WO2015043911A1 - Lichtdurchlässiges abdeckelement mit hoher wärmedämmung - Google Patents

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WO2015043911A1
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Definitions

  • the invention relates to a translucent cover element with high thermal insulation, which is particularly suitable for covering greenhouses or other buildings, a method for producing the same, an edge profile for a cover element according to the invention, and a method for vacuum evacuation of a cover element according to the invention.
  • cover elements are known in the art; they are typically used for thermal insulation of buildings or greenhouses. They are usually separated by webs and consisting of two or more plastic plates hollow chamber or web plates, which are typically made of transparent (thermoplastic) plastic.
  • cover elements described, for example, in DE 101 41314 Ai in addition to a high transparency in the visible light range, also have a rather good thermal insulation.
  • Covering elements are, for example, DE 10 2004 032 357 Ai, DE 43
  • the covering element according to the invention comprises at least two spaced-apart plate-shaped elements forming a base body, which are preferably made of transparent thermoplastic material.
  • an edge profile is provided at least peripherally on the lateral sides of the base body, whereby at least one cavity formed from edge profile and base body is defined.
  • the base body is designed as a double-web plate (two spaced-apart plate-shaped elements) or as a triple or triple Four-fold web plate (three or four spaced-apart plate-shaped elements)
  • the base body is covered with a glass layer on at least one of its outer surfaces facing away from the at least one cavity.
  • the glass layer is non-positively connected to the body, preferably glued.
  • a basic body as described above and a laterally extending edge profile are provided.
  • the base body is then non-positively connected to at least one of its at least one cavity facing away from the outer surfaces with a glass layer, preferably glued.
  • the present invention furthermore relates to an edge profile for a light-permeable, heat-insulating cover element which is at least partially filled with an elastomer.
  • the elastomer may be pierced by a hollow needle for the purpose of at least partially vacuum evacuation of one or more cavities of the cover member. According to the invention, the stitching point thus produced is produced directly, i. still during the discharge of the hollow needle, sealed by the material properties of the elastomer substantially gas-tight.
  • an elastomer arranged in an edge profile of the cover element is provided with a Hollow needle pierced and at least one cavity of the cover at least partially vacuum evacuated.
  • the created stitching point is closed by the material properties of the elastomer substantially gas-tight.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a cover after the
  • Fig. 2 shows an embodiment of a cover after the
  • FIG 3 shows a further embodiment of a cover according to the invention in an exploded view before the formation of a substantially circumferential, partially elastic edge profile.
  • FIG. 4 is a perspective oblique view of the embodiment of Figure 3, wherein the substantially peripheral edge profile mounted sealingly and the edge profile has a primary and secondary structure of an elastomer;
  • FIG. 5 shows an exploded view according to FIG. 4 before the assembly of further components
  • FIG. 6a-d cross-sectional views in the longitudinal direction of the cover member of Figures 3 to 5; and 7 shows a cross-sectional view in the longitudinal direction of the cover element according to FIGS. 3 to 5.
  • Figures 1 and 2 show embodiments of a cover using a triple or double web plate. Below, embodiments of the invention are explained for the sake of simplicity, in particular using the example of a double-skin plate, wherein the inventive concepts of course also on other cover, regardless of the number of plates used, are applicable.
  • the cover element according to FIG. 1 has a plastic base body 10 produced in the extrusion process, in the illustrated example made of polymethylmethacrylate (PMMA), which is designed to be transparent overall and has three plate-shaped parallel elements held by webs at a distance and at the same time connected.
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • the three plate-shaped elements as such and the webs connecting them form hollow chambers 12.
  • the surface of the plastic base body 10 lying down in FIG. 1 can be covered by a thin glass layer 14 with a thickness of 0.3 mm, while the plates shown in FIG 1 upper surface of the plastic base body 10 can also be covered with a thin corresponding glass layer 16.
  • All the hollow chambers 12 of the plastic base body 10, as shown in FIG. 2, are close to an edge profile 18, which connects the glass layers 14, 16 in a gastight manner to one another and to the edge clearance near the edge profile 18, so that according to one embodiment an evacuation valve 20 all the cavities of the cover are evacuated.
  • the edge profile 18 including evacuation valve 20 at least one or even on all edges of the cover - in a manner so that all cavities 12 of the cover gas-tight communicate with the evacuation valve 20 - be appropriate.
  • FIG. 3 shows an overall transparent plastic base body 10 with cavities 12 produced by extrusion, consisting of two parallel plate-shaped elements 5 which are held at a distance by webs 13 and at the same time define two outer surfaces 9 and 11 of the main body 10.
  • the plastic base body 10 of preferred embodiments consists essentially of polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC) or a (preferably over 72%) translucent thermoplastic material.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • a (preferably over 72%) translucent thermoplastic material preferably over 72%) translucent thermoplastic material.
  • the components 18, 19 shown in FIG. 3, which serve to form the essentially circumferential edge profile 18, 18, 19, 19a, in this case consist of the same plastic as the plastic base body 10, are manufactured by extrusion and for the somewhat cast-like mounting mechanically scored or milled at the affected points of the webs 13.
  • at least one essential surface of the edge profile 18, 19 to consist of a different material than the base body 10.
  • a cover element 1 which has a plastic base body 10 with sealed cavities 12 and edge edges 18, 19, 18a at all four edges, revolving twice, at least partially with an elastomer (silicon in this case) , 19a.
  • FIG. 5 shows the plastic basic body 10, as described in FIG. 4, before the frictional bonding of the underlying outer surface 9 the plastic base body 10 in application of an adhesive layer 15 with a thin glass layer 14 with a thickness of 1.2 mm, and before the frictional bonding of the upper outer surface 11 of the plastic base body 10 in application of an adhesive layer 15 with a thin glass layer 16 with a thickness of also 1.2 mm.
  • a combination of materials is selected for the cover element 1 according to the invention, in which the coefficients of expansion of glass layer 14, 16, adhesive layer 15 and base body 10 are substantially identical in the ideal case, at least adapted to each other.
  • the adhesive layer 15 effectively assumes a regulating function due to its elastic properties between the expansion of the organic base body 10 (plastic) and the expansion of the inorganic glass layer 14, 16.
  • the invention is based on the surprising finding that occurring in the bonding of the invention thrust and pressure forces on the cover 1 not only selectively on the affected glass layer 14, 16 of the cover, but this partially on the glass layer 14, 16 adjacent components and / or be guided via the webs 13 conditionally on other faces of the cover 1.
