DE19508185C2 - Fachwerkplatte mit verbesserten Eigenschaften - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fachwerkplatte aus einem thermoplastischen Kunststoff.

"Fachwerkplatte" ist ein Terminus, der sich mehr und mehr für eine bestimmte Form von Hohlkammerplatten, die auch als Schrägstegmehrfachplatten bekannt sind, eingebürgert hat.

Hohlkammerplatten aus thermoplastischen Kunststoffen werden in transparenter Ausführung seit nunmehr fast 25 Jahren für Verglasungen im gewerblichen und privaten Bereich eingesetzt. Hohlkammerplatten bestehen grundsätzlich aus zwei oder mehreren Gurtplatten mit dazwischenliegenden Vertikal- und/oder Diagonalstegen. Diese Struktur verleiht den Platten eine hohe Steifigkeit bei geringem Eigengewicht und gute wärmedämmenden Eigenschaften. Aufgrund dieser Eigenschaften sowie der hohen Lichtdurchlässigkeit und Witterungsbeständigkeit bei gutem Brandverhalten finden Hohlkammerplatten, vorzugsweise hergestellt aus den Kunststoffen Polymethylmethacrylat, Polycarbonat oder Polyvinylchlorid, üblicherweise Verwendung im gewerblichen Bereich, z. B. für Gewächshäuser, Industrie- und Sporthallen, und im privaten Bereich, z. B. für Pergolen-, Terrassenüberdachungen und Wintergärten.

Polyolefinhohlkammerplatten finden bislang Anwendung als Verpackungsmaterial.

Häufigste Ausführungsform ist die Stegdoppel-/Stegdreifachplatte, bei der die Stege in regelmäßigen Abständen zueinander senkrecht zur Plattenebene verlaufen, so daß im Querschnitt das Bild von sich aneinanderreihenden rechteckigen Kammern entsteht.

Wegen des anisotropen Verhaltens solcher Platten im Hinblick auf die Biegesteifigkeit wurden insbesondere für Produkte aus PMMA andere Geometrien wie z. B. die sog. Fachwerkgeometrie entwickelt.

Bei diesen Geometrien bilden die Stege mit den Platten einen Winkel von ca. 45°, was infolge verbesserter Übertragung von Querkräften zu geringeren Spannungen und zu einer höheren Steifigkeit, bei ähnlichem Flächengewicht, führt.

Infolge dieser Maßgaben können beim Einbau dieser Produkte weitere Unterstützungsabstände der tragenden Elemente gewählt werden, wodurch sich der Materialaufwand für die Tragekonstruktion und der Zeitaufwand für die Installation vermindern.

Für Polycarbonat sind Schrägstegmehrfachplatten bekannt geworden (EP-A-0 530 545), bei denen zwei im vorgegebenen Abstand parallel zueinander angeordnete Platten durch sowohl Schrägstege als auch lotrecht verlaufende Vertikalstege verbunden sind.

Dadurch, daß ein Teil der Stege - im Querschnitt gesehen - die obere und untere Platte im Zick-Zack verbindet, während der andere Teil in den Knotenpunkten der schräglaufenden Stege mit der oberen oder unteren Platte ansetzt und lotrecht zur gegenüberliegenden Platte verläuft, soll die Schrägstegmehrfachplatte aus PC eine ausreichende Belastbarkeit aufweisen, da das Knicken nach jenseits des Belastungsmaximums verschoben wird, wobei dieses so definiert ist, daß die Durchbiegung bei einer Last von 750 N/m² nicht mehr als 5% beträgt, bezogen auf die Breite der Platte.

Aus der EP-A 0 054 856 sind viele mögliche Querschnitte für Hohlkammerplatten bekannt, in denen zumindest ein Teil der Stege in jedem periodisch wiederkehrenden Abschnitt schräggestellt ist. Die Fig. 3e und 3f gemäß EP-A-0 054 856 zeigen dabei Geometrien mit jeweils 3 Gurten, die jedoch nur im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 3e zur Produktion reiften.

