DE69417739T2 - Verbindung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsstruktur für Sandwichkonstruktionspaneele, die aus einem Mineralwollekern bestehen, der auf beiden Breitseiten mit Außenhautlagen eingehüllt ist. Die Außenhautlagen in solchen aus dem Stand der Technik bekannten Paneelen sind herkömmlicherweise aus Metallblech hergestellt, das mit dem Mineralwollekern verbunden ist. Der Kern ist aus sogenannter struktureller Mineralwolle hergestellt, die eine wesentliche Eigenstabilität aufweist. Die Scherfestigkeit des Kernmaterials ist in der Größenordnung von 25-100 kN/cm². Der Kern und die Außenhautlage sind miteinander durch Verwendung eines Klebstoffes verbunden.
• Die Kanten der Paneele werden in einer Nut-und-Feder-Konstruktion hergestellt, die aus den Außenhautlagen gebildet wird, um so das Verbinden der Paneele zu erleichtern. Um die Unversehrtheit der thermischen Isolierung über eine solche Verbindung zu gewährleisten, bleibt der Mineralwollekern an den Paneelkanten über zumindest einen Teil der Kantenoberfläche unbedeckt, der zwischen den Nut-und-Feder-Elementen verbleibt, die zwischen den Außenhautlagen gebildet sind.
• Die Nut-und-Feder-Strukturen und deren Mineralwollekern sind so dimensioniert, daß im Endmontagezustand der Paneele unter Verwendung der Nut-und-Feder-Verriegelung die unbedeckten Kanten des Mineralwollekerns gegeneinander anliegend bleiben. Eine solche Unversehrtheit der Verbindung ist nicht nur zum Zwecke der thermischen Isolation, sondern in einer entscheidenden Weise extrem wichtig, einem Ausbreiten von Feuer entgegenzuwirken. Der Mineralwollekern des Paneels ist extrem feuerbe ständig, es können jedoch aufgrund einer Kontraktion oder Bewegung der Mineralwolle in der Verbindungsstruktur Spalte auftreten, die die Feuerbeständigkeits-Eigenschaften verschlechtern.
• Um die Kernabschnitte des Paneels so herzustellen, daß sie eng aneinander passend verbindbar sind, müssen extrem enge Herstellungstoleranzen angewendet werden. Weiterhin wurde die Befestigung der Paneele aneinander im Stand der Technik mit Hilfe verschiedener Befestigungs-Elemente durchgeführt, wie beispielsweise Schrauben, um zu verhindern, daß Bewegungen der Paneele relativ zueinander die Unversehrtheit der Verbindung beeinträchtigen. Ein Beispiel einer solchen Verbindungsstruktur ist in EP- A-0 289 098 zu finden.
• Die GB-A-21 68 732 offenbart eine Verbindungskonstruktion für Wand- und Deckenpaneele in einer Sandwichkonstruktion, bei der die den isolierenden Kern bedeckenden Metall-Außenhautlagen so gebogen sind, daß sie eine Nut-und-Feder-Verbindung mit einer Schnapp-Passtoleranz bilden. Die Kante eines der passenden Kerne ist zwischen den Flanschen der Außenhautlage mit einer Ausnehmung versehen. Der Kern des benachbarten Paneels ist so dimensioniert, daß er in diese Ausnehmung hineinragt. Die Verbindung bildet eine wirksame Labyrinth-Konstruktion mit Drainage- Kanälen oder optional Räumen für zusätzliche Abdichtungen. Der Kompressibilität des Kerns an den sich einander abstützenden Kernoberflächen wird keine Aufmerksamkeit geschenkt. Der isolierende Kern ist aus geschäumtem Material.
• US-A-5 029 095 offenbart ebenfalls ein Wand- oder Dachpaneel mit einer Sandwich-Konstruktion. Die Verbindung dieses Paneels ist insbesondere für Konstruktionen gedacht, wo eindringendes Wasser zu erwarten ist. Die Außenhautplatten der Paneele sind so gebogen, daß sie ein wirksames Drainage-System für Wasser bilden, das möglicherweise durch die Verbindung von einer Seite des Paneels auf die gegenüberliegende Seite eindringt.
