DE4324463A1

DE4324463A1 - Verfahren zum Verbinden und Abdichten von Formteilen aus Metall

Info

Publication number: DE4324463A1
Application number: DE19934324463
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl Ing Hein
Original assignee: SELKIRK SCHORNSTEINTECHNIK GMB
Current assignee: SELKIRK SCHORNSTEINTECHNIK GMB
Priority date: 1993-07-21
Filing date: 1993-07-21
Publication date: 1995-01-26

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden und Ab dichten von Formteilen aus Metall, insbesondere Dachrinnen.

Nach dem Stand der Technik werden Dachrinnen aus Metall, also beispielsweise aus Kupfer, Zink, Edelstahl, verzink tem Stahl bzw. die mit den Dachrinnen zu verbindenden Formteile wie Endstücke, Fallrohre, Ablaufkästen usw. durch Verlöten, Nieten oder Verschweißen miteinander ver bunden.

Dabei werden unterschiedliche Verfahren angewendet. Die zur Verbindung benötigten Lote müssen dabei jedoch in je dem Falle durch Wärmebeaufschlagung verflüssigt werden. Dazu werden entweder Brenner oder beheizbare Lötkolben als Wärmequelle verwendet. Diese Fügetechnik ist im Dachbe reich aufgrund der örtlichen Gegebenheiten relativ schwie rig und aufwendig durchzuführen, zumal bei vielen Metal len, wie z. B. Edelstahl, Speziallote bzw. vor Aufbringung des Lotes spezielle Flußmittel zur Behandlung der Teile angewendet werden müssen. Bei unverzinntem Edelstahl bei spielsweise muß die passivierende Chromoxidschicht mittels eines meist Chloridionen-haltigen Flußmittels vorbehandelt werden. Nach dem Löten der Dachrinnenstücke mit Speziallot muß das Flußmittel durch geeignete Maßnahmen neutralisiert bzw. so weit verdünnt werden, daß ein Angriff der Chlorid ionen auf den Edelstahl bei der fertig verlegten Dachrinne ausgeschlossen ist. Bei ungenügender Neutralisation erfol gen Korrosionsangriffe auf den Edelstahl, die im Extrem fall im Laufe der Zeit zu einer völligen Zerstörung des Materials führen können.

Bei verzinnten Edelstählen ist zwar eine derart aufwendige Vor- bzw. Nachbehandlung nicht notwendig, die verzinnte Oberfläche verteuert jedoch den verwendeten Edelstahl und läßt ihn durch Witterungseinflüsse nach einiger Zeit unan sehnlich werden.

Durch die vergleichsweise aufwendige Verlötung der metal lenen Dachrinnen können diese häufig nicht vorverlegt werden, so daß ein teilweises Zusammenlöten vor dem Ver legen erfolgt und anschließend die fertige Rinne oder Teilrinne in die Rinnenhalterung eingelegt wird, wodurch sich insbesondere bei längeren Rinnenteilen Probleme bei der Montage und hinsichtlich der Maßhaltigkeit ergeben können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verbinden und Abdichten von Formteilen aus Metall zu schaffen, bei dem auf ein Verlöten bzw. Verschweißen der einzelnen Teile verzichtet werden kann und der Monta geaufwand verringert wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch folgende Verfahrensschrit te:

a) Verlegen der zu verbindenden Formteile derart, daß die ungehinderte thermische Längenausdehnung bei Änderung der Umgebungstemperatur gewährleistet ist, wozu zwi schen den Formteilen Dehnungsfugen ausgebildet werden oder die Formteile in Längsrichtung verschiebbar in einander gelegt werden,
b) Vorbehandeln der Endbereiche der zu verbindenden Form teile durch Entfetten und/oder Applizieren eines Haft vermittlers bzw. Primers,
c) Umhüllen der auf Dehnungsfuge oder ineinander verleg ten Endbereiche der Formteile mit einer der Formteil form angepaßten Manschette, die jeden Endbereich mit mindestens einer nach außen vorgewölbten, etwa in Um fangsrichtung der Rinne verlaufenden Nut bzw. Auswöl bung von außen übergreift, in der zur konstruktiven Verbindung der Manschette mit den Formteilen ein dauerelastischer, alterungsbeständiger, organischer Kleber appliziert ist.

