DE102006057187A1

DE102006057187A1 - Membranplatte

Info

Publication number: DE102006057187A1
Application number: DE102006057187A
Authority: DE
Inventors: Volker Dr. Benz
Original assignee: Bayer Sheet Europe GmbH
Current assignee: Covestro Darmstadt GmbH
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2008-06-19
Also published as: WO2008067917A1; CN101657586A; BRPI0720134A2; MX2009005878A; CL2007003509A1; TW200840919A; US20100316836A1; EP2099982A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Platte, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gegenüberliegende Flächen Elemente aufweisen, welche signifikante Zugkräfte in Plattenebene übertragen können.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Platte, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gegenüberliegende Flächen Elemente aufweisen, welche signifikante Zugkräfte in Plattenebene übertragen können.
Aus dem Stand der Technik sind Platten bekannt, die Lasten auf Biegung abtragen. Derartige Platten tragen Lasten wie das Eigengewicht der Platte selbst sowie Flächenlasten z.B. durch Wind oder Schnee auf Biegung ab und sind regelmäßig an den Rändern in einer Haltevorrichtung gegen senkrecht zur Platte wirkende Kräfte aufgelagert. Wird die einwirkende Last zu groß, muss die Platte entsprechend durch weitere Auflager wie z.B. Stützen stabilisiert werden, damit sie nicht typischerweise vom Auflager abrutscht oder in der Feldmitte knickt. Je größer die Platte, desto mehr Gesamtlast muss abgetragen werden. Dadurch werden in der Regel bei größeren Konstruktionen eine erhebliche Anzahl von Auflagern benötigt.
Aus dem Stand der Technik sind auch Platten bekannt, die an zwei gegenüberliegenden Flächen Elemente aufweisen, welche der Verbindung benachbarter Platten dienen. So beschreibt z.B. die DE 31 26 440 Platten, die als Ausfachungen zur Aussteifung zwischen zwei sonst nicht stabilen Profilen dienen, d.h. ähnlich wie Windverbände. Die DE-OS 21 25 725 beschreibt Kunststoffplatten mit Elementen, wobei nur eine Fugenverbindung erreicht wird, und die Haupttragrichtung in Richtung der Fuge verläuft (Längsrichtung). Die DE-OS 27 52 286 beschreibt ebenfalls Kunststoffplatten mit Elementen, bei denen nur eine Fugenverbindung erreicht wird, und wobei keine Lasteinleitung an der Fuge in die Unterkonstruktion erfolgt. Auch US 4,573,300 beschreibt lediglich Kunststoffplatten mit Elementen, wobei nur eine Fugenverbindung erreicht wird, die Haupttragrichtung in Längsrichtung ist und wobei keine Lasteinleitung an der Fuge in die Unterkonstruktion erfolgt. Der beschriebene Stand der Technik umfasst daher nur Stützweiten in Querrichtung der Platten bis ca. 1,20 m.
Es wurde nun gefunden, dass mit der erfindungsgemäßen Platte höhere Spannweiten (Stützweiten) erzielt werden können, da die Platte, ohne hierbei an die Theorie gebunden zu sein, Lasten nicht in erster Linie auf Biegung, wie eine herkömmliche Platte, sondern überwiegend auf Zug abtragen kann.
Unter Platte ist dabei eine im Wesentlichen rechteckige Platte aus Kunststoff zu verstehen. Hierbei kann es sich um eine monolithische Platte, auch Massivplatte genannt, handeln, oder um eine mehrschalige Platte, auch Stegplatte genannt. Derartige Platten werden z.B. in Wand- oder Dachsystemen eingesetzt, wo es auf das Überspannen großer Tragweiten ankommt, z.B. moderner Ar chitektur wie beispielsweise Stadien. Technische Anforderungen und Merkmale derartiger Platten sind beschrieben in der Leitlinie European Technical Approval Guideline 010 (ETAG 010).
In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung Stegdoppelplatten oder Stegmehrfachplatten. Derartige Platten aus Polycarbonat aber auch aus anderen Kunststoffen sind hinlänglich bekannt und werden mittels Extrusion gefertigt. Sie bestehen aus den jeweils oben und unten liegenden Gurten, die von einer Vielzahl meist paralleler Stege im jeweiligen Abstand, in vorliegenden Fall im Bereich von 10 mm oder mehr, distanziert werden und entsprechende, oft rechteckige Hohlräume aufweisen. Stegdoppelplatten besitzen einen Obergurt und einen Untergurt sowie die dazwischen liegenden Stege. Stegmehrfachplatten besitzen neben dem Obergurt und einen Untergurt und den Stegen weitere meist parallel zum Obergurt und Untergurt verlaufende innen liegende Gurte (Zwischengurte). Entsprechend der Anzahl der Gurte sprich man von z.B. von Stegdreifach- oder Stegvierfachplatten etc. Neben Stegdoppelplatten oder Stegmehrfachplatten mit rechteckigen Geometrien gibt es auch entsprechende Platten mit schräg angeordneten Gurten, die z.B. auch als Fachwerkplatten bezeichnet werden.
