DE1434030C - Schalldämmende Beschichtung von Leichtwänden und Belagmasse hierfür - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine schalldämmende Beschichtung von Leichtwänden und eine Belagmasse hierfür und geht aus von einer biegeweich erstarrten, einen beschwerenden Werkstoff in feiner Verteilung enthaltenden Belagmasse.

Eine derartige Belagmasse, wobei jedoch dem Bindemittel außer dem in Form von Blei in feiner Verteilung enthaltenden beschwerenden Werkstoff Asbest zugesetzt ist, ist bekannt (deutsche Patentschrift 898 877). Diese Belagmasse soll sowohl schallals auch wärme- und auch atomstrahlendämmend sein. Die Zugabe eines Weichmachers zu dem Belag dient ausschließlich zu dem Zweck, die auf der Oberfläche des zu belegenden Gegenstandes anwesende Feuchtigkeit zu absorbieren und sie dann nach und nach abzugeben.

Dadurch, daß der bekannte Blei-Asbest-Schutz auch gleichzeitig wärmedämmend sein soll, muß ein verhältnismäßig hoher Asbestanteil vorhanden sein, so daß zwangläufig die Luftschalldämmwirkung verhältnismäßig gering ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen luftschalldämmenden Belag für Leichtwände aus Leichtbauplatten od. dgl. zu finden, · welcher eine Verschiebung der Koinzidenzfrequenz in höhere Frequenzbereiche bewirkt und damit eine wesentliche Verbesserung der Luftschalldämmwirkung der Leichtwand gewährleistet.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in der Anwendung einer biegeweich erstarrten, einen beschwerenden Werkstoff in feiner Verteilung enthaltenden Belagmasse zum Auftragen einer schalldämmenden Beschichtung auf Leichtwände aus Leichtbauplatten od. dgl.

Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Koinzidenzfrequenz in höhere Frequenzbereiche verschoben wird, was eine wesentliche Verbesserung der Luftschalldämmwirkung der Leichtwand zur Folge hat. Die Verwendungsmöglichkeit . der erfindungsgemäß angewendeten Belagmasse besteht praktisch bei allen Leichtbauelementen, z. B.

Gipsdielen, Holzwolleleichtbaupiatten, Asbestzementplatten, Holz-, Sperrholz-, Hartfaser- und Preßspanplatten. . : :■■;;

Leichtwände aus Faserstoff oder Schaumstoff, z. B. Polystyrolschaumplatten, haben eine gute Wärmeisolation wegen ihres geringen spezifischen Gewichtes, jedoch eine schlechte Schalldämmwirkung. Dieser Nachteil wird durch die Erfindung infolge der erwähnten Verschiebung der Koinzidenzfrequenz nach oben ausgeschaltet.

Die Erfindung schlägt weiterhin vor, daß die Belagmasse auf die Wand in an sich bekannter Weise aufgespritzt oder aufgespachtelt wird.

Die Belagmasse wird höchstens in der Dicke auf die zu behandelnde Wand aufgetragen, der die größte

zo Verschiebung der Koinzidenzfrequenz nach oben entspricht.

Schließlich schlägt die Erfindung vor, daß der Elastizitätsmodul der Belagmasse kleiner als ein Hundertstel des Elastizitätsmoduls des Werkstoffes der zu beschichtenden Wand und das, spezifische Gewicht der Belagmasse vorzugsweise größer als, mindestens jedoch halb so groß ist wie das spezifische Gewicht des Werkstoffes der zu beschichtenden Wand.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäß angewendeten Belagmasse soll an einigen Beispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

Bringt man die Belagmasse direkt auf eine HoIz-Wolleleichtbauplatte von 2,5 cm Dicke auf, so wird die Grenzfrequenz von etwa 3 000 Hz auf etwa 4000 Hz verschoben. Ein im Baugewerbe üblicher Putz dagegen versteift eine Holzwolleleichtbauplatte so sehr, daß ihre Koinzidenzfrequenz in den Frequenzbereich von etwa 1000 Hz verschoben wird. Durch den erfindungsgemäßen Belag nach diesem Beispiel bleibt die gute schallschluckende Wirkung der Holzwolleplatte voll erhalten, so daß die Holzwolle-Zementplatten mehrere Anforderungen der Bauakustik gleichzeitig erfüllen:

1. Sie bleiben luftschallschluckend,

2. sie werden schalldämmend,

3. sie lassen sich als luftschallabsorbierende und gleichzeitig luftschalldämmende biegeweiche Vorsatzschale vor einer ungenügend dämmenden Wand oder Decke verwenden, indem die porige Seite nach außen, die beputzte Seite nach innen angebracht wird, . , :■·; ;-■·

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4. sie lassen sich als reine schalldämmende biegeweiche Vorsatzschale vor. _t einer ungenügend schallisolierenden Wand anordnen, mit der geputzten Seite nach außen und der ungeputzten Seite nach innen.

Beispiel 2

Gipsplatten von etwa 10 mm Dicke haben ihre Koinzidenzfrequenz bei etwa 3000 Hz. Werden diese Platten mit der erfindungsgemäßen Belagmasse derart verputzt, bespachtelt, bespritzt od. dgl., daß ihr Gewicht etwa verdoppelt wird, so verschiebt sich

ihre Koinzidenzfrequenz von etwa 3000 Hz auf etwa 4000 Hz.

B e i s ρ i e 1 3

Eine Vorsatzschale aus 12-mm-Holz hat ihre Koinzidenzfrequenz bei etwa 1100 Hz und ein Gewicht von etwa 8,5 kg/m². Wird sie mit der erfindungsgemäßen Belagmasse so beschichtet, daß ihr Gewicht etwa verdoppelt wird, so verschiebt sich ihre Kpinzidenzf requenz auf über 2000 Hz. Da die Frequenz 1100 Hz mitten im Hörbereich liegt, ist eine unbeschichtete Holzplatte von 12 mm Stärke akustisch mangelhaft und daher nur mit dem erfindungsgemäß aufgebrachten Belag brauchbar.

Während man bei Entdröhnungsmittelri Werte von b = ²/i anstrebt, die kleiner als 0,5 sind, sind bei den beschriebenen Materialien Werte von b anzustreben, die größer als 0,5 sind, da diese Werkstoffe ein hohes spezifisches Gewicht haben sollen.

In der Zeichnung ist die Verschiebung der Koinzidenzfrequenz in Abhängigkeit vom Verhältnis der Belagdicke zur Wanddicke dargestellt.

Auf der Abszisse ist das Verhältnis der Koinzidenzfrequenz der beschichteten Wand zur Koinzidenzfrequenz der unbeschichteten Wand aufgetragen.

Die gestrichelte und die strichpunktierte Kurve (IV, V) sind unter Zugrundelegung eines gleichen Verhältnisses der spezifischen Gewichte, nämlich

b =

ML·
Qi

= 0,5,

jedoch für verschiedene Steifen a, nämlich

und

die Kurve IV für a = — = 10~³

die Kurve V für a = -^- = ΙΟ-⁴ .E₁

Ω =

fg

fgl

Diese Normierung erfolgt nicht nur zur Vereinfachung der Rechnung, sondern bietet auch einen besseren Überblick über die zugrunde liegende Gesetzmäßigkeit. Ist die Koinzidenzfrequenz der bestehenden Wand bekannt, z. B. aus Messungen oder Berechnungen, dann ist diese Koinzidenzfrequenz mit der Zahl Ω zu multiplizieren, die sich aus dem Kurvenblatt für eine bestimmte Belagdicke eines bestimmten Materials ergibt, um die Koinzidenzfrequenz der beschichteten Wand zu erhalten.

Auf der Ordinate ist das Verhältnis! der Belagdicke d₂ zur Wanddicke ^₁ aufgetragen.

