AT507677B1 - EXPOSURE ELEMENT, PARTICULARLY LIGHT COUPLING - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Belichtungselement, insbesondere eine Lichtkuppel, aus einer transparenten oder opalen Kunststoffmatrix mit einem darin eingebetteten oder mit einem mit der Oberfläche des Belichtungselements verbundenen Armierungselement, z.B. einem Netz (6).Es werden weiters Verfahren zur Herstellung von solchen Belichtungselementen vorgeschlagen, bei denen entweder durch Umformung ebener Platten mit dem bereits integrierten Netz (6) oder durch Gießen oder Extrudieren in Formen, in denen das Netz (6) eingelegt wurde, die schalenförmigen Elemente (5,7) produziert werden.The invention relates to an exposure element, in particular a light dome, of a transparent or opal plastic matrix with a reinforcing element embedded therein or with a reinforcing element connected to the surface of the exposure element, e.g. A network (6). Methods are also proposed for producing such exposure elements, in which either by forming flat plates with the already integrated network (6) or by casting or extrusion in molds in which the network (6) was inserted, the cup-shaped elements (5,7) are produced.

Description

österreichisches Patentamt AT507 677 B1 2010-07-15Austrian Patent Office AT507 677 B1 2010-07-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Belichtungselement, insbesondere eine schalenförmige Lichtkuppel aus einer transparenten oder opalen Kunststoffmatrix mit einem darin eingebetteten in mehreren Richtungen wirkenden Armierungselement, insbesondere einem Netz sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Belichtungselements, insbesondere einer Lichtkuppel.The invention relates to an exposure element, in particular a cup-shaped light dome made of a transparent or opal plastic matrix with a multi-directional reinforcing element embedded therein, in particular a net and a method for producing such an exposure element, in particular a dome light.

[0002] Lichtkuppeln und ähnliche Elemente werden in Gebäudeaußenhüllen, insbesondere in Flachdächern oder leicht geneigten Dächern als Belichtungs- und Belüftungselemente z.B. über Lagerhallen, Sporthallen, Tiefgaragen, Betriebsräumen oder Nebenräumen von Wohnungen eingesetzt.Skylights and similar elements are used in building outer shells, especially in flat roofs or slightly inclined roofs as exposure and ventilation elements, e.g. used on warehouses, sports halls, underground garages, operating rooms or ancillary rooms of apartments.

[0003] Diese Belichtungselemente bestehen üblicherweise aus mindestens zwei übereinander angeordneten Schalen, deren Schalenrand auf einem Rahmen befestigt ist.These exposure elements usually consist of at least two superimposed shells whose shell edge is mounted on a frame.

[0004] Sie werden meistens aus Acrylglas, Polycarbonat oder ähnlichen Kunststoffen in durchscheinender (opaler) oder durchsichtiger (transparenter) Ausführung hergestellt. Die Schalen werden in Plattenform produziert und mittels Wärmeeinwirkung und Unter- oder Überdruck in die gewünschte, gekrümmte Form gebracht. Je nach Anforderung an die Wärmedämmung sind die Lichtkuppeln heutzutage mit bis zu drei Schalen ausgeführt, wobei durchaus auch mehr als drei Schalen denkbar wären. Bei geringen Anforderungen an die Dämmung sind auch einscha-lige Kuppeln möglich.They are usually made of acrylic glass, polycarbonate or similar plastics in translucent (opal) or transparent (transparent) design. The trays are produced in plate form and brought into the desired, curved shape by means of heat and underpressure or overpressure. Depending on the requirements of the thermal insulation, the skylights are nowadays designed with up to three shells, although certainly more than three shells would be conceivable. With low demands on the insulation, single-ended domes are also possible.

[0005] Oft sind Lichtkuppeln mit Lüftungseinrichtungen oder Brandrauchentlüftungen versehen, die mit Elektromotoren oder Pneumatikzylindern angetrieben werden. Die Montage erfolgt auf Aufsatzkränzen, die zumeist aus Polyester oder Metallsandwich-Elementen hergestellt sind.Often skylights are provided with ventilation devices or smoke extractors, which are driven by electric motors or pneumatic cylinders. The assembly takes place on curbs, which are usually made of polyester or metal sandwich elements.