Angaben über Flächengewichte, Anregungen hinsichtlich für bestimmte Kunststoffe besonders geeigneter Geometrien oder Dimensionierung der Stege werden nicht gegeben.

Obwohl die aus der EP-A-0 530 545 ebenso wie die gemäß Fig. 3e aus der EP-A-0 054 856 am Markt erhältlichen Platten in Bezug auf Steifigkeit und Flächengewicht den praktischen Erfordernissen weitergehend genügen, ist deren Eigenschaftsprofil insgesamt gesehen noch verbesserungswürdig. So haben insbesondere die immer knapper werdenden Ressourcen an fossilen Brennstoffen sowie die mit deren übermäßigem Verbrauch verbundene Umweltbelastung zur Novellierung der Wärmeschutzverordnung vom 24.02.1982 geführt, die am 01.01.1995 in Kraft getreten ist und an Baustoffe bzgl. ihres Wärmedämmverhaltens höhere Anforderungen stellt.

Aufgrund dieser neu in Kraft getretenen Verordnung, kommt dem Aspekt der Wärmedämmung eine zunehmende Bedeutung bei. Gerade hier jedoch weisen die bekannten Platten deutliche Mängel auf.

Es gab zwar schon Ansätze, Stegmehrfachplatten mit erhöhter Wärmeisolierung unter weitgehendem Ausschluß von Lichtverlusten zu erzielen, wobei u. a. aus der EP-A-0 286 003 eine Stegvierfachplatte bekannt geworden ist, die gegenüber beispielsweise Stegdreifachplatten einen um 30% erniedrigten k-Wert von in etwa 1,8 W/m²K aufweist, trotz der Vermeidung einer Zunahme des Flächengewichts hat sich die in der EP-A-0 286 003 vorgestellte Platte nicht am Markt durchgesetzt.

Angesichts des hierin dargelegten Standes der Technik war es Aufgabe der Erfindung, Fachwerkplatten der eingangs erwähnten Art zur Verfügung zu stellen, die bei ausreichender Steifigkeit ein möglichst geringes Flächengewicht bei gleichzeitig optimaler Wärmedämmung aufweisen. Außerdem sollen die Fachwerkplatten nach herkömmlichen Verfahren ohne besonderen zusätzlichen Aufwand extrudierbar sein.

Gelöst werden diese sowie weitere nicht im einzelnen angegebene Aufgaben durch eine Fachwerkplatte der eingangs erwähnten Gattung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Fachwerkplatte werden in den abhängigen Ansprüchen unter Schutz gestellt.

Dadurch, daß die Fachwerkplatte mit Ausnahme der randseitigen Außenstege keine lotrecht zwischen den gegenüberliegenden Gurten verlaufenden Vertikalstege aufweist und daß jeder zwischen Ober- und Untergurt verlaufende Schrägsteg genau einen Kreuzungspunkt mit dem Mittelgurt aufweist, die Schrägstege sich jedoch nicht kreuzen, wird eine Fachwerkplatte geschaffen, die ein Optimum bezüglich Wärmedämmung, Steifigkeit, Flächengewicht und Extrudierbarkeit darstellt.

Dabei war es vor allem als überraschend zu bezeichnen, daß ein optimaler k-Wert bereits mit drei Gurten, anstelle von vier gemäß dem Stand der Technik, erzielbar ist, daß des weiteren eine ausreichende Steifigkeit und Biegefestigkeit der erfindungsgemäßen Fachwerkplatte ohne Verwendung lotrechter zwischen gegenüberliegenden Gurten verlaufender Vertikalstege möglich ist, und daß das Flächengewicht gegenüber einer symmetrischen Stegdreifachplatte, wie sie beispielsweise aus Fig. 3e der EP-A-0 054 856 bekannt ist, bei vergleichbaren Festigkeitswerten bei einer erfindungsgemäßen Fachwerkplatte, die asymmetrisch bezüglich einer Spiegelung an der Mittelgurtebene ist, geringer sein kann.

