine Oktave nach oben verschoben, ohne aber an der Gesamtabsorberleistung etwas verbessert zu haben.
Die WO0203375A1 lehrt einen schallisolierenden Körper, der mit einer mikroperforierten Folie bespannt ist. Die schallabsorbierende Wirkung dieses Gegenstandes ist schmalbandig und insgesamt nicht besonders hoch.
Die EP2540926A1 zeigt eine Schalldämmplatte, bei welcher Mikroschlitze mit steilen Wänden angebracht sind. Die trichterförmigen Wände haben einen sehr steilen, vollständig umlaufenden Winkel und beziehen sich auf einem anderen als hier vorliegend diskutiertes Schwingungsmodell (siehe unten). Nachteilig ist, dass die hohen Winkel und die weiteren geometrischen Formen der Mikroschlitze mit aufwendigen Herstellungsverfahren anbringbar sind. Die Absorberleistung ist ebenso schmalbandig und nicht sehr hoch.
Die AT515748A1 umfasst eine schallisolierende Bauplatte, in welcher eine Vielzahl großer kreisrunder Schalleintritt-Ausnehmungen vorhanden ist. Die Absorbierungsleistung wird durch die Erfindung im niederfrequenten Bereich demgegenüber gesteigert.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine Bauplatte wie eingangs angeführt zu schaffen, welche mit einfachen Herstellungsschritten eine verbesserte Schallabsorptionseigenschaft erzielt. Die Schallabsorbierende Wirkung soll über weite Frequenzbereiche des hörbaren Spektrums hoch sein. Die Lösung soll kostengünstig erreichbar und dauerhaft sein.
Die erfindungsgemäße Bauplatte erreicht dies dadurch, dass die Mehrzahl von mindestens 85% der Schalleintritt-Ausnehmungen eine Mündungsanschrägung aufweist, die in einem vorbestimmten Winkelbereich mit einem oder mehreren Winkeln α zumindest in einem Teilabschnitt der Kante zur jeweiligen Wandung steht, wobei die Winkel α von 90° abweichen.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der Winkel α zwischen Mündungsanschrägung der Bauplatte und Wandung im Teilabschnitt der Kante zwischen etwa 70° und 85° oder zwischen etwa 95° und 140° Grad beträgt. Diese Winkelbereiche sind leicht herzustellen, und Tests haben ergeben, dass die Schallabsorption hoch ist.
Spezifischer kann es sein, dass der Winkel α zwischen Mündungsanschrägung der Bauplatte und Wandung im Teilabschnitt der Kante zwischen etwa 75° und 85° oder zwischen etwa 95° und 120° Grad beträgt. Diese Winkelbereiche sind abermals leichter herzustellen, und Tests haben ergeben, dass die Schallabsorption noch höher ist.
Als vorteilhaft hat sich ebenso erwiesen, dass mehr als 85% der Schalleintritt-Ausnehmungen eine Mündungsanschrägung aufweisen und die verbleibende Minderzahl der Schalleintritt-Ausnehmungen vollumfänglich eine Kante zur Oberseite der Bauplatte mit einem Winkel α von etwa 90° aufweisen. So ist gewährleistet, dass eine klare Überzahl der Öffnungen die angestrebte Wirkung erzielt und die Absorptionsleistung gegenüber vorbekannten Paneelen verbessert wird.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die verbleibende Minderzahl der Schalleintritt-Ausnehmungen vollumfänglich eine Mündungsanschrägung mit einem Winkel α von etwa 85° bis etwa 95° aufweisen. So wird verbessert gewährleistet, dass die Absorptionsleistung gegenüber vorbekannten Paneelen verbessert wird.
Bei einer Ausführungsform beträgt die Breite aller Schalleintritt-Ausnehmungen einer Bauplatte etwa 0,1 mm bis etwa 2,5 mm. Auch diese erhöht die Schallabsorptionseigenschaften.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Tiefe aller Schalleintritt-Ausnehmungen einer Bauplatte etwa 0,3 mm bis etwa 6 mm beträgt, wobei die Tiefe gleichzeitig die Stärke der Bauplatte zwischen Oberseite und Unterseite ist. Diese Maßnahme erhöht sowohl die Schallabsorptionseigenschaften und erleichtert das Herstellungsverfahren.