  • the adhesive layer 15 even acts to some extent to absorb the forces occurring in a force-absorbing manner. at Occurrence of very high forces on the cover element 1 according to the invention and, for example, breakage of the glass layer 14 facing the greenhouse interior is effectively reduced by the bonding according to the invention to the dropping down of glass pieces to persons located underneath.
  • the adhesive layer 15 used with the aforementioned generic properties consists of up to 93% light transparent, castable two-component silicone rubber.
  • the thickness of the adhesive layer is 0.4 mm to 2 mm.
  • Components can u.a. a vacuum bonding technique may be provided.
  • the adhesive layer 15 used with the abovementioned generic properties consists of up to 93% light-transparent laminating film (also known under the designation EVA film).
  • the thickness of the laminating film is 0.4 mm and 2 mm.
  • At least one of the glass layers 14, 16 can consist, for example, of flat glass, including sodium silicate glass, float glass or low-iron white glass, and preferably have a thickness of 1.2 mm to 3.2 mm.
  • at least one of the glass layers 14, 16 made of tempered glass and have a thickness of preferably 0.6 mm to 1.2 mm.
  • at least one of the glass layers 14, 16 consists of borosilicate glass and has a thickness of 0.1 mm to 0.6 mm.
  • at least one of the glass layers 14, 16 has a thickness of between 1.2 mm and 2 mm.
  • the combination of a plastic base body with a glass layer has generally already been proposed in DE 33 00 408 Ai.
  • the combination of plastic body and glass plate takes place in the form of a sliding bearing or a lubricant to a relative movement of plastic body and glass plate in thermal expansion or the like.
  • the weather-facing glass plate can lead to glass breakage in hailstorm, for example, if the glass plate facing the weather does not have a thickness of at least 3.2 mm, preferably over 4 to 5 mm, which inevitably leads to major weight problems.
  • the cover element 1 according to the invention differs from the one known, for example, from DE 10 2008 034 842 Ai, inter alia in that no gas-tight glass envelope on all sides is formed in the manner of an all-glass double pane, which leads to corresponding would cause weight problems. Rather, as explained above, it has already been shown that even a very thin glass layer 14, 16 for covering the outer surfaces 9, 11 of the plastic base body 10 is sufficient to permit the permeation of air from the ambient air into the inner cavities 12 of the plastics material. Main body 10 to prevent (or greatly reduce).
  • the translucent cover 1 according to the invention is therefore particularly well suited according to the requirements of greenhouse construction as a lightweight construction element.
  • a primer also under the term "primer”
  • the primer may inter alia be based on solutions and / or aqueous dispersions and is preferably applied by spraying.
  • the glass layers 14, 16 are up to 4 mm shorter than the outer mass of the plastic base body 10th
  • FIGS. 6a-d and 7 show cross-sectional views in the longitudinal direction of the cover element 1 of FIGS. 3 to 5, in which the glass layers 14, 16 are adhesively bonded to the plate-shaped main surfaces of the plastic base body 10 facing them and the cavities 12 of the plastic base element 10 are adhesively bonded.
  • Base body 10 are closed with a substantially circumferential primary edge profile 18 and a secondary edge profile 19.
  • the edge profile 18, 19 is not equipped here with a conventional evacuation valve 20.
  • the essentially circumferential edge profile 18, 19 of the cover element 1 forms at least one cavity with an elastomer 32, 34, preferably made of natural rubber and / or silicone, filled or sprayed (shaded gray in Figures 6a-d and 7). It has been found that it may already be sufficient for the at least one cavity of the edge profile 18, 19, in other words the elastomeric component 32, 34 of the edge profile, to be between 1 cm and 2 cm.
  • a preferably metallic cannula 35 or another hollow needle connected in a gastight manner to a vacuum pump through the openings 23, 24 and the evacuation point 25 and thus also inevitably by the elastomeric layers located in the edge profile 18, 19 32, 34 to initiate until the cannula 35 corresponds to the evacuated cavities 12 of the plastic base body 10.
  • FIGs 6a-6c only a single evacuation point 25 and a single cannula 35 is shown.
  • the present invention also provides an embodiment in which an evacuation device is simultaneously performed by a plurality of evacuation points 25, which comprises a plurality of comb-like needles 35 and hollow needles.
  • the plastic-containing walls of the edge profile 18, 19 are bored through at the evacuation openings 23 and 24.
  • the associated wall is not drilled through, but preferably drilled, so that it is pierceable by the cannula 35.
  • the drilled wall thickness at the evacuation point 25 is chosen so that on the one hand it has sufficient stability against the necessary pressure for spraying or filling the edge profile 18, 19 with elastomer compound 32, 34 and on the other hand the simplified piercing of the wall at the point 25 the cannula 35 is made possible. It has been found that in the preferred embodiment of a cover member 1 of polymethyl methacrylate (PMMA) at the evacuation 25 a
  • Wall thickness between 0.2 and 0.4 is appropriate.
  • the edge profile 18, 19 is closed directly in the production, still within the deformation temperature of the plastic with an example pressing device. Furthermore, it can be provided to monolithically form / close at least one edge profile 18, 19 with the addition of a potting compound.
  • a potting compound With all possible options for forming the edge profile 18, 19, preferred embodiments of the invention assume that during and / or after the formation of the edge profile 18, 19 the edge profile has an elastomeric primary 18 and preferably an elastomeric secondary 19 layer, which is suitable for a vacuum evacuation according to the invention.
  • the stitching points of the cannula 35 are sealed gas-tight (as shown in FIG the transversely through the elastomer mass 32, 34 extending stitch channel of the cannula 35 in a sense closed again).
  • the invention is based here on the surprising finding that after the vacuum evacuation of the cavity / cavities 12 and the cannula 35, the elastic component 32, 34 of the edge profile 18, 19 does not allow the negative pressure formed in the interior of the plastic base 10 to escape directly.
  • the sting site in particular when using a low-hardness elastomer during the discharge of the cannula 35 from the present in the edge profile 18, 19 elastomer composition 32, 34 closes in an efficient manner again.
  • the stitching point 23 on the side forming the vacuum cavity 12 is sealed substantially gas-tight immediately after the cannula 35 has been expelled.
  • the seal can inter alia by drop-like injection of the same as in the edge profile 18, 19 used elastomer, another, with the Elastomer monolithically connecting device and / or made by thermal scoring including the stitching point 23.
  • edge profile 18, 18, 19, 19a facing the outside atmosphere are frictionally covered with a substantially gas-tight, thin-layer covering means 36 (see FIG. 6d), preferably in such a way that the edge covering several millimeters to a few centimeters on at least one of the glass layers 14, 16 covering overlaps.