[0006] Eine wesentliche Eigenschaft aller bisher bekannten Kunststoffe, die zur Herstellung von Lichtkuppeln geeignet sind, ist die mehr oder weniger schnell eintretende Versprödung. Bereits nach kurzer Exposition in freier Witterung werden die Kuppelschalen extrem spröde und brechen schon bei geringer Belastung. Aufgrund ihrer Kuppelform, die Stabilität und Festigkeit vermuten lässt, wird das Sicherheitsrisiko oft unterschätzt. Immer wieder kommt es zu Abstürzen von Personen durch Lichtkuppeln, zumal viele Lichtkuppeln (z.B. über Tiefgaragen) völlig unabgesichert in Gärten, neben Gehwegen oder auf Dächern in Wartungsbereichen eingebaut sind. Werden Lichtkuppeln nicht mechanisch zerstört, besitzen sie eine Lebensdauer von etwa 20-25 Jahren.An essential feature of all previously known plastics, which are suitable for the production of light domes, is the more or less rapidly occurring embrittlement. After only a short exposure in free weather, the cupolas become extremely brittle and break even at low load. Due to its dome shape, which suggests stability and strength, the security risk is often underestimated. Again and again people fall through skylights, especially since many skylights (for example, over underground garages) are completely unprotected in gardens, built alongside walkways or on roofs in maintenance areas. If skylights are not destroyed mechanically, they have a lifespan of about 20-25 years.

[0007] Somit stellt sich neben den Anforderungen auf anhaltende Transparenz sowie Witterungsbeständigkeit (Dichtheit, Hagelschlag, UV-Strahlung etc.) auch das Erfordernis des Personenschutzes. In den einschlägigen Baurechtsbestimmungen sind Lichtkuppeln als Öffnungen in der Dachhaut zu betrachten und gegen das Durchstürzen von Personen abzusichern.Thus, in addition to the requirements for lasting transparency and weather resistance (leaks, hail, UV radiation, etc.) also the requirement of personal protection. In the relevant building law regulations, skylights are to be regarded as openings in the roof covering and to protect against the falling through of persons.

[0008] Dies kann außerhalb des Belichtungselements durch Absperrungen (Geländer bzw. Gitter, z.B. gemäß der US 5 237 788 A) oder das Vorsehen von entsprechend belastbaren Auffangvorrichtungen im Schachtbereich erfolgen (z.B. gemäß der DE 40 40 768 A1 in Form einer Polycarbonatplatte oder von Sicherungsrohren bzw. einer Stahlgewebematte wie in der EP 807 725 A1 beschrieben). Dies ist aufwändig, behindert oder verunmöglicht den Einbau von Lüftungseinrichtungen (Motoren oder Pneumatikzylinder samt Getrieben) und kann auch den gestalterischen Anforderungen entgegenstehen.This can be done outside the exposure element by barriers (railings or grids, for example, according to US 5 237 788 A) or the provision of correspondingly reliable collecting devices in the shaft area (eg according to DE 40 40 768 A1 in the form of a polycarbonate plate or Safety tubes or a steel fabric mat as described in EP 807 725 A1). This is complicated, hindered or made impossible the installation of ventilation equipment (motors or pneumatic cylinders including gearboxes) and can also be contrary to the design requirements.

[0009] Weiters wurde ein in das Belichtungselement integriertes Auffangelement in Form eines verformbaren Netzes, das bei mehrschaligen Kuppeln zwischen den Schalenelementen eingebaut ist, entwickelt, wobei dessen Verbindung mit der Lichtkuppel im Bereich der Schalenränder über Halterungen erfolgt (AT 501 290 B1). Damit konnte der zusätzliche Einbau von Absicherungsvorrichtungen entfallen - mit dem Einbau der Lichtkuppel ist auch die Sicherungsvorrichtung montiert.Furthermore, an integrated into the exposure element collecting element in the form of a deformable network, which is installed in multi-shell domes between the shell elements, developed, wherein its connection with the dome light in the region of the shell edges via brackets (AT 501 290 B1). Thus, the additional installation of safety devices was eliminated - with the installation of the dome light and the safety device is mounted.

[0010] Die DE 1 891 939 U1 beschreibt eine Lichtkuppel mit einem in der Kunststoffmatrix 1/5 österreichisches Patentamt AT507 677 B1 2010-07-15 eingelagerten Netz, das im Brandfall das Durchschlagen der Flammen verhindern soll, jedoch das Durchstürzen von Personen nicht zuverlässig abwenden kann.DE 1 891 939 U1 describes a skylight with a stored in the plastic matrix 1/5 Austrian Patent Office AT507 677 B1 2010-07-15 network that should prevent in case of fire, the penetration of the flames, but the falling of people not reliable can avert.