Spezifischer kann es sein, dass eine Breite der Mündungsanschrägung etwa das 0,8- bis 1 ,8-Fache der Breite der Schalleintritt-Ausnehmungen aufweist. Auch diese erhöht die Schallabsorptionseigenschaften.
Als vorteilhaft hat sich ebenso erwiesen, dass die Breite der Schalleintritt-Ausnehmungen gleichzeitig deren Durchmesser ist, was leicht durch den Verfahrensschritt des Bohrens herstellbar ist.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Schalleintritt-Ausnehmungen länglich ausgebildet sind, wobei die Länge das 2- bis 100-Fache, bevorzugt etwa das 15-Fache ihrer Breite (B) beträgt. Dadurch ist die Herstellung vereinfacht und die schalldämmende Wirkung bleibt erhalten.
Bei einer Ausführungsform liegt der Winkel α zwischen Oberseite der Bauplatte und Wandung eines ersten Teilabschnitts der Kante zwischen etwa 70° und 85° und entlang eines zweiten Teilabschnitts der Kante zwischen etwa 95° und 140°. Dies steigert abermals die Absorptionsleistung.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht zur Verbesserung der schalldämmenden Wirkung darin, dass die Schalleintritt-Ausnehmungen geordnet in Reihen auf der Oberseite vorgesehen sind, wobei die Abstände benachbarter Schalleintritt-Ausnehmungen innerhalb einer Reihe etwa das 0,5- bis 2-Fache der Länge der Schalleintritt-Ausnehmungen oder bei kreisrunden Schalleintritt-Ausnehmungen etwa das 1,5- bis 10-Fache des Durchmessers betragen.
Spezifischer kann es sein, dass die Schalleintritt-Ausnehmungen geordnet in Reihen auf der Oberseite vorgesehen sind, wobei die Abstände benachbarter Reihen etwa das 0,5- bis 2-Fache der Länge der Schalleintritt-Ausnehmungen oder bei kreisrunden Schalleintritt-Ausnehmungen etwa das 1,5- bis 10-Fache des Durchmessers betragen.
Alternativ sind die Schalleintritt-Ausnehmungen ungeordnet auf der Oberseite verteilt.
Als vorteilhaft hat sich ebenso erwiesen, dass der Anteil der Summe der Flächen der Schalleintritt-Ausnehmungen an der Gesamtfläche der Oberseite etwa 2% bis 10%, bevorzugt etwa 5% bis 8% beträgt. Dadurch erhält man vorteilhafterweise die Balance zwischen hoher Schallabsorbierung und verringertem Herstellungsaufwand.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Bauplatte Holz, lignifizierte Gräser, ein Leichtmetall wie etwa Aluminium oder Kunststoff umfasst, wodurch vorteilhafterweise eine hohe Variabilität an Modellreihen für die Bauplatten ermöglicht wird.
Bei einer Ausführungsform besteht die Bauplatte aus Holzfaserplatten, Spanplatten, oder Schichtholz, wodurch die Optik an bestehende Räume anpassbar ist.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass sie rückseitig mit einem Trägerelement verbunden ist, wobei zwischen Unterseite der Bauplatte und dem Trägerelement ein Hohlraum gebildet wird, wobei vorzugsweise der Hohlraum eine Tiefe des etwa 3- bis 20-Fachen der Tiefe D der Bauplatte aufweist. Dadurch werden Schallwellen besonders im hörbaren Bereich anteilsmäßig geschluckt.
Weiterhin ist vorgesehen, dass der Hohlraum durch die als Wabenplatte, Lochplatte oder grobporiger Schaum ausgeführte Trägerplatte gebildet wird. Die Bauplatte wird dadurch mechanisch noch stabiler.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen. Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 und 2 jeweils schematische Schnitte durch einen Abschnitt einer Bauplatte mit einer Schalleintritt-Ausnehmung, Fig. 3 und 4 jeweils ein Frequenzdiagramm, Fig. 5 zwei Ausschnitte aus einem Schnitt durch eine Bauplatte und Fig. 6 bis 8 jeweils eine schematische Schrägansicht durch einen Ausschnitt aus einer Bauplatte.
