DE19954955A1 - Stegplatte - Google Patents

Abstract

Es wird eine lichtdurchlässige Stegplatte vorgeschlagen, welche aus einem Verbund von faserverstärkten Elementen, welche Füllräume bilden, hergestellt ist. Eine innere und eine äußere Flachplatte (2, 1) aus faserverstärktem Kunststoff sind mittels Stegen (31) aus einer einzigen wellenförmigen Stützplatte (3) verbunden. Die Stützplatte (3) weist parallele Wellen auf und besteht ebenfalls aus faserverstärktem Kunststoff. Zwischen der inneren Flachplatte (2) oder der äußeren Flachplatte (1) und benachbarten Stegen (31) besteht ein Füllraum (4), welcher mit einer lichtdurchlässigen Masse (10) gefüllt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine lichtdurchlässige Stegplatte nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches.

Lichtdurchlässige Stegplatten werden heute meist aus durchscheinendem stranggepressten Platten aus Acrylglas oder Polycarbonat hergestellt. Sie weisen eine zwei parallele Aussenplatten auf, welche mit senkrecht dazu, in regelmässigen Abständen angeordneten Stegen, normalerweise einstückig, miteinander verbunden sind.

Diese lichtdurchlässigen Stegplatten weisen verschiedene Nachteile auf. Zum ersten ist die Lichtdurchlässigkeit nicht konstant, denn an den Stellen, an denen sich ein Steg befindet, wird mehr Licht im Material absorbiert. Zum zweiten sind diese Platten schlagempfindlich. Beispielsweise werden sie bei Hagelschlag rasch beschädigt. Eine Reparatur ist aufwendig und sehr oft gar nicht möglich. Im weiteren wirken sie kaum als schalldämmend, denn die Stege übertragen Schwingungen von der Aussenplatte direkt auf die Innenplatte. Ebenso wirken die Stege auch als Kältebrücken und reduzieren so die Wärmeisolation.

Aufgabe der Erfindung ist es, lichtdurchlässige Stegplatte herzustellen, welche diese Nachteile nicht mehr aufweist oder mindestens teilweise vermindert.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen angegebene Erfindung gelöst.

Dazu wird die Stegplatte mit einer Grundstruktur aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt. Normalerweise wird dazu Elemente aus Glasfasern und Kunstharz nach bekannter Art verarbeitet. Die dabei entstehenden Kammern werden mit lichtdurchlässigem, wärme- und schalldämmendem Material gefüllt. Dazu wird nun ein sogenanntes Aerogel verwendet. Dieses besteht aus primären Partikeln, welche eine Grösse von etwa einem Nanometer aufweisen. Eine Mehrzahl solcher Partikel agglomerieren zusammen zu sekundären Partikeln, welche, wegen der selbst gebildeten Struktur, nur noch etwa die halbe Dichte aufweisen. Eine Vielzahl solcher sekundärer Partikel verketten sich zusammen zu einem Konglomerat mit einer Dichte, welche etwa zwanzig mal kleiner ist, als diejenige von Glas. Ein solches Material ist lichtdurchlässig und weist einen hohen Wärmedämmfaktor auf. Diese kleine Dichte zusammen mit den vielen Leerräumen im Konglomerat und innerhalb den sekundären Partikeln verhindern einen Wärmetransport weitgehend und können zudem Schalldämmend wirken.

Entscheidend ist nun natürlich die Auslegung einer Grundstruktur für eine Stegplatte so, dass sie Kammern aufweist, welche mit solchen Aerogel gefüllt werden können. Dabei müssen sich die optischen und thermischen Eigenschaften der Grundstruktur mindestens soweit entsprechen, dass die gewünschten Eigenschaften, welche die Füllung ermöglichen nicht durch die Struktur wieder zu nichte gemacht wird. Das bedeutet, dass die Grundstruktur der Stegplatte, das Material der Grundstruktur, der Füllgrad der mit Aerogel zu füllenden Hohlräume als ein Gesamtsystem betrachtet und für die gewünschten Eigenschaften, inklusive statischer und dynamischer Stabilität, ausgelegt wird.

Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist, dass die erfindungsgemässe Stegplatte sehr leicht und günstig reparierbar ist. Dies betrifft die Möglichkeit zur Reparatur der Aussen- und der Innenplatte im Falle einer mechanischen Beschädigung. Eine Beschädigung oder Veränderung im Bereich einer Kammern macht nicht sofort die ganze Platte unbrauchbar. Falls durch gewisse Einflüsse der Füllgrad in einer Kammer reduziert wird, kann die Füllung einfach durch Nachfüllen ergänzt werden. Dadurch ist ein Austauschen von ganzen Stegplatten kaum mehr nötig.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass wegen der enormen Festigkeit und Stabilität solche Stegplatten im Hochbau als Konstruktionselemente einsetzbar sind.

Die Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemässe Stegplatte in Ansicht,

Fig. 2 eine Ausschnitt aus der Fig. 1 mit mehr Details und

Fig. 3 ein Querschnitt durch eine weiter optimierte Plattenkonstruktion.

