DE102009045443A1

DE102009045443A1 - Flächiger, gewinkelter Formkörper aus Kunststoff und dessen Verwendung als Bauelement in Gebäuden und an Fassaden, vorzugsweise als Eckfenster

Info

Publication number: DE102009045443A1
Application number: DE200910045443
Authority: DE
Inventors: Carlo SCHÜTZ; Wolfgang Stuber; Ralf Dr. Düssel; Udo Daniel
Original assignee: Evonik Roehm GmbH
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 2009-10-07
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2011-04-14
Also published as: WO2011042272A3; WO2011042272A2

Abstract

Flächiger, gewinkelter Kunststoffformkörper (1), dadurch gekennzeichnet, dass dieser aus mindestens 2 Plattenabschnitten (2) und (3) besteht, wobei sowohl die Innenwinkel als auch die Außenwinkel zwischen den Plattenabschnitten von 180° verschieden sind, und der Kunststoffformkörper (1) durch Gusspolymerisation hergestellt wird. Verwendung insbesondere als Eckfenster, Fassadenbauteil oder Erkerelement im Innen- und bevorzugt im Außenbereich.

Description

Die Erfindung betrifft Eckfenster und transparente Wandelemente im Innen- und Außenbereich. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung von transparenten oder transluzenten Kunststoffformkörpern in Winkelanordnung, das heißt die Verwendung eines transparenten oder transluzenten Kunststoffformkörpers umfassend zwei Scheibenelemente, die so aneinander stoßen, dass sie eine Ecke bilden, wobei sowohl der Innenwinkel als auch der Außenwinkel zwischen den beiden Scheibenelementen von 180° verschieden ist.
Zum Stand der Technik werden folgende Druckschriften genannt:
D1 = DE 862 947 (27. April 1953);
D2 = US 5,589,248 (31. Dezember 1996);
D3 = DE 103 00 389 A1 (29.07.2004);
D4 = EP 1 811 114 A2 (25.07.2007);
D5 = US 4,598,513 (8. Juli 1986); und
D6 = EP 0 467 191 A1 (22.01.1992).
In dem Maße, wie an Gebäuden und Fassaden oder beim Innenausbau vermehrt Glas oder andere transparente oder transluzente Werkstoffe verbaut werden, sind transparente oder transluzente Ecklösungen in zunehmendem Maße gefragt.
In einer frühen Zeit der Gebäudearchitektur hat man versucht, „Ecklösungen” unter Zuhilfenahme von Einscheibengläsern zu realisieren. So sind aus der damaligen Praxis transparente „Eckfenster” oder Erker in Form von gebogenen oder abgerundeten, nur wenige Millimeter dicken, mineralischen Einscheibengläsern bekannt. Die Biegungen und Rundungen der Einscheibengläser lassen sich beispielsweise durch Thermoumformung herstellen. Heute jedoch genügen diese Elemente nicht mehr den technischen Anforderungen an Wärmedämmung und/oder Schallschutz in der Fenster- und Fassadentechnik. Außerdem sind derartige Lösungen aus Glas in der Regel sehr bruchanfällig und wirtschaftlich meist aufwendig herzustellen.
Die D1 offenbart einen Kantenschutz für Ganzglasecken, insbesondere für Schaufenster. Bei Schaufensterrahmenkonstruktionen, bei denen die Schaufenster abgewinkelt sind, können Glasscheiben mit den Kanten aneinanderstoßen. Die Kanten der Scheiben sind entweder direkt miteinander verkittet oder man schiebt zwischen die empfindlichen Schliffkanten der Glasscheiben ein Leichtmetallprofil, welches wiederum mit den Glaskanten verkittet wird. Auch diese Lösungen genügen heutzutage nicht mehr den gestiegenen Anforderungen nach weitestgehender Transparenz auch im Eckbereich sowie guter Isolierwirkung.
Im moderneren Fassadenbau – vorzugsweise im Glasfassadenbau – werden transparente Ecklösungen durch eine winklige Anordnung moderner Isoliergläser hergestellt. Dieses Verfahren wird auch im Fensterbau angewendet, um sogenannte „Eckfenster” zu erzeugen. Der in diesem Zusammenhang benutzte Begriff „Eckfenster” unterscheidet sich dabei vom Begriff „Eckfenster” wie er in der Automobilindustrie verwendet wird. Im Automobilbau sind Eckfenster meist kleinteilige, fixe Seitenscheiben in den Türen oder nahe der A oder C-Säulen. „Ecke” bezieht sich im Zusammenhang mit der Fertigung von Automobilen ausschließlich auf die Fensterform als Dreieck oder unregelmäßiges Vieleck. Diese Verwendung des Begriffs „Eckfenster” steht jedoch im Gegensatz zur Verwendung des Begriffs „Eckfenster” wie er im Rahmen der Erfindung gebraucht wird.
Ein Beispiel für transparente Eckfenster aus der Praxis ist das Zusammenfügen von Standardfenstern zu einer Winkelanordnung. Hierbei sind zwei Verfahren in der Praxis üblich. Entweder werden die Rahmenzargen der Fensterelemente miteinander direkt oder mit Hilfe eines Adapterprofils verbunden oder aber es werden die Doppel- oder Dreifach-Isolierglasscheiben ohne Rahmenprofil direkt miteinander gefügt. Zwar erfüllen solche Anordnungen die heutzutage entsprechenden bautechnischen Anforderungen sehr gut, aber beiden Lösungen ist gemein, dass die so entstanden Ecken nicht vollständig durchsichtig, transparent und klar sind. In erster Variante ist immer ein Profilsystem zu sehen, welches das verwendete Standardfenster umgibt. Die Ecke ist somit nie durchsichtig.