  • the thin-layer covering agent 36 it is not absolutely necessary for the thin-layer covering agent 36 to be translucent.
  • a gas-tight edge covering e.g. an aluminum tape be provided.
  • the edge cover should be mounted in such a way that the edge cover the plastic base body 10 within its coefficient of expansion allows a certain dynamics.
  • even a slight bellows in the geometry of the aluminum adhesive tape can provide the necessary freedom for a longitudinal expansion of the plastic base body 10.
  • the heat transfer coefficient (U value) of, for example, a PMMA multi-skin plate is typically about 2.8 W / m 2 K
  • a performance form of the cover element 1 according to the invention with PMMA multi-skin plate as the base body 10 partially evacuated cavities 12 and at a weight of about 8 kg / m 2 permanently or very long-term U values of up to 0.6 W / m 2 K can be achieved.
  • Such a heat transfer coefficient can usually only be achieved with very high-quality 3-compartment insulating glass with argon or krypton filling, in which the weight of the glazing is about 30 kg / m 2 .
  • the present invention accordingly provides a technical solution which is characterized by a fast, effective and cost-effective vacuum evacuation.
  • vacuum-evacuated translucent thermoplastic cover elements In the case of known vacuum-evacuated translucent thermoplastic cover elements, on the other hand, it has been found that the use of conventional vacuum valves has a decisive effect technical problems. Rather, the problem of gas-tight and frictional mounting of a conventional vacuum valve, in one - especially in view of the Losmengen of cover elements, as they are needed in greenhouse construction - preferably online process speed to date a problem unsolved in the whole.
  • the height of the edge profile of greenhouse covers made of thermoplastic materials is - among other things due to structural reasons and specifications - internationally known between 8 and 16 mm as the industry standard.
  • metallic cannulas of up to 4 mm outer diameter and 2 mm hollow needle diameter are best suited.
  • Metallic cannulas of the type mentioned are known from the sealing and injection technique.
  • edge profile 18, 19 which has a primary elastic edge composite component 18 and a secondary elastic edge composite component 19, makes the costly acquisition and the complex application of a conventional vacuum valve superfluous.
  • the essentially peripheral edge profile 18, 18a, 19, 19a of the light-permeable cover element 1 is also provided such that even on the surfaces of the edge profile 18, 18a, 19, 19a no air is introduced into the cavity / cavities 12 of the plastic cover. Body penetrates or this is greatly reduced in the long term.
  • the invention is based on the idea that in addition to covering the main surfaces of the plastic base body 10 with glass layers 14, 16 only with the gas-tight cover (including injection with an elastomer) of the edge profile 18, 18a, 19, 19a, in other words with the widest possible gas-tight encapsulation, all of the outer atmosphere facing surfaces of the plastic -Basic body 10, the technical feasibility of the desired thermal insulation by a generated vacuum significantly and in the long term is possible.
  • the edge profile 18 engages over the glass layers 14, 16 in a gas-tight manner; Rather, the construction could also be chosen so that the glass layers 14, 16 leave free an edge region of the cover surfaces of the plastic base body 10 near the peripheral edge of the plastic base body 10, in which case the edge profile 18 gas-tight directly the two outer surfaces 9 and 11 of the plastic Main body 10 connects to each other and thus the glass layers 14, 16 can be made very thin.
  • the present invention is further based on the surprising finding that, due to the glass cover 14, 16 of the translucent cover 1 according to the invention, an up and swelling of the plastic base body 10 and consequently the undesired expansion coefficient of the plastic base body 10 can be reduced by up to 10% can. In addition, the penetration of atmospheric moisture from the ambient air into the interior of the plastic base body 10 is reduced, so that fogging of the inner surfaces of the cover element 1 is significantly prevented as a result.
  • a drying agent is located in and / or on the edge profile 18, 19 and / or in the at least one cavity 12 of the cover element 1.
  • the light-permeable cover element 1 with regard to the mechanical and / or chemical properties in particular its flexural strength, scratch resistance and acid resistance.
  • the cover 14 16 of the plastic base body 10 With the glass cover 14, 16 of the plastic base body 10 according to the invention, moreover, the flammability of the translucent cover element 1 is significantly reduced.
  • the cover 1 can be assigned a high fire protection class.
  • the preferably thin glass layers 14, 16 affect the generic properties of the cover 1 at most slightly in terms of weight and translucency.
  • the cover element 1 according to the invention on the one hand, the advantages of glass and at the same time a plastic hollow chamber body used and on the other hand their properties are significantly improved.
  • At least one surface of the glass layer 14, 16 and / or at least one of the glass layer 14, 16 facing surface of the plastic base body 10 is structured, including roughened, prismed and / or corrugated.
  • Thin-layer, one-sided structured flat glass is known, for example, from the field of photovoltaic systems under the name "Patterned Solar Glass.”
  • the surface structuring of the plastic base 10 according to the invention can be carried out directly during production and / or subsequently mechanically It may also be provided that at least one surface of the glass layer 14, 16 which is preferably remote from the plastic base body 10 is provided with an antireflection coating, a low-E coating and / or, for example, a "hydrophilic"("glass with self-cleaning properties") coating
  • the at least one cavity 12 of the plastic base body 10 can also be provided with an antireflection coating
  • preferably at least one essential surface of the glass layer 14, 16 has a diffused glass, ie the inner and outer surfaces / or outside each one or both glass layers 14th , 16.
  • the arrangement, the course and / or the angles of the webs 13 and / or the formation of the edge profile 18, 19 can also be used to partially reduce the expansion coefficient of the plate-shaped elements 5
  • the invention is based on the further surprising finding that, especially in a preferred embodiment of the translucent cover element 1, in which the plastic base body 10 consists of polymethyl methacrylate (PMMA), the parallel plate-shaped elements 5 arranged at a mutual distance are sufficient of the plastic base body 10 to make up to 30% thinner than in known cover elements.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • the parallel plate-shaped elements 5 arranged at a mutual distance are sufficient of the plastic base body 10 to make up to 30% thinner than in known cover elements.
  • the humidity in the interior of the cavities 12 of the plastic body 10 - to counteract the unwanted elongation of the plastic body 10 - to less than 40% and preferably less than 30% to lower. It is therefore proposed to reduce the formation of the edge profile 18, 19 e.g. in a room known as a "cleanroom" with the aforementioned humidity values.
