DE2832787C2

DE2832787C2 - Schalldämmende und schalldämpfende Bauplatten

Info

Publication number: DE2832787C2
Application number: DE19782832787
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Yokohama Iida; Kazuo Yokohama Kondo; Yoshikazu Tokio/Tokyo Kondo; Nobufumi Zushi Matsudaira; Masayasu Zushi Matsumoto; Yasushi Yokohama Onizaki; Susumu Yokohama Sakamoto; Shosuke Zushi Suzuki; Harue Chigasaki Watanabe
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1978-07-26
Filing date: 1978-07-26
Publication date: 1985-09-12
Also published as: DE2832787A1

Description

2. Bauplatte, hergestellt durch Preßformen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßformen I

unter einem Preßverhältnis von 1,1 bis 13 zu 1 vorgenommen worden ist

Die Erfindung betrifft eine schalldämmende und schalldämpfende Bauplatte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Poröse schalldämmende und schalldämpfende Bauteile aus Leichtbaustoffen werden bereits weitgehend angewandt In der Hauptsache verwendet man dafür expandierten Perlit Solche Platten zeichnen sich durch bessere Haltbarkeit aus gegenüber anderen Produkten, in denen als schallabsorbierendes Material Textilien oder Fasermaterial aus Glaswolle, Gesteinswolle oder dergleichen angewandt wird. Sie lassen sich ohne der Notwendigkeit von kastenartigen Rahmen anwenden. Schalldämmende Bauteile auf der Basis von Mineralfasern zeigen hohe Schalldämmung von zumindest 80% über einen breiten Frequenzbereich. Bekannte Bauteile aus einem Leichtbaustoff wie Perlit zeigen jedoch keine so hohe Schalldämmung und behalten ihre guten Eigenschaften bei Außenanwendungen nicht bei, da diese in feuchtem Zustand viel schlechter sind. Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 18 52 216 sind schallschluckende Bauplatten aus einer haufwcrk sporigen Mischung von Zuschlagstoffen und Bindern bekannt Der Zuschlagstoff kann z. B. Perlit mit einem Raumgewicht von 60 bis 200 kg/m³ und der Binder Zement sein. Bei einem Mischungsverhältnis Zuschlagstoff/ Binder von 1 :1 bis 1 :6 ergeben sich Raumgewichte für die Bauplatte von 300 bis 600 kg/m³. Perlit wird mit abgestuften Körnungen, z. B. 8 bis 2 mm und 2 bis 4 mm, angewandt Die Sichtfläche der bekannten Bauplatten soll völlig eben sein, während die Rückseite Vertiefungen aufweist, die gegen die Hinterfütterung ein Luftkissen bilden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Festigkeit derartiger Bauteile für selbsttragende Platten nicht ausreicht sondern eine aufwendige und schwere Haltekonstruktion erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schalldämmende und schalldämpfende Bauplatte, die im trockenen wie auch nassen Zustand eine gute Schalldämmung bzw. -dämpfung über weite Frequenzbereiche besitzt und über lange Zeit selbst bei Außenanwendung beibehält und eine solche Festigkeit besitzt, daß sie ohne aufwendige Tragkonstruktionen zu Isolierwänden verbaut werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Das Schallschluckvermögen der Bauplatte beträgt zumindest 70% über einen Frequenzbereich von 0,5—2 kHz im trockenen wie auch im feuchten Zustand. Die erfindungsgemäßen Bauplatten lassen sich ohne Mörtel und mit einem Minimum an Zeit und Arbeit verlegen.