Im zweiten Fall lässt es sich nicht verhindern, dass durch die winkelige Verklebung von rahmenlosen Isolierglasscheiben deren Kantenabdichtung – in der Regel als schwarzer Gummi-Dichtungen zu erkennen – sichtbar wird. Es entsteht der sogenannte Stufenfalz. Dieser Falz ist wie das Profilsystem deutlich sichtbar. In der Regel wird der Stufenfalz äußerlich durch eine Aluminiumblende verdeckt. Verklebt man hingegen dicke transparente Scheiben mit Dichtungsmassen, so ist dieser Lösung zueigen, dass die Klebnähte entweder nicht transparent oder aber in, der Regel nicht dauerhaft witterungsstabil sind und im Laufe der Zeit vergrauen, vergilben, erodieren und verschmutzen. Dies ist insofern nachteilig an Stellen, die man nach Verbauung nicht mehr erreichen kann.
Die D3 beschreibt eine typische Eckanordnung für Isolierglaselemente. Die zur Abdichtung der Ecke eingesetzten Dichtelemente 11 und 12 gemäß 1 der D3 sowie das Dämmelement 10 aus festen oder faser- oder filzartigen Werkstoffen sind prohibitiv für eine hohe Transparenz oder Transluzenz der Ecklösung.
Die D6 beschreibt eine Wohngebäude-Anordnung mit Eckfenstern, die in der üblichen Form der Verbauung von zwei Fenstern in Winkelanordnung realisiert wurden, indem die Rahmen der Fenster miteinander verbunden werden. Eine solche „Ecklösung” kann im Bezug auf die beiden Kanten, welche die Ecke bilden, dem Wunsch nach einer transparenten oder transluzenten Ecklösung allerdings nicht gerecht werden, da die Ecke durch die Rahmen der Fensterscheiben gebildet wird und die Durchlässigkeit des jeweiligen Rahmens für Licht deutlich hinter der Durchlässigkeit des Scheibenmaterials zurückbleibt.
In der D5 wird eine Gebäudefassade beschrieben, die aus mehreren aneinandergereihten Fensterelementen besteht, wobei mindestens eine Einheit als Eckfenster beschrieben wird, an welcher beidseitig Fensterelemente angrenzen und fixiert sind. Die in US 4598513 aufgezeigte Eckfensterlösung stellt eine Einheit dar, die aus winklig angeordneten Isolierglasscheiben besteht, wobei im Eckpunkt ein deutlich sichtbares Mehrkammerprofil mit quadratischem Querschnitt sichtbar ist. Also ist auch das hier beschrieben Eckfenster in seinem Eckpunkt weder klar noch durchsichtig.
Aus der D2 sind gebogene Einscheibenverglasungen mit scharfem Radius bekannt ebenso wie deren Kombination zu einer Isolierglas artigen Eckanordnung, wie sie zum Beispiel aus der 7A der D2 hervorgeht. Um eine praktikable und transparente Ecklösung zu erzeugen muss man gemäß der D2 zwei gebogenen Scheiben miteinander kombinieren und gemeinsam verbauen. Damit beschreibt die D2 maßgeblich das Herstellverfahren einer Glasabkantung und zwar ausschließlich im Bezug auf Mineralglas, was beispielsweise schon durch die Heiz- und Umformtemperaturen bestätigt wird. Die gemäß der D2 realisierbaren Dimensionen stellen sich als relativ dünnwandig heraus. Insgesamt zeigen Konstruktionen gemäß der D2 eine erhöhte Bruchanfälligkeit der Eckausbildung, insbesondere und nicht zuletzt wegen eingefrorener Spannungen beim Abkantprozess, der Dünnwandigkeit des Glases sowie der Rahmenlosigkeit der Ecke selbst.
Gemäß der D4 wird eine Ganzglasecke aus Isolierglas offenbart. Hier werden zur Verbindung und Abdichtung der Stoßkanten der Floatglasscheiben, welche eine Ganzglasecke ausbilden, verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt. Zum einen werden Klebestreifen aus Reinacrylat vorgeschlagen, welche denselben Brechungsindex wie Mineralglas aufweisen sollen. Zum anderen werden Heißschmelzklebstoffe auf Silikonbasis in transparenter und kristallklarer Ausführungsform erwähnt. Insofern bedarf die auf die Verwendung mineralischen Isolierglases beschränkte D4 zumindest an der Stoßkante regelmäßig einer separaten, zusätzlichen Verklebung. Durch diese Mehrkomponentigkeit (mineralisches Glas und Kleber) ist der Aufbau aus zwei parallelen Scheiben zum Erhalt eines Isoliereffektes relativ aufwändig. Außerdem ist die Transparenz oder Transluzenz im Stoßbereich gerade aufgrund der Mehrkomponentigkeit in aller Regel deutlich verschlechtert.
Die bislang bekannt gewordenen transparente Ecklösungen oder Eck- oder Winkelfenster zeigen damit in der Regel drei entscheidende Nachteile, wenn man diese als Fenster- oder Wandelemente in Gebäuden oder an Fassaden verwenden will. Entweder sind diese Lösungen in Teilbereichen (z. B. im Bereich eines umlaufenden Rahmens oder über die Ecke) nur unzureichend transparent oder aber es werden durch die bekannten Einscheibengläser nicht die notwendigen physikalische Eigenschaften heutiger moderner Verglasungselemente erreicht, wie z. B. die erforderliche Wärmeisolierung oder die Ecklösungen sind komplex und aufwändig herzustellen, was insbesondere für den Fall von Zwei- oder Mehrscheibenisoliergläsern gilt.
