DE202017003133U1 - Heat resistant fastener - Google Patents
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Abstract
Hitzebeständiges Befestigungselement (10) für die mechanische Befestigung von Dämm - (5) und/oder Dichtungsmaterialien (6) auf Flachdächern, umfassend einen Kunststoffhalter (12) und eine Schraube (32), wobei der Kunststoffhalter (12) eine lastverteilende Kopfplatte (14) und einen sich unterhalb der Kopfplatte (14) erstreckenden Hohlschaft (16) mit einem Einschraubkanal (18) besitzt, in dem die Schraube (32) axial versenkt aufgenommen ist und sich mit ihrem Schraubenkopf (34) auf einer nahe der Schaftspitze (20) des Kunststoffhalters (12) befindlichen Auflageschulter (25) abstützt und zum Zwecke der Verankerung in einem tragenden Dachuntergrund (1) mit ihrem Gewindeschaft (36) aus der Schaftspitze (20) des Kunststoffhalters (12) austritt, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schraube (32) und/oder am Kunststoffhalter (12) und/oder zwischen den Kontaktflächen des Schraubenkopfes (34) und der Auflageschulter (25) des Kunststoffhalters (12) Mittel vorgesehen sind, die eine thermische Sperre bilden, und/oder dass die Schraube (32) und/oder der Kunststoffhalter (12) und/oder die Mittel zwischen dem Schraubenkopf (34) und der Auflageschulter (25) selbst zumindest teilweise aus einem hitzebeständigen Material beschaffen sind. Heat-resistant fastening element (10) for the mechanical fastening of insulating (5) and / or sealing materials (6) on flat roofs, comprising a plastic holder (12) and a screw (32), wherein the plastic holder (12) has a load-distributing head plate (14) and a hollow shaft (16) extending below the top plate (14) with a screw - in channel (18) in which the screw (32) is received in an axially countersunk manner and with its screw head (34) on a near the shaft tip (20) of the Plastic support (12) located support shoulder (25) and for the purpose of anchoring in a supporting roof substrate (1) with its threaded shank (36) from the shank tip (20) of the plastic holder (12) emerges, characterized in that on the screw (32 ) and / or on the plastic holder (12) and / or between the contact surfaces of the screw head (34) and the support shoulder (25) of the plastic holder (12) means are provided, the thermal Lock form, and / or that the screw (32) and / or the plastic holder (12) and / or the means between the screw head (34) and the support shoulder (25) are themselves at least partially made of a heat-resistant material.
Description
Die Erfindung betrifft ein hitzebeständiges Befestigungselement zur mechanischen Fixierung von Dämm- und Dichtungsmaterialien auf Flachdächern gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a heat-resistant fastening element for the mechanical fixation of insulating and sealing materials on flat roofs according to the preamble of
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Dämm- und Dichtungsmaterialien auf Flachdächern mechanisch gegen Windsogkräfte zu sichern. Bei der mechanischen Befestigung wird im Gegensatz zu einer Sicherung mit Auflast oder einer Verklebung, der Dachaufbau mittels Befestigungselementen auf dem tragenden Dachuntergrund verankert. Bevorzugt werden hierzu sogenannte Kunststoffschraubkombinationen eingesetzt, die aus einem Kunststoffhalter mit angeformter Kopfplatte und Hohlschaft sowie einer im Hohlschaft eingesetzten Schraube bestehen. Die Schraube bzw. deren Gewindegeometrie ist auf den jeweiligen Dachuntergrund ausgelegt, der z.B. aus Holz, Beton oder Stahltrapezblech bestehen kann. Während sich die verwendete Schraube im Dachuntergrund verankert, wird der Dachaufbau zwischen dem Dachuntergrund und der Kopfplatte des Befestigungselementes eingeklemmt. Die lastverteilende Kopfplatte des Kunststoffhalters presst dabei die Dachabdichtung an die Dämmung bzw. den Dachuntergund an. Die Dachabdichtung ist nach geltender Definition das flächige Bauteil zum Schutz des Bauwerks, unter anderem gegen Niederschlagswasser, bestehend aus einer über die gesamte Dachfläche reichenden wasserundurchlässigen Schicht. Dies sind in der Regel Kunstsoff- oder Bitumenbahnen.From the prior art it is known to secure insulating and sealing materials on flat roofs mechanically against wind suction. In the mechanical fastening, in contrast to a fuse with ballast or a bond, the roof structure anchored by means of fasteners on the supporting roof substrate. For this purpose, so-called Kunststoffschraubkombinationen are preferably used, which consist of a plastic holder with molded top plate and hollow shaft and a screw inserted in the hollow shaft. The screw or its thread geometry is designed on the respective roof substrate, the e.g. made of wood, concrete or steel trapezoidal sheet may exist. While the screw used anchors in the roof substrate, the roof structure between the roof substrate and the top plate of the fastener is clamped. The load-distributing head plate of the plastic holder presses the roof seal against the insulation or roof substructure. The roof seal is, according to the current definition, the areal component for the protection of the structure, including rainwater, consisting of a water-impermeable layer extending over the entire roof area. These are usually Kunstsoff- or bitumen membranes.