Die eingezeichneten Kurven zeigen die Verschiebung der Koinzidenzfrequenz mit zunehmender Dicke des Belages für verschiedene Werkstoffe. Aus der Theorie ergibt sich, daß zur Kennzeichnung der Belagmaterialien die Angabe des Elastizitätsmoduls und des spezifischen Gewichtes genügt. Beide gehen in die Theorie im Verhältnis zu den entsprechenden Kenndaten des Wandmaterials ein, also

—- = α und — = b. ^Ei Qi

Die ausgezogenen Kurven I, II, III sind unter Zugrundelegung des konstanten Wertes a = 10~²

für das Verhältnis der Elastizitätsmoduln -=r- und

für verschiedene Verhältnisse b der spezifischen Gewichte (jeweils Belagsmasse zu Leichtbauplatte) gezeichnet. Die Kurve I ist für das Verhältnis b = 0,5, die Kurve II für das Verhältnis b = 1 und die Kurve III für das Verhältnis b = 2 gezeichnet.

Es ist ersichtlich, daß die Koinzidenzfrequenz am stärksten nach höheren Frequenzen — in der Zeichnung nach rechts — verschoben wird, je schwerer das spezifische Gewicht des Belagmaterials ist.

gezeichnet.

Zum Vergleich der Kurven IV und V gehört auch die Kurve I, die ebenfalls für ein Verhältnis der

spezifischen Gewichte b = — = 0,5, aber für eine

Steife von a == — — 10~² gezeichnet ist. BeV einem

1 ■
Vergleich der Kurven I, IV und V ilt erkennbar, daß von Werkstoffen mit gleichem spezifischem Gewicht die Koinzidenzfrequenz einer beschichteten Wand von dem Werkstoff mit dem kleineren Elastizitätsmodul am stärksten verschoben wird.

Diese an sich' bekannten physikalischen Regeln zur Verschiebung der Koinzidenzfrequenz liegen auch der vorliegenden Erfindung zugrunde. Das Bekannte spiegelt sich teilweise auch in den Beispielen wieder, in denen die Dicke des Belages nach der Gewichtszunahme bemessen wird, und zwar derart, daß das ursprüngliche Wandgewicht etwa verdoppelt werden soll. Diese Begrenzung der Gewichtszunahme hatte rein praktische Gründe, weil aus statischen Gründen vielfach große Gewichtserhöhungen unerwünscht sind. Andererseits wird die Dämmung einer Wand bei Verdoppelung ihres Gewichtes um 6 dB erhöht, womit in vielen Fällen bereits ein ausreichender Schallschutz erreicht ist, so daß sich größerer Aufwand nicht lohnt.
Aus der in der Zeichnung dargestellten Gesetzmäßigkeit ergibt sich, im Gegensatz zu den bisherigen allgemeinen Vorstellungen, daß bei dem Vorgehen nach der Erfindung extreme Gewichtserhöhung, die bis jetzt grundsätzlich für gut und richtig gehalten wurde, unter Umständen eher schädlich als nützlich ist. Schließlich ergeben sich aus der Erkenntnis dieser Kurven bestimmte Anforderungen an die Belagmaterialien, um unter Berücksichtigung der bewährten Regel der Gewichtsverdoppelung durch geeignete Materialien größtmögliche Verschiebungen der Koinzidenzfrequenz zu erreichen.

Die dargestellten Kurven zeigen, daß mit zunehmender Dicke des Belages infolge der Gewichtszunahme die Koinzidenzfrequenz zunächst in der Richtung nach höheren Frequenzen verschoben wird.

