专利名称：隔音的阻挡系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种隔音的阻挡系统及其作为隔音壁的应用。
背景技术：
透明的隔声元件可由塑料玻璃板形成，它们可借助于适当的固定装置联接到隔音壁上。透明的隔音元件越来越多地用于那些尽量不引人注意地实施隔音措施的区域。这特别在桥梁上和市内区域是需要的。这种透明的隔音壁特别是用聚甲基丙烯酸酯(PMMA)或以PMMA为基的模塑材料制造，因为这种材料在具有好的物理-力学性能(抗石块冲击性)的同时具有优越的透明性和光学性能以及良好的消声作用。从DE-G 9010 087.5已知，在其同时也作为单个的隔音元件的塑料玻璃板中可加入塑料丝，它们在塑料玻璃板破碎的时候能够把各碎块保持住并防止掉落。
此外，EP-A-0 559 075描述了由丙烯酸酯玻璃制成的隔音元件，它们含有嵌入的螺旋体，以便在壁破碎时防止隔音破裂成碎片。这种含有钢弹簧的螺旋体的内部空间，至少其横截面的一部分是空心的或用一种可变形的介质比如油充填。通过这种措施应达到，在冲击时产生的碎块能保持在一起。对于专利文献EP-A-0 555 075的教导来说重要的是，螺旋弹簧在塑料基体内有大的活动性。这个大的活动性通过前面提到的空腔来保证。
为此EP-A-0 559 075这样实施，钢弹簧具有大的弹性模量。由此在很小的延伸时拉力就已经很快增大，使在板破碎时能超过抗张强度。在EP-A-0 559 075中描述的空腔可用置换体形成，在板制造后再把置换体取出。在EP-A-0 559 075中没有提到设在钢弹簧和塑料基体之间的塑料层。
按EP-A-0 559 075的对象的缺点在于，这使丙烯酸酯玻璃板的制造费用很高。例如在把由置换体形成的空腔能例如用油充满之前，需把预先浇铸进的置换体小心地从板中取出。另外，油通过大气侵蚀一般很快分解。这可能导致隔音壁外观的破坏。如果空腔不用油充满，则存在进水的危险，这特别在冬天能导致隔音壁的破坏。进入空腔的水结冰，隔音壁由此而破坏。
另外，前述隔音壁仅仅阻止隔音壁的粉碎。如果一辆高速的汽车碰到一种已知的丙烯酸酯玻璃板上，则汽车一般会穿透隔音壁。这里应考虑，螺旋弹簧的高的可动性会导致弹簧的松脱。在EP-A-0 559 075中没有描述能阻止这种脱出的附加装置。然而，这种装置必须有与钢丝的直接连接，这样就出现水进入空腔的危险。另外，这种装置须由高质量的金属做成和复杂地构成。与此相应，这样类型装置会很复杂和很贵。
对于许多应用来说，隔音壁在破坏时的这种特性是不可接受的。特别是在桥梁上或多层停车库中必须防止隔音壁在受冲击时被击穿。
考虑到由EP-A-0 559 075出发的结构带来的前述缺点，这个目的按现有技术通过附加的保持系统达到，然而这使丙烯酸酯玻璃板相对于混凝土隔音壁的前述外观优点不复存在。此外，这种附加系统意味着高的安装和维护费用。
发明内容
考虑到在这里给出并讨论的现有技术，由此本发明的目的是提出一隔音的阻挡系统供使用，其可特别低成本维护和安装。
本发明的另一目的是给出一种消音的外观上令人满意的阻挡系统，其可特别低成本制造。另外，本发明的目的基于提供一种阻挡系统，它不损害或仅轻微损害由丙烯酸酯玻璃制成的隔音壁的美丽外观形象。
本发明的另一目的是创造一种消音的阻挡系统，它具有特别高的气候稳定性。
这些目的以及虽然字面上未提及但从在这里讨论的关系可自然导出或必然得出的其它目的，通过在权利要求1中描述的消声阻挡系统实现。
本发明的阻挡系统的合乎目的的变化，在回引权利要求1的各从属权利要求中要求保护。
就阻挡系统的一个应用，权利要求17提供了一种基于此任务的解决方案。