Aus der
Solche Befestigungselemente werden auch zur Zwischenfixierung benutzt, wenn Dämmstoffe aus Polyurethan-Hartschaum verlegt werden. Hochleistungsdämmstoffe aus Polyurethan, oft auch als PUR/PIR-Hartschaum bezeichnet, sind aufgrund ihrer extrem niedrigen Wärmeleitfähigkeit viel effektiver als konventionelle Dämmstoffe. Da sie zur Familie der Duroplaste gehören, schmelzen sie auch bei hohen Temperaturen nicht und bleiben form- und dimensionsstabil. Bei Brandschutzprüfungen hat sich allerdings ein s.g. Schüsseleffekt gezeigt. Daher werden diese Platten zwischenbefestigt, wozu die Dämmplatten nicht im Zuge der mechanischen Befestigung der Dachabdichtung auf dem Dachuntergrund gehalten, sondern zusätzlich unterhalb der Dachabdichtung an den Rand- und/oder Eckbereichen mechanisch befestigt werden. Im Brandfalle wird die Zwischenbefestigung einer starken Zugbeanspruchung ausgesetzt, was durch das geschilderte Wölbbestreben der unter Hitzeeinwirkung stehen Platten aus PUR/PIR-Hartschaum hervorgerufen wird. In einigen Fällen konnte beobachtet werden, dass es bei einer besonders starken Hitzeentwicklung zu einem Durchknöpfen der Schraube aus der erweichten Halterspitze kam, was durch die über die Schraube und insbesonder den Schraubenkopf in den Kunststoffhalter eingeleitete Wärmeenergie verursacht wurde.Such fasteners are also used for intermediate fixing when insulation materials are laid out of rigid polyurethane foam. High-performance insulating materials made of polyurethane, often referred to as PUR / PIR rigid foam, are much more effective than conventional insulation materials due to their extremely low thermal conductivity. Since they belong to the family of thermosets, they do not melt even at high temperatures and remain dimensionally stable and dimensionally stable. In fire protection tests, however, a s.g. Bowl effect shown. Therefore, these plates are inter-fixed, including the insulation boards are not held in the course of mechanical attachment of the roof seal on the roof surface, but also mechanically fastened below the roof seal at the edge and / or corner areas. In case of fire, the intermediate attachment of a strong tensile stress is exposed, which is caused by the described Völbbestreben the heat-acting plates made of PUR / PIR hard foam. In some cases, it could be observed that in the case of a particularly strong heat development, the screw came out of the softened holder tip, which was caused by the thermal energy introduced into the plastic holder via the screw and, in particular, the screw head.
In der DIN 18234, die sich mit dem baulicher Brandschutz großflächiger Dächer bei Brandbeanspruchung von der Unterseite her befasst, ist als Schutzziel definiert, eine Begrenzung der Brandweiterleitung im Bereich der geschlossenen Dachfläche bei unterseitiger Brandbeanspruchung durch einen begrenzten Entstehungsbrand zu erreichen. Unter dem Begriff „Brandweiterleitung“ wird die Ausbreitung von während der Brandbeanspruchung entstandenen offenen Flammen durch das Mitbrennen von Bestandteilen des Dachaufbaus verstanden, was auch nach der Beendigung der Brandbeanspruchung bei noch feststellbarem fortschreitendem Glimmen von Bestandteilen des Dachaufbaus zu berücksichtigen ist.In the DIN 18234, which deals with the structural fire protection of large-scale roofs under fire stress from the underside, is defined as a protection goal to achieve a limitation of fire propagation in the area of the closed roof surface at lower fire stress by a limited incipient fire. The term "fire propagation" is understood to mean the spread of open flames created during the fire exposure by the co-firing of components of the roof structure, which must be taken into account even after the termination of the fire stress while the glazing elements of the roof structure are still detectable.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Befestigungselement für die Montage von Dämm- und/oder Dichtungsmaterialien auf Flachdächern zu schaffen, welches gegen Hitzeeinwirkung beständig ist. Unter Hitzebeständigkeit ist in diesem Zusammenhang erfindungsgemäß zu verstehen ist, dass die bestimmungsgemäße Anwendung des Befestigungselementes über einen den technischen Regeln entsprechenden Zeitraum hinweg gewährleistet ist und dabei die Funktion des Befestigungselementes erhalten bleibt.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a fastener for the assembly of insulating and / or sealing materials on flat roofs, which is resistant to heat. Heat resistance in this context according to the invention is to be understood that the intended use of the fastening element is ensured over a period of time corresponding to the technical rules, while retaining the function of the fastening element.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Befestigungselement mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by a fastener with the features of
Gemäß der Erfindung wird ein hitzebeständiges Befestigungselement für die mechanische Befestigung von Dämm- und Dichtungsmaterialien auf Flachdächern vorgeschlagen, das einen Kunststoffhalter und eine Schraube umfasst, wobei der Kunststoffhalter eine lastverteilende Kopfplatte und einen sich unterhalb der Kopfplatte erstreckenden Hohlschaft mit einem Einschraubkanal besitzt, in dem die Schraube axial versenkt aufgenommen ist. Die Schraube stützt sich dabei mit ihrem Schraubenkopf auf einer nahe der Schaftspitze des Kunststoffhalters befindlichen Auflageschulter ab und tritt zum Zwecke der Verankerung in einem tragenden Dachuntergrund mit ihrem Gewindeschaft aus der Schaftspitze des Kunststoffhalters heraus.According to the invention, a heat-resistant fastener for the mechanical attachment of insulation and sealing materials is proposed on flat roofs, the one Includes plastic holder and a screw, wherein the plastic holder has a load-distributing head plate and extending below the top plate hollow shaft with a screw-in, in which the screw is received axially sunk. The screw is supported with its screw head on a near the stem tip of the plastic holder located support shoulder and occurs for the purpose of anchoring in a supporting roof substrate with its threaded shaft from the shank tip of the plastic holder out.