Betreffend der Akustik und des physikalischen Modells einer Schalleintritt-Ausnehmung 2 an einer Oberfläche 3 gemäß z.B. Fig. 1 oder 2 ist bekannt, dass wenn die Breite B der Ausnehmung (bzw. Durchmesser bei kreisrunden Öffnungen) im Verhältnis zur akustischen Wellenlänge sehr klein ist, sogenannte Helmholtz-Effekte zum Tragen kommen. "Klein" bedeutet am Beispiel

200 Hz ≈ 0,6 m Wellenlänge λ
und
gemäß Fig. 1 einer Breite B der Öffnung im Bereich mit senkrechter Wandung 5
B < 2,5 mm
ein Verhältnis
λ:B > 240
was als Mikroperforation bezeichnet wird. Bei diesem Effekt wird bewirkt, dass im Gegensatz zu größeren Öffnungen, bei welchen die Schallenergie in eine dahinter liegende Schicht zur dortigen Absorption geleitet wird, hier die Luft an sich (in, vor und hinter der Öffnung in einem allfälligen Hohlraum) zum Schwingen angeregt wird. Da auch Luft eine Masse und somit Trägheit besitzt, stellt sich ein Masse-FederSystem ein, welches letztlich Schallenergie vernichtet, bzw. physikalisch korrekter in thermische Energie umwandelt.

Ein Nachteil dieses Effektes ist, dass die realisierbaren Absorptionsbereiche relativ schmalbandig sind. Durch Ausgestaltung der Öffnungsquerschnitte lässt sich besagter Bereich zwar verschieben, bleibt jedoch immer noch verhältnismäßig schmal.
Bei größeren Breiten B der Schalleintritt-Ausnehmungen 2 (oder auch Öffnungen) wird gelegentlich eine Trichtergeometrie angewendet um mehr Schall, eben wie mit einem Trichter, in die dahinter liegenden Schichten zu leiten. Bei kleinen Öffnungsgrößen, bei welchen größenordnungsmäßig ein Verhältnis λ:B > 240 besteht, hat dies keinen Sinn, da dort die Schalleinleitung nicht das Ziel ist.
Umfangreiche Versuchsserien haben gezeigt, dass sich der Mündungseffekt an den kleinen Öffnungen dramatisch verändert, wenn die angrenzenden Flächen bezogen auf die Öffnungsachse nicht unter 90°, wie bei mikroperforierten Oberflächen fertigungstechnisch üblich, sondern unter anderem Winkel, beispielsweise 75°-110° anschließen. Dieses Phänomen hat eine signifikante Vergrößerung des Absorptionsbereiches und somit -leistung zur Folge. Das Diagramm aus Fig. 3 verdeutlicht das durch Bildung des Flächenintegrals unter der frequenzabhängigen Absorptionskurve, welches im Vergleich zu herkömmlichen Mirkoperforationen, wie unschwer zu erkennen, ein Vielfaches ist. Durch die logarithmische x-Achse ist der Effekt überdies abermals größer.
Während nicht-plane Flächenbereiche, wie etwa eine vollumfängliche und beliebig geneigte Fläche, zwischen den einzelnen Öffnungen zur Beeinflussung der diffusen Reflexion bekannt und in Verwendung sind, sind für den überraschenden Effekt der Erfindung zur gesteigerten Absorption lediglich die unmittelbar angrenzenden, gezielt geneigten Bereiche, nämlich die Breite S der Mündungsanschrägungen 6 von Relevanz.
Die physikalische Erklärung liegt darin, dass Schallschwingungen in Luft in Form von longitudinalen Wellen, lokal betrachtet, auch als Druckschwankungen dargestellt werden können. Das oben genannte Schwingen der Luft im Öffnungsbereich wird hervorgerufen durch und bewirkt eine Veränderung der lokalen Strömungsgeschwindigkeit. Da Luft jedoch kein "ideales Gas" ist, erfolgt diese Änderung nicht abrupt, sondern es bilden sich vielmehr kuppelförmig über den Schalleintritt-Ausnehmungen 2 Bereiche unterschiedlicher Isobaren. Die erfindungsgemäßen Mündungsanschrägungen 6 ihrerseits haben nun die Bildung von sich überlagernden Isobarenkuppeln zur Folge. Im Zusammenspiel mit den primär vorhandenen stellen sich nun Interferenz- und Auslöschungseffekte ein, welche überraschend für die außerordentliche Wirksamkeit verantwortlich zeichnen.