  • the cavities 12 of the cover 1 may be at least partially evacuated. It is provided in one embodiment that at least in a cavity 12 of the cover 1 no vacuum is formed. This ensures that in regions with heavy snowfall at the weather-facing surface of the cover 1, where no vacuum is formed, a higher heat convection takes place and thus the snow cover is linearly interrupted at this point and thus the melting and / or slipping the snow cover is supported in the direction of a gutter / eaves in favor of a best possible release of the greenhouse roof surface.
  • at least one cavity 12 of the cover member 1 may be filled with a substantially transparent insulating agent such as argon and / or cryptone gas.
  • a greenhouse covered with the covering element according to the invention comes with a distinctly smaller heating boiler and / or a smaller power boiler.
  • a greenhouse covered with the cover element according to the invention causes significantly lower C0 2 emissions over decades.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein lichtdurchlässiges wärmedämmendes Abdeckelement (1), insbesondere für Gewächshausabdeckungen, aufweisend einen Grundkörper (10), der mindestens zwei voneinander beabstandet angeordnete parallele plattenförmige Elemente (5) aufweist und zumindest ein seitlich verlaufendes Randprofil (18, 18a, 19, 19a), das zusammen mit dem Grundkörper (10) mindestens einen Hohlraum (12) bildet, der gegenüber der Außenatmosphäre im Wesentlichen abgedichtet ist, wobei der Grundkörper (10) auf zumindest einer seiner dem zumindest einen Hohlraum (12) abgewandten Außenflächen (9, 11) mit einer Glasschicht (14, 16) kraftschlüssig verbunden, vorzugsweise verklebt, ist.

Description

Lichtdurchlässiges Abdeckelement mit
hoher Wärmedämmung
1. Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft ein lichtdurchlässiges Abdeckelement mit hoher Wärmedämmung, welches sich insbesondere zum Abdecken von Gewächshäusern oder anderer Gebäude eignet, ein Verfahren zur Herstellung desselben, ein Randprofil für ein erfindungsgemäßes Abdeckelement, sowie ein Verfahren zum Vakuumevakuieren eines erfmdungsge- mäßen Abdeckelements .
2. Stand der Technik
Gattungsgemäße Abdeckelemente sind im Stand der Technik bekannt; sie werden typischerweise zur Wärmedämmung von Gebäuden oder Gewächshäusern verwendet. Sie weisen gewöhnlich durch Stege getrennte und aus zwei oder mehr Kunststoffplatten bestehende Hohlkammeroder Stegplatten auf, die typischerweise aus transparentem (thermoplastischem) Kunststoff hergestellt sind. So haben die beispielsweise in der DE 101 41314 Ai beschriebenen Abdeckelemente neben einer hohen Transparenz im Bereich des sichtbaren Lichtes auch eine recht gute Wärmedämmung.
Es hat sich allerdings gezeigt, dass die Wärmedämmung bei derartigen Abdeckelementen angesichts der ständig steigenden Energiekosten noch nicht ausreicht.
Daher ist bereits versucht worden, die Wärmedämmung derartiger Ab- deckelemente, wie in der DE 10 2009 045 108 Ai beschrieben, dadurch zu erhöhen, dass in den Hohlräumen des Abdeckelements ein Vakuum gebildet wird, zu dessen Erzeugung ein die im wesentlichen parallelen Hauptflächen der Stegplatten verbindendes Randprofil vorgesehen wird, das ein nach dem Evakuieren der Hohlräume verschließbares Vakuum- ventil aufweist. Während anfänglich, d.h. nach Inbetriebnahme eines mit derartigen Abdeckelementen abgedeckten Gewächshauses, die Wärmedämmung infolge des in den Hohlräumen des Abdeckelementes gebildeten Vakuums recht befriedigend ist, lässt die Wärmedämmung jedoch unweiger- lieh nach bereits kurzer Zeit nach, weil die für diese Abdeckelemente verwendeten lichtdurchlässigen Kunststoffmaterialien, insbesondere Polymethylmethacrylat (PMMA) und/oder Polycarbonat (PC), wegen ihrer niedrigen Materialdichte im Laufe der Zeit Luft in die Hohlräume eindringen lassen. Weitere gattungsgemäße Hohlkammer- oder Stegplatten umfassende
Abdeckelemente sind beispielsweise aus DE 10 2004 032 357 Ai, DE 43
00 480 Ai, DE 40 42 265 Ai, DE 299 17 402 Ui, AT 382 664 B und DE 28 45 334 bekannt. Alle diese vorbekannten Elemente haben jedoch gravierende Nachteile, wie etwa hohes Gewicht, geringe Transparenz im Bereich des sichtbaren Lichtes, leichte Entflammbarkeit, Kondenswasserfall auf die darunter befindlichen Pflanzenkulturen, beschlagene Innenkammern, Anfälligkeit gegenüber Hagelschlagschäden oder Algen- bildung. Sie eignen sich daher für die Verwendung insbesondere in Gewächshäusern nur sehr bedingt. Der vorliegenden Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein verbessertes Abdeckelement der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, welches auch nach sehr langer Zeit noch eine sehr hohe Wärmedämmung erzielt und welches die oben genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet. 3. Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird das oben genannte Problem durch ein lichtdurchlässiges wärmedämmendes Abdeckelement gemäß Patentanspruch
1 und durch ein Verfahren zur Herstellung desselben gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Patentanspruch 13 ist auf ein Randprofil für ein erfin- dungsgemäßes Abdeckelement gerichtet. Patentanspruch 14 betrifft schließlich ein Verfahren zum Vakuumevakuieren eines erfindungsgemäßen Abdeckelements. Das erfindungsgemäße Abdeckelement umfasst in seiner allgemeinsten Ausführungsform mindestens zwei einen Grundkörper bildende, beabstandete plattenförmige Elemente, die vorzugsweise aus transparentem thermoplastischem Kunststoff hergestellt sind. Erfindungsgemäß wird zumindest umfangsseitig an den lateralen Seiten des Grundkörpers ein Randprofil vorgesehen, wodurch mindestens ein aus Randprofil und Grundkörper gebildeter Hohlraum definiert wird. In diesem zumindest einen Hohlraum wird dann ein unter dem Umgebungsdruck liegender Unterdruck erzeugt (im Folgenden auch als„Vakuum" bezeichnet; ge- messen bei o m Meereshöhe). Vorteilhafterweise wird der Grundkörper als Doppelstegplatte (zwei beabstandete plattenförmige Elemente), oder als Dreifach- oder Vierfach-Stegplatte ausgebildet (drei oder vier beabstandete plattenförmige Elemente). Erfindungsgemäß ist der Grundkörper auf zumindest einer seiner dem zumindest einen Hohlraum abge- wandten Außenflächen mit einer Glasschicht belegt.