Das erfindungsgemäße Befestigungselement zeichnet sich dadurch aus, dass an der Schraube und/oder am Kunststoffhalter und/oder zwischen den Kontaktflächen des Schraubenkopfes und der Auflageschulter des Kunststoffhalters Mittel vorgesehen sind, die eine thermische Sperre bilden und/oder dass die Schraube und/oder der Kunststoffhalter und/oder die Mittel zwischen dem Schraubenkopf und der Auflageschulter selbst zumindest teilweise aus einem hitzebeständigen Material beschaffen sind. Die Erfindung sieht demnach vor, die thermisch sensiblen Bereiche des Befestigungselementes zu stabilisieren. Dies kann durch eine Modifikation der Einzelkomponenten durch geeignete Beschichtungen oder durch eine spezifische Materialwahl der Befestigerteile selbst geschehen. Auch sieht die Erfindung Maßnahmen vor, die als hitzesperrende Bauteile zusätzlich eingesetzt oder adaptiert werden.The fastening element according to the invention is characterized in that means are provided on the screw and / or on the plastic holder and / or between the contact surfaces of the screw head and the support shoulder of the plastic holder, which form a thermal barrier and / or that the screw and / or the plastic holder and / or the means between the screw head and the support shoulder itself are at least partially made of a heat-resistant material. The invention accordingly provides for stabilizing the thermally sensitive regions of the fastening element. This can be done by a modification of the individual components by means of suitable coatings or by a specific choice of material of the fastener parts themselves. The invention also provides measures which are additionally used or adapted as heat-blocking components.
Durch die Erfindung wird es möglich, ein Befestigungselement für die mechanische Fixierung von Dämm- und Dichtungsmaterialien auf Flachdächern bereitzustellen, das alle Anforderungen der Brandsicherheit nach den aktuellen technischen Vorschriften erfüllt. Hier gilt es insbesondere die Vorgaben aus der
Erfindungsgemäß können die schädlichen Auswirkungen eines Brandes in einem Gebäude, auf dem die erfindungsgemäßen Befestigungselemente zur Anwendung kommen, für den in den technischen Regeln geforderten Zeitraum von den Befestigungselementen abgewendet werden, sodass die mechanische Befestigung der Dämm- und Dichtungsmaterialien unbeschadet bleibt. Bauphysikalisch sind dabei die unterschiedlichsten Arten möglicher Wärmeübertragungen zu betrachten.According to the invention, the harmful effects of a fire in a building on which the fastening elements according to the invention are used can be averted from the fastening elements for the period required in the technical rules, so that the mechanical fastening of the insulating and sealing materials remains intact. In terms of building physics, the most diverse types of possible heat transfer are to be considered.
Das durch Flammen unter Hitzeeinwirkung stehende Dach ist geschlossen. Einen Haupteinfluss auf das Brandverhalten hat im vorliegenden Falle die Konduktion, indem die Wärmeweiterleitung durch den Kontakt der unterschiedlichen Materialien, hier Stahl-Kunststoff, erfolgt.The standing by flames under heat roof is closed. A major influence on the fire behavior has in the present case, the conduction by the heat conduction through the contact of the different materials, here steel-plastic, takes place.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zu Grunde, dass im Falle eines Brandes die Wärmeleitfähigkeit der in der Umgebung des Befestigungselementes liegenden Bauteile und Materialien, insbesondere aber die in den Brandherd hinein ragende Schraubenspitze Einfluss auf die Befestigungsqualität nehmen können, wenn es zu einer übermäßigen Erweichung des verwendeten Kunststoffhalters im Bereich des Schraubenkopfsitzes kommt.The invention is based on the finding that, in the event of a fire, the thermal conductivity of the components and materials lying in the vicinity of the fastening element, but in particular the screw tip projecting into the source of the fire, can influence the fastening quality if there is excessive softening of the fastening element used plastic holder comes in the area of the screw head seat.
Eine erste erfindungsgemäße Maßnahme schlägt verschiedene Möglichkeiten von Modifikationen des Kunststoffhalters vor.A first measure according to the invention proposes various possibilities of modifications of the plastic holder.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das für die Herstellung des Kunststoffhalters eingesetzte Granulat thermisch stabilisierende und/oder hitzebeständige Einlagerungen besitzt. Dies hat den Vorteil, dass als Trägermaterial weiterhin Polyamid verwendet werden kann, welches sich hervorragend für das Spritzgießverfahren von Kunststoffteilen eignet.In a particularly preferred embodiment of the invention it is provided that the granules used for the production of the plastic holder has thermally stabilizing and / or heat-resistant deposits. This has the advantage that, as a carrier material, it is also possible to use polyamide, which is outstandingly suitable for the injection molding of plastic parts.
Gleiches gilt, wenn das für den Kunststoffhalter eingesetzte Granulat thermisch stabilisierende und/oder hitzebeständige Granulatanteile besitzt. Dadurch wird erreicht, dass auch dünnwandige Bauteilzonen des Kunststoffhalters bei Hitze formstabil bleiben, da der Schmelzpunkt des Materials wesentlich erhöht wird.The same applies if the granules used for the plastic holder has thermally stabilizing and / or heat-resistant granules. This ensures that even thin-walled component zones of the plastic holder remain dimensionally stable under heat, since the melting point of the material is substantially increased.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Granulat, die Granulateinlagerungen und / oder die Granulatanteile aus Duroplasten oder Thermoplasten bestehen. Letztere Ausführungsform verwendet hierzu bevorzugt Polyetheretherketon (PEEK) als Material. Hierbei handelt es sich um einen hochtemperatur beständigen thermoplastischen Kunststoff, der zur Stoffgruppe der Polyaryletherketone gehört. Seine Schmelztemperatur liegt bei etwa 335 °C, was es ermöglicht, dass das Material im flüssigen Zustand, z.B. im Spritzgussverfahren geformt werden kann. Aber auch die meisten anderen Hochtemperatur-Kunststoffe eignen sich zur Fertigung der erfindungsgemäßen Kunststoffhalter. PEEK lässt sich darüber hinaus sehr gut einfärben, ohne dass sich dabei die physikalischen Eigenschaften nachteilig ändern.In a particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that the granules, the Granuleinlagerungen and / or the granules consist of thermosets or thermoplastics. The latter embodiment preferably uses polyetheretherketone (PEEK) as the material for this purpose. This is a high temperature resistant thermoplastic which belongs to the group of polyaryletherketones. Its melting temperature is about 335 ° C, which allows the material to be in the liquid state, e.g. can be molded by injection molding. But also most other high temperature plastics are suitable for the production of plastic holders according to the invention. In addition, PEEK can be dyed very well without adversely affecting the physical properties.