• Eine der Kernkanten dieser Paneele ist mit einer Ausnehmung ausgestattet, um einen entsprechenden Vorsprung an der benachbarten Kernkante aufzunehmen. Die Dimensionierung der Form ist jedoch so ausgelegt, daß ein kleiner Spalt zwischen den zueinander passenden Kernoberflächen verbleibt, um eine Wasserableitung durch die Verbindung zu erlauben. Die Kerne sind nicht dazu gedacht, kräftig gegeneinander gepreßt zu werden.
• Es ist eine Aufgabe der Verbindungsstruktur gemäß der Eindung, eine Verbindung zu erhalten, die ein nachgiebiges Paßmaß bezüglich der Dimensionierung und kleiner gegenseitiger Bewegungen der Paneele aufweist, ohne die thermischen Isolations- und Feuerbeständigkeits- Eigenschaften zu beeinträchtigen. Es ist eine weitere Aufgabe der Verbindungsstruktur gemäß der Erfindung, die Befestigung der Paneele aneinander ohne die Verwendung von Schrauben oder anderer separater Befestigungselemente zu erleichtern, die die Erscheinung und einfache Anwendung der Paneele beeinträchtigen und ihre Montagekosten erhöhen.
• Die oben definierten Vorteile werden gemäß der Erfindung erreicht, so daß der Kern zumindest eines der zu verbindenden Elemente im Verbindungsbereich kompressibel gemacht wird, indem zumindest ein Abschnitt der unbedeckten Kante des Kerns von ihrer festen Bindung zur Außenhautstruktur des Paneels über eine Tiefe befreit wird, die zumindest im we sentlichen gleich der halben Höhe der Nut-und-Feder-Verbindungsstruktur ist.
• Aufgrund seiner Natur weist Mineralwolle eine etwas nachgiebige Struktur auf. Jedoch weist die strukturelle Mineralwolle, die als Kern für ein Paneel eingesetzt wurde, eine hohe Kompressibilitätsfestigkeit auf Da die Wolle ferner üblicherweise klebend mit der Außenhaut bis vor zu den Kanten der Nut-und-Feder-Struktur verbunden ist, macht die nach innen gerichtete Kompression des Mineralwollekerns während des Montage-Schritts des Paneels es notwendig, nicht nur die Kompressionsfestigkeit der Wolle, sondern auch die Scherfestigkeit der Verbindung mit der Außenhaut zu überwinden, die die Anwendung der Nachgiebigkeit der Mineralwolle bei Verbindungsstrukturen nach dem Stand der Technik bisher verhindert hat.
• Gemäß dem Basiskonzept der Erfindung wird der Kern im Verbindungsbereich dadurch kompressibel gemacht, daß die den Paneelkern bildende Mineralwolle mit der Möglichkeit versehen wird, sich einer Kontraktion unter Kompression über den gesamten Bereich der zueinander passenden Oberflächen in der Verbindung zu unterziehen. Gemäß einer spezifischen Ausführungsform dieses Konzeptes ist der Paßbereich in der Verbindung mit einem separaten Dichtungsstreifen aus nachgiebigerer (weicherer) Mineralwolle versehen als die, wie in den Paneelkernen bisher verwendet wurde.
• Die Nachgiebigkeit des Mineralwollekerns an der Verbindung erleichtert auch neue Arten von Verbindungs-Konstruktionen zwischen den Außenhautlagen mit Hilfe von Rastkerben/Zungen, die in die Nut-und-Feder- Kanten der Außenhautlagen eingeschnitten sind.