[0011] Ebensowenig kann die bekannte Lösung bei einer Kuppel gemäß der US 7 134 254 B1, bei der keine Einbettung der Armierung in der Kunststoffmatrix vor der Verformung möglich ist (mangels der hinreichenden Verformbarkeit der verwendeten perforierten Metallfolie), die Aufgabenstellung der gegenständlichen Erfindung so überraschend einfach lösen.Nor can the known solution in a dome according to US 7,134,254 B1, in which no embedding of the reinforcement in the plastic matrix before deformation is possible (in the absence of sufficient deformability of the perforated metal foil used), the task of the subject invention so solve surprisingly easy.

[0012] Schließlich sind transparente Bauelemente aus Kunststoff für andere Anwendungen bekannt (z.B. bei Autobahnlärmschutzwänden eingesetzt), die zur Erhöhung der Festigkeit mit parallelen Armierungsfaserbündeln verstärkt sind. Die eingegossenen Faserstränge verhindern ein Zersplittern der Platten bei mechanischer Belastung - es können zwar Sprünge auftreten, die Bruchstücke werden jedoch zusammengehalten. Diese marktüblichen Platten haben eine Materialstärke von etwa 20 mm.Finally, transparent plastic components are known for other applications (e.g., used in highway noise barriers) which are reinforced with parallel armor fiber bundles to increase strength. The cast-in fiber strands prevent splintering of the plates under mechanical stress - although cracks can occur, but the fragments are held together. These commercially available plates have a material thickness of about 20 mm.

[0013] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein durchsturzsicheres Belichtungselement der eingangs geschilderten Art bereitzustellen, das einfach und preiswert hergestellt werden kann, und dennoch allen bautechnischen Anforderungen gerecht wird.The invention has for its object to provide a crash-proof exposure element of the type described, which can be easily and inexpensively manufactured, and yet meets all structural requirements.

[0014] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe in überraschend einfacher Weise gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 2 und der Verfahrensansprüche 10 bzw. 11.The invention solves the problem in a surprisingly simple manner according to the characterizing features of claims 1 and 2 and the method claims 10 and 11, respectively.

[0015] Zweckmäßige Ausgestaltungen sind gemäß den abhängigen Ansprüchen 3 bis 9 ausgeführt.Advantageous embodiments are carried out according to the dependent claims 3 to 9.

[0016] Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel des Belichtungselements, wobei Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt und Fig.2 eine Draufsicht darstellen.The drawings show an embodiment of the exposure element, wherein Fig. 1 is a schematic vertical section and Figure 2 is a plan view.

[0017] Ein erfindungsgemäßes Belichtungselement besteht vorzugsweise aus einer Außenschale 5, die mit einem Dichtungsband 2 als Zwischenlage gemeinsam mit einer Innenschale 7 mittels Befestigungsschrauben 3, die vorzugsweise mit Abdeckkappen 4 versehen sind, auf einen Aufsatzkranz 1 montiert ist.An inventive exposure element preferably consists of an outer shell 5, which is mounted with a sealing strip 2 as an intermediate layer together with an inner shell 7 by means of fastening screws 3, which are preferably provided with caps 4, on a curb 1.

[0018] Das Belichtungselement besteht aus transparentem oder opalem Kunststoff, in dem ein Armierungselement in Form eines Netzes 6 integriert oder mit diesem materialschlüssig verbunden ist. Das Netz 6 muss den mechanischen Belastungen, die beim Sturz einer Person in das Belichtungselement auftreten, standhalten. Das Netz 6 kann im Bereich der Mittelebene des Kunststoffmaterials oder bei entsprechenden mechanischen und materialtechnischen Anforderungen in einem randnahen Bereich vorgesehen sein. Auch eine Laminierung des Netzes 6 auf der Kunststoffoberfläche ist möglich. Entscheidend ist, dass das Netz 6 mit dem Kunststoffkörper der Schale 5 dermaßen verbunden ist, dass im Falle des Bruchs der Kunststoffmat-rix das Element bzw. die Bruchstücke durch das Netz 6 zusammengehalten wird bzw. werden.The exposure element is made of transparent or opal plastic, in which a reinforcing element is integrated in the form of a network 6 or materially connected to this. The net 6 must withstand the mechanical stresses that occur when a person falls into the exposure element. The network 6 may be provided in the region of the median plane of the plastic material or, in the case of corresponding mechanical and material-technical requirements, in a region close to the edge. Also, a lamination of the network 6 on the plastic surface is possible. It is crucial that the network 6 is connected to the plastic body of the shell 5 so that in the case of breakage of the Kunststoffmat-rix the element or the fragments are held together by the network 6 or.