Eine zweite erfindungsgemäße Maßnahme besteht darin, am oder im Kunststoffhalter hitzebeständige Bauteile zu adaptieren, d.h. anzuordnen oder allgemein vorzusehen.A second measure according to the invention consists in adapting heat-resistant components on or in the plastic holder, i. to arrange or generally provide.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es dabei vorgesehen, dass auf die Schaftspitze des Kunststoffhalters eine thermisch isolierende Schutzkappe aufgesetzt ist. Die geschützte Zone des Kunststoffhalters kann auch dadurch erweitert werden, dass ein Teilbereich oder der gesamte Hohlschaft des Halters mit einer die benötigten thermischen Eigenschaften besitzenden Hülse umgeben ist. Dies hat den Vorteil, dass das für das Spritzverfahren des Kunststoffhalters eingesetzte konventionelle Kunststoffmaterial nicht verändert werden muss. Sowohl eine Schutzkappe als auch eine Schutzhülse sind einfach zu montierende Bauteile, sodass die Gestehungskosten der Befestigungselemente nicht bedeutenswert erhöht werden. Es ist auch im Sinne der vorliegenden Erfindung, sowohl Materialmodifikationen am Kunststoffhalter als auch thermisch schützende Mittel zu adaptieren. Durch die Kombination verschiedene vorgeschlagener Maßnahmen wird jeweils die Hitzebeständigkeit verbessert, wobei zwei Einzelmodifikationen in der Summe effektiver und kostengünstiger als eine Einzelmodifikation sein können.In a particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that a thermally insulating protective cap is placed on the shaft tip of the plastic holder. The protected zone of the plastic holder can also be extended by a partial area or the entire hollow shaft of the holder is surrounded by a sleeve possessing the required thermal properties. This has the advantage that the conventional plastic material used for the injection molding of the plastic holder does not have to be changed. Both a protective cap and a protective sleeve are easy to install components, so that the cost price of the fasteners are not significantly increased. It is also within the meaning of the present invention, both material modifications to the plastic holder and thermally protective means to adapt. The combination of various proposed measures in each case improves the heat resistance, wherein two individual modifications in the sum can be more effective and less expensive than a single modification.
Als thermische Sperre kann gemäß der Erfindung auch eine Unterlegscheibe verwendet werden, die zwischen Schraubenkopf und Auflageschulter der Kunststoffhalterschaftspitze eingesetzt wird. Sowohl die auf die Schaftspitze aufgesetzte Schutzkappe und/oder die den Halterschaft umgebende Hülse als auch die eingesetzte Unterlegscheibe können aus einem wärmeisolierenden Werkstoff, z.B. Keramik, bestehen oder eine wärmeisolierende Beschichtung aus einem solchen Werkstoff besitzen.As a thermal barrier according to the invention, a washer can be used which is inserted between the screw head and support shoulder of the plastic holder tip. Both the protective cap attached to the shaft tip and / or the sleeve surrounding the holder shaft and the washer used may be made of a heat-insulating material, e.g. Ceramics, consist or have a heat-insulating coating of such a material.
Bevorzugt ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, dass der wärmeisolierende Werkstoff ein Aerogel, insbesondere ein Silicat Aerogel ist. Dieses Materail besitzt eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit. Aerogele sind hochporöse Feststoffe, die aus bis zu 98 Prozent Luft bestehen und deshalb auch sehr effizient dämmen. Aerogele weisen gegenüber anderen vergleichbaren Werkstoffen in etwa die halbe Wärmeleitfähigkeit auf. Diese liegt bei lediglich 12 bis 18 Milliwatt pro Meter und Kelvin. Demgegenüber beträgt die in mW/(m K) gemessene Wärmeleitzahl bei den eigentlich effizienten Dämmplatten aus Polyisocyanuraten (PIR) oder Polyurethanen (PUR) selbst zwischen 23 und 28 Milliwatt pro Meter und Kelvin; bei den häufig eingesetzten Platten aus expandiertem Polystyrol (EPS) zwischen 29 und 35 Milliwatt pro Meter und Kelvin und bei extrudiertem Polystyrolschaum (XPS) zwischen 34 und 40. Bei Mineralwolle liegt sie zwischen 32 und 45, bei Zellulose zwischen 37 und 40 Milliwatt pro Meter und Kelvin und bei Schaumglas sogar zwischen 40 und 50 Milliwatt pro Meter und Kelvin. Aus diesem Grunde werden Aerogele vermehrt als Dämmstoff verwendet. Aerogeldämmstoffe können bei gleicher Dämmleistung also zwei bis drei Mal dünner appliziert werden als konventionelle Dämmstoffe, um bei Gebäudesanierungen die geforderte Dämmwirkung zu erreichen.Preferably, the invention further provides that the heat-insulating material is an airgel, in particular a silicate airgel. This materail has a very low thermal conductivity. Aerogels are highly porous solids, which consist of up to 98 percent air and therefore very efficiently insulate. Aerogels have approximately half the thermal conductivity compared to other comparable materials. This is only 12 to 18 milliwatts per meter and Kelvin. In contrast, the measured in mW / (m K) Wärmeleitzahl actually effective insulation boards made of polyisocyanurates (PIR) or polyurethanes (PUR) itself between 23 and 28 milliwatts per meter and Kelvin; for the commonly used expanded polystyrene (EPS) panels, between 29 and 35 milliwatts per meter and Kelvin and for extruded polystyrene foam (XPS) between 34 and 40. For mineral wool, it is between 32 and 45, for cellulose between 37 and 40 milliwatts per meter and Kelvin, and even between 40 and 50 milliwatts per meter and Kelvin for foam glass. For this reason, aerogels are increasingly used as an insulating material. With the same insulation performance, aerosol insulating materials can therefore be applied two to three times thinner than conventional insulation materials in order to achieve the required insulation effect in building renovations.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der wärmeisolierende Werkstoff ein Polyaramid oder ein hieraus beschaffenes Gewebe ist. Aramide sind überaus hitzebeständig und gelten als feuersicher. Ihre Hitzeresistenz übersteigt 370°C. Sie haben sich als Asbestersatz bewährt und werden daher üblicherweise auch für die Herstellung von Brandschutzkleidung verwendet.In a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the heat-insulating material is a polyaramid or a fabric obtained therefrom. Aramids are extremely heat resistant and are considered fireproof. Their heat resistance exceeds 370 ° C. They have proven to be an asbestos substitute and are therefore usually used for the production of fire protection clothing.