Im unteren Bereich der vorgeschlagenen Korngröße für Perlit ist der Abstand zwischen den Teilchen in der Bauplatte gering. Dadurch wird das Schallschluckvermögen bei niedrigen Frequenzen verringert. Ferner ist die Wasseraufnahme in feuchter Umgebung extrem groß, wodurch ebenfalls das Schallschluckvermögen herabgesetzt werden kann. Liegt hingegen die Korngröße im oberen vorgeschlagenen Bereich und ist der Zuschlagstoff sehr weitgehend expandiert oder geschäumt, so wird hierdurch die Festigkeit der Bauplatten verringert. Zuneh mender Expansionsgrad der Zuschlagstoffe steigert die Wasseraufnahmefähigkeit ebenfalls und birgt daher die Gefahr der Verschlechterung der akustischen Eigenschaften in nassem Zustand in sich.

Die Perlitteilchen erhält man durch Expandieren oder Verschäumen und Sintern von Perlit, Obsidian oder dergleichen. Sie weisen ein Schüttgewicht von 0,07—0,25 g/cm³ auf. Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Bauplatte sind nach einer ersten Ausführungsvariante 100—140 g

Zement je dm³ Perlit sowie ein Zusatz von Kautschuklatex mit einem Feststoffgehalt von 5—20 g vorgesehen.

Bei weniger als 100 g Zement ist die Bindung der Perlitteilchen ungenügend und damit die Festigkeit der Bauplatte nicht zufriedenstellend und das Schallschluckvermögen bei Frequenzen > 1 kHz gering. Bei mehr als 140 g Zement verringert sich das Schallschluckvermögen bei niedrigen Frequenzen in Folge vergrößerter Wasseraufnahmefähigkeit.

Die mit dem Zusatz von Kautschuklatex erreichte Kautschukbindung verhindert die Verschlechterung der akustischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Bauplatten bei niederen Frequenzen auch in feuchtem Zustand, wobei durch die Kautschukbindung eine schnellere Abgabe des Wassergehalts aus der feuchten Bauplatte und die Fähigkeit des Zements, Wasser zurückzuhalten, herabgesetzt wird. Die Kautschuklatices verstärken auch die Bindung zwischen den Perlitteilchen und erhöhen damit die Festigkeit der Bauplatte.

1st der Anteil an Kautschuklatex in der erfindungsgemäßen Bauplatte höher als 20 g, so bleibt deren Wasseraufnahme gering, und das Schallschluckvermögen bei niederen Frequenzen in feuchter Umgebung nimmt weniger stark ab.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Bauplatten wird zuerst der Zement mit den Perlitteilchen ver-

mischt Diesem Gemisch gibt man Kautschuklatex verdünnt mit entsprechenden Mengen an Anmachwasser zu. Diese Masse wird dann in eine Metallform gefüllt und gegebenenfalls durch Pressen geformt Wirkt der Preßdruck auf die Rückseite der Bauplatte, so erreicht man einen optimalen Abstand zwischen den Teilchen und dadurch bedingt gute akustische Eigenschaften über breite Frequenzbereiche.

Nach einer weiteren Ausführungsvariante kann die erfindungsgemäße Bauplatte auch hergestellt sein aus einem Gemisch von expandiertem Schiefer mit einer Korngröße von 0,1 —5 mm und Perlit mit einer Korngröße von 0,1 —7 mm in einem Volumenverhältnis von 0,4 bis 2,5 zu 1 und 120—160 g Zement je dm³ des Gemische sowie einem Zusatz von Kautschuklatex mit einem Feststoffgehalt von 5 bis 20 g.

Perlit weist ein höheres Schallschluckvermögen als expandierter Schiefer auf, während der expandierte Schiefer mehr zur Festigkeit der Bauplatten beiträgt als der Perlit Der expandierte Schiefer verhält sich hinsichtlich der Wasseraufnahme nicht so günstig wie Perlit so daß man bei Schiefer enthaltenden Bauplatten in nassem Zustand etwas schlechtere akustische Eigenschaften als bei Bauplatten aus nur Perlit beobachtet Unter Berücksichtigung der Vor- und Nachteile des Schiefen; und des Perlits soll erfindungsgemäß deren Verhältnis 0,4—2,5 zu 1 betragen. Ist das Verhältnis <0,4 zu 1, so ist die Verbesserung der Festigkeit der Bauplatte unbedeutend. Ist jedoch das Verhältnis >2£ zu 1, so wird das Preßformen schwierig und die akustischen Eigenschaften der Bauplatte sind nicht ganz so gut