Auch aus dem Innenbereich sind transparente Ecklösungen bekannt. Im Sanitärbereich kennt man vielfach Duschwandsysteme, die Elemente aus gebogenem Glas oder Kunststoffen besitzen oder aber bei denen plane Scheiben über Profile zusammengefügt sind und somit transparente „Über-Eck-Lösungen” bilden. Wiederum ist diesen Lösungen aus dem Innenbereich gemeinsam, dass entweder nur dünne Einscheibengläser in Bogenform verarbeitet werden können oder aber dass zur Realisierung einer Ecke Rahmenbauteile erforderlich sind, die hinsichtlich ihrer Transparenz inakzeptabel hinter die Transparenz der Scheiben zurückfallen.
Als Fazit muss man festhalten, dass es allen aufgeführten Lösungen für Eckfenster oder für transparente Wandelemente entweder an Transparenz im Eckbereich oder aber an technischen Eigenschaften, die einen Verbau als Fenster oder dergleichen zulassen mangelt.
Es besteht deshalb die Aufgabe, für den Gebäude-, Fassaden- und Fensterbau eine technische Lösung anzugeben, die es gestattet, eine optisch vollkommen transparente Ecklösung herzuzustellen und zugleich das Erfordernis zu erfüllen, diese Lösung nach den derzeitigen technischen Regeln der Baukunst als Fenster verbauen zu können oder mit standardisierten Fensterelementen weiterzuführen, wobei übliche technische Anforderungen an Fensterelemente zu berücksichtigen sind.
Gelöst werden diese sowie weitere nicht näher genannte Aufgaben, die sich jedoch ohne Weiteres aus der einleitenden Diskussion ableiten lassen durch flächige, gewinkelte Kunststoffformkörper mit allen Eigenschaften des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen flächigen, gewinkelten Kunststoffformkörpers sind in den auf Anspruch 1 rückbezogenen Produktansprüchen beschrieben. Eine Verwendung des Formkörpers aus Kunststoff gemäß der Erfindung ist im unabhängigen Anspruch der entsprechenden Kategorie offenbart. Vorteilhafte Abwandlungen der Verwendungen des erfindungsgemäßen Gegenstands werden in den auf entsprechenden unabhängigen Anspruch rückbezogenen Ansprüchen unter Schutz gestellt.
Dadurch, dass sich ein flächiger, gewinkelter Kunststoffformkörper, dadurch auszeichnet, dass er aus mindestens 2 Plattenabschnitten besteht, wobei sowohl die Innenwinkel als auch die Außenwinkel zwischen den Plattenabschnitten von 180° verschieden sind, und der Kunststoffformkörper durch Gusspolymerisation hergestellt wird, gelingt die Bereitstellung transparenter Ecklösungen für den Fassaden-, Fenster- und Gebäudebau, welche nach den derzeitigen technischen Regeln der Baukunst alle Erfordernisse an Fenster erfüllen und welche mit standardisierten Fensterelementen weitergeführt werden können, wobei alle üblichen technischen Anforderungen an Fensterelemente berücksichtigt werden.
Außerdem sind mit den flächigen und gewinkelten Formkörpern aus Kunststoff gemäß der Erfindung eine Reihe weiterer nicht ohne Weiteres absehbarer Vorteile erzielbar. Hierzu gehören unter anderem:

• Die Eck-Verscheibung mit Isolierwerten ähnlich Isolierglas, jedoch ohne mehrschichtigen Aufbau
• Eine hohe statische Belastbarkeit
• Eine besonders ausgeprägte Schubspannungsstabilität
• Aufgrund der monolithischen Ausführung (Gussglas) keinerlei Kondensat- oder Beschlagsgefahr wie etwa beim Isolierglas
• Es ist eine praktisch beliebige Gestaltung der Geometrien von Ecklösungen möglich
• Die Ecklösung ist fugenfrei und/oder stoßfrei herstellbar.
• Eckfenster können Traglasten übernehmen und ableiten, was normale Fensterelemente nicht übernehmen können.
• Ein wesentlicher Punkt für ein Bauelement – gerade in Form eines Eckfensters, ist dessen Eignung der Verbaubarkeit bzw. der Anschlussoptionen an weiterführende Elemente bzw. an Mauerwerke.
• Der Kunststoffformkörper ist mechanisch reparaturfähig.