Es bieten sich erfindungsgemäß zahlreiche Möglichkeiten der geometrischen Ausgestaltungen einer für die thermische Sperre eingesetzten Unterlegscheibe an.According to the invention, there are numerous possibilities for the geometric configurations of a washer used for the thermal barrier.
Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht dabei vor, dass die Unterlegscheibe eine leichte Überhöhung besitzt und gegenüber der Auflageschulter der Kunststoffhalterschaftspitze eine konkave Wölbung aufweist. Beim Anziehen der Schraube presst der Schraubenkopf die Unterlegscheibe aus der Wölbung heraus in einen ebenen und planen Körper. Wenn die Unterlegscheibe zusätzlich mit Krallen ausgestattet ist, so schneiden sich diese beim Verformen der ursprünglich gewölbten Unterlegscheibe zu einer planen Scheibe, in die Schaftwand des Kunststoffhalters und in die Auflageschulter der Schaftspitze ein. Bei einer entsprechenden Winkelstellung der Krallen kann eine zusätzliche Klemmwirkung erreicht werden, die in vorteilhafter Weise dafür sorgt, dass die Schaftspitze bei einer Materialerweichung in Folge von Hitzeeinwirkung nicht durch die Schraubenzugkraft vom Hohlschaft abgerissen werden kann.A particularly preferred embodiment of the invention provides that the washer has a slight elevation and relative to the support shoulder of the Kunststoffhalterschaftspitze having a concave curvature. When tightening the screw, the screw head presses the washer out of the arch into a flat and plane body. If the washer is additionally provided with claws, these intersect when deforming the originally curved washer to a flat disc, in the skirt wall of the plastic holder and in the support shoulder of the stem tip. With a corresponding angular position of the claws, an additional clamping effect can be achieved, which ensures in an advantageous manner that the stem tip can not be torn off the hollow shaft at a softening of the material as a result of exposure to heat by the screw.
Einen weiteren thermischernSchutz bietet eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Unterlegscheibe derart eigensteif ausgebildet ist, dass die konkave Formgebung auch unter dem Anzugsdruck der Schraube erhalten bleibt. Hier verbleibt zwischen Unterlegscheibenboden und Auflageschulter des Kunststoffhalters ein Luftpolster, das die Weiterleitung der über die Schraube übertragenen Wärmeenergie wesentlich verzögert.Another thermal protection provides an advantageous embodiment of the invention, in which the washer is formed so intrinsically stiff that the concave shape is maintained even under the tightening pressure of the screw. Here remains between the washer base and support shoulder of the plastic holder an air cushion, which significantly delays the transmission of heat transmitted through the screw heat energy.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es ferner vorgesehen, dass die Unterlegscheibe einen bodenseitigen Hohlstutzen aufweist. Dieser umgibt den Gewindeschaft der Schraube im Bereich der Schaftspitze, sodass hier eine vollständige Isolierung der Schraube gegenüber dem Kunststoffhalter erreicht ist. Als Werkstoff oder als Beschichtung eignen sich die für die Kunststoffhaltermodifikationen vorgeschlagenen Materialien.In a particularly advantageous embodiment of the invention, it is further provided that the washer has a bottom-side hollow pipe. This surrounds the threaded shank of the screw in the region of the shaft tip, so that here a complete isolation of the screw is achieved with respect to the plastic holder. As a material or as a coating, the materials proposed for the plastic holder modifications are suitable.
Die Erfindung schlägt ferner eine weitere Möglichkeit vor, indem ein konventionelles oder ein modifiziertes Befestigungselement nach seiner Montage mit einem Brandschutzmittel bestückt wird. Der nach oben offene Einschraubkanal des Kunststoffhalters ist nach dem Setzvorgang frei zugänglich und kann mit einem Kühlmittelbehältnis befüllt werden, das bei Überhitzung zerstört wird und danach ein Kühlmittel freigibt. Hierzu kann beispielsweise ein Pulver in ein Behältnis aus thermoplastischem, z.B. bei 80°C schmelzendem Kunststoff eingefüllt werden, das dadurch eine die Temperatur verringernde Wirkung erzeugt, dass die Wärmeenergie in kürzester Zeit von diesem aufgenommen und/oder der Schraubenkopf durch das Pulver thermisch isoliert wird, indem das ausrieselnde Pulver diesen umschließt.The invention also proposes a further possibility in that a conventional or a modified fastener is fitted after its mounting with a fire retardant. The upwardly open screw-in channel of the plastic holder is freely accessible after the setting process and can be filled with a coolant container, which is destroyed by overheating and after releases a coolant. For this purpose, for example, a powder in a container of thermoplastic, for example, be melted at 80 ° C plastic, which thereby produces a temperature-reducing effect that the heat energy absorbed in a very short time by this and / or the screw head is thermally insulated by the powder by the trickling powder enclosing it.