Stegdoppelplatten oder Stegmehrfachplatten gemäß der vorliegenden Erfindung weisen eine Dicke von mehr als 4 mm, bevorzugt 8 bis 40, besonders bevorzugt 15 bis 30 mm auf. Mit der Dicke ist dabei der Abstand der äußeren Gurte (Ober- und Untergurt) bezeichnet. Man kann auch von der Gesamtdicke oder Plattenhöhe sprechen.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine solche Platte, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Spannweite von mehr als 1,2 m, bevorzugt mehr als 1,5 m, sehr bevorzugt mehr als 2,0 m und insbesondere mehr als 2,5 m aufweist.
Übliche Flächengewichte liegen im Bereich von mehr als 1,3 kg/m², bevorzugt 1,7 bis 6, besonders bevorzugt 2,5 bis 5, insbesondere 2,6 bis 4 kg/m².
Übliche Dicken von Ober- und Untergurt liegen im Bereich von 0,5 bis 4, besonders bevorzugt 0,5 bis 1,5 mm. Die Stege und ggf. vorhandenen Zwischengurte sind in der Regel deutlich dünner, z.B. 0,1 bis 1,5 mm. Übliche Plattenbreiten, die durch die Breite der Extrusionsdüse vorgegeben ist, liegen zwischen 100 und 3000 mm. Übliche Plattenlängen liegen im Bereich von 500 mm bis 15000 mm.
Polycarbonat ist als thermoplastisch verarbeitbarer Kunststoff hinlänglich bekannt. Die Polycarbonat-Kunststoffe sind vorwiegend aromatische Polycarbonate auf Basis von Bisphenolen, insbesondere Bisphenol A.
Die Herstellung von Stegplatten z.B. aus Polycarbonat ist hinlänglich bekannt und zum Beispiel beschrieben in „Technische Thermoplaste, Kunststoff Handbuch 3/1, Hanser Verlag", München, insbesondere Seiten 248-257.
Das Verfahren zum Aufbringen zusätzlicher Schichten z.B. aus Polycarbonat, auf einer oder beiden Flächen der Ober- oder Untergurte ist ebenfalls hinlänglich bekannt (s. z.B. EP-A 368 094 , EP-A 372 213 , EP-A 0 548 822 ). Die Überzugsschicht können dabei z.B. UV-Absorber oder Perlglanzpigmente enthalten und auf dem Wege der Coextrusion oder durch Lackieren oder durch Reverse-Roll-Coating aufgebracht werden.
Unter „zwei gegenüberliegenden Rändern" sind hierbei zwei Ränder zu verstehen, die parallel zueinander oder im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Bevorzugterweise sind die Ränder parallel, wobei Abweichungen von 5–10% toleriert werden können.
In einer Ausführungsform sind unter „Elemente" spezielle Formgebungen gemeint, welche dem Zweck dienen, die Platte auf Zug in entsprechend geformte Auflager zu befestigen (formschlüssige Zugverbindung). Formgebung heißt hier, dass die Platte selbst derart ausgebildet ist, dass die zwei gegenüberliegenden Flächen in solche Formgebungen übergehen. Beispielsweise kann die Platte parallel zu diesen Flächen eine Vertiefung, z.B. eine Rille oder eine hakenförmige Rille aufweisen. Entsprechend kann eine im Wesentlichen komplementär ausgebildete Formgebung im Auflager dann in diese Rille eingreifen. In einer anderen Ausführungsform ist die Formgebung eine Hinterschnittverbindung.
In einer anderen Ausführungsform wird die Platte nach ihrer Herstellung mit einer Vorrichtung versehen, welche dem Zweck dient, die Platte auf Zug in entsprechend geformte Auflager zu befestigen. Derartige Vorrichtungen können beispielsweise Schienen sein, die entlang den gegenüberliegenden Flächen laufen. Solche Vorrichtungen können prinzipiell aus jedem Material sein, welches die Zugkräfte aufnehmen kann, wie z.B. Metall oder Kunststoff. Zum Fügen der Vorrichtung an die Platte können bekannte Fügetechniken verwendet werden, wie z.B. Kleben, Schweißen, Nieten, Schrauben oder Klemmen.
In einer Ausführungsform ist das Element über die Länge der Platte symmetrisch, d.h. ist entlang obiger gegenüberliegender Flächen entlang der gesamten Länge gleichmäßig ausgeprägt. In einer weiteren Ausführungsform ist das Element entlang der 50%, bevorzugt entlang 90% der Länge der Fläche ausgeprägt. In einer weiteren Ausführungsform sind die Elemente beider Seiten symmetrisch.
„Aufweisen” heißt hier, dass die besagten gegenüberliegenden Flächen und die Elemente in beliebiger Form miteinander verbunden sein können; die Elemente können Teil der Platte und damit der Fläche sein, z.B. im Falle einer extrudierten Platte zusammen mit dieser extrudiert worden sein, oder die Elemente können auch nachträglich angebracht worden sein, so z.B. wie eine Schiene oder Leiste aus dem Material der Platte oder aus einem anderen Material.