[0019] Zur Herstellung des Belichtungselements wird Plattenmaterial, das aus einer Kunststoffmatrix, insbesondere Acrylglas GS, in das ein Netz 6 aus Fasern, insbesondere Seilen aus thermoplastischen Faserbündeln, eingeschlossen ist, zu dem geforderten dreidimensionalen Schalenelement 5 verformt.For the production of the exposure element plate material, which is a plastic matrix, in particular acrylic glass GS, in which a network 6 of fibers, in particular ropes of thermoplastic fiber bundles, is included, deformed to the required three-dimensional shell element 5.

[0020] Es ist auch möglich, die Struktur durch einen Guss- oder Extrusionsvorgang, bei dem das Netz 6 in der Form eingelegt wird, herzustellen.It is also possible to manufacture the structure by a casting or extrusion process in which the net 6 is placed in the mold.

[0021] Das Netz 6 selbst kann beispielsweise aus Seil aus synthetischem Material sowie aus Kunststofffasern geflochten sein.The network 6 itself may be braided for example of rope made of synthetic material and plastic fibers.

[0022] Die geometrische Form des Netzes 6 kann in bekannter Weise als Flechtwerk ähnlich einem Maschendrahtzaun, aus ringförmigen Strängen oder als Gitter ausgeführt sein.The geometric shape of the network 6 may be performed in a known manner as a wickerwork similar to a chain link fence, from annular strands or as a grid.

[0023] Das Netz 6 kann dabei eine beliebige Farbgebung aufweisen (z.B. Kontrastfarbe zur Opalfarbe der Lichtkuppel oder auch die gleiche Farbe wie die Matrix). Entscheidend sind die Festigkeitseigenschaften des Materials und die geeignete Verbindung mit der Matrix. 2/5The mesh 6 can have any desired coloration (for example, contrast color to the opal color of the dome or the same color as the matrix). Decisive are the strength properties of the material and the appropriate connection with the matrix. 2.5

Claims (11)