Das oberhalb des Schraubenkopfes befindliche Kühlmittelbehältnis kann als Kühlmittel auch einfaches Wasser und/oder Kugeln aus thermoplastischem Kunststoffinaterial beinhalten, welches einen Schmelzpunkt besitzt, der unterhalb des Werkstoffs (insbsondere Polyamid) liegt, aus dem der Befestiger gefertigt ist. Bei Ausbruch eines Brandes, der sich bereits soweit entwickelt hat, dass der Dachaufbau unter einer starken Hitzeeinwirkung steht, wird durch die Freigabe des Kühlmittels die Überleitung der Hitze von der Schraube auf den Kunststoffhalter erheblich verzögert, bzw. durch das schmelzende Thermoplast die eingebrachte Wärmeenergie vom Schraubenkopf in das Kühlmittel eingeleitet, welches sich verflüssigt und die Wärme großflächig über die Schaftwandung ableitet.The coolant container located above the screw head can also contain, as coolant, simple water and / or balls of thermoplastic synthetic material which has a melting point which lies below the material (in particular polyamide) from which the fastener is made. When a fire breaks out, which has already developed so far that the roof structure is under a strong effect of heat, the release of the coolant significantly delays the transfer of heat from the screw to the plastic holder, or by the melting thermoplastic, the heat energy from Introduced screw head into the coolant, which liquefies and dissipates the heat over a large area on the Schaftwandung.
Es hat sich bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn eine Modifizierung an der Schraube selbst vorgenommen wird. Hierbei gibt es erfindungsgemäß bevorzugt unter anderem zwei Ansatzpunkte. Zum einen wird der im Brandherd befindliche Schraubenanteil gegen Hitzeaufnahme geschützt und zum anderen die Schraubensektoren, welche mit dem Kunststoff in Kontakt stehen, gegen die Abstrahlung von Hitze abgeschirmt. Zu den Schraubensektoren zählen hierbei auch die umliegenden sensiblen Bereiche des Befestigungselementes. Eine partielle Beschichtung der Schraube kann diese Anforderungen erfüllen. Fertigungstechnisch ist eine Beschichtung der gesamten Schraube allerdings kostengünstiger, da eine patielle Beschichtung in der Regel eine kompliziertere Bearbeitung bzw. Handhabung der Schraube erfordert.It has been found in a preferred embodiment of the invention to be particularly advantageous when a modification is made to the screw itself. In accordance with the invention, there are preferably two starting points among other things. On the one hand, the screw portion located in the fire is protected against heat absorption and on the other hand, the screw sectors, which are in contact with the plastic, shielded against the radiation of heat. The screw sectors also include the surrounding sensitive areas of the fastening element. A partial coating of the screw can meet these requirements. Manufacturing technology, however, a coating of the entire screw is cheaper because a patielle coating usually requires a more complicated processing or handling of the screw.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schraube zumindest partiell mit einer eine thermische Sperre bildenden Beschichtung versehen ist. Bevorzugt ist die gesamte Schraube beschichtet, obgleich mitunter durch die Beschichtung der Schraubenspitze und/oder des Schraubenkopfes bereits der gewünschte Effekt einer thermischen Sperre erreicht wird.A particularly preferred embodiment of the invention provides that the screw is at least partially provided with a coating forming a thermal barrier. Preferably, the entire screw is coated, although sometimes the desired effect of a thermal barrier is already achieved by the coating of the screw tip and / or the screw head.
Als Beschichtungswerkstoffe eignen sich sowohl bekannte Materialien für Schraubenbeschichtungen um diese in Hochtemperaturumgebungen einsetzen zu können, als auch die für die Modifizierung des Kunststoffhalters oder deren Adaptionsteile erfindungsgemäß vorgeschlagenen Werkstoffe.Suitable coating materials are both known materials for screw coatings in order to use them in high temperature environments, as well as the materials proposed for the modification of the plastic holder or its adaptation parts according to the invention.
Hitzebeständige Materialien und Beschichtungen für Schrauben werden oft im Kraftwerksbau eingesetzt, wo sehr viel höhere Anforderungen an die Temperaturbeständigkeit von Bauteilen bestehen. Im vorliegenden Falle des Brandschutzes reichen hingegen Mittel aus, die für eine begrenzte Zeit eine thermische Sperre bilden, da länger anhaltende Brände so oder so zu einer Zerstöfung des Gebäudes führen.Heat-resistant materials and coatings for screws are often used in power plant construction, where there are much higher demands on the temperature resistance of components. In the present case of fire protection, on the other hand, means that form a thermal barrier for a limited time are sufficient, as longer-lasting fires either way lead to a destruction of the building.
Als besonders bevorzugte Beschichtung hat sich eine DLC Beschichtung erwiesen. Bei DLC (Diamond like Carbon) handelt es sich um diamantähnliche armorphe Kohlenstoffe, die eine Temperaturbeständigkeit von bis zu 350°C aufweisen.A particularly preferred coating has proven to be a DLC coating. DLC (diamond like carbon) is a diamond-like armor-shaped carbon that has a temperature resistance of up to 350 ° C.