Erfindungsgemäß wird die Glasschicht mit dem Grundkörper kraftschlüssig verbunden, vorzugsweise verklebt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines lichtdurchlässigen wärmedämmenden Abdeckelements werden zunächst ein wie oben beschriebener Grundkörper und ein seitlich verlaufendes Randprofil bereitgestellt. Der Grundkörper wird sodann auf zumindest einer seiner dem zumindest einen Hohlraum abgewandten Außenflächen mit einer Glasschicht kraftschlüssig verbunden, vorzugsweise verklebt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Randprofil für ein licht- durchlässiges wärmedämmendes Abdeckelement, welches zumindest teilweise mit einem Elastomer gefüllt ist. Das Elastomer kann zum Zwecke der zumindest teilweisen Vakuumevakuierung eines oder mehrerer Hohlräume des Abdeckelements von einer Hohlnadel durchstochen werden. Erfindungsgemäß wird die so erzeugte Stichstelle unmittelbar, d.h. noch während des Ausleitens der Hohlnadel, durch die Materialeigenschaften des Elastomers im Wesentlichen gasdicht verschlossen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Vakuumevakuieren eines lichtdurchlässigen wärmedämmenden Abdeckelements wird ein in einem Randprofil des Abdeckelements angeordnetes Elastomer mit einer Hohlnadel durchstochen und zumindest ein Hohlraum des Abdeckelements zumindest teilweise vakuumevakuiert. Während des Ausleitens der Hohlnadel wird die erzeugte Stichstelle durch die Materialeigenschaften des Elastomers im Wesentlichen gasdicht verschlossen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Abdeckelements, des Randprofils und der zugehörigen Verfahren sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
4. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der begleitenden Figuren im Einzelnen erläutert werden.
Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Abdeckelementes nach der
Erfindung mit einer Dreifachstegplatte;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Abdeckelementes nach der
Erfindung mit einer Doppelstegplatte;
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Abdeckelements nach der Erfindung in einer Explosionsdarstellung vor der Bildung eines im wesentlichem umlaufenden, teilweise elastisch ausgebildeten Randprofils;
Fig. 4 eine perspektivische Schrägansicht des Ausführungsbeispiels nach Figur 3, wobei das im Wesentlichen umlaufende Randprofil abdichtend anmontiert und das Randprofil einen Primär- und Sekundäraufbau aus einem Elastomer aufweist;
Fig. 5 eine Explosionsdarstellung nach Figur 4 vor dem Zusammenbau weiterer Bauelemente;
Fig. 6a-d Querschnittsansichten im Längsverlauf des Abdeckelements nach den Figuren 3 bis 5; und Fig. 7 eine Querschnittsansicht im Längsverlauf des Abdeckelements nach den Figuren 3 bis 5.
5. Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Die Figuren 1 und 2 zeigen Ausführungsformen eines Abdeckelements unter Verwendung einer Dreifach- bzw. Doppelstegplatte. Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung der Einfachheit halber insbesondere am Beispiel einer Doppelstegplatte erläutert, wobei die erfindungsgemäßen Konzepte selbstverständlich auch auf andere Abdeckelemente, unabhängig von der Anzahl der verwendeten Platten, an- wendbar sind.
Das Abdeckelement nach Figur 1 weist einen im Extrusionsverfahren hergestellten Kunststoff-Grundkörper 10 auf, im dargestellten Beispiel aus Polymethylmethacrylat (PMMA), der insgesamt transparent ausgebildet ist und drei plattenförmige, durch Stege auf Abstand gehaltene und zugleich verbundene parallele Elemente aufweist. Die drei platten- förmigen Elemente als solche und die sie verbindenden Stege bilden Hohlkammern 12. Die in Figur 1 unten liegende Fläche des Kunststoff- Grundkörpers 10 ist durch eine dünne Glasschicht 14 mit einer Dicke von 0,3 mm abdeckbar, während entsprechend die in Figur 1 oben lie- gende Fläche des Kunststoff-Grundkörpers 10 ebenfalls mit einer dünnen entsprechenden Glasschicht 16 abgedeckt werden kann.
Sämtliche Hohlkammern 12 des Kunststoff-Grundkörpers 10, wie sie in Figur 2 gezeigt sind, stehen nahe einem Randprofil 18, welches die Glasschichten 14, 16 gasdicht miteinander verbindet und mit dem Randfrei- räum nahe dem Randprofil 18 in Verbindung, so dass gemäß einer Ausführungsform über ein Evakuierungsventil 20 sämtliche Hohlräume des Abdeckelementes evakuierbar sind. Hierbei kann das Randprofil 18 samt Evakuierungsventil 20 an mindestens einer oder auch an allen Kanten des Abdeckelements - in einer Weise so, dass alle Hohlräume 12 des Abdeckelements gasdicht mit dem Evakuierungsventil 20 kommunizieren - angebracht sein.
Die Abfolge der Figuren 3 bis 7 zeigt die einzelnen Montageschritte zur Fertigung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abdeckelements l. Figur 3 zeigt einen im Extrusionsverfahren hergestellten, insgesamt transparent ausgebildeten Kunststoff-Grundkörper 10 mit Hohlräumen 12, bestehend aus zwei durch Stege 13 auf Abstand gehaltenen und zugleich verbundenen parallelen plattenförmigen Ele- menten 5, welche zwei Außenflächen 9 und 11 des Grundkörpers 10 definieren. Der Kunststoff-Grundkörper 10 bevorzugter Ausführungsformen besteht hierbei im Wesentlichen aus Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC) oder aus einem (vorzugsweise über 72%) lichtdurchlässigen thermoplastischen Kunststoff. Um den Ausdehnungskoeffizien- ten des Kunststoff-Grundkörpers 10 zu verringern, kann die Beigabe von u.a. chemischen Komponenten in das Monomer und/oder Granulat des angewandten Kunststoffs vorgesehen werden.
Die in Figur 3 dargestellten, zur Bildung des im Wesentlichen umlaufenden Randprofils 18, 18a, 19, 19a dienenden Bauelemente 18, 19 bestehen in diesem Fall aus dem gleichen Kunststoff wie der Kunststoff- Grundkörper 10, sind im Extrusionsverfahren hergestellt und für die gewissermaßen abgussähnliche Anmontierung an den betroffenen Stellen der Stege 13 mechanisch angeschlitzt bzw. ausgefräst. Es kann aber auch mindestens eine wesentliche Fläche des Randprofils 18, 19 aus ei- nem anderen Material bestehen als der Grundkörper 10.