通过在包含至少所嵌入的一根金属线的透明的丙烯酸酯玻璃板中，其中在金属线表面与透明的丙烯酸酯玻璃基体之间至少部分地设有一塑料层，以令人惊奇和并非直接可预见的方式达到了提供一种消声阻挡系统的目的，它可特别便宜地维护和安装。这里应考虑不再需要附加的安装步骤，并且与传统的阻挡系统相比，隔音壁实际上不需维护。
另外，本发明的隔音壁可特别简单和便宜地制造。集成于丙烯酸酯玻璃板中的阻挡系统以其特别高的耐大气腐蚀性为特点，因为它完全被塑料包围。
在本发明的范围中，阻挡系统的概念表示一种装置，它适用于防止一撞击物体如汽车击穿该装置。按照一种优选的实施形式，本发明的阻挡系统能防止一以至少每秒5米、尤其是每秒7米的速度和至少5000焦耳、尤其是7000焦耳的能量垂直地撞到该系统上的物体击穿本系统并有效地被挡住。
由丙烯酸酯玻璃做成的透明塑料板对专业人员本来就已知。这种板可以例如由甲基丙烯酸甲酯浆液铸成。典型的板厚为4mm至40mm，优选为从12mm至25mm。板一般做成1.5m×1m至2m×3m大小，为了特殊用途也可做成更大或更小的。
板一般是尽可能清楚看透(透明)的，优选是无色或轻微染成例如烟褐色的。无色的玻璃般清楚透明的塑料板一般有70％，而有利的是从90％到95％的透射系数。染色的一般有从45％到75％的透射系数，一般在50％到60％之间。
为了制造塑料层可以使用各种聚合材料，然而其中塑料层必须与包围它的丙烯酸酯玻璃基体相区别。但优选的是与丙烯酸酯玻璃不相容的塑料。与此相应，聚酰胺、聚酯和/或聚丙烯适合于制造塑料层。塑料层的厚度可在大范围内变动。但厚度一般在50μm到1mm的范围内，优选在100μm到500μm之间，但不应以此为限。
在本发明的范围内金属线的概念应广义理解。金属线(Metallseil)可以是单根的金属丝。另外，线可通过多根金属丝搓捻而成，这样金属线就是一种复丝。
此外，金属线的强度与隔音壁的使用目的以及在可能受撞击区的线的数量相关。金属线一般具有从1000N到100000N、优选为1500N到10000N范围的抗断强度，从50000N/mm2到1000000N/mm2、优选为80000N/mm2到500000N/mm2范围的弹性模量，以及从50000N/mm2到1000000N/mm2、优选为80000N/mm2到500000N/mm2范围的抗拉强度，但不应以此为限。力学性能按通常的标准确定，如由知名研究所决定和描述的那样。此外，属于此的有DIN标准EN 10002-1和DIN 53423。
由其做成线的金属不是关键的。按本发明的一个特别实施形式，这种金属除了好的力学性能外，应有高的气候稳定性。与此相应，含铁的金属合金例如钢是特别适用的，它在优选的实施形式中做成不锈的。另外，此金属的热膨胀系数应在基体塑料的膨胀系数的范围之内，以便防止与温度波动有关的应力。
金属线的横截面形状对本发明不是很重要的。可使用圆形截面、椭圆形截面、矩形截面或正方形截面的线。
根据所希望的金属强度、单位面积上丝的根数和使用目的，金属线的横截面积可在很大范围波动。但横截面积一般在从0.3mm2到20mm2的范围，优选在从0.8mm2到7mm2。与此相应，圆形横截面的金属线的直径在从0.6mm到5mm的范围，优选在从1mm到3mm，但不应以此限制本发明。
根据一个特殊实施形式，在金属线涂覆有塑料层。这种特殊实施形式的制造特别简单，因为只须把用塑料涂覆的金属线以已知方法放入一铸模中。
按本发明在金属线与丙烯酸酯玻璃基体之间至少部分地设有一塑料层。被塑料覆盖的金属线表面的部分可在很大范围内变动。一般至少80％，优选的是至少90％的金属线表面被覆盖。在本发明的范围中覆盖的概念应理解为计算出的朝向金属线的塑料层表面，相应于金属线表面的至少80％或至少90％，不算由横截面形状决定的凹陷，其中100％表示金属线被完全包套。与此相应，按前面描述的实施形式，金属线以最多为20％，优选是最多10％的金属线表面与丙烯酸酯玻璃基体接触。按一种特殊实施形式，金属线完全由一塑料层包围或包套。