• In einer Ausführungsform der Erfindung, bei der der eigentliche Paneelkern mit einer gegenüber der in einem konventionellem Paneel erreichbaren Kompressibilität verbesserten Kompressibilität versehen ist, ist der Paneelkern mit einem kleinen Übermaß an den Kanten hergestellt. Die Verbindungskante des Paneelkerns wird dann angeschnitten, um Schnitte oder Rillen zu umfassen, die sich in Richtung zum Inneren des Paneelkerns erstrecken und parallel zu den Verbindungskanten des Paneels verlaufen. Der Zweck solcher Schnitte oder Rillen ist es, die Druckfestigkeit, die durch die Bindung des Kerns zu den Außenlagen hergestellt wird, zu reduzieren und so dem Paneelkern eine größere Drucknachgiebigkeit an seiner Verbindungskante zu geben, welche Nachgiebigkeit von dem Wechselwirkungseffekt von Scherkräften auf die Kompression befreit ist. Gleichzeitig versehen die als enge Rillen hergestellten Schnitte die Mineralwolle mit größerem Raum für eine Kompression.
• Wenn die Tiefe der Nut-und-Feder-Verbindung zwischen den Paneelen etwa 15 bis 20 mm beträgt, können die Schnitte oder Rillen mit einer Tiefe von etwa 15 bis 50 mm abhängig vom Wolletyp hergestellt werden. Die Schnitte oder Rillen können nur an einer der Paßkanten oder alternativ an beiden angebracht werden. Falls die Schnitte oder Rillen an beiden Paßverbindungskanten angebracht werden, kann ihre Tiefe geringer sein als für den Fall, daß sie an der Kante nur eines der zusammengehörenden Paneele angebracht sind.
• In einer Ausführungsform der Erfindung, in der ein unterschiedlicher Typ von Mineralwolle als Streifen in der Verbindung eingesetzt wird, muß der Mineralwollekern des Paneels mit einem leichten Untermaß belassen werden. Die Herstellung des Kerns mit einem Untermaß kann z. T. dadurch erreicht werden, in dem ein Streifen von den Kernen der beiden zusammengehörenden Paneele oder alternativ nur vom Kern eines der Paneele abgeschnitten wird. Die Gesamttiefe des so von einem Paneel oder beiden Paneelen entfernten Streifens muß im wesentlichen gleich der Tiefe der Nut-und-Feder-Verbindung sein. Der so gebildete Spalt wird mit einem Mineralwollestreifen von vorzugsweise höherer Kompressibilität als der der Mineralwolle, wie sie im eigentlichen Kernpaneel verwendet wird, vorzugsweise mit leichtem Übermaß gefüllt.
• Die Erfindung wird im folgenden detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen untersucht, die die Verbindungskonstruktion zuzüglich gegenseitiger Verriegelungsanordnungen für die einander zugewandten Außenlagen als integraler Teil davon zeigen. In den Zeichnungen ist:
• Fig. 1 eine Querschnittsansicht der zueinander passenden Kanten zweier zu verbindender Paneele, wobei die Kanten zwei alternative Strukturdetails umfassen, wie sie gemäß der Erfindung hergestellt sind;
• Fig. 2 eine Perspektivansicht einer Ausführungsform einer Anordnung zur gegenseitigen Verriegelung für die Seitenlagen zweier zu verbindender Paneele;
• Fig. 3 eine Perspektivdarstellung einer alternativen Ausführungsform einer Verriegelungsanordnung für den gleichen Zweck;
• Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform für eine Verriegelungsanordnung zum Verriegeln der Außenhautlagen miteinander;
• Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer nochmals weiteren alternativen Ausführungsform einer Verriegelungsanordnung zum Verriegeln der Außenhautlagen miteinander;
• Fig. 6 eine Querschnittsdarstellung einer alternativen Ausführungsform der Verbindungsstruktur gemäß der Erfindung, wie sie in dem Diagramm von Fig. 1 gezeigt ist.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 1 sind die oberen und unteren Kanten zweier herkömmlicher Sandwich-Paneel-Konstruktionen gezeigt, wobei beide Kanten für eine Paßverbindung konturiert worden sind. Die Paneele umfassen einen Kern 1, der aus einer Mineralwolleplatte hergestellt und auf beiden Seiten durch eine Außenhautlage 2 eingehüllt ist. Die Außenhautlagen sind mit dem Kern unter Verwendung eines Klebstoffes verbunden. Im Bereich der Paneelkanten sind die Außenhautlagen als konventionelle Nut- und-Feder-Konstruktionen 3, 3' ausgestaltet.