Eine Abgrenzung zu makroskopischen Abschrägungen, Trichtern, etc. ist dabei klar gegeben. Der beschriebene Effekt der zum Schwingen angeregten Luft kann sich vorrangig in besagten kleine Öffnungsdimensionen ausbilden, bei welchen ein absichtlich klein gehaltener Anteil der Schallwellen in die Schalleintritt-Ausnehmungen 2 tatsächlich hineinläuft, der restliche Anteil aber den gerade beschriebenen Effekt ausbildet. Bei größeren Öffnungen (Schalleintrittslöcher mit größeren Breiten B und dem kleineren Verhältnis λ:B < 240 und darunter) haben solche Anschrägungen den Effekt eines Trichters, der möglichst viele Schallwellen in einen dahinter platzierten Absorber leiten. Es handelt sich zwar um ähnliche Proportionen, durch den grundsätzlich anderen Maßstab wirken jedoch physikalisch gänzlich andere Mechanismen.
In Zusammenhang mit dem hier vorliegenden Bereich der Mikroperforation ist es zudem ausreichend, wenn nicht alle, sondern nur ein ausreichend großer Anteil der Schalleintritt-Ausnehmungen 2 angeschrägt ist, und wenn die Mündungsanschrägungen 6 zudem nur einen Teil der umlaufenden Kante eine Schalleintritt-Ausnehmung 2 betreffen. Dieser Umstand kann genutzt werden, um allfällige statistisch auftretende Unterschiede in der Geometrie der Schalleintritt-Ausnehmungen 2 in Abhängigkeit des Bauplattenmaterials und des Herstellungsverfahrens zu berücksichtigen, letztlich aber hinsichtlich des hier zu erzielenden Wirkungsgrades zulassen zu können (siehe Ausführungsformen der Fig. 6 bis 8).
Das Diagramm in Fig. 3 zeigt dessen musterhafte Produktgeometrie in einem Prüfstand, genannt "Alphakabine". Beispielhaft ist ein Absorptionsgrad a (ohne Einheiten bzw. [1]) eines optimalen Aufbaus (gepunktete Linie) zur Veranschaulichung des Absorptionsgrades im Vergleich zum Stand der Technik (durchgezogene und gestrichelte Linie) dargestellt. Für den beispielhaften Aufbau einer erfindungsgemäßen Bauplatte sind die Parameter wie folgt gewählt:

B = 0,5 mm; D= 3 mm; L= 5 mm (Länge der Schlitze),
α = 105° ... 45% Anteil,
α = 80° ... 40 % Anteil,
α = 90° ... 15 % Anteil,
Anteil an offener Fläche 6,6% bezüglich der Gesamtfläche der Bauplatte 1.

Die Flächenintegrale unter den Absorberkurven, ausgedrückt in aHz, ist die fiktive Absorberleistung zur Visualisierung der Performance der einzelnen Varianten, gerundet auf ganze 100er-Schritte. Sie beträgt für die erfindungsgemäße Bauplatte in Diagramm von Fig. 3
1700 aHz.
Die durchgezogene Linie entspricht der Leistung der US2018090122 "prior Art"; die gestrichelte Linie entspricht der Leistung der US2018090122 "present".

US2018090122 "prior Art" = 800 aHz,
US2018090122 "present" = 900 aHz.

Bereits daraus geht der Vorteil der Erfindung hervor. In Fig. 4, die auch Absorptionskurven dreier Platten im Vergleich zeigt, wird die Leistung mit einer herkömmlich mikroperforierten Platte verglichen, bei welcher die Kanten der Schalleintritt-Ausnehmungen 90° betragen (durchgezogene Linie). Die Parameter sind:

B = 0,5 mm; D= 3 mm; L= 5 mm,
α = 90° etwa 100 % Anteil,
Anteil an offener Fläche 6,6%.

Das ergäbe in etwa eine Leistung von 850 aHz und zusätzlich den Nachteil der Schmalbandigkeit (Peak der Absorption bei etwa 1000Hz).