Die erfindungsgemäße Fachwerkplatte kann grundsätzlich aus jedem thermoplastisch verarbeitbaren Kunststoff gefertigt sein, den der Fachmann auf dem Gebiet der Herstellung von Hohlkammerplatten für die Fertigung derselben als geeignet betrachtet. Bevorzugte thermoplastische Kunststoffe umfassen Formmassen auf Basis von Polycarbonat, Acrylglas oder Polyolefinen.

Besonders bevorzugt wird die erfindungsgemäße Fachwerkplatte aus Acrylglas gefertigt. Unter den zu diesem Zwecke in der Praxis eingesetzten Formmassen wiederum sind solche auf Basis von PMMA bevorzugt.

Die Dicke der gesamten Platte kann vom Fachmann ebenso wie der vertikale Abstand zwischen den Gurten, die Dicke der Gurte selbst sowie der Schräge als auch des Winkels, den die schräglaufenden Stege mit der Fachwerkplatte bilden, in gewissem Rahmen an die speziellen Erfordernisse, die aus dem Einsatzzweck der Fachwerkplatte resultieren, angepaßt werden.

In besonders vorteilhafter Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Platte eine Dicke auf, die gemessen von der Oberseite des oberen Außengurtes zur Unterseite des unteren Außengurtes ca. 32 mm beträgt. Insbesondere für diese Ausgestaltung ergeben sich hinsichtlich der Wärmedämmung besonders vorteilhafte Eigenschaften.

Weiterhin zeichnet sich eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fachwerkplatte dadurch aus, daß der Abstand zwischen zwei Gurten in vertikaler Richtung so bemessen ist, daß Hohlkammern mit laminarem Luftströmungsverhalten ohne Turbulenzen entstehen. Dies wird beispielsweise bei einer Ausführungsform verwirklicht, bei der der vertikale Abstand zwischen zwei Gurten jeweils von Oberfläche zur gegenüberliegenden Oberfläche ca. 14 mm beträgt. Im letztgenannten Fall wird in Verbindung mit einer Gesamtdicke der Platte von ca. 32 mm eine Geometrie der Hohlkammern erreicht, in welchen die Luft frei von Turbulenzen ist, so daß ein optimaler Wärmedämmungseffekt erzielt wird.

Von besonderem Interesse sind weiterhin Ausführungsformen, in welchen der Mittelgurt deutlich dünner als die außenliegenden Gurte ausgebildet ist. In bevorzugter Ausführungsform kennzeichnet sich die erfindungsgemäße Fachwerkplatte daher dadurch, daß der Mittelgurt nur ca. 1/3 der Dicke von Obergurt oder Untergurt aufweist. Es hat sich gezeigt, daß der Mittelgurt insgesamt nur wenig oder überhaupt nicht zur Steifigkeit der gesamten Platte beizutragen hat, wodurch dessen Dicke nur von untergeordneter Bedeutung für diesen Zweck ist. Vielmehr kann davon ausgegangen werden, daß die Hauptfunktion des Mittelgurts in der Bildung von Kompartimenten besteht, welche bei entsprechendem Luftströmungsverhalten einen Garant für die ausgezeichnete Wärmedämmung der erfindungsgemäßen Fachwerkplatte sind. Zudem erfüllt der Mittelgurt die Funktion eines zusätzlichen Wärmeübergangswiderstandes, was eine weitere Verbesserung der Wärmedämmung zur Folge hat.

Bezogen auf eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Platte mit der vorgenannten Dicke von ca. 32 mm über alles, ergibt sich eine wohlausgewogene Abstimmung der Dicken von Mittelgurt bzw. Außengurten, wenn der Mittelgurt ca. 0,5 mm dick und der Obergurt sowie der Untergurt jeweils ca. 1,5 mm dick sind. Dies läßt ein minimal es Flächengewicht bei maximaler Steifigkeit der gesamten Platte zu.