Zudem sind keramische Schichten als Schraubenbeschichtung ebenso von großem Vorteil, die bis zu 1600°C hitzebeständig sein können.In addition, ceramic layers as a screw coating are also of great advantage, which can be heat resistant up to 1600 ° C.
Der erfindungsgemäße Befestiger eignet sich demnach sowohl für den Einsatz zur mechanischen Befestigung der Dachabdichtung, als auch für die Zwischenbefestigung von Dämmstoffen, ohne dabei die Abdichtung mit einzubeziehen.The fastener according to the invention is therefore suitable both for use for the mechanical fastening of the roof seal, as well as for the Zwischenbefestigung of insulation materials, without including the seal with.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 einen Querschnitt durch einen Dachaufbau, -
2 das in1 mit II gekennzeichnete Detail im Bereich eines Befestigungselementes, -
3 einen Kunststoffhalter der vollständig aus einem hitzebeständigem Material besteht, -
4 einen Kunststoffhalter bei dem die thermische Sperre im Bereich der Schaftspitze konzentriert ist, -
5 eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Kunststoffhalter im Bereich der Schaftspitze eine Schutzkappe trägt, -
6 einen Kunststoffhalter dessen Hohlschaft bis nahe unter die Kopfplatte mit einer hitzebeständigen Hülse umgeben ist, -
7 das erfindungsgemäße Befestigungselement mit einer unterhalb des Schraubenkopfes eingesetzten Unterlagscheibe, -
8 eine Variante der Erfindung mit einer Unterlegscheibe, die sich im Kunststoffhalter verkrallt, -
9 das in8 mit IX gekennzeichnete Detail in einer Vergrößerung, -
10 eine Variante der Erfindung mit einer Unterlegscheibe, die eine konkave Wölbung besitzt, -
11 das in10 mit XI gekennzeichnete Detail in einer Vergrößerung, -
12 eine Variante der Erfindung mit einer Unterlegscheibe, die einen bodenseitigen Hohlstutzen besitzt, -
13 das in12 mit XIII gekennzeichnete Detail in einer Vergrößerung, -
14 eine Variante der Erfindung mit einer Unterlegscheibe, die eine kegelförmige Spreizhülse besitzt, -
15 das in14 mit XV gekennzeichnete Detail in einer Vergrößerung bei der die Scheibe und die kegelförmige Hülse in ihrer unverformten Ausgangssituation abgebildet ist, -
16 die Scheibe und die kegelförmige Spreizhülse gemäß14 und15 in ihrer Montageendsituation, -
17 eine weitere Variante der Erfindung mit einem in den Einschraubkanal eingesetzten Kühlmittelbehältnis, -
18 das in17 mit XVIII gekennzeichnete Detail in einer Vergrößerung, -
19 eine weitere Variante der Erfindung bei der ein Pulver in den Einschraubkanal eingebracht wurde, -
20 das in19 mit XX gekennzeichnete Detail in einer Vergrößerung, -
21 eine schematische Darstellung des Brandherdes und des Dachaufbaus und -
22 eine schematische Darstellung der möglichen thermischen Brücken des Befestigungselementes.
-
1 a cross section through a roof structure, -
2 this in1 with II marked detail in the region of a fastener, -
3 a plastic holder made entirely of a heat-resistant material, -
4 a plastic holder in which the thermal barrier is concentrated in the area of the shaft tip, -
5 an embodiment of the invention, in which the plastic holder in the region of the shaft tip carries a protective cap, -
6 a plastic holder whose hollow shaft is surrounded to near the top plate with a heat-resistant sleeve, -
7 the fastening element according to the invention with a washer inserted below the screw head, -
8th a variant of the invention with a washer which digs into the plastic holder, -
9 this in8th with IX marked detail in an enlargement, -
10 a variant of the invention with a washer which has a concave curvature, -
11 this in10 with XI marked detail in an enlargement, -
12 a variant of the invention with a washer, which has a bottom-side hollow nozzle, -
13 this in12 with XIII marked detail in an enlargement, -
14 a variant of the invention with a washer which has a conical expansion sleeve, -
15 this in14 marked with XV detail in an enlargement in which the disc and the conical sleeve is shown in its undeformed initial situation, -
16 the disc and the conical expansion sleeve according to14 and15 in their final assembly situation, -
17 a further variant of the invention with a coolant container inserted into the screw-in channel, -
18 this in17 marked with XVIII detail in an enlargement, -
19 a further variant of the invention in which a powder has been introduced into the screw-in channel, -
20 this in19 with XX marked detail in an enlargement, -
21 a schematic representation of the fire and the roof structure and -
22 a schematic representation of the possible thermal bridges of the fastener.
Zunächst sollen anhand der
In
Eine weitere Wärmeübertragung erfolgt über den Blechscheitel
In etwa bei der mit „x“ bezeichneten Trennlinie wird der Kunststoffhalter von zwei gegensinnig gerichteten Zugkräften „
Die
In
In der rechten Bildhälfte von
In
Wie die Darstellung der
Bricht im Gebäudeinneren ein Brand aus, so befindet sich die Schraubenspitze unmittelbar im Brandraum oder gar im Brandherd. Neben der über das Stahltrapezblech übertragenen Hitze findet eine weitere Einleitung der Wärme in den Kunststoffhalter
Ist im Gebäude eine Sprinkleranlage installiert, welche im Brandfalle aktiviert wird, besteht für das Befestigungselement keine Gefahr, da dieses durch das Wasser gekühlt wird. Um insbesondere auch den Bedingungen nach der DIN 18234 - Baulicher Brandschutz großflächiger Dächer - zu entsprechen, bedarf es einer entsprechenden Modifikation des Befestigungselementes.If a sprinkler system installed in the building, which is activated in case of fire, there is no danger to the fastener, as it is cooled by the water. In order to meet in particular the conditions according to DIN 18234 - Structural fire protection of large roofs -, it requires a corresponding modification of the fastener.