Die Absorptionskurve einer erfindungsgemäßen Bauplatte mit denselben Parametern wie in Fig. 3 ist in Fig. 4 erneut gepunktet aufgetragen. Eine alternative erfindungsgemäße Bauplatte mit einer anderen Verteilung der Mündungsanschrägungen 6 ist in gestrichelter Linie dargestellt. Die Verteilung ist (bei ansonsten identen Parametern zur gepunkteten Linie):

α = 105° ... 25% Anteil,
α = 100° ... 25% Anteil,
α = 85° ... 25% Anteil,
α = 80° ... 25 % Anteil.

Die Leistung ist in Frequenzgang und im Flächenintegral also sehr ähnlich.
Die Schalleintritt-Ausnehmungen 2 können durch Fräsen, Stanzen, Wasserstrahlen, Laserschneiden, Druckluftgranulat-Schneiden oder dgl. hergestellt werden. Je nach Material der Bauplatte 1 und/oder ihrer Oberfläche kann dies gewählt werden. Das Material bzw. der Werkstoff einer Bauplatte 1 ist im wesentlichen nicht relevant für die besondere Wirkung der Schalleintritt-Ausnehmungen. Schwingungstechnisch haben sich Materialien mit einer Rohdichte im Bereich 300 bis 2700 kg/m³ bewährt. Die in Frage kommenden Werkstoffe sind daher Kunststoffe, Holzwerkstoffe, Massivhölzer und Leichtmetalle. Zu Holzwerkstoffen zählen auch lignifizierte Gräser, wie beispielsweise Bambus und dergleichen. Ein erster Verfahrensschritt besteht daher darin, ein Rohmaterial für eine Bauplatte 1 hinsichtlich der Außenmaße und allfälliger Beschichtungen bereitzustellen und in einem zweiten Schritt die Schalleintritt-Ausnehmungen 2 zunächst ohne Mündungsanschrägungen 6 herzustellen. Dafür wird die Form, die Anzahl und die Verteilung der Schalleintritt-Ausnehmungen 2 einem Modell entnommen und durch Bohren, Fräsen, Prägen Wasserstrahlen, Laserschneiden oder Stanzen verwirklicht. Alternativ weisen zumindest manche Schalleintritt-Ausnehmungen 2 bereits an Anteilen ihrer Kanten im Sinne der Erfindung ausreichende Mündungsanschrägungen 6, d.h. solche mit den oben genannten Winkelbereichen, auf.
Das Realisieren der Mündungsanschrägungen 6 kann durch Fräsen oder ähnliche spanende oder spanabhebende Bearbeitung, durch Druckluftgranulat-Strahlen, Prägen oder Verdichten, oder bei Massivholz durch Bürsten erfolgen. Das Bürstergebnis kann beispielsweise durch eine spezielle Abfolge der ein bis vier Verfahrensschritte unter Verwendung unterschiedlicher Bürstenwerkstoffe realisiert werden. Beginnend mit Stahllitzen, gefolgt von Messing-, Andalon- und Nylon-Borsten.
Die Anordnung der Schalleintritt-Ausnehmungen 2 in der Fläche einer Bauplatte 1 funktioniert über weite Bereiche. Eine Anordnung in Reihen, die gleichmäßig voneinander beabstandet sind und in welchen die Ausnehmungen untereinander einen gleichen Abstand haben ist jedoch in der seriellen Herstellung leichter und wird oft aus optischen Gründen für den Einbau bevorzugt. Für eine höchste schalldämmende Wirkung müssen die Schalleintritt-Ausnehmungen 2 gleichmäßig über die Fläche verteilt sein. Der Anteil an offener Fläche durch die Ausnehmungen liegt für eine hohe Wirkung bei etwa 1-10%, bevorzugt bei 3-8 % und stärker bevorzugt bei 6,6% der Gesamtfläche.
Die Reihen können synchron oder zueinander versetzt ausgerichtet sein. Beide Alternativen wirken gleichermaßen gut hinsichtlich der Schallabsorptionseigenschaften.
Die Öffnungsgeometrie für eine Schalleintritt-Ausnehmung 2 kann verschieden ausgeführt sein. Tests haben ergeben, dass die Breite B einer Schalleintritt-Ausnehmung 2, immer gemessen im Bereich mit senkrechter Wandung 5, 0,1-2,5 mm, bevorzugt 0,5-1,5 mm beträgt. Die Tiefe D der einer Schalleintritt-Ausnehmung 2 liegt dann bei 0,3-6 mm, bevorzugt bei 0,8-4,5 mm und besonders bevorzugt bei 1,5-3,5 mm. Die Mündungsanschrägung S beträgt idealerweise das 0,8- bis 1,8-Fache der Breite B. Der Winkel α von Wandung 5 zur Mündungsanschrägung, der von 90° dezidiert, bevorzugt vom Bereich 85°-90° abweichen soll, und zwar in beiden Richtungen, beträgt nach den Versuchsergebnissen 70°-140° (exkl. 90°) und bevorzugt 75°-120° (exkl. 85°-95°).