Eine lichtdurchlässige Stegplatte nach Fig. 1 besteht aus einer inneren Flachplatte 1 und einer äusseren Flachplatte 2. Die innere und die äussere Flachplatte 1, 2 sind miteinander verbunden. Diese Verbindung ist durch eine Stützplatte 3 mit parallelen verlaufenden Wellen 3' eben eine Wellplatte gebildet. Innere, äussere Flachplatte 1, 2 und Verbindungsplatte 3 bestehen aus faserverstärktem Kunststoff und werden miteinander verharzt. Jede der Wellen 3' der Verbindungsplatte ist längs der Kuppe der Welle einerseits mit der inneren Flachplatte 1 und andererseits längs der nächsten Kuppe der Welle mit der äusseren Flachplatte 2 fest verbunden. Somit bildet jede Welle 3' einen Steg 31 mit der Funktion der Stege der bekannten Stegplatten. Durch diese Konstruktion werden immer zwischen der inneren Flachplatte und jeweils zwei benachbarten Stegen 31 und zwischen der äusseren Flachplatte und jeweils zwei benachbarten Stegen je ein Füllraum gebildet.

Nach Fig. 2 wird die Stegplatte nun an drei Stirnseiten mittels Profilstreifen 5 oder beispielsweise auch U-förmigen Profilen verschlossen. Eine vierte Stirnseite bleibt offen, so dass alle Füllräume 4, von dieser offenen Stirnseite her zugänglich sind. Durch das Verschliessen der drei Stirnseiten werden zwischen der äussersten Welle der Stützplatte 3, der inneren, respektive äusseren Flachplatte und dem Verschlussprofil ebenfalls ein Füllraum 4' gebildet. Auch dieser Füllraum 4' ist von der offenen Seite her frei zugänglich.

Diese Füllräume 4, 4' werden nun mit einem lichtduchlässigen Material gefüllt. Bevorzugterweise wird dazu ein Aerogel verwendet. Ein solches Aerogel weist bekanntlich eine kettenförmige dreidimensional Molekularstruktur auf, welche dafür sorgt, dass sehr viel freier Raum innerhalb der Struktur befindet. Wegen diesem freie Raum bleibt auch eine kompakte Füllung der Füllräume 4, 4' mit dem Aerogel, für Licht gut durchlässig. Um eine gleichmässige Fülldichte zu erhalten kann die Füllung 10 aus Aerogel während dem Füllvorgang im Füllraum 4, 4' verdichtet oder vibriert werden.

Nach dem Füllen der Füllräume 4, 4' mit dem Aerogel wird auch noch diese eine offene Stirnseite mittels eine Abdeckung 6 verschlossen. Dieses Verschliessen der letzten Stirnseite kann mittels Verharzen, Verkleben oder reiner formschlüssiger oder kraftschlüssiger Verbindung geschehen. Auch hier empfiehlt sich der Einsatz eines Profilstreifens mit beispielsweise U-förmigem Querschnitt als Abdeckung 6.

Gleichzeitig bleibt eine erfindungsgemässe Stegplatte ausserordentlich leicht und stabil, denn die Füllung mit dem Aerogel bringt dem Verbund mit der inneren, äusseren Flachplatte und der wellenförmigen Stützplatte, die Stabilität, wie bei der Verwendung eines Stützstoffes bekannter Art. Auf diese Weise erhält man eine lichtdurchlässige Stegplatte mit ausserordentlicher Stabilität, so dass die faserverstärkten flächigen Elemente mit minimaler Dicke ausgeführt werden können und daher ebenfalls gut lichtdurchlässig werden.

Die Eigenschaften der Lichtdurchlässigkeit sind bei einer erfindungsgemässen Stegplatte abhängig von der Anzahl und der Dicke der faserverstärkten Kunststoffelemente und von der Mächtigkeit der Füllung. Im Querschnitt befinden sich nun immer drei dünne Platten von faserverstärktem Kunstharz und eine bestimmte Mächtigkeit an Füllmaterial. Dabei ist das Füllmaterial anteilsmässig aufgeteilt sein in einen Anteil zwischen der Stützplatte 3 und je der äusseren und inneren Flachplatte 1, 2. Jeder Lichtstrahl trifft von aussen auf die äussere Flachplatte 1, durchdringt zuerst diese Flachplatte, anschliessend durchdringt er eine Schicht Füllmaterial 10, die Stützplatte 3, eine zweite Schicht Füllmaterial 10 und schliesslich die innere Flachplatte 2. Auch an Verbindungsstellen von Stützplatte 3 und einer der Wände 1, 2 bleibt die gesamte Dicke der einzelnen Materialen gleich und mindestens annähernd konstant. An diesen Stelle befindet sich dann eben alles Füllmaterial auf einer Seite der Stützplatte 3.