Die vorgeschlagene Zementmenge liegt zwischen 120 und 160 g/dm³ des Gemisches. Unter 120 g/dm³ wird das Schallschluckvermögen der Bauplatte bei hohen Frequenzen schlechter. Außerdem wird die Bindung des Zuschlagstoffes geringer, so daß auch die Festigkeit abnimmt Ober 160 g/dm³ ist zwar die Bindung des Zuschlagstoffs besser, jedoch verschlechtern sich die akustischen Eigenschaften über den gesamten Frequenzbereich. Um dem entgegenzuwirken, sollte der Kautschuklatexanteil mit steigendem Zementanteil sinken. Für 140 g/dm³ Zement eignet sich z. B. eine Menge von 16 g Kautschuklatex.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird bei der Herstellung der Bauplatte durch Preßformen dieses Preßformen unter einem Preßverhältnis von 1,1 bis 13 zu 1 vorgenommen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Aufriß einer erfindungsgemäßen Bauplatte und F i g. 2 deren Querschnitt nach H-II;

F i g. 3 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Bauplatte mit einer verstärkenden Deckschicht sowie

F i g. 4 und 5 eine solche Bauplatte mit die akustischen Eigenschaften verbessernden Vertiefungen.

Die Bauplatte nach F i g. 1 und 2 hat die Abmessungen 0,5 · 0,5 · 0,1 m. An der Stirnfläche besitzt sie eine Vielzahl von Vertiefungen 2 mit einem Durchmesser von 20—50 mm und einer Tiefe von 30—90 mm. Bei der gezeigten Ausführungsform sind zwei Arten von Vertiefungen vorgesehen, nämlich mit 30 mm 0 und 40 mm Tiefe bzw. mit 30 mm 0 und 80 mm Tiefe. Das Verhältnis der Fläche der Vertiefungen zur Gesamtfläche der Platte beträgt höchstens 40%.

Die in F i g. 3 gezeigte Bauplatte ist mit einer verstärkenden Deckschicht 4 aus in der Hauptsache expandiertem Schiefer bedeckt Die ganze Bauplatte ist porös und luftdurchlässig.

Nach F i g. 4 und 5 ist die Bauplatte nach F i g. 3 ebenfalls mit die akustischen Eigenschaften verbessernden Vertiefungen 2 ausgestattet.

Im Hinblick auf die Erhaltung der vorteilhaften akustischen Eigenschaften der Bauplatte soll die Dicke L\ der Deckschicht 4 nicht größer als die Dicke Li der Bauplatte 3 sein, d. h. L\ILi soll < 1 sein. Bevorzugt wird ein Verhältnis L1/L2 zwischen 0,2 und 0,4.

Die Bauplatte nach F i g. 4 und 5 besitzt gute akustische Eigenschaften aufgrund des Perlitanteils in der Platte 3 und hervorragende Festigkeit aufgrund der schief erhaltigen Deckschicht 4.

Vergleicht man die Druckfestigkeit der Bauplatte mit einer Deckschicht nach F i g. 4 und 5 mit einer Bauplatte nach F i g. 1 und 2, so ist diese für die mit der Deckschicht versehene Bauplatte 2 bis lOmal so groß wie die der Bauplatte ohne Deckschicht.

Die Bauplatte mit Deckschicht ist außerdem trittfest.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Bauplatten wird Perlit mit expandiertem Schiefer vorzugsweise in einem Trommelmischer gemischt und diesem Gemisch Zement zugesetzt. Dieser Masse wird dann eine entsprechende Menge an Anmachwasser und verdünnter Kautschuklatex zugesetzt, das Ganze gut gerührt und schließlich in eine Metallform gegossen und zu einer Platte geformt. Ein Einrütteln in die Form ist zweckmäßig.