Die Erfindung stellt Formkörper aus Kunststoff unter Schutz, die flächig sind und zwei Plattenabschnitte aufweisen, wobei die beiden Plattenabschnitte miteinander einen Winkel bilden, welcher von 180° verschieden ist. Dies impliziert, dass die beiden Abschnitte der Platten immer einen gewinkelten Kunststoffformkörper definieren müssen. Wenn die beiden den Kunststoffformkörper definierenden Plattenabschnitte im Schnitt oder in Draufsicht von oben betrachtet werden, ergeben sich zwischen den Abschnitten an deren Stoßkante ein Außenwinkel sowie ein Innenwinkel. Diese sind im Sinne der Erfindung beide von 180° verschieden, so dass sich ein echter gewinkelter Kunststoffformkörper ergibt. Zweckmäßige Kunststoffformkörper der Erfindung weisen einen Innenwinkel im Bereich von 45° bis 135° auf, wobei der Außenwinkel im Bezug auf die beiden Plattenabschnitten vorzugsweise im Bereich von 315° bis 225° ist. Ganz besonders vorteilhafte Abwandlungen des erfindungsgemäßen Kunststoffformkörpers verfügen über einen Innenwinkel im Bereich von 60° bis 120°, während der Außenwinkel im Bereich von 300° bis 240° ist. Noch eine besondere Ausführung betrifft flächige Kunststoffformkörper in Winkelform, wobei der Innenwinkel zwischen den Plattenabschnitten etwa ein rechter Winkel von circa 90° ist. Hierzu entspricht dann besonders vorteilhaft ein Außenwinkel von etwa 270°. Die beiden Plattenabschnitte bilden in diesem Fall einen etwa rechten Winkel miteinander.
Es ist für die erfindungsgemäßen flächigen und gewinkelten Kunststoffformkörper von besonderer Bedeutung, dass sie in einem Guss- oder Gießpolymerisationsverfahren hergestellt werden. Diese Verfahren sind dem Fachmann geläufig. Hierdurch werden hochtransparente Formkörper erhalten. Die Herstellung von Kunststoffformkörpern nach einem Guss- oder Gießverfahren erfolgt üblicherweise nach dem sogenannten Kammerverfahren. Das Kammerverfahren ist eines der ältesten Verfahren für die Substanzpolymerisation von ethylenisch ungesättigten Monomeren und wird z. B. schon in der Patentschrift US 2,154,639 beschrieben. Nichtsdestotrotz ist es bis heute von großer technischer Bedeutung. Beim Kammerverfahren gießt man ein Gemisch aus ethylenisch ungesättigten Monomeren und ggf. den entsprechenden Polymeren mit einem Anteil von üblicherweise bis zu 25 Gew.-% Polymer, zusammen mit Radikalinitiator(en) und eventuell anderen Zusätzen, wie z. B. Vernetzern und Comonomeren, in eine formgebende Kammer, die beispielsweise aus zwei beabstandeten Platten, z. B. Silicatglasscheiben, und einer Dichtschnur gebildet wird, und polymerisiert die Reaktionsmischung. Für die Herstellung von gewinkelten Gußglasformkörpern werden entsprechende Modifikationen an der Kammer für die Polymerisation vorgenommen.
Ferner kann das Gußverfahren auch kontinuierlich ausgeführt werden(continous cast). Dies ist dem Fachmann bekannt.
Der Einsatz von vorpolymerisiertem Material verringert dabei den Schrumpf, vermindert die Wärmeentwicklung bei der weiteren Polymerisation und verkürzt die Reaktionszeit. Die Polymerisation wird häufig in einem Wärmeschrank zunächst bei niedriger Temperatur, z. B. bei 20°C bis 60°C, durchgeführt und dann meist bei höherer Temperatur, z. B. bei 100°C bis 130°C vollendet. Dabei kommt es zu einem Volumenschwund von bis zu 20%, der durch Zusammenpressen der Platten ausgeglichen wird, so dass Spannungen vermieden werden. Zu diesem Zweck werden gewöhnlich Klammern verwendet, die die beiden Platten und die dazwischen liegende Dichtschnur umgreifen und zusammendrücken.
Das Material für erfindungsgemäße Kunststoffformkörper kann aus einer größeren Palette geeigneter Kunststoffmaterialien ausgewählt werden. Hierzu gehören unter anderem Polystyrole, Polycarbonate, Polyoxymethylene, Poly(meth)acrylate, Polyphenoloxide, Polyethylene, Polyvinylchloride und dergleichen mehr. In diesem Zusammenhang steht der Begriff Poly(meth)acrylate für Polymethachrylat und/oder Polyacrylat.
Im Hinblick auf eine angestrebte Verwendung als Fenster sind transparente oder transluzente Kunststoffmaterialien besonders zweckmäßig. Aber auch nicht transparente Kunststoffe lassen sich als Gebäude- oder Fassadenelemente mit großem Erfolg einsetzen.
Von den angeführten Kunststoffen werden insbesondere das Acrylglas (= Poly(meth)acrylat) und das Polycarbonat als tragende Baustoffe verwendet.
In einer ganz besonderen Ausführungsform zeichnet sich der erfindungsgemäße Kunststoffformkörper dadurch aus, dass er aus Poly(meth)acrylat besteht. Hierbei sind aufgrund ihrere überlegenen Transparenz Kunststoffformkörper ganz besonders zweckmäßig, die aus Polymethylmethacrylat = PMMA bestehen.
Alternativ sind Kunststoffformkörper aus Polycarbonat besonders interessant. Bei Polycarbonaten (PC) handelt es sich um Polyester der Carbonsäure (H₂CO₃). Bei transparenten Polycarbonaten entsteht unter Verwendung von Phosgengas (COCl₂) durch Polykondensation ein Polymer aus Bi-Phenol-Acetonen und dem Carbonat. Dabei entsteht Salzsäure als Nebenprodukt. Polycarbonate sind thermoplastische Kunststoffe mit einer sehr starken Netzwerkstruktur und sie sind daher wesentlich schlagzäher, thermisch und chemisch beständiger, aber auch spröder als Acrylglas.