Alternativ zu dieser erfindungsgemäßen Lösung kann die Aufgabe auch dadurch gelöst werden, daß die Endbereiche der zu verbindenden Formteile durch Entfetten und/oder Applizieren eines Haftvermittlers bzw. Primers vorbe handelt werden und mindestens eine Kleberspur aus einem dauerelastischen, alterungsbeständigen, organischen Kleber auf die Innen- oder Außenseite eines oder beider End bereiche aufgebracht wird.

Wenn die Endbereiche durch Ineinanderlegen und Verkleben miteinander verbunden werden, müssen entsprechend der Ver legelänge elastische Längenausdehnungskompensatoren zwi schen benachbarten Formteilen vorgesehen sein.

Bei einer dritten erfindungsgemäßen Variante, bei der ebenfalls auf eine Manschette verzichtet werden kann, wird im Endbereich z. B. eines Rinnenstückes mindestens eine Nut ausgebildet, in die eine Kleberspur des erwähnten Klebers zur konstruktiven Verbindung mit einem benachbarten Rin nenstück appliziert wird.

Bisher scheiterte ein Verkleben von metallenen Dachrinnenstücken an der dynamischen Belastung der Klebe stellen durch die Längenänderung der oftmals sehr langen Rinnen bei einer Änderung der Umgebungstemperatur. Diese Längenänderung, auch als thermische Längenausdehnung be zeichnet, ist eine für die jeweilige Legierung bekannte Materialkonstante und kann je nach Metallzusammensetzung bei entsprechend langen Rinnen eine Größe von mehreren Zentimetern erreichen, so daß die auf Scherung bean spruchten Klebestellen im Laufe der Zeit aufreißen und un dicht werden würden. Darüber hinaus hat man von einem Verkleben bei Dachrinnen bisher abgesehen, weil eine genü gend große Haftung des Klebers auf dem metallischen Untergrund nicht erzielt werden konnte.

Lediglich bei Kunststoffdachrinnen, die eine vergleichs weise geringe Wärmeausdehnung aufweisen, sind die Formtei le bisher erfolgreich verklebt worden.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen gemäß Anspruch 1, 9 oder 10 wird zum ersten Mal ein Verkleben von metallenen Dachrinnen möglich, ohne daß die Gefahr einer Zerstörung der Klebestellen durch die ständige dynamische Belastung aufgrund der Längenausdehnung bzw. Verringerung besteht. Die zu verbindenden Rinnenstücke werden zunächst so ver legt, daß eine ungehinderte thermische Längenausdehnung gewährleistet ist. Dies kann derart erfolgen, daß zwischen den Rinnenstücken genügend große Dehnungsfugen freigelas sen werden, oder daß die Rinnen bei freier Längsverschieb barkeit ineinandergelegt werden. Die zu verbindenden Endbereiche der entsprechenden Rinnenstücke werden entfet tet und ein schnell trocknender Haftvermittler bzw. Primer aufgebracht. Der Primer ist in einem leicht flüchtigen Lösemittel gelöst und verbessert die Haftung zwischen dem späteren Kleber und der entfetteten und gesäuberten Me talloberfläche.

Durch eine der Rinnenform angepaßte Manschette, die nun im Bereich der Dehnungsfuge bzw. der ineinander gelegten Be reiche auf die Rinne aufgeschoben wird, findet eine kon struktive Verbindung der beiden Rinnenstücke dadurch statt, daß in mindestens einer nach außen vorgewölbten Nut ein dauerelastischer, alterungsbeständiger organischer Kleber eingebracht ist, so daß aufgrund der Nuttiefe auch bei ausgehärtetem Kleber eine Mindestdicke der Kleberspur garantiert wird. Als Kleber wird vorzugsweise ein durch Luftfeuchtigkeit härtender Polyurethankleber verwendet, der die beschriebenen Eigenschaften aufweist und eine kon struktive starre Verbindung bildet, wobei aufgrund der durch die Nuttiefe vorgebenen Mindestdicke der Kleberspur eine bestimmte seitliche Verschiebung der miteinander ver bundenen Rinnenstücke möglich ist, ohne daß die Klebestel le zerstört oder undicht werden kann.