Die auf diese Weise erhaltenen Platten zeichnen sich nach Härtung an feuchter Luft oder mit Dampf durch gute Festigkeit und akustische Eigenschaften aus.

Die Erfindung wird an folgenden Beispielen weiter erläutert:

55 Beispiel 1

Es wurden mehrere Bauplatten nach ^p i g. 1 und 2 mit einer Dicke von 100 mm aus den in Tabelle 1 zusammengestellten Ausgangsmaterialien hergestellt, indem das Ausgangsgemisch in einer Metallform eingerüttelt, die geformte Bauplatte unmittelbar danach ausgeformt und dann 3 Stunden lang bei 90⁰C in Dampfatmosphäre gehärtet wurde. Jede Bauplatte wurde an der Stirnfläche mit Vertiefungen (Durchmesser 30 mm; Tiefe 40 mm bzw. 80 mm) versehen. Aus diesen Bauplatten wurden Prüfkörper (Durchmesser 97 mm; Dicke 100 mm) geschnitten und an diesen die akustischen Eigenschaften bei senkrechtem Schalleinfall auf die Stirnfläche der Prüfkörper ermittelt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 zusammengefaßt.

Für die Bestimmung der Werte an feuchten Platten wurden die Proben 24 Stunden lang in Wasser getaucht, dann herausgenommen und 1 Stunde lang an der Luft gehalten. Die Wasseraufnahme in Vol.-% errechnet sich, indem man vom Gewicht der nassen Platte das Gewicht der trockenen Platte abzieht und den erhaltenen Wert durch das Volumen dividiert und den Quotienten mit 100 multipliziert.

Tabelle 1

Probe Nr. 1 Vergleich Nr. 1 2

Perlit (dm³) 1

Zement, g 100

Kautschuklatex-Feststoffe (g) 20

Preßverhältnis 1,25

1	1	1	1	1 I	1	1	1
120	120	120	140	120	120	120	140
5	9	12	10	9	9	_	—
1,25	1,25	1,25	1,25	1,20	1,30	1,25	1,25

Tabelle 2

Schallschluckvermögen (%)	6	7	Vergleich Nr.	feucht	3	4	5	6	7	Vergleich Nr.
trocken			1 2	Probe Nr.						I 2
Probe Nr.				1 2
12 3 4 5

Frequenzbereich (Hz) 250

400 500 630

800 1000 1250 1600 2000 Wasseraufnahme (%)

41	41	42	42	43	40	44	41	42	22	21	22	24	21	22	20	19	16	Ca)
57	59	60	60	61	57	63	59	60	35	34	35	36	34	36	33	31	28	SO
77	79	80	79	79	78	83	79	78	53	50	52	54	49	54	49	47	42
99	99	99	98	97	100	96	100	98	76	72	74	77	72	77	70	68	64
93	95	94	94	92	92	96	94	91	100	95	96	98	96	99	92	99	99	5j
83	86	86	87	88	84	90	86	87	72	79	78	76	78	74	82	/3	77
91	98	99	99	100	92	100	98	100	84	83	84	83	85	81	84	83	84
99	92	91	93	92	100	94	91	91	100	99	100	98	99	98	97	100	100
87	88	89	91	93	89	92	89	90	92	92	92	90	89	90	90	90	92
90	96	94	94	97	91	95	97	96	90	94	91	93	87	89	86	34	85
									9,8	13,7	12,6	11.1	11,0	10,9	13,1	15,3	16,1

Beispiel 2

Eine Bauplatte nach F i g. 4 und 5,0,5 ■ ö,5 · 0,1 m, wurde aus einem Ausgangsgemisch nach Tabelle 3 hergestellt. Auf der Oberseite wurden Vertiefungen (0 40 mm, Tiefe 60 mm) vorgesehen. Aus der Bauplatte wurde ein Prüfkörper (0 97 mm, Dicke 100 mm) geschnitten und etwa in der Mitte mit Vertiefungen versehen. An diesen Prüfkörper wurden die akustischen Eigenschaften für senkrecht einfallenden Schall ermitielt. Zum Vergleich dient die gleiche Platte mit einer Dicke von 100 mm, jedoch ohne Deckschicht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 zusammengefaßt.