Das Merkmal „signifikante Zugkräfte in Plattenebene übertragen können" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Elemente Zugkräfte zwischen der Platte und einer geeigneten Haltevorrichtung, welche das Element festhält, übertragen können. Hierbei gelten Zugkräfte als signifikant, wenn damit ein signifikanter Teil des Eigengewichtes der Platte selbst sowie Flächenlasten z.B. durch Wind oder Schnee abgetragen werden können, insbesondere mehr als 60%, bevorzugt mehr als 70%, besonders bevorzugt mehr als 80%, insbesondere mehr als 90%. Die Platte kann also gewissermaßen wie eine Membran zwischen den beiden gegenüberliegenden Flächen gespannt werden bzw. kann sich unter Last selbst spannen (ähnlich einer Seilkonstruktion). In einer Ausführungsform ist die Fixierungsvorrichtung so ausgeprägt, dass Materialspannungen von 20 MPa nicht überschritten werden.
Festzuhalten ist, dass bei Stegplatten aus dem Stand der Technik die Haupttragrichtung in Längsrichtung ist, und nur ein insignifikanter Teil in Querrichtung abgetragen wird, während bei den erfindungsgemäßen Platten die Haupttragrichtung in Querrichtung ist.
Die Flächenlasten werden in die Auflager abgeleitet. Es wurde gefunden, dass die erfindungsgemäßen Platten nicht vom Auflager abrutschen können, da sie verankert sind, und dass kein Knicken der Platte in der Feldmitte eintritt, da kaum Biegebeanspruchung in der Feldmitte erfolgt.
In einer Ausführungsform ist die Platte lichtdurchlässig. Der Begriff "lichtdurchlässig" bezieht sich auf den sichtbaren Spektralbereich; zur Charakterisierung dient der Wellenlängenbereich von 380 bis 780 nm, insbesondere die Wellenlänge von 550 nm. Die Lichtdurchlässigkeit, die hier mit T bezeichnet ist, wird in der wissenschaftlichen Literatur überwiegend mit τD65 symbolisiert. Das Basismaterial und das Bindemittel sollen eine Lichtdurchlässigkeit T von wenigstens 50%, vorzugsweise 60 bis 94% haben.
Zur Herstellung der Platte eignen sich bekannte thermoplastische Kunststoffe. Beispielsweise können Polycarbonat, Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyester, Acrylbutadienstyrol und Elends davon verwendet werden. Diese sind beschrieben in Saechtling, „Kunststoff Taschenbuch" 28. Aufl. (2001), Kapitel 4, Hanser Verlag, München, Wien. Die vorliegende Platte eignet sich daher besonders zur Herstellung von Tragesystemen, welche als Dach- oder Wandsysteme, insbesondere als Belichtungssysteme eingesetzt werden können. Daher ist Teil der vorliegenden Erfindung auch ein Verbinderprofil, welches die Formgebung der Platte aufnehmen kann. Solch ein Verbinderprofil ist vorzugsweise als zweiteilige Schiene ausgebildet, deren unterer Teil auf eine geeignete Stütze aufgelegt wird. Anschließend wird die Platte auf diesen unteren Teil aufgelegt, und der obere Teil des Verbinderprofils am unteren Teil befestigt, um die Platte dazwischen zu fixieren.
In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung daher auch ein Belichtungssystem, bestehend aus einer lichtdurchlässigen, erfindungsgemäßen Platte und einem Verbinderprofil.

Claims

Platte, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gegenüberliegende Flächen Elemente aufweisen, welche signifikante Zugkräfte in Plattenebene übertragen können.
Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente Haken sind.
Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente Hinterschnittverbindungen sind.
Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente aus dem gleichen Material sind wie die Platte.
Platte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente Teil der Platte sind.
Platte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente zusammen mit der Platte extrudiert werden.
Platte nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Polycarbonat besteht.
Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte eine Stegplatte ist.
Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte eine Massivplatte ist.
Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 2 Paare gegenüberliegender Flächen Elemente aufweisen, welche Zugkräfte in Plattenebene aufnehmen können.
Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte eine Spannweite von mehr als 1,2 m, bevorzugt mehr als 1,5 m, sehr bevorzugt mehr als 2,0 m und insbesondere mehr als 2,5 m aufweist
Tragesystem, enthaltend eine Platte nach Anspruch 1 und ein Verbinderprofil.
Belichtungssystem, bestehend aus einer lichtdurchlässigen Platte nach Anspruch 1 und einem Verbinderprofil.
Verwendung einer Platte nach Anspruch 1 zur Herstellung von Belichtungssystemen.