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Fachwerkplatte mit verbesserten Eigenschaften
Die Erfindung betrifft eine Fachwerkplatte aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehend aus drei in jeweils
vorgegebenem Abstand parallel zueinander angeordneten Gurten, von denen ein Mittelgurt zwischen einem Ober- und
einem Untergurt angeordnet ist, und zwischen den Gurten verlaufenden schrägen Stegen zur Verbindung und
Beabstandung der Gurte, wobei die Stege - im Querschnitt gesehen - im Zickzack zwischen Obergurt und Untergurt
verlaufen.
"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 2 5 Jahren für Verglasungen im gewerblichen und privaten Bereich
eingesetzt. Hohlkammerplatten bestehen grundsätzlich aus zwei oder mehreren Gurtplatten mit dazwischenliegenden
0 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-,
0 Terrassenüberdachungen und Wintergärten.
Polyolefinhohlkammerplatten finden bislang Anwendung als
Verpackungsmaterial.
Häufigste Ausführungsform ist die
Stegdoppel-/Stegdreifachplatte, bei der die Stege in
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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-O 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 0 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.
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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 Figuren 3e und 3f gemäß
EP-A-O 054 856 zeigen dabei Geometrien mit jeweils 3 Gurten, die jedoch nur im Falle der Ausführungsform gemäß
Figur 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-O 53 0 545 ebenso wie die gemäß Fig. 3e aus der EP-A-O 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 0 EP-A-O 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
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sich die in der EP-A-O 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 kennzeichnenden Teils von Anspruch 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Fachwerkplatte werden in den abhängigen Ansprüchen unter Schutz gestellt.
Dadurch, daß die Fachwerkplatte keine lotrecht zwischen gegenüberliegenden Gurten verlaufende Vertikalstege
0 aufweist und daß jeder 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
0 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-O 054 856 bekannt ist,
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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
0 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
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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 0 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
0 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 minimales Flächengewicht bei maximaler Steifigkeit der
gesamten Platte zu.
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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 0C für Verglasungsbauteile einen k-Wert
< 1,8 W/m^K vor. Die erfindungsgemäße Fachwerkplatte kennzeichnet sich in
0 bevorzugter Aus führungs form dadurch, daß der k-Wert der Fachwerkplatte < 2,4, bevorzugt
< 1,9 und besonders bevorzugt ca. 1,7 W/m^K 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 0 erfindungsgemäßen Fachwerks den Fachwerkplatten eine hohe
Steifigkeit bei gleichzeitiger Spannungsreduzierung in den Stegen. Demzufolge ist eine pfettenfreie Verlegung bis
12 0 0 N/m^ Schnee- und Windlasten möglich. Die bislang
bekannten Hohlkammerplatten aus einem thermoplastischen
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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, 5 Bauverglasungen, Wintergärten, Überdachungen, für Pergolen
usw.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung weitergehend erläutert.
Die Figur 1 zeigt eine Darstellung eines Querschnitts durch 0 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Fachwerkplatte.
In der Figur bezeichnet 1 die erfindungsgemäße Fachwerkplatte. Die Außengurte 2 und 3 (Obergurt 2 und
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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
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/m^ 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.
Weitere Vorteile und Ausfuhrungsformen der Erfindung
ergeben sich aus den nachfolgenden Patentansprüchen.