Die Prüfkörper wurden zur Bestimmung der Naßeigenschaften 24 Stunde lang in Wasser gelegt, dann aus dem Wasser genommen und 1 Stunde lang an der Luft belassen. Der nach Tabelle 3 verwendete Perlit hat eine Körnung von 1 —3 mm und eine Dichte von 0,14 g/cm³, der Schiefer von 2—7 mm eine Dichte von 1,4 g/cm³.

Tabelle 3

	Probe Nr.	2	3	4	5	Vergleich
	1
Platte 3		80	80	60	60
Dicke (mm)	80	0,14	0,14	0,14	0,14	100
Zement/Perlit	0,14					0,14
Deckschicht 4		20	20	40	40
Dicke (mm)	20	2/8	2/8	0/10	2/8
Perlit/Schiefer	0/10	0,16	0,16	0,16	0,16
Zement, Perlit, Schiefer	0,16	0	10	0	10
Gew.-Verhältnis SBR-Latex-Zement	0

Tabelle 4

Frequenzbereich 30 (Hz)

Schallschluckvermögen (%)

trocken

Probe Nr.

12 3 4

Vergleich

feucht Probe Nr. 1 2

Vergleich

250	36	33	28	40	39	35	16	16	20	14	21	19
315	57	48	43	65	63	50	22	21	35	24	27	25
35 400	85	80	72	92	89	82	38	37	64	39	57	44
500	99	98	96	94	96	99	70	77	99	74	98	74
630	82	90	87	79	82	89	95	96	80	81	79	89
800	80	82	77	75	77	84	84	85	72	72	70	73
1000	84	91	80	84	82	86	76	77	84	70	73	74
40 1250	99	99	98	99	98	98	98	98	96	99	99	98
1600	79	85	84	90	85	84	84	95	80	80	81	76
2000	76	78	70	72	76	80	70	71	69	70	72	78

Wie sich aus der Tabelle 4 ergibt, ist die Verschlechterung der akustischen Eigenschaften durch die Deckschicht gering. Das Schallschluckvermögen über einem Frequenzbereich von 0,5 bis 2 kHz beträgt zumindest 70% und liegt damit über dem des Vergleichsprodukts ohne Deckschicht

Beispiel 3

Bauplatten mit einer Stärke von 100 mm wurden aus Massen entsprechend Tabelle 5 hergestellt und mit Vertiefungen, (Durchmesser 30 mm; Dicke 40 bzw. 80 mm) versehen. An Prüfkörpern (Durchmesser 97 mm; Tiefe 100 mm) mit zwei Arten von Vertiefungen in der Mitte wurde das Schallschluckvermögen für senkrecht einfallenden Schall bestimmt und die Werte in Tabelle 6 angegeben. Bei der Herstellung der Bauplatten wurde das Gemisch in der Form eingerüttelt und ein Preßverhältnis von 1,25 angewandt Schließlich wurden die Bauplatten 3 Stunden lang bei 90° C in Dampf atmosphäre gehärtet

Tabelle 5

	Probe Nr.	2	3	4	5	6	7	Vergleich
	1
Zuschlagstoffe		500	400	300	500	500	500
Perlit (cm³)	700	500	600	700	500	500	500	1000
expandierter	300							—
Schiefer (cm³)		140	140	140	120	120	160
Zement (g)	140	14	14	14	5	20	16	140
Kautschuklatex-	14							14
Feststoffe (g)

Tabelle 6

Frequenz- Schallschluckvermögen (%) bereich trocken

(Hz) Probe Nr.