Um eine ausreichende Säuberung der Manschette vor dem Applizieren des Klebers zu erreichen, kann diese ebenso wie die Enden der Rinnenstücke entfettet und mit einem Haftvermittler bzw. Primer versehen werden.

Als Entfetter kann beispielsweise ein sogenanntes Schnell reinigungsspray auf Azetonbasis verwendet werden. Der Haftvermittler bzw. Primer kann aus Isocyanaten bestehen, die in Butanon gelöst sind.

Bei dem vorzugsweise verwendeten Kleber auf Polyurethan basis wird der Härtevorgang durch die Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft ausgelöst. Da dieser Härtungsvorgang relativ rasch nach dem Aufbringen des Klebers auf die Metallober fläche beginnt, muß das Fügeverfahren, d. h. das Aufdrücken der Manschette auf die Rinnenenden, unmittelbar nach dem Aufbringen des Klebers, in der Regel nach etwa 10 bis 20 Sekunden erfolgt sein, damit sich auf dem pastösen Kleber keine angehärtete Oberfläche bilden kann.

Der Kleber kann beispielsweise in einer Kartusche luft dicht aufbewahrt werden und mittels eines Kolbens durch eine Düse ausgedrückt werden.

Die Härtungsgeschwindigkeit des Klebers ist so einge stellt, daß er nach wenigen Minuten unempfindlich gegen Wasser ist. Dadurch können bei drohendem Regen die Monta gearbeiten ohne Beeinträchtigung der Verbindungsqualität realisiert werden, soweit die Verbindungsstelle beim Auf tragen des Klebers und beim Verbinden trocken ist.

Bei dem verwendeten Polyurethankleber hat sich aufgrund umfangreicher Versuche ergeben, daß eine dauerelastische Verbindung zwischen Manschette und Rinne dann gegeben ist, wenn die garantierte Mindestdicke der Kleberspur größer als 0,1 Promille der Länge der zu verbindenden Rinnen stücke beträgt. Dadurch kann bei erfindungsgemäßer Ausfüh rung mit genügend großer Sicherheit eine Zerstörung der Klebestelle durch die Scherkraftbeaufschlagung bei Längen änderung vermieden werden. Die entsprechende Mindestdicke der Kleberspur kann z. B. erfindungsgemäß dadurch garan tiert werden, daß in der Manschette in Umfangsrichtung verlaufende Nuten ausgebildet sind, die eine entsprechende Tiefe haben.

Die Nuten sind zweckmäßigerweise so breit ausgebildet, daß in jeder Nut zwei nebeneinanderliegende Kleberspuren ap pliziert werden können. Dadurch ergibt sich eine verdop pelte Sicherheit, so daß selbst dann, wenn z. B. durch eine ungenügende Vorbehandlung oder mangelhafte Ausführung eine Klebestelle zerstört oder undicht werden sollte, dennoch ein Versagen insgesamt nicht zu befürchten ist.

Beim Verlegen der Rinnenstücke mit einer Dehnungsfuge ist diese im Bereich der äußeren Dachrinnenumbördelung sicht bar. Um dieses zu verhindern, kann die Manschette eine in Rinnenlängsrichtung auf einer Seite nach außen verlaufende Nase aufweisen, die in die Dachrinnenumbördelung von innen eingesetzt werden kann. Dadurch ist der zwischen den Rin nenendstücken bestehende Spalt im Bereich der Umbördelung aus einiger Entfernung nicht mehr zu erkennen.