Nach der kraftschlüssigen Anmontierung des Randprofils 18, 19, vorzugsweise mit dem Monomerkleber der betroffenen Kunststoffbauelemente, wird vorgesehen, dass durch die Einspritzstellen 23 und 28 ein Elastomer mit geringer Härte in das Randprofil 18, 19 eingespritzt bzw. dieses damit aufgefüllt wird. Ebenso wird das Elastomer durch die Einspritzstelle 26 in den Primärdichtungs-Hohlraum 30 und durch die Einspritzstelle 27 in den Sekundärdichtungs-Hohlraum 31 eingeleitet. Hierdurch entsteht, wie in Figur 4 gezeigt, ein Abdeckelement 1, das einen Kunststoff-Grundkörper 10 mit abgedichteten Hohlräumen 12 und an allen vier Kanten ein zweifach umlaufendes, zumindest teilweise mit einem Elastomer (in diesem Fall Silikon) ausgebildetes Randprofil 18, 19, 18a, 19a aufweist.
Figur 5 zeigt den Kunststoff-Grundkörper 10 wie in Figur 4 beschrieben vor der kraftschlüssigen Verklebung der unten liegenden Außenfläche 9 des Kunststoff-Grundkörpers 10 in Anwendung einer Kleberschicht 15 mit einer dünnen Glasschicht 14 mit einer Dicke von 1,2 mm, sowie vor der kraftschlüssigen Verklebung der oben liegenden Außenfläche 11 des Kunststoff-Grundkörpers 10 in Anwendung einer Kleberschicht 15 mit einer dünnen Glasschicht 16 mit einer Dicke von ebenfalls 1,2 mm.
Allen vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist dabei gemeinsam, dass die Glasschichten 14, 16 mit den ihnen jeweils zugewandten Außenflächen 9, 11 des Kunststoff-Grundkörpers 10, vorzugsweise im Wesentlichen flächig, verklebt sind. Vorzugsweise wird dabei für das erfindungsgemäße Abdeckelement 1 eine Materialkombination gewählt, bei der die Ausdehnungskoeffizienten von Glasschicht 14, 16, Klebeschicht 15 und Grundkörper 10 im Idealfall im Wesentlichen übereinstimmen, jedenfalls aneinander angepasst sind. Dadurch wird erfindungsgemäß erreicht, dass die Klebeschicht 15 durch ihre elastischen Eigenschaften zwischen der Ausdehnung des organischen Grundkörpers 10 (Kunststoff) und der Ausdehnung der anorganischen Glasschicht 14, 16 gewissermaßen eine regulierende Funktion einnimmt. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, eine Verklebung vorzunehmen, die dem Kunststoff-Grundkörper 10 - innerhalb seines Ausdeh- nungskoeffizienten - trotz einer kraftschlüssigen Verklebung mit einer Glasschicht 14, 16 eine gewisse Dynamik erlaubt, ohne dass dabei das Abdeckelement bzw. die Bauelemente maßgeblich nachteilig beansprucht wird bzw. werden. In diesem Zusammenhang kann neben einer im Wesentlichen flächigen Verklebung auch eine partielle, d.h. eine qua- si-monolithische Verklebung vorgesehen werden.
Der Erfindung liegt dabei die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass bei der erfindungsgemäßen Verklebung auftretende Schub- und Druckkräfte auf das Abdeckelement 1 nicht ausschließlich punktuell auf die betroffene Glasschicht 14, 16 des Abdeckelements wirken, sondern diese teilweise auf die der Glasschicht 14, 16 benachbarten Bauelemente und/oder über die Stege 13 bedingt auf andere Teilflächen des Abdeckelements 1 geleitet werden. Bei Ausführungsformen mit einer Klebe- schichtdicke über 0,8 mm und im Besonderen bei Anwendung eines Klebers mit geringer Härte wirkt die Klebeschicht 15 den auftretenden Kräften gegenüber sogar gewissermaßen teilweise kraftabsorbierend. Bei Auftritt von sehr hohen Kräften auf das erfindungsgemäße Abdeckelement l und z.B. Bruch der dem Gewächshausinneren zugewandten Glasschicht 14 wird durch die erfindungsgemäße Verklebung das Herunterfallen von Glasstücken auf darunter befindliche Personen effizient ver- mindert.
Dabei kann vorteilhafterweise vorgesehen werden, dass die verwendete Klebeschicht 15 mit den vorgenannten gattungsgemäßen Eigenschaften aus einem bis zu 93% lichttransparenten, gießbaren Zweikomponenten- Silikonkautschuk besteht. Bei bevorzugten Ausführungsformen beträgt die Dicke der Klebeschicht 0,4 mm bis 2 mm. Für die Verklebung der
Bauelemente kann u.a. eine Unterdruck- Verklebungstechnik vorgesehen werden. Zudem kann vorgesehen werden, dass die verwendete Klebeschicht 15 mit den vorgenannten gattungsgemäßen Eigenschaften aus einer bis zu 93% lichttransparenten Laminierfolie (auch unter der Be- Zeichnung EVA- Folie bekannt) besteht. Bei bevorzugten Ausführungsformen beträgt die Dicke der Laminierfolie 0,4 mm und 2 mm. Für die Verklebung der Bauelemente kann u.a. eine Unterdruck und/oder Roll- laminierungstechnik vorgesehen werden.
In den vorliegend gezeigten Ausführungsformen kann zumindest eine der Glasschichten 14, 16 beispielsweise aus Flachglas, u.a. Natriumsilikatglas, Floatglas oder eisenarmem Weißglas, bestehen und vorzugsweise eine Dicke von 1,2 mm bis 3,2 mm aufweisen. Zudem kann zumindest eine der Glasschichten 14, 16 aus gehärtetem Glas bestehen und eine Dicke von vorzugsweise 0,6 mm bis 1,2 mm aufweisen. Ferner kann vor- gesehen sein, dass zumindest eine der Glasschichten 14, 16 aus Borosili- katglas besteht und eine Dicke von 0,1 mm bis 0,6 mm aufweist. Schließlich kann vorgesehen sein, dass bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abdeckelements mindestens eine der Glasschichten 14, 16 eine Dicke zwischen 1,2 mm und 2 mm aufweist. Die Kombination eines Kunststoffgrundkörpers mit einer Glasschicht ist im Allgemeinen bereits in der DE 33 00 408 Ai vorgeschlagen worden. Hier erfolgt die Kombination zwischen Kunststoffkörper und Glasplatte jedoch in Form eines Gleitlagers oder eines Gleitmittels, um eine Relativbewegung von Kunststoffkörper und Glasplatte bei Wärmedehnungen oder dergl. zu erlauben. Erfindungsgemäß hat sich jedoch gezeigt, dass bei Bauelementen, die nicht kraftschlüssig miteinander verbunden sind, die der Witterung zugewandte Glasplatte bei u.a. Hagelschlag schnell zu Glasbruch führen kann, wenn die der Witterung zugewandte Glasplatte nicht mindestens eine Dicke von 3,2 mm aufweist, vorzugsweise über 4 bis 5 mm, was unweigerlich zu großen Gewichtsproblemen führt. Bei Verwendung einer der Witterung zugewandten Glasplatte mit einer Materialdicke vom mindestens 3,2 mm sowie - um das Gewicht des Abdeckelements so gering wie möglich zu halten - der dem Gewächshausin- neren zugewandten Seite des Abdeckelements einer dünneren Glasplatte mit einer Materialdicke von 2 mm (oder dünner) hat sich demgegenüber gezeigt, dass nach aufgebrauchter Vorspannung - teilweise bereits durch das Gewicht der übergeordneten Bauelemente verursacht - bei geringfügigen zusätzlich auftretenden Schub- und Druckkräften auf das Abde- ckelement die besagte dünnere Glasplatte sehr schnell bricht und somit herunterfallende scharfkantige Glasstücke darunter befindliche Personen folgenschwer verletzen können.