Ein weiteres Kriterium, welches mit ausschlaggebend für eine ausreichende Steifigkeit der gesamten Platte ist, ist der Verlauf der Schrägstege sowie der Winkel, den diese mit der Fachwerkplatte bilden. Es ist davon auszugehen, daß die Fachwerkplatte sich in besonders bevorzugter Ausführungsform dadurch kennzeichnet, daß die schräglaufenden Stege einen Winkel von ca. 60° mit der Fachwerkplatte bilden. Dies ist deutlich steiler als bei den aus dem Stand der Technik bekannten gattungsgemäßen Fachwerkplatten, bei welchen die schräglaufenden Stege i.d.R. einen Winkel von ca. 45° mit der Fachwerkplatte bilden. Durch den steileren Winkel gelingt es insbesondere vorteilhaft, bei ausreichender Steifigkeit der Platte auf entsprechende lotrecht verlaufende Stützstege zu verzichten.

Die neue Wärmeschutz-Verordnung vom 01.01.1995 schreibt für Gebäude mit Innentemperaturen < 19°C für Verglasungsbauteile einen k-Wert 1,8 W/m²K vor. Die erfindungsgemäße Fachwerkplatte kennzeichnet sich in bevorzugter Ausführungsform dadurch, daß der k-Wert der Fachwerkplatte < 2,4, bevorzugt < 1,9 und besonders bevorzugt ca. 1,7 W/m²K ist. Die erfindungsgemäße Fachwerkplatte läßt damit die Erfüllung und deutliche Unterschreitung der neuesten Verordnung auf dem entsprechenden Bausektor zu und ist damit den bislang im Markt befindlichen Hohlkammerplatten aus thermoplastischem Kunststoff deutlich überlegen, die diese Anforderungen i.d.R. nicht erfüllen.

Weiterhin verleiht die spezielle Geometrie des erfindungsgemäßen Fachwerks den Fachwerkplatten eine hohe Steifigkeit bei gleichzeitiger Spannungsreduzierung in den Stegen. Demzufolge ist eine pfettenfreie Verlegung bis 1200 N/m² Schnee- und Windlasten möglich. Die bislang bekannten Hohlkammerplatten aus einem thermoplastischen Kunststoff müssen bei diesen Lasten zusätzlich unterstützt werden.

Weiterhin besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Fachwerkplatte unterschiedliche Gurt- und Stegdickenverteilungen aufweisen. D.h., daß durch vorzugsweise dünne Ober- und Untergurte an den Plattenrändern und dünne Stege in Plattenmitte das Flächengewicht weiter optimiert werden kann, ohne die Funktionstüchtigkeit der gesamten Fachwerkplatte einzuschränken. So ist es bevorzugt möglich, die Dicke der Außengurte von ca. 1,5 mm im Bereich der Plattenmitte auf ca. 1,2 mm im Randbereich der Platten abzusenken, während die Stegdicke in der Nähe der Plattenränder ca. 1 mm betragen kann, wobei die Dicke der Stege in der Nähe des Mittelgurtes auf ca. 0,7 mm zurückgenommen werden kann.

Die erfindungsgemäßen Fachwerkplatten werden nach den bekannten Verfahren durch Extrusion hergestellt. Auf den Ober- und/oder Unterseiten der Platten können natürlich geeignete Beschichtungen zur weiteren Verstärkung, zum verbesserten Flammschutz, etc., nach den bekannten Verfahren, z. B. durch Coextrusion oder Kaschieren, aufgebracht werden.

Verwendung finden die erfindungsgemäßen Platten auf den bekannten Gebieten, wie beispielsweise bei Gewächshäusern, Bauverglasungen, Wintergärten, Überdachungen, für Pergolen usw.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung weitergehend erläutert.

Die Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines Querschnitts durch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fachwerkplatte.