12 3 4

feucht

Vergleich Probe Nr. 1 2

Vergleich

	49	48	47	45	50	48	45	49	24	23	23	21	24	23	20	24	hO
250	71	70	69	67	72	70	68	70	34	33	32	30	35	33	29	35	OO
315	89	87	86	84	90	88	89	88	62	60	59	55	61	59	50	62	W
400	98	98	98	97	97	100	99	99	97	96	95	93	100	97	89	98	hO
500	90	92	93	94	90	92	91	91	86	85	87	90	,'35	85	82	85
630	79	78	77	76	77	78	80	79	76	75	75	74	72	74	72	76	"^J OO
800	82,	80	79	77	80	81	84	83	77	76	75	73	70	75	70	78
1000	98	99	97	96	100	98	99	99	99	100	98	97	97	98	98	99
1250	90	90	88	86	93	90	90	92	87	86	84	80	79	84	80	88
1600	85	83	83	80	86	88	79	84	77	75	77	75	72	74	71	78
2000

Aus der Tabelle 6 ergibt sich, daß mit steigendem Anteil an Schiefer das Schallschluckvermögen etwas absinkt

Dieses Absinken ist nicht so groß, als daß man Werte von Bauplatten aus hur Perlit (Vergleich) erreichL Darüber

hinaus wird durch den expandierten Schiefer die Dichte der Zuschlagstoffe vergrößert, jedoch ist der Einfluß aufgrund des Schiefers nur gering. Vorteilhaft wirkt sich der Schiefer auf die Eigenschaften im nassem Zustand

5 aus.

Es wurde die Druckfestigkeit dieser Bauplatten mit Hilfe einer Prüfmaschine mit einer Kopfgeschwindigkeit von 10 mm/min bestimmt und die Werte in der Tabelle 7 zusammengefaßt

Tabelle 7

ίο

Probe Nr. Vergleich

12 3 4 5 6 7

Druckfestigkeit 91 190 310 680 160 200 270 72

15 (N/cm²)

Aus der Tabelle 7 ergibt sich, daß große Mengen von expandiertem Schiefer zu einem bemerkenswerten Anstieg der Druckfestigkeit führen.

Zur Bestimmung der Widerstandsfähigkeit der Oberfläche der Bauplatte wurde ein Prüfkörper (Durchmesser

97 mm, 100 mm Dicke) mit Vertiefungen (Durchmesser 30 mm, Dicke 40 bzw. 60 mm) auf einen Rost aus

Polyurethankautschuk aufgelegt, welcher auf einem Schlitten befestigt war. Auf den Prüfkörpern wurde eine bestimmte Last aufgelegt und dann der Schlitten lOOmal hin und her bewegt und an Hand der abgefallenen

Teilchen der Verschleiß bestimmt

25 Tabelle 8

Probe Nr. Vergleich

12 3 4 5 6 7

Anzahl der Teilchen 10 0 0 0 0 0 1

Verschleiß (g) 14 1,1 0,8 0,3 1,8 0,7 0.7 32

Aus der Tabelle 8 geht hervor, daß durch große Anteile an Schiefer die Abriebfestigkeit der Bauplatte wesentlich verbessert wird. Solche Bauplatten eignen sich besonders für Isolierwände.

35

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schalldämmende und schalldämpfende Bauplatte auf der Basis von zementgebundenen expandierten mineralischen Zuschlagsstoffen, gegebenenfalls mit die akustischen Eigenschaften verbessernden Vertiefijngen, dadurch gekennzeichnet, daßsieaus

(a) Perlit mit einer Körnung von 0,1 bis 7 mm und 100 bir 140 g Zement je dm³ Perlit oder

(b) einem Gemisch aus Schiefer mit einer Körnung von 0,1 bis 5 mm und Perlit mit einer Körnung von 0,1 bis 7 mm in einem Verhältnis von 0,4 bis 2^ zu 1 und 120 bis 160 g Zement je dm³ des Gemisches

sowie jeweils einem Zusatz von Kautschuklatex mit einem Feststoffgehalt von 5 bis 20 g, gegebenenfalls durch Preßformen, hergestellt worden ist