In der DE 40 42 265 Ai wird vorgeschlagen, auf eine Polykarbonatplatte einseitig eine mindestens 5 mm bis 10 mm dicke Rohglasplatte mit einer transluzenten Zwischenschicht aufweisend ein mit Natronwasserglas getränktes Glasgespinst und/oder eine Glasvliesmatte aufzubringen. Das beschriebene Abdeckelement ist in Folge der für die Verklebung verwendeten Materialien sehr stark transluzent und ist bei den verwendeten Glasplatten mit einer Dicke zwischen 5 bis 10 mm mit sehr hohen Ge- wichten verbunden. Ferner weist das Abdeckelement auch nicht die
Wärmedämmung auf, wie dies bei dem erfindungsgemäßen lichtdurchlässigen Abdeckelement unter Bildung eines„Vakuums" (Unterdrucks im Verhältnis zum Umgebungsdruck) in dem Hohlraum/den Hohlräumen möglich ist, so dass sich die Merkmale und Vorteile eines solchen Abdeckelements, wie sie insbesondere für Gewächshauszwecke erforderlich sind, nicht erzielen lassen.
Ferner unterscheidet sich das erfindungsgemäße Abdeckelement 1 von dem beispielsweise aus der DE 10 2008 034 842 Ai bekannten unter anderem dadurch, dass keine allseits gasdichte Glasumhüllung nach Art einer Ganzglasdoppelscheibe gebildet wird, was zu entsprechenden Ge- wichtsproblemen führen würde. Vielmehr hat es sich wie oben erläutert gezeigt, dass bereits eine sehr dünne Glasschicht 14, 16 zur Abdeckung der Außenflächen 9, 11 des Kunststoff-Grundkörpers 10 ausreicht, um die Permeation von Luft aus der Umgebungsluft in die inneren Hohl- räume 12 des Kunststoff-Grundkörpers 10 zu verhindern (bzw. stark zu vermindern). Das erfindungsgemäße lichtdurchlässige Abdeckelement 1 eignet sich daher gemäß den Anforderungen beim Gewächshausbau besonders gut als Leichtbauelement.
Für eine verbesserte und nachhaltige Verklebung der Bauelemente wird der Kunststoff-Grundkörper 10 und/oder mindestens eine dem Kunststoff-Grundkörper 10 zugewandte Hauptfläche der Glasschicht 14, 16 vorzugsweise vor der eingangs beschriebenen Verklebung der Bauelemente mit einer Haftgrundierung (auch unter dem Begriff„Primer" bekannt) vorzugsweise flächig versehen bzw. benetzt. Die Haftgrundierung kann u.a. auf der Basis von Lösungen und/ oder wässerigen Dispersionen bestehen und wird vorzugsweise im Sprühverfahren aufgetragen.
Im Hinblick auf den Ausdehnungskoeffizienten des Kunststoff- Grundkörpers 10 und der vorgesehenen späteren gasdichten Randabdeckung kann vorgesehen werden, dass die Glasschichten 14, 16, bis zu 4 mm kürzer sind als die Außenmasse des Kunststoff-Grundkörpers 10.
In den Figuren 6a-d und 7 werden Querschnittansichten im Längsverlauf des Abdeckelements 1 von Figuren 3 bis 5 gezeigt, bei der die Glasschichten 14, 16 mit den ihnen zugewandten plattenförmigen Hauptflächen des Kunststoff-Grundkörpers 10 kraftschlüssig verklebt sind und die Hohlräume 12 des Kunststoff-Grundkörpers 10 mit einem im Wesentlichen umlaufenden Primärrandprofil 18 und einem Sekundärrandprofil 19 verschlossen sind.
Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 1 und 2 ist das Randprofil 18, 19 hier nicht mit einem konventionellen Evakuie- rungsventil 20 ausgestattet.
In der Ausführungsform nach den Figuren 6a-d und 7 ist vorgesehen, dass das im Wesentlichen umlaufende Randprofil 18, 19 des Abdeckelements 1 unter Bildung zumindest eines Hohlraums mit einem Elastomer 32, 34, vorzugsweise aus Naturkautschuk und/oder Silikon, aufgefüllt bzw. aufgespritzt wird (in den Figuren 6a-d und 7 grau schattiert). Hierbei hat sich gezeigt, dass es bereits ausreichend sein kann, dass der zumindest eine Hohlraum des Randprofils 18, 19, mit anderen Worten die elastomere Komponente 32, 34 des Randprofils, zwischen 1 cm bis 2 cm beträgt.
Nach Figur 6a-6c ist erfindungsgemäß vorgesehen, eine an eine Vakuumpumpe gasdicht angeschlossene, vorzugsweise metallische Kanüle 35 oder anderweitige Hohlnadel durch die Öffnungen 23, 24 sowie die Eva- kuationsstelle 25 und somit auch zwangsläufig durch die in dem Randprofil 18, 19 befindlichen elastomeren Schichten 32, 34 einzuleiten, bis die Kanüle 35 mit den zu evakuierenden Hohlräumen 12 des Kunststoff- Grundkörpers 10 korrespondiert. In den Figuren 6a-6c ist nur eine einzige Evakuationsstelle 25 und eine einzige Kanüle 35 dargestellt. Die vorliegende Erfindung stellt aber auch eine Ausführungsform bereit, in welcher durch eine Mehrzahl von Evakuationsstellen 25 gleichzeitig eine Evakuationsvorrichtung durchgeführt wird, welche eine Mehrzahl von kammartig angeordneten Kanülen 35 bzw. Hohlnadeln umfasst.