In der Figur bezeichnet 1 die erfindungsgemäße Fachwerkplatte. Die Außengurte 2 und 3 (Obergurt 2 und Untergurt 3) sind parallel zueinander angeordnet und der Abstand A von der Oberseite des Obergurts zur Unterseite des Untergurts beträgt ca. 32 mm. Etwa mittig im Raum zwischen den beiden Außengurten 2 und 3 ist parallel zu diesen ein Mittelgurt 4 angeordnet. Die beiden Außengurte 2 und 3 sind durch zick-zack-förmige zwischen den beiden Außengurten verlaufende Stege 5 miteinander verbunden. Die Stege 5 bilden dabei an der Stelle 6 einen Winkel B mit der Fachwerkplatte von ca. 60°. Auf dem Weg zwischen Unterseite des Obergurtes 2 und Oberseite des Untergurtes 3 hat jeder Schrägsteg 5 genau einen Kreuzungspunkt 9 mit dem Mittelgurt 4. Die Schrägstege 5 selbst kreuzen sich untereinander nicht. Vielmehr impliziert die Zick-Zack-Form einen kreuzungsfreien Verlauf. Durch die Anordnung der drei Gurte 2, 4 und 3 sowie der Stege 5 werden Kammern 7 und 8 gebildet, die hinsichtlich einer Spiegelung an der Ebene des Mittelgurtes asymmetrisch sind. So weist die Kammer 7 einen dreieckigen Querschnitt auf, während der Querschnitt 8 einem Trapez gleicht. Dabei ist es bevorzugt, daß die längste Seite C des Trapezes mit exakt 32 mm der Dicke der gesamten Platte über alles gleicht.

Die in der Darstellung gezeigten Gurte sind ca. 1,5 mm dick (Außengurte 2 und 3) oder weisen eine Dicke von ca. 0,5 mm auf (Mittelgurt 4). Die Dicke der schrägverlaufenden Zick-Zack-Stege beträgt ca. 1,0 mm.

Die Breite D der Platte beträgt ca. 1200 mm, während das theoretische Flächengewicht ca. 6,5 kg/m² beträgt. Dieses Flächengewicht ist noch deutlich reduzierbar, wenn die Randbereiche der Gurte 2 und 3 auf ca. 1,2 mm und die Mittenbereiche der Stege auf ca. 0,7 mm verjüngt werden.

E bezeichnet den Abstand zwischen zwei Gurten. Dieser beträgt ca. 14 mm.

Claims (10)

1. Fachwerkplatte aus einem thermoplastischen Kunststoff nur bestehend aus

• - drei in jeweils vorgegebenem Abstand parallel zueinander angeordneten Gurten, von denen ein Mittelgurt zwischen einem Ober- und einem Untergurt angeordnet ist,
• - randseitigen lotrechten Außenstegen zwischen Ober- und Untergurt und
• - zwischen Ober- und Untergurt geradlinig verlaufenden schrägen Stegen zur Verbindung und Beabstandung der Gurte,

wobei die Stege - im Querschnitt gesehen - im Zickzack zwischen Obergurt und Untergurt verlaufen und jeder Schrägsteg (5) genau einen Kreuzungspunkt (9) mit dem Mittelgurt (4) aufweist, die Schrägstege (5) sich jedoch nicht kreuzen.

2. Fachwerkplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus PC, Acrylglas oder Polyolefin besteht.

3. Fachwerkplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (A) der Platte, gemessen von Oberseite des Obergurts (2) zur Unterseite des Untergurts (3), ca. 32 mm beträgt.

4. Fachwerkplatte nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (E) zwischen zwei Gurten in vertikaler Richtung so bemessen ist, daß Hohlkammern (7, 8) mit laminarem Luftströmungsverhalten ohne Turbulenzen entstehen.

5. Fachwerkplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Abstand (E) zwischen zwei Gurten, jeweils von Oberfläche zur gegenüberliegenden Oberfläche, ca. 14 mm beträgt.

6. Fachwerkplatte nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelgurt (4) ca. 1/3 der Dicke von Obergurt (2) oder Untergurt (3) aufweist.

7. Fachwerkplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelgurt (4) ca. 0,5 mm dick und der Obergurt (2) und Untergurt (3) jeweils ca. 1,5 mm dick sind.

8. Fachwerkplatte nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß die schräglaufenden Stege (5) einen Winkel von ca. 60° mit der Fachwerkplatte (1) bilden.

9. Fachwerkplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (A) der Platte, gemessen von Oberseite des Obergurts (2) zur Unterseite des Untergurts (3), ca. 16 mm beträgt.