• Die Paneelkanten bleiben in dem Bereich unbedeckt, der für die Nut-und- Feder-Verbindung verwendet wird, so daß die Mineralwollekern-Oberfläche blank bleibt. Wenn die Paneele sich aneinander abstützend im Montageposition gebracht werden, passen die blanken Oberflächen des Mineralwollekerns 1 bevorzugterweise in einem etwas komprimierten Zustand zueinander.
• Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Mineralwollekern an der Verbindungskante des unteren Paneels durch Schnitte 4 geteilt, die so hergestellt sind, daß sie sich von der Oberfläche des blanken Kerns im Richtung zum Inneren des Paneelkerns erstrecken und parallel zur Verbindungskante des Paneels verlaufen. Der Zweck solcher Schnitte ist es, den Abschnitt des Mineralwollekerns, der zwischen den Schnitten verbleibt, von dem Abschnitt des Mineralwollekerns zu trennen, der fest mit den Außenhautlagen 2 verbunden ist. Auf diese Weise wird die Außenhautstruktur des Paneels vom kompressiblen Kern getrennt, wodurch sie der Kompression des eigentlichen Mineralwollekerns nicht mehr entgegenwirken kann. Die Schnitte können bis in einer Tiefe von etwa 20 bis 50 mm entweder zu einer oder beiden der Kanten der zu verbindenden Paneele hin tief sein. Anstatt von schlitzartigen Schnitten, wie sie in der Zeichnung dargestellt sind, können die Schnitte 4 im Mineralwollekern auch als enge Rillen ausgestaltet sein, die die Mineralwolle im Kern mit mehr Raum für eine Kompression versehen.
• Eine weitere Alternative zum Erreichen einer nachgiebigen Verbindung ist für das in der Zeichnung dargestellte obere Paneel gezeigt, wo ein Streifen, der vom Mineralwollekern an der Paneelunterkante abgeschnitten worden ist, durch einen separaten Dichtstreifen aus Mineralwolle ersetzt ist. Falls solch ein Streifen aus einem Mineralwolletyp höherer Kompressibilität ist als der, wie sie im Paneelkern verwendet wird, so erleichtet der Streifen eine nachgiebige Kompressibilität der Verbindung, die besser ist als wie sie erreichbar ist, indem lediglich die Paneelkerne als solche gegenüber positioniert werden.
• Unter Bezugnahme auf die in Fig. 6 gezeigte Ausführungsform sind die Schnitte im Mineralwollekern 1 als enge Rillen 5 und 6 hergestellt, die schräg im Mineralwollekern 1 in einem Winkel relativ zur Ebene des Paneels ausgerichtet sind. Diese Rillen können von der Verbindungsfläche aus entweder in Richtung zur Mittenebene des Paneelkerns oder alternativ dazu in Richtung zur Paneeloberfläche geneigt ausgerichtet sein.
• Die schlitzähnlichen Schnitte 4 oder Rillen 5, 6, 6' können in einer größeren Anzahl abgestuft in der Dickenrichtung des Paneels, jedoch ohne Beeinträchtigung der erforderlichen Gesamtfestigkeit der Verbindungsstruktur hergestellt werden. Die Schnitte und Rillen können mit unterschiedlichen Orientierungswinkeln und/oder Tiefen relativ zueinander hergestellt werden.