österreichisches Patentamt AT507 677B1 2010-07-15 [0024] Ein im Matrixmaterial integriertes Netz 6 beeinträchtigt die Lichtdurchlässigkeit insbesondere aufgrund der dünnen Netzstruktur lediglich geringfügig, bietet jedoch zuverlässigen Schutz gegen Durchbrüche. Es sind selbstverständlich sowohl Einfachschalen, als auch zwei und mehr Schalen 5,7 möglich, wobei das integrierte Netz 6 in nur einer Schale 5 wie etwa im Ausführungsbeispiel dargestellt oder in mehreren Schalen 5,7 vorgesehen sein kann. Dem Fachmann steht damit eine Dimensionierungsmöglichkeit des mechanischen Widerstands in Abhängigkeit von der Elementgröße zur Verfügung. [0025] Der Begriff „Schale" wird in dieser Anmeldung sehr weit gefasst. So können die Schalen 5,7 und die daraus aufgebaute Lichtkuppel rechteckige, quadratische, runde, quaderförmige, gewölbte, halbkugelförmige, kuppelförmige, pyramidenförmige oder ganz allgemein polyederförmige Gestalt annehmen, ohne sich dabei vom erfindungsgemäßen Gedanken zu entfernen. Patentansprüche 1. Belichtungselement, insbesondere schalenförmige Lichtkuppel (5) aus einer transparenten oder opalen Kunststoffmatrix mit einem darin eingebetteten in mehreren Richtungen wirkenden Armierungselement, insbesondere einem Netz (6), dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungselement aus Fasersträngen aus thermoplastischem Kunststoff besteht.An integrated network 6 in the matrix material only slightly affects the light transmission, in particular due to the thin network structure, but offers reliable protection against breakthroughs. It is understood that both single shells, as well as two or more shells 5,7 possible, the integrated network 6 in only one shell 5 as shown in the embodiment or may be provided in several shells 5,7. The expert is thus a dimensioning possibility of the mechanical resistance as a function of the element size available. The term "shell " is very broad in this application. Thus, the shells 5, 7 and the skylight dome constructed therefrom can assume a rectangular, square, round, cuboid, curved, hemispherical, dome-shaped, pyramidal or generally polyhedron-like shape, without thereby departing from the inventive concept. 1. Exposure element, in particular cup-shaped light dome (5) made of a transparent or opal plastic matrix embedded therein in several directions reinforcing element, in particular a network (6), characterized in that the reinforcing element consists of fiber strands of thermoplastic material. 2. Belichtungselement, insbesondere schalenförmige Lichtkuppel (5) aus einer transparenten oder opalen Kunststoffmatrix mit einem mit der Oberfläche des Belichtungselements verbundenen in mehreren Richtungen wirkenden Armierungselement, insbesondere einem Netz (6), dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungselement aus Fasersträngen aus thermoplastischem Kunststoff besteht.2. Exposure element, in particular a cup-shaped light dome (5) made of a transparent or opal plastic matrix with a connected to the surface of the exposure element acting in several directions reinforcing element, in particular a network (6), characterized in that the reinforcing element consists of fiber strands of thermoplastic material. 3. Belichtungselement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente oder opale Kunststoffmatrix aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere Acrylglas, besteht.3. Exposure element according to one of claims 1 or 2, characterized in that the transparent or opal plastic matrix consists of thermoplastic material, in particular acrylic glass. 4. Belichtungselement nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungselement in der Mittelebene der Kunststoffmatrix eingebettet ist.4. Exposure element according to one of claims 1 or 3, characterized in that the reinforcing element is embedded in the median plane of the plastic matrix. 5. Belichtungselement nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungselement im oberflächennahen Bereich der Kunststoffmatrix eingebettet ist.5. Exposure element according to one of claims 1 or 3, characterized in that the reinforcing element is embedded in the near-surface region of the plastic matrix. 6. Belichtungselement nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Armierungselemente in verschiedenen Ebenen der Kunststoffmatrix eingebettet sind.6. Exposure element according to one of claims 1 or 3, characterized in that a plurality of reinforcing elements are embedded in different levels of the plastic matrix. 7. Belichtungselement nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungselement mit der Kunststoffmatrix durch Laminieren oder Kleben verbunden ist.7. Exposure element according to one of claims 2 or 3, characterized in that the reinforcing element is connected to the plastic matrix by lamination or gluing. 8. Belichtungselement nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Armierungselemente beidseitig mit der Kunststoffmatrix durch Laminieren oder Kleben verbunden sind.8. Exposure element according to one of claims 2 or 3, characterized in that reinforcing elements are connected on both sides with the plastic matrix by lamination or gluing. 9. Belichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungselement eine Netzmaschenweite von 10 bis 400 mm, vorzugsweise 20 bis 100 mm aufweist.9. Exposure element according to one of claims 1 to 8, characterized in that the reinforcing element has a mesh mesh size of 10 to 400 mm, preferably 20 to 100 mm. 10. Verfahren zur Fierstellung eines Belichtungselements, Insbesondere einer Lichtkuppel gemäß den Ansprüchen 1, 3 bis 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein in einer Guss- oder Extruderform für Kunststoffplatten eingespanntes Netz (6) aus Fasersträngen aus thermoplastischem Kunststoff mit einer transparenten oder opalen Kunststoffmatrix umgossen oder umpresst wird, danach das plattenförmige Rohmaterial entsprechend der vorgesehenen Größe zugeschnitten und schließlich mittels Wärmeeinwirkung und Unter-oder Überdruck in die gewünschte, gekrümmte Form gebracht wird. 3/5 österreichisches Patentamt AT507 677 B1 2010-07-1510. A method for Fierstellung an exposure element, in particular a dome light according to claims 1, 3 to 6 and 9, characterized in that a clamped in a cast or extruder mold for plastic plates net (6) of fiber strands of thermoplastic material with a transparent or opal Plastic matrix is encapsulated or pressed, then the plate-shaped raw material is cut according to the intended size and finally brought by means of heat and underpressure or overpressure in the desired, curved shape. 3/5 Austrian Patent Office AT507 677 B1 2010-07-15 11. Verfahren zur Herstellung eines Belichtungselements, insbesondere einer Lichtkuppel gemäß den Ansprüchen 2, 3 und 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Netz (6) aus Fasersträngen aus thermoplastischem Kunststoff auf das plattenförmige transparente oder opale Rohmaterial aufgeklebt oder auflaminiert, danach die entstandene Platte entsprechend der vorgesehenen Größe zugeschnitten und schließlich mittels Wärmeeinwirkung und Unter- oder Überdruck in die gewünschte, gekrümmte Form gebracht wird. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 4/511. A method for producing an exposure element, in particular a dome light according to claims 2, 3 and 7 to 9, characterized in that a network (6) of fiber strands of thermoplastic material glued or laminated to the plate-shaped transparent or opal raw material, then the resulting Cropped plate according to the intended size and finally brought by means of heat and underpressure or overpressure in the desired, curved shape. 1 sheet of drawings 4/5
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