Bei einem bestimmten Verhältnis der Belagdicke zur Wanddicke wird eine größte Verschiebung der Koinzidenzfrequenz erreicht, was durch die eingezeichnete Scheitelkoordinate fs angedeutet ist. Bei weiterer Steigerung der Belagdicke verschiebt sich die Koinzidenzfrequenz trotz weiterer Gewichtszunahme wieder zurück nach tieferen Frequenzen. Dieser Effekt hat seinen Grund darin, daß die Steife der Kombination von höheren Potenzen des Belag-

dickenverhältnisses abhängt und dadurch oberhalb der optimalen Belagdicke der Anteil der Steife, der durch die Belagstärke gegeben ist, gegenüber dem Einfluß des Gewichtes überwiegt. Hieraus ergibt sich als Regel zum technischen Handeln, daß diese optimale Belagstärke nicht überschritten werden soll. Die Gewichtszunahme der nach dieser Regel beschichteten Wand errechnet sich aus dem Belagstärkenverhältnis und dem Verhältnis der spezifischen Gewichte b des Belagmaterials zu dem der Wand gemäß:

A £

b-ξ ^

und beträgt ζ. B. bei dem Belagmaterial mit a = 10~² und b = 0,5 .

A) 1,3 · 0,5 = 0,65 = 65 % des ursprünglichen Wandgewichtes bei dem Belagmaterial mit a = 10~² und 6 = 1;

B) 1,5 · 1 = 1,5 = 150% des ursprünglichen Wandgewichtes oder bei dem Belagmaterial mit α = 10-³ und 6 = 0,5;

C) 4 · 0,5 = 2 = 200% des ursprünglichen Wandgewichtes.

Gegenüber der aus der Praxis entstandenen ursprünglichen Regel,' das vorhandene Wandgewicht zu verdoppeln, ergibt sich nunmehr eine neue Regel für die Anwendungsgewichte. Die aus den Kurven entnommenen Beispiele zeigen nämlich, daß es im ersten hier beschriebenen Fall (Beispiel A) sinnlos wäre, von dem Belagmaterial mehr als 65% des Wandgewichtes aufzutragen. Dann würde nämlich der Belag bereits so dick, daß die Zunahme der Steifigkeit durch die größere Belagdicke die Koinzidenzfrequenz wieder in einen tieferen Frequenzbereich verschoben würde. Im Gegensatz zu der üblichen Regel wären in den beiden weiteren Beispielen wesentlich höhere Gewichtszunahmen notwendig, nämlich im Beispiel B) 150 % des ursprünglichen Wandgewichtes und im Beispiel C) 200 %> was sogar einer Verdreifachung des Wandgewichtes

ίο entspricht. Die bisher in der Praxis geübte Regel würde also im ersten Fall einen Überaufwand und in den beiden anderen Fällen einen unter Umständen noch verbesserungsfähigen Unteraufwand zur Folge haben.

Diese Beispiele zeigen, wie die üblichen Regeln variiert werden, daß also insbesondere

1. durch extreme Gewichtsforderungen bei gegebener Steife der Wand, die Koinzidenzfrequenz wieder in einen tieferen Frequenzbereich verschoben wird,

2. die bekannte Regel der Gewichtsverdoppelung in vielen Fällen zu unbefriedigenden Ergebnissen führt.

. Will man aber, um Überbelastungen infolge Gewichtserhöhung zu vermeiden, an der Regel der Gewichts Verdoppelung festhalten, ergeben sich konkrete Anforderungen an die Eigenschaften des Belagmaterials. Man kann diese Forderungen dahingehend fassen, daß der Elastizitätsmodul des Belagmaterials kleiner als ¹Z₁₀₀ des is-Moduls des Wandmaterials sein soll und sein spezifisches Gewicht möglichst größer als das des Wandmaterials, mindestens jedoch halb so groß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anwendung einer biegeweich erstarrten, einen beschwerenden Werkstoff in feiner Verteilung enthaltenden Belagmasse zum Auftragen einer schalldämmenden Beschichtung auf Leichtwände aus Leichtbauplatten od. dgl.

2. Anwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belagmasse auf die Wand in an sich bekannter Weise aufgespritzt oder aufgespachtelt wird.

3. Belagmasse für die Anwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Elastizitätsmodul kleiner als ein Hundertstel des Elastizitätsmoduls des Werkstoffes der zu beschichtenden Wand und das spezifische Gewicht der Belagmasse vorzugsweise größer als mindestens jedoch halb so groß ist wie das spezifische Gewicht des Werkstoffes der zu beschichtenden Wand.