Das Herstellungsverfahren wird die Schalleintritt-Ausnehmungen 2 vorzugsweise nicht einzeln durch Pressen, Prägen, Bürsten, Zerspanen oder Stanzen hervorbringen, sondern in großer Zahl gleichzeitig, wobei die genaue Öffnungsgeometrie nur in statistischer Weise den vorgegebenen Daten entspricht. Bei seriellen Herstellungsverfahren, wie beispielsweise dem Strahlschneiden, werden die Schalleintritt-Ausnehmungen alternativ nicht gleichzeitig, sondern einzeln, dafür in rascher Abfolge nacheinander hergestellt. Auch hier kann diese statistische Verteilung auftreten. Für die Funktion der Schallabsorption (und für die ästhetische Ausführung) der Bauplatte 1 wirkt dies jedoch nicht mindernd. Der Anteil der Schalleintritt-Ausnehmungen 2 deren Winkel α in den zu vermeidenden Bereich von 85°-95° fällt, sollte jedoch kleiner als 15% aller Schalleintritt-Ausnehmungen 2 einer Bauplatte 1 sein.
Gemäß Fig. 5 können die Mündungsanschrägungen 6 konkav oder konvex geraten. Dies kann durch ein Herstellungsverfahren, wie etwa das Bürsten von Holzwerkstoffen, hervorgerufen sein. Auch solche Formen schränken die schalldämmende Wirkung der Schalleintritt-Ausnehmungen 2 nicht ein. Um den angestrebten Winkelbereich des Winkels α aber bestimmen und erreichen zu können, legt man sich auf die Mitteltangente 7 der gebogenen Mündungsanschrägung 6 fest, um eine Gerade zu erhalten und mit der Linie der Wandung 5 zu schneiden.
Wie in Fig. 7 verdeutlicht, kann der Winkel α der Mündungsanschrägung 6 einer Schalleintritt-Ausnehmung 2 in einem Abschnitt kleiner als 90° in einen Abschnitt größer als 90° übergehen. Die besonders hohe schalldämmende Wirkung bleibt dabei erhalten; übrigens auch trotz eines zwischenliegenden, kurzen Abschnittes der Mündungsanschrägung 6, in welchem der Winkel α nahe an oder auf 90° liegt.
Die Schalleintritt-Ausnehmung 2 kann einen runden Querschnitt aufweisen oder als länglicher Schlitz wie in Fig. 6 bis 8 dargestellt vorgesehen sein. Die maximale Länge eines solchen Schlitzes ist auf 20 mm, bevorzugt auf 15 mm begrenzt, damit die Bauplatte 1 nicht mechanisch instabil, d.h. bruchgefährdet ist. Die Ausformung der Schlitzenden ist für die akustische Wirkung nicht erstrangig relevant und kann daher vom Herstellungsverfahren abhängig belassen werden, je nach dem, ob es einfacher ist, die Schlitzenden mit einer Mündungsanschrägung 6 zu versehen, oder eine 90°-Kante zu belassen, oder auch die Schlitzenden in der Draufsicht rechteckig oder mit Radius endend auszuführen.
Bei den Abständen der Schalleintritt-Ausnehmungen 2 ergeben sich die Werte für innerhalb einer Reihe, zwischen den Reihen oder die durchschnittlichen Abstände bei einer willkürlichen, ungeordneten Verteilung aller Schalleintritt-Ausnehmungen 2 aus der offenen Fläche (Summe der Fläche der Schalleintritt-Ausnehmungen 2) und dem gewünschten Anteil in % an der Fläche der Bauplatte 1.