钢丝从丙烯酸酯玻璃基体的拉出力一般大于50N，优选大于100N，但这不应成为限制。这个力由已知的方法确定，通过对自由放置的金属线加载。为了拉出线所需的最小力定义为拉出力。
根据使用目的，在丙烯酸酯玻璃板中的金属线的数量可在很大范围内变化。因此一根平行于地面取向的特别抗拉断的金属线就可够了。然而一般使用多根线，它们可以互相平行布置。如果线平行于地面布置，则优选的是考虑线不均匀分布的布置。这里在靠近地面比在板的上缘有更多的金属线。
金属线可以平行于丙烯酸酯玻璃基体表面的直线的形式布置，或者与一通过线两端的假想直线相偏移地布置。
金属线在丙烯酸酯玻璃基体中的这种一定“下垂”的定位，可能导致适合作为隔音壁的按本发明的板在冲击试验中有利的特性，如同对专业人员来说由相应的标准中已知的那样。最大偏移在本发明的意义中表示线与想象的直线之间的最大距离，该想象的直线是在各根线的两端间给出的。
在线的下垂定位中的最大偏移，一般为至少1mm，优选为至少3mm，特别优选为至少5mm。
此最大偏移不允许导致线位于板外，而是在本发明的范围内要永远确保，金属线实实在在是嵌入的。最大偏移或者简称为金属线的挠度，因此不可大于板厚减去线的直径。
按本发明在一实施形式中，金属线的偏移基本上垂直于板平面。所嵌入的线的这种构造可例如由此达到，即，线在重力作用下根据卧式箱法为浇铸目的而嵌入丙烯酸模塑材料中。
与此实施形式不同优选也可以是，金属线的偏移基本平行于板平面。丝布置的这种构造可例如通过按所谓Rostero法浇铸板而必然得到。在如按此法通用的垂直立式箱中，线在重力作用下平行于板平面弯曲或下垂。
按本发明的板的另一适宜的实施形式规定，板含有其偏移基本上垂直于板平面的线，以及，板含有其偏移基本上平行于板平面的线。金属线的这种布置可以例如这样得到，即，使用两条不同长度的线，并因此其中一条线有几乎平行于玻璃板平面的偏移，而另一线有垂直于板平面的偏移。两块各带有垂直于或平行于玻璃板平面的偏移的15mm的板也可以粘合成一块厚度为30mm的板，并由此得到一块按本发明的板。通过卷卷而嵌入的金属线形成一种特殊情况，它有特别好的断裂特性。
根据按本发明的板的进行方法和制造，金属线在聚合物基体中几乎任意取向都是可能的。例如除了垂直于或平行于板平面的布置外，也可有这样的偏移，它以任意所需要的偏移程度位于这两个极限值之间。
按本发明，线可以基本平行于板的各平面之一延伸。
此外，本发明使线也可以嵌入不平行于表面之一延伸而是例如垂直地嵌入的聚合物基体中。
这意味着，考虑到在一个特别有利的实施形式中的第一方案，至少一根线的线端部离板平面中一个表面的距离和/或离板的棱边的距离基本相同。如果满足前述条件，则各线基本平行于版面中一个表面和/或板的棱边之一嵌入。
为此替代的是考虑到第二方案以下实施形式也是优选的，其中，至少一根线的线端部到板平面中一个表面的距离和/或到板的棱边之一的距离是不同的。
下面将借助于实施例参考附图详细地说明前述的本发明特殊构造。附图中图1 带有第一种线布置的隔音元件的横截面；图2 带有第二种线布置的隔音元件的横截面；图3 带有第三种线布置的隔音元件的横截面；图4a、b带有第四种线布置的隔音元件的横截面及沿图4a中A-A线的截面；图5a、b带有第五种线布置的隔音元件的横截面及沿图5a中A-A线的截面；图6a、b带有第六种线布置的隔音元件的横截面及沿图6a中A-A线的截面；图7 带有第七种线布置的隔音元件的横截面；图8 带有第八种线布置的隔音元件的横截面；图9 带有第九种线布置的隔音元件的横截面；图10 一个按Rostero工艺制造的带有垂直于板平面偏移的嵌入的金属线的板的透视俯视图；具体实施方式
为了清楚起见，在图中未示出设在丙烯酸酯玻璃基体与金属线之间的塑料层。