Sowohl Acrylglas als auch Polycarbonat können grundsätzlich sehr gut mit geeigneten, transparenten Klebstoffen untereinander verklebt werden. Beide Baustoffe können sowohl kaltverformt als auch warmverformt werden. Bei der Warmverformung ist darauf zu achten, dass Platten zur Reduzierung der Eigenspannungen vor dem Ausschalen aus der Form getempert werden müssen.
Ein erfindungsgemäßer flächiger und gewinkelter Kunststoffformkörper kann insofern mehrstückig oder einstückig sein. Bei mehrstückigen Kunststoffformkörpern in Winkelform können beispielsweise zwei flächige Platten über eine gemeinsame Stoßkante unter Bildung eines gewinkelten Kunststoffformkörpers miteinander verbunden, beispielsweise verklebt sein. Eine bevorzugte Variante des Kunststoffformkörpers besteht daher darin, dass die beiden Scheibenabschnitte als Einzelelemente hergestellt werden und anschließend mittels eines geeigneten Klebers miteinander verklebt werden.
Bei weitem bevorzugter ist im Rahmen der Erfindung allerdings die einstückige Ausgestaltung des flächigen, gewinkelten Kunststoffformkörpers. Dabei ist die einstückige Form umfassend die Ausbildung des Winkels zwischen den Plattenabschnitten vorteilhaft bereits an den späteren Einsatz- oder Verwendungszweck angepasst. In zweckmäßiger Ausgestaltung ist der Kunststoffformkörper daher dadurch gekennzeichnet, dass dieser in einem Stück hergestellt wird und nach der Polymerisation zur weiteren Verwendung nicht mehr verformt werden muss.
Die beiden Plattenabschnitte des Kunststoffformkörpers bilden einen von 180° verschiedenen Winkel miteinander. Dabei müssen die beiden Scheibenabschnitte nicht notwendigerweise eben oder flach sein. Vielmehr ist es auch möglich, dass einer oder beide der Abschnitte eine nicht flache, beispielsweise gebogene oder gekrümmte Form aufweisen. Beides ist durch Einsatz entsprechender Gießformen machbar. In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung kennzeichnet sich der Kunststoffformkörper der Erfindung insofern dadurch, dass die beiden Plattenabschnitte jeweils unabhängig voneinander eben oder gebogen sein können. Auf diese Art und Weise können beispielsweise Eckfensterlösungen oder Fassadenlösungen mit gekrümmten Scheiben realisiert werden, so dass insgesamt der Eindruck eines Rundfensters entsteht. Dieser kann noch weiter verstärkt werden, wenn nicht nur die Flächenabschnitte der Scheiben eine Krümmung aufweisen, sondern auch die Winkel selbst „gekrümmt” sind. Selbstverständlich kann eine „Krümmung” des Winkels auch ohne Krümmung der Scheibenabschnitte realisiert werden.
Eine besonders interessante Ausführungsform der Erfindung bezieht sich daher auf Kunststoffformkörper, bei denen der Winkel eine Bogenform und einen definierten Radius aufweist. Durch einen solchen „abgerundeten Winkel” wird besonders vorteilhaft ein durchgängiger Bogeneindruck des gewinkelten Kunststoffformkörpers vermittelt.
Ein erfindungsgemäßer Kunststoffformkörper, dessen Ecke kantig, winklig oder mit definiertem Radius gerundet sein kann, soll zweckmäßig gewisse technische Anforderungen erfüllen, die das Erscheinungsbild und die Dimension des Elements maßgeblich beeinflussen. Einer dieser Aspekte bezieht sich auf die Dicke des Kunststoffformkörpers. Sofern der Kunststoffformkörper als Eckfensterlösung, Erker oder Fassadenbauteil eingesetzt werden soll, kann seine generelle Dicke über einen weiten Bereich variieren. Insbesondere kann die Dicke der beiden Plattenabschnitte gleich oder verschieden sein. Grundsätzlich sind Materialdicken im Bereich von einigen wenigen Millimetern bis einigen 10 Zentimetern denk- und herstellbar. Zur Erfüllung bestimmter Vorgaben im Fassaden- und Fensterbau im Bezug auf Anschlusslösungen an bestehende Verglasungen, Wärmeisolation und Dämmung ist es besonders bevorzugt, wenn die beiden Plattenabschnitte unabhängig voneinander eine Materialstärke zwischen 20 mm und 160 mm aufweisen. Der U-Wert, der ein Maß für die Wärmeisolierung von Fensterelementen angibt, sollte nach Möglichkeit hierbei sehr gering sein. Bei Kunststoffen, die bekanntlich auch schlechte Wärmeleiter sind, kann ein geringer U-Wert durch eine erhöhte Materialdicke erreicht werden. Die Formkörper weisen hierbei bevorzugt eine Mindestdicke von 20 mm, noch mehr bevorzugt von 40 mm und ganz besonders bevorzugt von 50 mm oder 60 mm auf, um eine vergleichbare oder bessere Isolierung gegenüber derzeitigen Fensterelementen aus silikatischem Glas zu besitzen. Um eine Anschlussmöglichkeit an weitere Standardfenstern zu gewährleisten, sind desweiteren Dicken vom größer als 55 mm, noch mehr bevorzugt von mehr als 65 mm und ganz besonders bevorzugt von mehr als 75 mm bestens geeignet. Besonders zweckmäßig ist der Bereich von 40 bis 85 mm, vorteilhaft von 50 bis 80 mm und in ganz besonderem Maße sind die Dicken 55–75 mm von Interesse.