• Eine nützliche Verbindungsstruktur ist ebenfalls erreichbar, indem die ursprüngliche Verbindungsstruktur der Mineralwolle, die den Kern umfaßt, bearbeitet wird, um so der Wolle eine größere Flexibilität und leichtere Kompressibilität zu erteilen. Eine solche Bearbeitung muß dadurch vorgenommen werden, indem die gegenseitige Bindung der Mineralfasern geschwächt wird. Eine geeignete Bearbeitungsmethode ist z. B. eine genügend kräftige Kompression der Mineralwolle über die gesamte Länge der Verbindungskante unter Verwendung z. B. einer hin- und hergehenden Preßrollenvorrichtung. Diese Art von Bearbeitungsprozeß hebt das gegenseitige Anhaften der mit einem Bindemittel gebundenen Fasern auf, was zu einer größeren Bauschigkeit der Mineralwolle führt. Gleichzeitig wird das Volumen der bearbeiteten Wolle erhöht, wodurch ein geeigneter Dichtstreifen aus nachgiebiger Wolle für die Verbindung geschaffen wird. Dieses Bearbeitungsverfahren kann sowohl auf Verbindungskanten mit den oben beschriebenen Trennschnitten als auch Verbindungskanten ohne diese Trennschnitte angewendet werden.
• Es wurde herausgefunden, daß die oben beschriebenen Modifikationen an einer Verbindungsstruktur eine wesentliche Verbesserung insbesondere für die Feuerbeständigkeit von Paneelen mit sich bringt, da die modifizierte Verbindung größere gegenseitige Bewegungen und Verwindungen der Paneele erlaubt, ohne eine Öffnung der Verbindungen zuzulassen. Eine weitere Verbesserung eines solchen vorteilhaften Resultats kann aufgrund von Modifikationen an den Außenhautlagen des Paneels erzielt werden. Der Zweck solcher Modifikationen ist es, eine größere Sicherheit bei der gegenseitigen Verriegelung der Paneele aneinander zu erreichen, wodurch z. B. in Brandfällen ihre gegenseitige Bewegung relativ zueinander auf ein geringeres Maß begrenzt wird, als dies mittels einer konventionellen Verbindungskonstruktion möglich ist.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist eine Ausführungsform einer Vernegelungsanordnung der Außenhautlagen gezeigt, die besonders vorteilhaft zur Anwendung bei der vorliegenden Verbindungskonstruktion geeignet ist. Jeweils an der Oberkante des Paneels und an seiner Unterkante sind die Außenhautlagen 2, 2' so gebogen, daß sie eine Nut-und-Feder-Verbindung mit Flanschen 2a, 2b bilden, die orthogonal nach außen von der Ebene des Paneels vorspringen und so geformt sind, daß sie eng parallel zueinander passen, wenn die Paneele unter gegenseitiger Anlage an ihrem Platz montiert werden. Jeder der Flansche wird so hergestellt, daß er Verriegelungsnuten 5, 5' umfaßt. Die Nut 5 im Flansch 2a an der oberen Kante des Paneels wird entweder durch vollständiges Entfernen des Flanschmaterials an der Nut oder alternativ dazu durch Schlitzen des Blechmaterials hergestellt (Fig. 3, Bezugszeichen 5'''). Entsprechend wird der Flansch 2b an der Unterkante des Paneels so bearbeitet, daß ein Teil des an der Nut 5' freigeschnittenen Materials entlang der Basislinie der Nut nach innen gebogen wird, um eine Fangklaue 5" zu bilden. Insbesondere aufgrund der nachgiebigen Verbindungsstruktur entsprechend der Erfindung kann diese Klaue während der Montage der Paneele so gedrückt werden, daß sie unter die Unterkante der Nut 5 im Flansch 2a an der Paneeloberkante gleitet. Nach dem die Klaue 5" unter die Unterkante der Nut 5 im unteren Paneelflansch 2a eingesetzt worden ist, strebt die nachgiebige Kompression der Mineralwolle dahin, die Elemente leicht voneinander wegzudrücken, wodurch die Klaue 5" in den Flansch 2a eingerastet wird.
• Eine solche gegenseitige Verriegelung der Außenhautlagen sorgt für eine wesentliche Verbesserung der gegenseitigen Verrastung der Außenhautlagen in z. B. einem Brandfall, wodurch die gegenseitigen Verwindungs- oder Verschiebebewegungen der Paneele relativ zueinander auf ein geringeres Maß begrenzt werden, als dies bei Paneelen auftritt, die eine konventionelle Verbindungskonstruktion aufweisen.