在图1中附附图标记记1表示一块由丙烯酸酯玻璃及嵌入的金属线构成的板，这些金属线至少部分地设有一种塑料包皮。附图标记2表示聚合物基体，而附图标记3表示金属线。4和4’表示线头部和尾部。线头部和尾部离表面5的距离与线头部和尾部离表面6的距离相等。可以看出，丝(Faden)3在线头部4与线尾部4’之间的一半距离处有一最大偏移，即从想象的连接线，亦即4与4’之间的直线偏离。
在图2中可看出另一实施形式，它虽然也示出从4和4’到表面5及到表面6相等的距离，然而距两个表面5和6的距离是互相不等的。即所示的线不居中，就是说不对称，而是所示的线是非对称地嵌入的。
在图3中示出的实施形式涉及一条“倾斜地”嵌入聚合物基体的线，它至少部分地设有塑料包皮。这里特别满足一根线的线端部4和4’相对于板平面上的同一表面(表面5或6)的距离不同的特征。
线布置的另一构造由图4给出。这里涉及两根明显嵌入的至少部分地用塑料包皮的线3和3’，它们交替地布置。亦即一根线3’比另一根明显示出的线3更强烈“下垂”或“偏移”。不言而喻，这两根所示的线3和3’可以代表是板中的一系列丝。另外也是清楚的，其中一根线可以没有很大偏移地或者没有很大下垂地嵌入，而所示第两根线(附图标记3’)却较强地偏离于正常位置。在图4b中通过一沿图4a中A-A线的截面进一步说明线3和3’的位置。
图5表示隔音元件的又一方案。这里涉及一种线重叠的多层布置。可以是直接重叠地下垂布置，然而带多层错开的线的实施形式也属于本发明。
同前面的图4a、b和5a、b一样，图6不仅以横截面而且也以顶视图表示一种至少部分地设有塑料层的金属线的按本发明的布置的另一构造。图6a、b说明，下垂的丝的网状布置也是可能的。
图7以另一实施形式的横截面说明一根至少部分地设有塑料表层的线的最大扰曲。它最大为板厚减去线粗。
还有一个实施形式可从图8看出。在这里以横截面表示一实施形式，在其中从每根丝的偏移都是不同的。例如在板厚约为20mm时，线的最大的偏移从最张紧的线的1mm增加到下垂最大的那根线的19mm。
接着按照图9再说明一个在本发明范围内可能的实施形式。在横截面中可看出线的一种波浪形布置。
最后，图10说明一个实施形式，其中嵌入的金属线布置成使其具有一平行于板平面的下垂或最大偏移。如已经指出的那样，丝的这种布置在例如Rostero过程中能够毫无困难地得到。
按本发明的另一实施形式，丙烯酸酯玻璃板附加地包括塑料丝。通过这种措施，碎片结合(Splitterbindung)可得到出乎意料的改进。
嵌入的塑料丝通常由一种与丙烯酸酯玻璃板的聚合物基体不相容的塑料形成，例如聚酰胺丝或聚丙烯丝是合适的。优选的是单根的丝。通常各根丝在塑料板中水平延伸，因为板从侧边张紧，在破碎的情况下接合是特别有利的。一般丝是互相平行铺设的。如果希望或需要的话，可以在板中置入两层丝，它们优选在两个方向延伸，其中不同层的丝之间成90°的角是特别有利的。这样的实施形式从外面看象一种格子织物(Gittergewebe)。
然而也可以这样嵌入丝，即至少所嵌入的丝之一与一通过丝端部的想象的直线之间有1 mm或更大的最大偏移。塑料丝在丙烯酸酯玻璃板基体中的一定程度地下垂的定位，在一定情况下能够导致一种适合作为隔音壁的板在冲击试验中有利的特性，如专业人员从相应标准中已知的那样。这里应参考下垂定位的钢丝布置。
此外，塑料丝可平行于金属丝取向。按一优选的实施形式，塑料丝与金属线构成一从45°到90°范围的角。
按本发明的板作为隔音壁应用于例如多层停车库中以及市内的桥梁上。
下面通过一个实例和一个比较实例进一步说明本发明，但本发明不限于这些实例。
例1为了制造丙烯酸酯玻璃板，从两块2×3m大的抛光的硅酸盐玻璃板，借助于一个20mm环形的密封件构成一个箱。在这个箱中，每隔30mm互相平行地张紧一根直径为2mm的单根的聚酰胺丝。与聚酰胺丝成90°地插入用聚酰胺涂覆的钢丝。钢丝具有10,000kg/mm2的E-模量、170kg的抗拉强度和230kg的抗断强度。