Im Hinblick auf die Dimensionierung der Eckfenster besteht ansonsten keine besondere Limitierung. Größen von bis zu 2 × 3 Meter, 2 × 4 Meter oder noch größer sind vorstell- und produzierbar. Weitere limitierende Größen für Eckfenster können deren Masse sowie die Handhabbarkeit sein. Diese Erfordernisse können zwar einen gewissen Einfluss auf praktische Elementhöhen und Schenkelängen aufweisen, bedeuten aber keine Restriktionen für größere Ecklösungen.
Ein besonderer Aspekt des erfindungsgemäßen flächigen und gewinkelten Kunststoffformkörpers ist seine bevorzugte Transparenz oder Transluzenz, insbesondere im Eck- oder Winkelbereich. Dabei ist Transparenz allgemein die Fähigkeit von Materie elektromagnetische Wellen, im Allgemeinen aus dem für den Menschen sichtbaren Bereich, hindurchzulassen. Transluzenz wiederum steht für eine Eigenschaft das Licht nur teilweise hindurchzulassen. In Abgrenzung zur Transparenz (= Bild- oder Blickdurchlässigkeit) kann man Transluzenz als Lichtdurchlässigkeit beschreiben.
Im Übrigen werden im Rahmen der Erfindung zur Definition des Begriffs transparent die Definitionen aus der internationalen Standardnorm ISO 14872:1999(E) aufgegriffen.
Die zitierte Norm beschreibt ein Verfahren zur Messung des Haze bei transparenten Kunststoffen und somit wird indirekt auch eine Definition des Begriffes „transparent gegeben. Beim „Haze” handelt es sich um eine optische Eigenschaft, die aus der Weitwinkel-Lichtstreuung von Licht in transparentem und in im wesentlichem farblosen Kunststoffen resultiert
Das angegebene Verfahren gilt nur für die Messung von Haze Werten von weniger als 40%. Allerdings resultieren aus einer Abgrenzung von transparent und transluzent eben auch die Begriffe transluzent und opak. Transparent bedeutet demzufolge eine Transmission zwischen 5 und 100% bei einem Haze von 0 bis 40%. Transluzent bedeutet eine Transmission von 5 bis 100% bei einem Haze von größer als 40 bis 100%. Opak deckt den Bereich von Null bis weniger als 5% Transmission ab bei zugleich 0 bis 100% Haze.
Die Begriffe Transmission und Haze sowie deren Bestimmung wiederum sind dem Fachmann geläufig.
Für die Erfindung hat es sich nun als besonders interessant herausgestellt, dass die Kante oder der Winkel des Kunststoffformteils so hergestellt werden kann, dass es zu keinen oder allenfalls geringfügigen Veränderungen in der Transparenz oder Transluzenz der Ecklösung kommt, verglichen mit dem Lichtdurchgang außerhalb des Eck- oder Winkelbereichs. Diese Eigenschaft zeigt ganz besonders die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Kunststoffformkörper über die in der Praxis sowie der Literatur bislang bekannt gewordenen transparenten Ecklösungen, bei denen immer Transparenz-Verluste durch Rahmenverbindungen oder Klebmittel vorlagen.
Ein besonders zweckmäßiger Kunststoffformkörper gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Transparenz oder Transluzenz, bestimmt über den Winkel, im Wesentlichen der Transparenz beziehungsweise Transluzenz der Scheibe, bestimmt an einer beliebigen Stelle der Scheibe, entspricht.
Bestimmt man die Transparenz des Kunststoffformkörpers über die Ecke oder den Winkel, so ergibt sich sehr erstaunlich so gut wie kein Verlust. Dies hängt unter anderem mit der geringen Beeinflussung der Transmission des Lichts zusammen.
Ein besonders zweckmäßige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kunststoffformkörpers zeichnet sich dadurch aus, dass das Transmissionsverhältnis T1:T2 größer oder gleich 0,7, bevorzugt größer oder gleich 0,9 ist, wobei T₁ diejenige Transmission angibt, die durch den Kunststoffformkörper hindurch entlang einer Strecke gemessen wird, deren Richtung durch zwei Schnittpunkte festgelegt wird, wobei einer der Schnittpunkte aus den gedachten Verlängerungen der im Wesentlichen planen Abschnitte der Außenseite der Scheibenelemente resultiert, und der andere der Schnittpunkte in derselben Ebene wie der erste Schnittpunkt liegend aus den gedachten Verlängerungen der im Wesentlichen planen Abschnitte der Innenseiten der Scheibenelemente andererseits resultiert, und T₂ diejenige Transmission angibt, die entlang der Dicke einer der Scheiben an einem beliebigen Punkt gemessen wird. Mit anderen Worten, T1 ist die Transmission oder Durchlässigkeit über Winkel oder Eck und T2 ist die Transmission längs der Dicke eines beliebigen Scheibenabschnitts. Noch mehr bevorzugt ist bei einem erfindungsgemäßen Kunststoffformkörper das Transmissionsverhältnis T1:T2 kleiner oder gleich 1,0.
Ein weiterer besonderer Aspekt des erfindungsgemäßen Kunststoffformkörpers ist seine optionelle Farbigkeit. So kann es von Vorteil sein, den Kunststoffformkörper zu pigmentieren, so dass ein farbig transparenter Kunststoffformkörper resultiert. Daneben kann es auch von Vorteil sein, die Oberfläche vollständig oder auch nur teilweise mit funktionalen Schichten auszustatten. Hierbei kann man an die Selbstreinigung der Scheiben unterstützende Funktionsschichten, No-Drop-Beschichtungen, No-Drip-Beschichtungen, Anti-Fogging-Schichten, die Kratzempfindlichkeit mindernde Schichten, Anti-Graffiti-Schichten, Kombinationen von einer oder mehrerer dieser Schichten und viele andere dem Fachmann bereits bekannte Funktionsschichten zur Veredlung und Ausstattung der Oberfläche denken.