Auf der anderen Seite der Manschette kann darüber hinaus eine geschlitzte oder fortlaufende Umbiegekante vorgesehen sein, die über die innere Traufkante der Dachrinne gebogen wird. Dadurch kann die auf die Rinnenstücke aufgedrückte Manschette mit dem Kleber sofort sicher mit entsprechendem Druck befestigt werden.

Das Umbiegen der Umbiegekante wird durch die in radialer Richtung verlaufenden Schlitze vereinfacht.

Gemäß Anspruch 9 kann ein Verkleben der Rinnen auch bei nicht definierter Mindestdicke des Klebers dann erfolgen, wenn zwischen einzelnen Rinnenstücken Längenausdehnungs kompensatoren vorgesehen sind. Diese Längenausdehnungskom pensatoren erlauben im Rahmen der üblichen Außentemperatu ren von ca. -20°C bis +100°C eine Ausdehnung bzw. Schrump fung der Dachrinne, so daß die Klebestellen nicht auf Scherung beansprucht werden. Eine entsprechende Vorbehand lung der Klebestellen durch Entfettung und Aufbringen eines Primers sind auch hier erforderlich.

Gemäß Anspruch 10 kann auch dann auf eine Manschette mit einer Nut zur Aufnahme des Klebers verzichtet werden, wenn eine Nut für den Kleber mit einer entsprechenden Tiefe di rekt in einem der Rinnenstückenden ausgebildet ist. Da durch wird wiederum eine garantierte Mindestdicke des Kle bers erreicht, so daß definierte Verhältnisse bezüglich der auftretenden Scherkräfte durch die Längenänderung be stehen.

Auch hier ist es sinnvoll, die zu verklebenden Teile vor dem Aufbringen der Kleberspur zu entfetten und einen Haft vermittler aufzubringen.

Um, wenn zwischen den Rinnenstücken keine Dehnungsfuge ausgebildet ist, ein Ineinanderschieben oder -legen der Rinnenstücke zu erleichtern, kann der Endbereich eines Rinnenstückes im Querschnitt aufgeweitet oder verengt sein. Dies kann auch durch eine entsprechende Formgebung direkt an der Baustelle erfolgen. Bei dieser Formgebung läßt sich gleichfalls die bereits erwähnte Nut zur Auf nahme des Klebers im Endbereich eines Rinnenstückes aus bilden.

Bei den erfindungsgemäßen Verfahren ist es selbstverständ lich auch möglich, die nicht auf Zug oder Dehnung bean spruchten Formteile, die mit den Rinnen verbunden sind, mit der Rinne zu verkleben. Dazu wird der für die Rin nenverbindung verwendete Polyurethankleber benutzt. Die Formteile werden an den später zu verklebenden Stellen üb licherweise wiederum entfettet und mit einem Haftver mittler versehen, so daß eine entsprechend gute Haftung und Dichtwirkung vorhanden ist. Zu den spannungsfrei ein zuklebenden Formstücken gehören z. B. die Endstücke der Dachrinnen, Ablaufkästen, Fallrohre usw.

Die durch Verkleben konstruktiv miteinander verbundenen Rinnen können gefälleunabhängig verlegt werden.

Die verwendeten Rinnen bzw. Formteile sind vorzugsweise aus Edelstahl hergestellt. Edelstahl hat gegenüber anderen Materialien wie verzinktem Stahl oder Kupfer die beste Korrosionsbeständigkeit aufgrund seiner passivierenden Oberflächenschicht. Außerdem behält Edelstahl über sehr lange Zeiträume seine metallisch glänzende Oberfläche bei, so daß ohne erforderliche Nachbehandlung ein optisch einwandfreies Aussehen gewährleistet ist. Durch die hohe Korrosionsbeständigkeit kann bei Edelstahl eine Dicke zwischen 0,4 und 0,8 mm, vorzugsweise 0,5 oder 0,6 mm verwendet werden, so daß das Gewicht der Rinne vergleichsweise niedrig ist.