Gerade diese besondere Konstruktion garantiert, dass die Lichtdurchlässigkeit über die ganze Fläche der Stegplatte praktisch gleich bleibt. Unregelmässigkeiten im Füllgrad wird dadurch begegnet, dass während dem Füllvorgang der Füllräume 10 mit dem Aerogel 41 vibriert wird. Dies kann grundsätzlich kontinuierlich während den ganzen Füllvorgang geschehen oder aber diskontinuierlich und stufenweise etappiert. Dadurch erhält die Füllung 41 eine mindestens annähernd gleichmässige Dichte. Zusätzlich kann je nach gewünschter Lichtdurchlässigkeit die Füllung 41 mehr oder weniger stark verdichtet werden. Falls während der Verwendungszeit der Stegplatten eine Änderung in der Verdichtung geschehen sollte, kann auf einfachste Art der betreffende Füllraum 10 angebohrt werden, die Füllung 41 ergänzt, vibriert und mit für faserverstärkte Kunststoffe bekannter Technik wieder verschlossen werden.

Als Stützplatte 3 wird vorzugsweise eine vorfabrizierte Wellplatte aus faserverstärktem Kunstharz verwendet, welche nach bekannter Art S-förmig gewölbten Wellen aufweist. Eine besonders gleichmässige Lichtdurchlässigkeit wird erreicht, wenn die Stützplatte 3 mit Wellen mit geraden Teilflächen verwendet wird. Dadurch wird der Anteil der faserverstärkten Struktur, welche vom Licht durchdrungen werden muss aus rein geometrischen Gründen besonders konstant.

Es ist ohne weiteres möglich, dass die erfindungsgemässe Stegplatte als ganzes nicht eine flache ebene Platte ist, sondernd dass sie als ganzes eine grossräumige Wölbung aufweist. So kann sie für derart als ganzes gewölbt sein, dass sie als gerundete Wand oder Dachpartie oder auch als Oberlichter gestaltet werden können.

Als Faserverstärkung eignet sich natürlich nicht nur eine Gewebe oder Vlies aus Glasfasern. Es ist auch eine Verwendung von Kohle-, Aramid oder Textilen Fasern möglich. Dabei sind die unterschiedlichen Eigenschaften in bezug auf Gewicht, Festigkeit im Verbund, Lichtbeeinflussung und elektromagnetische Strahlung zu berücksichtigen.

Claims (12)

1. Lichtdurchlässige Stegplatte, Kunststoff enthaltend, mit einer inneren Flachplatte (2) und einer, mittels im Winkel dazu stehenden Stegen verbundenen, äusseren Flachplatte (1), dadurch gekennzeichnet, dass die innere und die äussere Flachplatte (2, 1) aus faserverstärkten Kunststoffen sind und die Stege (31) aus einer einzigen wellenförmigen Stützplatte (3) mit parallel verlaufenden Wellen aus faserverstärktem Kunststoff besteht, welche abwechselnd mit der inneren Flachplatte (2) und der äusseren Flachplatte (1) verbunden ist.

2. Stegplatte nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der inneren Flachplatte (2) und jeweils zwei benachbarten Stegen (31) und zwischen der äusseren Flachplatte (1) und jeweils zwei benachbarten Stegen (31) je ein Füllraum (4) gebildet ist.

3. Stegplatte nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Füllraum (4) mit einem lichtdurchlässigen Masse (10) gefüllt ist.

4. Stegplatte nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässige Masse (10) ein Aerogel ist.

5. Stegplatte nach einem der Ansprüche 1 bist 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllräume (4) stirnseitig mittels Profilstreifen (5) aus faserverstärktem Kunststoff verschlossen sind.

6. Stegplatte nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Stützplatte (3) gebildeten Stege (31) einen S-förmig geschweiften Querschnitt aufweisen.

7. Stegplatte nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Stützplatte (3) gebildeten Stege (31) einen ebenen Querschnitt aufweisen.

8. Stegplatte nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des faserverstärkten Kunststoffen der inneren und äusseren Flachplatte (2, 1) und der Stege (31) am Querschnitt durch die Platte konstant ist.

9. Stegplatte nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der lichtdurchlässigen Masse (10) zwischen der innerer, äusserer Flachplatte (2, 1) und den Stegen (31) am Querschnitt durch die Stegplatte konstant ist.

10. Verfahren Herstellen von Stegplatten nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere und die äussere Flachplatte (2, 1) mit der die Stege (31) bildenden wellenförmigen Stützplatte (3) verharzt wird und auf drei Stirnseiten mittels Profilstreifen (5) verschlossen wird, so dass alle Füllräume (4, 4') von der vierten Stirnseite her zugänglich sind, worauf die Füllräume (4, 4') mit einer Füllung von Aerogel gefüllt werden.

11. Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass während dem Einfüllen des Aerogels in die Füllraume (4, 4') die Füllung kontinuierlich oder diskontinuierlich vibriert wird.

12. Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Stirnseite nach vollendetem Füllvorgang mittels einem Profilstreifen verschlossen wird.