Bauen und Wohnen Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte - Details

Schallisolierende Sandwich-Strukturen aus naturfaserverstärktem Kunststoff

Anschrift
Westsächsische Hochschule Zwickau (FH) - FB Maschinenbau und Kraftfahrzeugtechnik - Institut für Produktionstechnik
Dr.-Friedrichs-Ring 2 a
08056 Zwickau
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Lars Frormann
Tel: +49 375 536-1721
E-Mail: lars.frormann@fh-zwickau.de
FKZ
22009404
Anfang
01.12.2005
Ende
28.02.2008
Ergebnisdarstellung
Ziel des Projektes war die Entwicklung schallisolierender Sandwichstrukturen aus naturfaserverstärktem Kunststoff mit einer Dicke von max. 30 mm und geringer Dichte. Die verpressten Deckschichten bestanden aus Naturfasernadelvliesen mit Matrices aus Epoxidharzen, einem Leinölacrylatsystem, PP oder PLA. Naturfasernadelvliese als Kernmaterial aus Hanf-, Flachs-, Jute- oder Sisalfasern wurden hinsichtlich des Flächengewichts, den Vliesdicken und der Luftdurchlässigkeit variiert. Die Charakterisierung der einzelnen Lagen sowie des gesamten Sandwichaufbaus erfolgte durch Messung der mechanischen und akustischen Eigenschaften. Für den Einsatz als Kernmaterial eignen sich vor allem stärker vernadelte Hybridvliese aus Natur- und Thermoplastfasern, die hohe Zug- und Druckfestigkeiten sowie gute akustische Eigenschaften aufweisen. Ein Vlies aus Flachs und PLA erreichte ein Absorptionsgradmaximum von 100%. Diese Naturfasermaterialien eignen sich demnach auch zur Schallabsorption. Als typische Schalldämmungsanforderung wurden ein bewertetes Schalldämm-Maß von mindestens 34 dB, sowie die Überschreitung des sog. Massegesetztes angenommen. Eine Verbundplatte aus Polypropylen mit Hanffasern ist durch eine hohe Schlagzähigkeit für den Einsatz als Deckschicht in einer Wand- oder Deckenverkleidung geeignet. Deckschichten mit hohen mechanischen Eigenschaften aus Epoxidharz mit Hanffasern können in Sandwichelementen für Bodenplatten verwendet werden. Die Verbundplatten erreichten eine Überschreitung des bewerteten Schalldämm-Maßes von bis zu 4 dB gegenüber dem Massegesetz. Das bewertete Schalldämm-Maß von Sandwich-Elementen lag bis zu 3 dB höher als nach dem Massegesetz zu erwarten, wobei von einem Doppel-Sandwich absolute Werte von maximal 37 dB erreicht werden konnten. Für ein besseres Verständnis des Materials erfolgte die rechnerische Nachbildung der gemessenen Schalldämmkurven nach dem Massegesetz oder mit dem IBP-Programm LAYERS.
Aufgabenbeschreibung
Gesamtziel des Vorhabens sind schallisolierende Sandwichstrukturen aus naturfaserverstärktem Kunststoff sowie die Charakterisierung derselben hinsichtlich ihrer mechanischen, aero- und vibroakustischen Eigenschaften. Zum einen in der Systematik der Schalldämmung von Sandwich-Strukturen mit anisotropen Schichten und in den Optimierungsmöglichkeiten einschließlich der Ausnutzung frequenzabhängiger Eigenschaften (monoton oder resonant), zum andern bei der geometrischen Beschreibung der Faserstrukturen und der Berechnung der effektiven elastischen Eigenschaften mit Homogenisierungsverfahren. Um das Forschungsvorhaben von Beginn an zielführend und ergebnisbezogen zu bearbeiten, wird es innerhalb eines erfolgs- und phasenorientierten Modells bearbeitet und ist in die Arbeitspakete (AP) Sreening, Werkstoffcharakterisierung, Herstellung, Eigenschaftscharakterisierung, Modellierung und Optimierung unterteilt. Die Vorteile dieser Werkstoffgruppe auch in weiteren Anwendungen nutzen zu können, ist ein erweitertes Wissen hinsichtlich zwingend notwendig. Die besseren Kenntnisse über die Verarbeitung, die Konstruktion, den Werkstoff und dessen Dämm- und Dämpfungsvermögen können direkt umgesetzt werden.

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