然后往箱中注入含有形成自由基的引发剂的甲基丙烯酸甲酯浆液。将充满的箱置入水池中，而浆液通过导入热而硬化成高分子聚甲基丙烯酸甲酯板。箱在聚合过程中卧放着。脱模后得到约2×3m大和20mm厚的、带有嵌入的聚酰胺涂覆的钢丝和聚酰胺丝的浇铸的丙烯酸酯玻璃板。钢丝从基体中拉出的力大于100N。
这样得到的板经受了摆式冲击试验。为了进行这种试验，在原理上将一块300kg的钢块升高到2.64m高，并用它来将板击碎。钢块由两块对焊在一起的平截头圆锥体构成。冲击速度为每秒7.2m，能量7776焦耳。
2×3m大的板从三侧装进一钢框架结构中。板的每个角隔开15cm有一个用于容纳固定装置的孔，即用一钢丝线，它穿过丙烯酸酯玻璃板的四个孔并固定到框架结构上。这种构造与透明隔音壁的正常安装相对应。板侧边设有橡胶型材。钢丝线水平布置。
用从2.64m高度冲击板的“钢块”将丙烯酸酯玻璃板破碎。然而重要的是，撞击物没能穿过制动器继续摆动而是被阻拦住了。
比较实例1基本上重复例1。使用了力学性能相同的钢丝线，但没有聚酰胺包套。
摆式冲击试验表明，摆动体摆穿后继续摆动，从而这种丙烯酸酯玻璃板不能用作阻挡系统。
权利要求
1.一种隔音的阻挡系统，它具有至少一块透明的丙烯酸酯玻璃板，该丙烯酸酯玻璃板含有至少一根嵌入的金属线，其特征为在金属线表面与透明的丙烯酸酯玻璃基体之间至少部分地设有一个塑料层。
2.按权利要求1的阻挡系统，其特征为塑料层与玻璃板的丙烯酸酯玻璃基体不相容。
3.按权利要求2的阻挡系统，其特征为塑料层是用聚酰胺、聚酯和/或聚丙烯制成的。
4.按前述权利要求中的一项或多项的阻挡系统，其特征为塑料层厚度在50μm到1mm的范围内。
5.按前述权利要求中的一项或多项的阻挡系统，其特征为金属线的抗断强度在1000N到100000N的范围内。
6.按前述权利要求中的一项或多项的阻挡系统，其特征为金属线的弹性模量在50000N/mm2到1000000N/mm2的范围内。
7.按前述权利要求中的一项或多项的阻挡系统，其特征为金属线的直径在0.6mm到3mm的范围内。
8.按前述权利要求中的一项或多项的阻挡系统，其特征为金属线包含铁。
9.按权利要求8的阻挡系统，其特征为金属线用钢制成。
10.按前述权利要求中的一项或多项的阻挡系统，其特征为金属线是一种单丝。
11.按前述权利要求1至9中的一项或多项的阻挡系统，其特征为金属线是一种复丝。
12.按前述权利要求中的一项或多项的阻挡系统，其特征为塑料层涂覆在金属线上。
13.按前述权利要求中的一项或多项的阻挡系统，其特征为塑料层至少覆盖80％的金属线表面。
14.按前述权利要求中的一项或多项的阻挡系统，其特征为丙烯酸酯玻璃板含有多根金属线，它们互相平行布置。
15.按前述权利要求中的一项或多项的阻挡系统，其特征为丙烯酸酯玻璃板附加地包含塑料丝。
16.按权利要求15的阻挡系统，其特征为塑料丝与金属线构成一个45°到90°范围内的角。
17.按权利要求1至16中的一项或多项的阻挡系统作为隔音壁的应用。
全文摘要
本发明涉及一种具有至少一块透明的丙烯酸酯玻璃板的隔音的阻挡系统，该丙烯酸酯玻璃板含有至少一根嵌入的金属线，其中，在金属线表面和透明的丙烯酸酯玻璃基体之间至少部分地设有一个塑料层。按本发明的阻挡系统可特别用作为隔音壁。
文档编号G10K11/162GK1608161SQ02825932
公开日2005年4月20日 申请日期2002年12月17日 优先权日2002年1月15日
发明者埃格伯特·朔拉, 彼得·泽尔曼, 因古尔夫·施蒂尔普纳格尔, 约翰尼斯·基斯特尼希, 田中亮一, 田代元司 申请人:罗姆两合公司