Sind die Schalleintritt-Ausnehmungen 2 als Schlitze vorgesehen, können diese geradlinig oder geschwungen sein oder andere Geometrien aufweisen. Aus der Sicht einer einfachen Fertigung bieten sich geradlinige Schalleintritt-Ausnehmungen 2 an, aus Gründen der Übereinstimmung oder des gewollten Kontrasts mit der Raumumgebung der verbauten Platten auch geschwungen oder ähnliches. Hinsichtlich der akustischen Wirkung konnten keine Unterschiede in Abhängigkeit dieser Alternativen gemessen werden.
Die Mündungsanschrägung 6 braucht über ihre Breite S nicht linear/gerade zu verlaufen, sondern kann ungeordnet wie in Fig. 8 angedeutet sein. Wie oben beschrieben können solche Formen durch das Bürsten von ungleichmäßigen Holzwerkstoffen entstehen, sind aber hinsichtlich der schalldämmenden Wirkung nicht beeinträchtigend und können geduldet werden. Damit einhergehend ist der Winkel α sowie Breite S der Mündungsanschrägung 6 an einer Schalleintritt-Ausnehmung 2 variierend. Wichtig ist, dass der Winkel α innerhalb der hier als wirksam beschriebenen Bereiche liegt.
Die Bauplatte 1 ist vorteilhafterweise Bestandteil eines übergeordneten Aufbaus, indem sie auf einer Grundkonstruktion lagert. Es muss dabei sichergestellt werden, dass sich hinter der oben beschriebenen Bauplatte 1 mit den Schalleintritt-Ausnehmungen 2, ein mehr oder weniger in sich abgeschlossener Luftraum besteht. D.h. man errichtet entweder eine kastenförmige Konstruktion (nicht gezeigt), bei welcher die Bauplatte 1 fest mit einer Grundplatte verbunden ist und zwischen beiden ein vordefinierter Hohlraum besteht. Dessen Tiefe (in gleicher Raumrichtung gesehen wie die Tiefe D der Bauplatte 1) ist dann auf die Tiefe D der Bauplatte 1 abgestimmt. Der Hohlraum dient dem kleinen Anteil an Schallwellen, der in die Schalleintritt-Ausnehmungen 2 eintritt. Selbst bei der optionalen Bereitstellung eines Hohlraumes hinter der Bauplatte 1 wird zudem die Bildung des Masse-FederSystems und Helmholtz-Effektes unterstützt.
Oder man wählt die mechanisch stabilere, weil windungssteifere Alternative, bei welcher die Bauplatte 1 von einer wabenförmigen Struktur oder von (erhärtetem) z.B. grobporigem Schaummaterial gehalten wird. Die Bauplatte 1 liegt dabei direkt auf der zweiten, hohlraumbeinhaltenden Struktur auf.
Durch Variation des Volumens hinter der Bauplatte 1, also an der abgewandten Unterseite 4 kann eine akustische Feinabstimmung des Frequenzganges erfolgen, was aber Gegenstand einer anderen Erfindung wäre.

Bezugszeichenliste

1: Bauplatte
2: Schalleintritt-Ausnehmung
3: Oberseite
4: Unterseite
5: Wandung
6: Mündungsanschrägung
7: Mitteltangente
B: Breite einer Schalleintritt-Ausnehmung
D: Tiefe einer Schalleintritt-Ausnehmung
S: Breite einer Mündungsanschrägung
α: Winkel

Claims

Bauplatte, insbesondere Wand- oder Deckenplatte, mit Schallabsorptionseigenschaften, welche eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, wobei auf der beschallungs- bzw. sichtseitige Oberseite eine Vielzahl von Schalleintritt-Ausnehmungen angeordnet sind, und wobei jede Schalleintritt-Ausnehmung eine Breite aufweist sowie eine im wesentlichen senkrecht zur Oberseite stehende Wandung, welche an einer die Schalleintritt-Ausnehmung umlaufenden Kante grenzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von mindestens 85% der Schalleintritt-Ausnehmungen (2) eine Mündungsanschrägung (6) aufweist, die in einem vorbestimmten Winkelbereich mit einem oder mehreren Winkeln α zumindest in einem Teilabschnitt der Kante zur jeweiligen Wandung (5) steht, wobei die Winkel α von 90° abweichen.
Bauplatte, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Winkel α zwischen Mündungsanschrägungen (6) der Mehrzahl der Schalleintritt-Ausnehmungen (2) und den Wandungen (5) im Teilabschnitt der Kanten zwischen etwa 70° und 85° und/oder zwischen etwa 95° und 140° Grad beträgt bzw. betragen.