• Die gegenseitige Verriegelung der Flansche kann ebenfalls unter Verwendung alternativer Nut/Zungen-Ausführungsformen erreicht werden, von denen einige in den Fig. 4 und 5 gezeigt sind. Bei diesen Ausführungsformen werden die Kanten der Nuten 5 miteinander verriegelbar gemacht, in dem Verriegelungszungen teilweise aus dem Blechmaterial an der Nut freigestanzt werden, wonach die Verriegelungszungen dazu gebracht werden können, miteinander zu verriegeln, in dem die zu verbindenden Paneel so bewegt werden, daß sie relativ zueinander in Richtung der Verbindung verschoben werden.

Claims (9)

1. Verbindungsstruktur für Sandwichelemente, die aus einem strukturellen Mineralwollekern (1) bestehen, der auf beiden Seiten durch Außenhautlagen (2) eingehüllt ist, die mit dem Kern verbunden sind, wobei die Außenhautlagen die breiten Flächen des Kerns abdecken und sich über einen Teil der Randfläche des Elementes erstrecken, um so in diesem sich darüberhinaus erstreckenden Bereich eine Nut-und-Feder- Konstruktion (3, 3') zu bilden, die so ausgelegt ist, um die zueinander passenden Oberflächen des Kerns in ihren Bereichen, die von der Außenhautlage nicht eingehüllt sind, unter Drucklast zu setzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) von zumindest einem der zu verbindenden Elemente im Verbindungsbereich kompressibel gemacht ist, indem zumindest ein Teil der nicht eingehüllten Kante des Kerns von seiner starken Bindung an die Außenhautstruktur des Paneels bis zu einer Tiefe gelöst ist, die zumindest gleich der Hälfte der Höhe der Nut- und-Feder-Verbindungsstruktur (3, 3') ist.

2. Verbindungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die enge Bindung des Mineralwollekerns zur Außenhautstruktur des Paneels durch Schnitte gelöst ist, die in den Mineralwollekern parallel zur Ebene des Paneels angebracht sind.

3. Verbindungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Bindung des Mineralwollekerns an die Außenhautstruktur des Paneels durch einen Schnitt gelöst ist, der in einem Winkel relativ zur Ebene des Paneels ausgerichtet ist.

4. Verbindungsstruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnitt von der Verbindungsfläche schräg in Richtung der Paneeloberfläche ausgerichtet ist.

5. Verbindungsstruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnitt von der Verbindungsfläche schräg in Richtung zur Mittenebene des Paneelkerns ausgerichtet ist.

6. Verbindungsstruktur nach einem der vorgenannten Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mineralwollekern mit einer Vielzahl von Schnitten versehen ist, die die Funktion eines solchen Schnittes erfüllen, der in der Dickenrichtung die feste Verbindung zur Außenhautstruktur löst.

7. Verbindungsstruktur nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Bindung des Mineralwollekerns an die Außenhautstruktur durch in seinen von Material von dem Kern und durch dessen Ersetzung durch einen Mineralwolletyp einer elastischeren Kompressibilität gelöst wird.

8. Verbindungsstruktur nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mineralwollekern (1) einem Bearbeitungsprozeß ausgesetzt wird, der die gegenseitigen Bindungen der Mineralwollefasern löst.

9. Verbindungsstruktur nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstruktur zur Verbindung der beiden Außenhautlagen (2, 2') aneinander Flansche (2a, 2b) aufweist, die orthogonal nach außen von der Ebene des Paneels vorspringen und so geformt sind, daß sie eng parallel aneinander passen, und daß die Flansche so hergestellt sind, daß sie Verriegelungsnuten (5, 5') mit vorbestimmten Abständen zueinander aufweisen, und daß zumindest eine der Außenhautlagen so bearbeitet ist, daß sie einen Verriegelungslappen umfaßt, der durch teilweises Freistanzen von dem Lagenmaterial hergestellt ist.