Grundsätzlich muss das auch aus Kunststoff beschaffene Befestigungselement nicht nur hitzebeständig sein, sondern auch bei Wärmeeinwirkung unverformbar bleiben, also eine angemessene Wärmeformbeständigkeit aufweisen. Gegebenenfalls kann auch der Dämmstoff selbst ein Überträger von thermischer Energie sein, dessen eigene Erwärmung und Bewegung im Brandfalle das Befestigungselement strapazieren.In principle, the fastening element, which is also made of plastic, must not only be heat-resistant, but also remain non-deformable when exposed to heat, ie have an adequate heat distortion resistance. Optionally, the insulating material itself may be a transmitter of thermal energy whose own heating and movement in case of fire stress the fastener.
Die
Die
Sowohl die auf die Schaftspitze
Die
Die
Die Winkelstellung der Krallen
Die
Die
Die
Die
Das Material des Behältnisses besteht z.B. aus einem bei niedrigeren Temperaturen von bevorzugt weniger als 100 C° schmelzendem Thermoplast und ist so gewählt, dass dieses den Schraubenkopf kontaktiert und im Falle eines Brandes zerstört wird, insbesondere schmilzt, und das darin befindliche Kühlmittel
Diese Situation ist in
Die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- tragender Dachuntergrund (Stahltrapezblech)supporting roof substrate (steel trapezoidal sheet)
- 22
- Hochsicke von 1High bead of 1
- 33
- Tiefsicke von 1Deep bead of 1
- 44
- Blechscheitel von 2Sheet metal part of 2
- 55
- Dämmstoffmaterialieninsulation materials
- 66
- DachabdichtungsmaterialRoof sealing material
- 6a6a
- DachabdichtungsmaterialRoof sealing material
- 77
- Dampfsperrevapor barrier
- 88th
- Randbereich von 6Border area of 6
- 99
- Nahtstelle von 6Interface of 6
- 1010
- Befestigungselementfastener
- 1212
- Kunststoffhalter von 10Plastic holder of 10
- 12a12a
- Kunststoffhalter von 10Plastic holder of 10
- 12b12b
- Kunststoffhalter von 10Plastic holder of 10
- 12c12c
- Kunststoffhalter von 10Plastic holder of 10
- 12d12d
- Kunststoffhalter von 10Plastic holder of 10
- 1313
- Halterlängsachseholder longitudinal axis
- 1414
- Kopfplatte von 12Headstock of 12
- 1616
- Hohlschaft von 12Hollow shaft of 12
- 1717
- HalterinnenwandHolder inner wall
- 18 18
- Einschraubkanalscrewing passage
- 2020
- Schaftspitze von 12Tip of 12
- 2222
- Eintrittsöffnung von 18Entrance opening of 18
- 2323
- Austrittsöffnung von 18Outlet opening of 18
- 2424
- Absatz von 18Paragraph of 18
- 2525
- Auflageschulter in 18Support shoulder in 18
- 2626
-
Ringkanal 16
Annular channel 16 - 3232
- Schraube von 10Screw of 10
- 3434
- Schraubenkopf von 32Screw head of 32
- 3636
- Gewindeschaft von 32Threaded shaft of 32
- 3838
- Bohrspitze von 32Drill bit of 32
- 6161
- Partikelzusätzeparticulate additives
- 6262
- oberer Halterabschnittupper holder section
- 6363
- unterer Halterabschnittlower holder section
- 6565
- Schutzkappeprotective cap
- 6666
- Kappenbodencap base
- 6767
- Hülse von 12dSleeve of 12d
- 6868
- Hülsenboden von 67Sleeve bottom of 67
- 7171
- Unterlegscheibewasher
- 71a71a
- Unterlegscheibewasher
- 71b71b
- Unterlegscheibewasher
- 71c71c
- Unterlegscheibewasher
- 71d71d
- Unterlegscheibewasher
- 7272
- Umfangswand von 71Peripheral wall of 71
- 7373
- Boden von 71Bottom of 71
- 7474
- Oberseite von 71Top of 71
- 7575
- Krallen von 71b...Claws of 71b ...
- 7676
- Hohlstutzen von 71cHollow pipe of 71c
- 7777
- Spreizhülse von 71aExpansion sleeve of 71a
- 7878
- Längsschlitz in 77Longitudinal slot in 77
- 8080
- KühlmittelbehältnisCoolant container
- 8181
- ScheibenrandspitzeDisc edge tip
- 8585
- Kühlmittelcoolant
- 8686
- Pulverpowder
- 8888
- Leckageleakage
- 100100
- Brandherdfire
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102012022325 A1 [0003]DE 102012022325 A1 [0003]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- DIN 18234 [0010]DIN 18234 [0010]
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Citations (1)
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DE102012022325A1 (en) | 2012-11-15 | 2014-05-15 | Harald Zahn Gmbh | Fastening element for mechanical attachment of insulation and sealing materials on flat roof, has collar root portion whose inclined surface is provided in bottom of annular channel, and ascended in direction of hollow shaft wall |
-
2017
- 2017-06-14 DE DE202017003133.7U patent/DE202017003133U1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012022325A1 (en) | 2012-11-15 | 2014-05-15 | Harald Zahn Gmbh | Fastening element for mechanical attachment of insulation and sealing materials on flat roof, has collar root portion whose inclined surface is provided in bottom of annular channel, and ascended in direction of hollow shaft wall |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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DIN 18234 |
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Legal Events
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