Bauplatte, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Winkel α zwischen Mündungsanschrägungen (6) der Mehrzahl der Schalleintritt-Ausnehmungen (2) und den Wandungen (5) im Teilabschnitt der Kanten zwischen etwa 75° und 85° oder zwischen etwa 95° und 120° Grad beträgt bzw. betragen.
Bauplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als 85% der Schalleintritt-Ausnehmungen (2) eine Mündungsanschrägung (6) aufweisen und die verbleibende Minderzahl der Schalleintritt-Ausnehmungen (2) vollumfänglich eine Kante zur Oberseite (3) der Bauplatte (1) mit einem Winkel α von etwa 90° aufweisen, und wobei vorzugsweise die verbleibende Minderzahl der Schalleintritt-Ausnehmungen (2) vollumfänglich eine Mündungsanschrägung (6) mit einem Winkel α von etwa 85° bis etwa 95° aufweisen.
Bauplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) aller Schalleintritt-Ausnehmungen (2) einer Bauplatte (1) etwa 0,1 mm bis etwa 2,5 mm beträgt, wobei die Breite (B) insbesondere der Durchmesser der Schalleintritt-Ausnehmung (2) ist.
Bauplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (D) aller Schalleintritt-Ausnehmungen (2) einer Bauplatte (1) etwa 0,3 mm bis etwa 6 mm beträgt, wobei die Tiefe (D) gleichzeitig die Stärke der Bauplatte (1) zwischen Oberseite (3) und Unterseite (4) ist.
Bauplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (S) der Mündungsanschrägung (6) etwa das 0,8- bis 1,8-Fache der Breite (B) der Schalleintritt-Ausnehmungen (2) aufweist.
Bauplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalleintritt-Ausnehmungen (2) länglich ausgebildet sind, wobei die Länge das 2-bis 100-Fache, bevorzugt etwa das 15-Fache ihrer Breite (B) beträgt.
Bauplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α zwischen Mündungsanschrägung (6) und Wandung (5) eines ersten Teilabschnitts der Kante zwischen etwa 70° und 85° und entlang eines zweiten Teilabschnitts der Kante zwischen etwa 95° und 140° liegt.
Bauplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalleintritt-Ausnehmungen (2) geordnet in Reihen auf der Oberseite (3) vorhanden sind, wobei die Abstände benachbarter Schalleintritt-Ausnehmungen (2) innerhalb einer Reihe das etwa 0,5 bis 2-Fache der Länge der Schalleintritt-Ausnehmungen (2) oder bei kreisrunden Schalleintritt-Ausnehmungen (2) etwa das 1,5- bis 10-Fache des Durchmessers betragen.
Bauplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalleintritt-Ausnehmungen (2) geordnet in Reihen auf der Oberseite (3) vorhanden sind, wobei die Abstände benachbarter Reihen etwa das 0,5 bis 2-Fache der Länge der Schalleintritt-Ausnehmungen (2) oder bei kreisrunden Schalleintritt-Ausnehmungen (2) etwa das 1,5- bis 10-Fache des Durchmessers betragen.
Bauplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalleintritt-Ausnehmungen (2) ungeordnet auf der Oberseite (3) verteilt sind.
Bauplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Summe der Flächen der Schalleintritt-Ausnehmungen (2) an der Gesamtfläche der Oberseite (3) etwa 2% bis 10%, bevorzugt etwa 5% bis 8% beträgt.
Bauplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie Holz, insbesondere Holzfaserplatten, Spanplatten, oder Schichtholz, oder lignifizierte Gräser, ein Leichtmetall wie etwa Aluminium, oder Kunststoff umfasst.
Bauplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie rückseitig mit einem Trägerelement verbunden ist, wobei zwischen Unterseite (4) der Bauplatte (1) und dem Trägerelement ein Hohlraum gebildet wird, wobei vorzugsweise der Hohlraum eine Tiefe des etwa 3- bis 20-Fachen der Stärke D der Bauplatte (1) aufweist, und wobei der Hohlraum insbesondere durch die als Wabenplatte, Lochplatte oder grobporiger Schaum ausgeführte Trägerplatte gebildet wird, welche direkt an der Unterseite (4) der Bauplatte (1) anliegt.