Die am Beispiel von Dachentwässerungsrinnen ausführlich dargestellte erfindungsgemäße Verbindungstechnik durch Kleben mit einer an die Länge der zu verbindenden Teile angepaßten Mindestdicke der Kleberspur läßt sich selbst verständlich bei einer Vielzahl von Metallbauteilen im Bauklempnereibereich, bei der Verlegung von Metalldächern oder Metall-Außenwandbekleidungen anwenden. Der Kleber be wirkt hierbei eine unmittelbare konstruktive Verbindung benachbarter Metallteile und läßt gleichzeitig deren unge hinderte Wärmeausdehnung zu.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veran schaulicht und wird anhand der Zeichnung im einzelnen be schrieben. Es zeigen

Fig. 1 die Endbereiche von zwei in eine Rinnenhalterung eingelegten Rinnenstücken,

Fig. 2 eine Manschette zur Verbindung der Endbereiche und

Fig. 3 die Manschette aus Fig. 2 mit aufgebrachten Kleberspuren.

Fig. 1 zeigt die Endbereiche 1, 2 von zwei etwa halb kreisförmigen Rinnenstücken 3, 4, die unter Bildung einer Dehnungsfuge 5 in eine aus Rinneisen 6, 7 bestehende Hal terung gelegt sind.

Die Rinnen weisen am Außenrand eine Umbördelung 8 und auf der Innenseite eine umgebogene Traufkante 9 auf.

In Fig. 2 wird eine Manschette 10 in perspektivischer Darstellung gezeigt, die im Bereich der Dehnungsfuge 5 von unten über die Endbereiche 1, 2 gedrückt wird.

In die Manschette 10 sind zwei Nuten 11, 12 eingearbeitet, die radial nach außen vorgewölbt sind und eine definierte Mindesttiefe aufweisen. In diese Nuten werden nach ent sprechender Vorbehandlung Kleberspuren 15 aus einem Polyu rethankleber appliziert, so wie dies in Fig. 3 darge stellt ist.

Anschließend wird die Nase 13 in die Öffnung der Umbör delung 8 eingeschoben, die Manschette zur Dachrinne hin verdreht und mit den Kleberspuren auf die zuvor ebenfalls vorbehandelte Oberfläche der Rinnenstücke 3, 4 gedrückt.

Die geschlitzte Umbiegekante bzw. deren Segmente 14 werden anschließend nach innen über die Traufkante 9 umgebogen, so daß die Manschette 10 fest an den Rinnenstücken 3, 4 anliegt und dort gesichert ist.

Im dargestellten Beispiel beträgt die Länge der jeweiligen Rinnenstücke 3, 4 jeweils 3 m, sie sind aus Edelstahl her gestellt und die minimale Dicke der Kleberspur bzw. die Tiefe der Nuten 11, 12 beträgt 3 mm.

Selbstverständlich lassen sich auch kürzere Zwischen- oder Endstücke mit der für 3 m lange Teile üblicherweise ver wendeten Manschette verbinden, da zur konstruktiven Ver bindung lediglich eine Mindestdicke der Kleberspur erfor derlich ist.

Bezugszeichenliste

1, 2 Endbereich
3, 4 Rinnenstück
5 Dehnungsfuge
6, 7 Rinneisen
8 Umbördelung
9 Traufkante
10 Manschette
11, 12 Nut
13 Nase
14 Umbiegekante
15 Kleberspur

Claims

1. Verfahren zum Verbinden und Abdichten von Formteilen aus Metall, insbesondere Dachrinnen, gekenn zeichnet durch folgende Verfahrens schritte:

a) Verlegen der zu verbindenden Formteile (3, 4) derart, daß die ungehinderte thermische Längenausdehnung bei Änderung der Umgebungstem peratur gewährleistet ist, wozu zwischen den Formteilen (3, 4) Dehnungsfugen (5) ausgebildet werden oder die Formteile (3, 4) in Längsrichtung verschiebbar ineinandergelegt werden,
b) Vorbehandeln der Endbereiche (1, 2) der zu ver bindenden Formteile (3, 4) durch Entfetten und/oder Applizieren eines Haftvermittlers bzw. Primers,
c) Umhüllen der auf Dehnungsfuge (5) oder ineinander verlegten Endbereiche (1, 2) mit einer der Form teilform angepaßten Manschette (10), die jeden Endbereich (1, 2) mit mindestens einer nach außen vorgewölbten, etwa in Umfangsrichtung des Form teiles verlaufenden Nut oder Auswölbung (11, 12) von außen übergreift, in der zur konstruktiven Verbindung der Manschette (10) mit den Formteilen (3, 4) ein dauerelastischer, alterungsbestän diger, organischer Kleber appliziert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß vor dem Applizieren des Klebers in die Nuten oder Auswölbungen (11, 12) der Manschette (10) eine Vorbehandlung der Manschette (10) durch Entfetten und/oder Applizieren eines Haftvermittlers bzw. Primers erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kleber ein durch Luftfeuchtigkeit härtender Polyurethankleber verwen det wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß eine Manschette (10) verwendet wird, deren nach außen vor gewölbte Nuten oder Auswölbungen (11, 12) eine Tiefe zwischen 0,1 und 2 Promille der Länge der zu verbindenden Formteile aufweisen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Breite der Nuten oder Auswölbungen (11, 12) derart gewählt wird, daß in jeder Nut (11, 12) je zwei ne beneinanderliegende Kleberspuren (15) appliziert werden können.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß in die Nuten oder Auswölbungen (11, 12) der Manschette (10) mindestens je eine Kleberspur (15) appliziert wird, deren Dicke im ausgehärteten Zustand zwischen 0,1 und 2 Promille der Länge der zu verbindenden Formteile (3, 4) beträgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß zur Verbindung von Dachrinnenstücken eine Manschette (10) mit einer an ihrer Außenseite in Rinnenlängsrichtung verlaufenden Nase (13) verwendet wird, die in die äußere Dachrinnenumbördelung (8) eingesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß eine Manschette (10) mit einer auf ihrer Innenseite in Formteillängsrichtung verlaufenden geschlitzten oder fortlaufenden Umbiegekante (14) verwendet wird, die über eine Formteilkante (9) gebogen wird.

9. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ge kennzeichnet durch folgende Verfah rensschritte:

d) Vorbehandeln der Endbereiche (1, 2) der zu verbin denden Formteile (3, 4) durch Entfetten und/oder Applizieren eines Haftvermittlers bzw. Primers,
e) Aufbringen mindestens einer Kleberspur aus einem dauerelastischen, alterungsbeständigen, organi schen Kleber auf die Innen- oder Außenseite eines oder beider Endbereiche (1, 2),
f) Ineinanderlegen und Verkleben der Endbereiche (1, 2), wobei elastische Längenausdehnungskompensato ren zwischen benachbarten Formteilen (3, 4) vorge sehen sind.

10. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, da durch gekennzeichnet, daß im End bereich (1, 2) eines Formteiles (3, 4) mindestens eine Nut oder Auswölbung ausgebildet ist, in die eine Kleberspur zur konstruktiven Verbindung mit einem benachbarten Formteil (3, 4) appliziert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß der End bereich (1, 2) eines Formteiles (3, 4) gegenüber dem Endbereich (1, 2) eines benachbarten Formteiles (3, 4) vor dem Verkleben im Querschnitt aufgeweitet oder verengt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da durch gekennzeichnet, daß die mit einem Formteil zu verbindenden Teile wie Endstücke, Ablaufkästen, Fallrohre und dergleichen mit dem Form teil bzw. miteinander dicht verklebt werden, wobei zuvor eine Vorbehandlung durch Entfetten und/oder Applizieren eines Primers erfolgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß als Me tall für die Rinnen und Formteile Edelstahl verwendet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da durch gekennzeichnet, daß als Rinnen Edelstahlrinnen mit einer Dicke zwischen 0,4 und 0,7 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 0,6 mm ver wendet werden.