Daneben ist der erfindungsgemäße Kunststoffformkörper auch besonders statisch belastbar und kann somit als tragendes oder mittragendes Element im Baubereich eingesetzt werden. Im eingebauten Zustand ist der Kunststoffformkörper vorzugsweise schubspannungsstabil bei einer Schubspannung, die größer als 40 MPa, vorzugsweise größer als 50 MPa, besonders bevorzugt größer als 60 MPa ist. Hierbei wird die Stabilität bei Schubspannung von Glas (kleiner oder gleich 30 MPa) deutlich übertroffen.
Weiterhin verfügt der Kunststoffformkörper der Erfindung über verhältnismäßig geringe Wärmeleitfähigkeitswerte. Bevorzugt ist die Wärmleitfähigkeit kleiner als 0,30 W/mK, zweckmäßig kleiner oder gleich 0,25 W/mK und noch mehr bevorzugt kleiner oder gleich 0,23 W/mK. Auch hier liegen besondere Vorzüge gegenüber Verscheibungen aus Mineralglas.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung des hierin beschriebenen flächigen und gewinkelten Kunststoffformkörpers als Eckfenster, Erker oder Fassadenelement.
Bevorzugt wird dabei die Verwendung eines transparenten oder transluzenten Kunststofformkörpers unter Schutz gestellt, welcher zwei Scheibenabschnitte aufweist, die so aneinander stoßen, dass sie eine Ecke bilden. Der Begriff der Ecke wird dabei im Sinne der Erfindung so verstanden, dass es sich um einen realen oder gedachten Punkt handelt, in welchem zwei lineare Strecken oder deren Verlängerungen zusammenstoßen. Der Winkel zwischen den beiden Strecken kann dabei beliebig sein. Auch Bogenformen (Ecken mit Rundungen) können als Ecken angesehen werden, wenn gilt, dass die Schenkelstrecken oder deren Verlängerungen in einem Kreuzungspunkt zusammenstoßen. Ecken können somit im Sinne der Erfindung auch einen definierten Biege- oder Krümmungsradius aufweisen.
Im Sinne der erfindungsgemäßen Verwendung kann es von besonderem Vorteil sein, wenn die beiden Scheibenkanten gegenüberliegend der Eckausbildung mechanische Anschlüsse zur Ankopplung weiterer Kunststoffformkörper besitzen. Somit kann ein erfindungsgemäßes Kunststoffelement problemlos mit anderen oder weiteren Elementen verbaut werden. Dabei ist eine Ausgestaltung besonders zweckmäßig, bei welcher der der Kunststoffformkörper mit Fassadenelementen fortgeführt werden kann.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Verweis auf die beigefügten Figuren eingehender erläutert.
In den Figuren zeigen:
1a eine perspektivische Ansicht einer einteiligen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen flächigen, gewinkelten Kunststoffformkörpers;
1b eine perspektivische Ansicht einer mehrteiligen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen flächigen, gewinkelten Kunststoffformkörpers;
2a–i schematisch im Querschnitt Darstellungen verschiedener Varianten a–i des Einbaus sowie der Kombination von erfindungsgemäßen Kunststoffformkörpern (Eckfenstern) mit Standardfenstern aus Mineralglas und/oder Blockfenstern aus transparentem Kunststoff;
3a einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Formkörper zur Verdeutlichung der Ermittlung der Transmissionswerte T1 und T2; und
3b einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Formkörper mit abgerundeten Ecken zur Verdeutlichung der Ermittlung der Transmissionswerte T1 und T2 bei einer solchen Ausführungsform.
In der 1a ist ein erfindungsgemäßer Kunststoffformkörper 1 zu erkennen. Dieser ist einstückig, d. h. monolithisch aufgebaut. Im Bezug auf die Kante 4 erkennt man einen Plattenabschnitt 2 sowie einen Plattenabschnitt 3, welche gemeinsam die Kante 4 des Kunststoffformkörpers in definieren. Der Außenwinkel (angedeutet mit dem Winkelsymbol) beträgt etwa 270° während der Innenwinkel (nicht näher dargestellt) etwa 90° ausmacht. Insgesamt stellt die eine rechtwinklige Eckfensteranordnung dar.
Im Unterschied zur einstückigen Variante aus 1a ist in 1b eine zweistückige Eckanordnung 1 mit 90° Ecke dargestellt. Man erkennt, dass die beiden Plattenabschnitte 2 und 3 miteinander verbunden sind, wobei die Verbindung durch nicht näher dargestellte Adhäsive oder Klebmittel erhalten worden sein kann aber auch durch Warmverbindung, d. h. anschmelzen und wieder erstarren lassen der Kunststoffkörper im Kontaktbereich zwischen den Plattenbereichen 2 und 3.
In den 2a–i sind verschiedene Kombinationsmöglichkeiten beim Einbau von Eckfensterlösungen gemäß der Erfindung mit vorhandenen Wänden, Standardfenstern und Blockfenstern aus transparentem Kunststoff aufgezeigt.
In den 2a–1 ist mit 1 ist ein erfindungsgemäßer Kunststoffformkörper in Form eines Eckfensters bezeichnet. Mit 5 ist ein Wandabschnitt (Putz, Mauerwerk und dergleichen) gemeint. 6 bedeutet ein Blockfenster, beispielsweise eine Kunststoffplatte. 7 steht für ein Standardfenster aus mineralischem Glas mit Rahmen.
Gemäß 2a kann ein erfindungsgemäßes Eckfenster übers Eck zwischen die entsprechenden Wände/Wandabschnitte 5 eingebaut werden. Genauso gut ist auch der einseitige Anbau an ein Blockfenster aus Kunststoff 6 möglich, was Gegenstand der 2b ist. In frage kommt auch die Kombination des Eckfensters nur mit einem oder mehreren Kunststofffenstern (Blockfenstern 6) was am besten in der 2c zu erkennen ist.
Bei der in der 2d dargestellten Variante werden zwei Eckfensterlösungen 1 miteinander kombiniert und dann zwischen die Wandabschnitte gesetzt. In 2g ist eine Lösung nur aus Kombinationen von Eckfenstern verwirklicht, während die 2i eine Ausführungsform der Erfindung zeigt, bei welcher zwei miteinander zusammen eingebaute Ecklösungen an ein Standardfenster 7 angesetzt werden. Schließlich zeigen die 2e, f und h verschiedene Varianten der Kombination mit zwei Standardfenstern 7 (2f) mit einem Standardfenster 7 und einem Mauerabschnitt 5 (2e) sowie einem Standradfenster 7 und einem Blockfenster 6 (2h).
Die 3a und 3b erläutern die Ermittlung der Messstrecken für die Transmissionen T1 und T2. Es werden die Schnittpunkte S1 (außen) und S2 (innen) ermittelt und dann wird längs der Strecke S1–S2 die Transmission gemessen. In 3a sind zur besseren Kenntlichmachung die außen liegenden gedachten Linien von der Außenwand leicht entfernt dargestellt. Es versteht sich, dass die gedachten Linien exakt auf der Außenwand verlaufen. In 3b ist eine Ausführungsform mit abgerundeten Ecken zu sehen. Das verfahren zur Ermittlung des Verhältnisses T1:T2 indes bleibt unverändert. T1 wird gemessen längs einer gedachten Linie durch die beiden Schnittpunkte S1 und S2. Die Ermittlung von T2 kann an beliebiger Stelle über die Dicke der Platte erfolgen.
Bei gekrümmten Plattenabschnitten tritt anstelle der Verlängerung der beiden Plattenabschnitte die an den jeweiligen Abschnitt angelegte Tangente.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 862947 [0002]
US 5589248 [0002]
DE 10300389 A1 [0002]
EP 1811114 A2 [0002]
US 4598513 [0002, 0011]
EP 0467191 A1 [0002]
US 2154639 [0022]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 14872:1999(E) [0038]

Claims

Flächiger, gewinkelter Kunststoffformkörper, dadurch gekennzeichnet, dass dieser aus mindestens 2 Plattenabschnitten besteht, wobei sowohl die Innenwinkel als auch die Außenwinkel zwischen den Plattenabschnitten von 180° verschieden sind, und der Kunststoffformkörper durch Gusspolymerisation hergestellt wird.
Kunststoffformkörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser aus Poly(meth)acrylat besteht.
Kunststoffformkörper gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser in einem Stück hergestellt wird und nach der Polymerisation zur weiteren Verwendung nicht mehr verformt werden muss.
Kunststoffformkörper gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Scheibenabschnitte als Einzelelemente hergestellt werden und anschließend miteinander verklebt werden.
Kunststoffformkörper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Plattenabschnitte jeweils unabhängig voneinander eben oder gebogen sein können.
Kunststoffformkörper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel eine Bogenform und einen definierten Radius aufweist.
Kunststoffformkörper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Plattenabschnitte unabhängig voneinander eine Materialstärke zwischen 20 mm und 160 mm aufweisen.
Kunststoffformkörper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Transparenz oder Transluzenz, bestimmt über den Winkel, im Wesentlichen der Transparenz beziehungsweise Transluzenz der Scheibe, bestimmt an einer beliebigen Stelle der Scheibe, entspricht.
Kunststoffformkörper gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Transmissionsverältnis T1:T2 größer oder gleich 0,7, bevorzugt größer oder gleich 0,9 ist, wobei T₁ diejenige Transmission angibt, die durch den Kunststoffformkörper hindurch entlang einer Strecke gemessen wird, deren Richtung durch zwei Schnittpunkte festgelegt wird, wobei einer der Schnittpunkte aus den gedachten Verlängerungen der im Wesentlichen planen Abschnitte der Außenseite der Scheibenelemente resultiert, und der andere der Schnittpunkte in derselben Ebene wie der erste Schnittpunkt liegend aus den gedachten Verlängerungen der im Wesentlichen planen Abschnitte der Innenseiten der Scheibenelemente andererseits resultiert, und T₂ diejenige Transmission angibt, die entlang der Dicke einer der Scheiben an einem beliebigen Punkt gemessen wird
Kunststoffformkörper gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Transmissionsverhältnis T1:T2 kleiner oder gleich 1,0 ist.
Verwendung eines Kunststoffformkörpers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 als Eckfenster, Erker oder Fassadenelement.
Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Scheibenkanten gegenüberliegend der Eckausbildung mechanische Anschlüsse zur Ankopplung weiterer Kunststoffformkörper besitzen.
Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffformkörper mit Fassadenelementen fortgeführt werden kann.