Hierbei sind in der Ausführungsform nach den Figuren 6a-d und 7 die kunststoffanteiligen Wände des Randprofils 18, 19 an den Evakuations- öffnungen 23 und 24 durchgebohrt. An der Evakuationsstelle 25 ist die zugehörige Wand nicht durchgebohrt, jedoch vorzugsweise angebohrt, sodass sie von der Kanüle 35 durchstechbar ist. Die angebohrte Wanddicke an der Evakuationsstelle 25 wird so gewählt, dass sie einerseits eine ausreichende Stabilität gegenüber dem notwendigen Druck für das Aufspritzen bzw. Auffüllen des Randprofils 18, 19 mit Elastomermasse 32, 34 aufweist und andererseits das vereinfachte Durchstechen der Wand an der Stelle 25 mit der Kanüle 35 ermöglicht wird. Es hat sich gezeigt, dass bei der bevorzugten Ausführungsform eines Abdeckelements 1 aus Polymethylmethacrylat (PMMA) an der Evakuationsstelle 25 eine
Wandstärke zwischen 0,2 und 0,4 zweckmäßig ist. Unter anderem kann in einer alternativen Ausführungsform, bei der die Elastomermasse 32, 34 in die Hohlräume des Randprofils 18, 19 vor der Montage des Randprofils an den Kunststoff-Grundkörper 10 aufgespritzt bzw. aufgefüllt ist, auch die Evakuationsstelle 25 bereits durchstochen bzw. durchgebohrt gefertigt sein, d.h. als weitere Evakuationsöffnung.
Alternativ kann vorgesehen werden, dass bei der Herstellung des Kunststoff-Grundkörpers 10 im Extrusionsverfahren mindestens ein Randpro- fil 18, 19 direkt bei der Herstellung, noch innerhalb der Verformungstemperatur des Kunststoffs mit einer z.B. Pressvorrichtung geschlossen wird. Ferner kann vorgesehen werden, mindestens ein Randprofil 18, 19 in Hinzunahme einer Vergussmasse monolithisch zu bilden/verschließen. Bei allen möglichen Optionen der Bildung des Rand- profils 18, 19 setzen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung voraus, dass während und/oder im Anschluss an die Bildung des Randprofils 18, 19 das Randprofil eine elastomere primäre 18 und vorzugsweise eine elastomere sekundäre 19 Schicht aufweist, welche sich für eine erfindungsgemäße Vakuumevakuation eignet. Nach der erfindungsgemäßen Vakuumevakuation durch die hierfür vorgesehenen Evakuationsöffnungen 23, 24 und die (durchstechbare) Evakuationsstelle 25 sowie durch die elastomeren Schichten 32, 34 kann vorgesehen werden, dass die Stichstellen der Kanüle 35 gasdicht verschlossen werden (wie in Figur 6d gezeigt; dort hat sich der quer durch die Elastomermasse 32, 34 verlaufende Stichkanal der Kanüle 35 gewissermaßen wieder verschlossen). Der Erfindung liegt hierbei die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass nach der Vakuumevakuation des Hohlraums/der Hohlräume 12 und Ausleitung der Kanüle 35 die elastische Komponente 32, 34 des Randprofils 18, 19 den im Inneren des Kunststoff-Grundkörpers 10 gebildeten Unterdruck nicht unmittelbar entweichen lässt. Vielmehr zeigt sich, dass sich die Stichstelle im Besonderen bei Anwendung eines Elastomers mit geringer Härte während der Ausleitung der Kanüle 35 aus der in dem Randprofil 18, 19 befindlichen Elastomermasse 32, 34 auf eine effiziente Weise wieder verschließt. Ferner kann vorgesehen sein, dass u.a. die Stichstelle 23 an der dem Vakuum bildenden Hohlraum 12 abgewandten Seite unmittelbar nach Ausleitung der Kanüle 35 im Wesentlichen gasdicht versiegelt wird. Die Versiegelung kann u.a. durch tropfenartiges Einspritzen des gleichen wie im Randprofil 18, 19 verwendeten Elastomers, eines anderen, sich mit dem Elastomer monolithisch verbindenden Bauelements und/oder durch thermisches Veröden u.a. der Stichstelle 23 vorgenommen werden.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass alle der Außenatmosphäre zugewandten Flächen des Randprofils 18, 18a, 19, 19a mit ei- nem im Wesentlichen gasdichten, dünnschichtigen Abdeckmittel 36 kraftschlüssig abgedeckt werden (siehe Figur 6d), vorzugsweise in einer Weise, dass die Randabdeckung mehrere Millimeter bis wenige Zentimeter auf mindestens eine der Glasschichten 14, 16 abdeckend übergreift.
Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, dass das dünnschichtige Ab- deckmittel 36 lichtdurchlässig ist. Für eine solche gasdichte Randabdeckung kann z.B. ein Aluminiumklebeband vorgesehen werden. Die Randabdeckung sollte jedoch in einer Weise angebracht werden, dass auch die Randabdeckung dem Kunststoff-Grundkörper 10 innerhalb seines Ausdehnungskoeffizienten eine gewisse Dynamik erlaubt. Bei der Ausführungsform der Randabdeckung 36 mit einem Aluminiumklebeband kann bereits ein geringfügiger Faltenbalg in der Geometrie des Aluminiumklebebands den erforderlichen Spielraum für eine Längenausdehnung des Kunststoff-Grundkörpers 10 zur Verfügung stellen.
Liegt der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) z.B. einer PMMA- Stegdreifachplatte typischerweise bei etwa 2,8 W/ m2K, so können bei einer Aufführungsform des erfindungsgemäßen Abdeckelements 1 mit PMMA-Stegdreifachplatte als Grundkörper 10, teilweise evakuierten Hohlräumen 12 und bei einem Gewicht von etwa 8 kg/m2 dauerhaft bzw. sehr langfristig U- Werte von bis zu 0,6 W/m2K erzielt werden. Ein sol- eher Wärmedurchgangskoeffizient kann üblicherweise nur bei sehr hochwertigem 3-Fachisolierglas mit Argon- oder Krypton-Füllung erreicht werden, bei dem das Gewicht der Verglasung etwa 30 kg/m2 beträgt.
Die vorliegende Erfindung stellt demnach eine technische Lösung bereit, die sich durch eine schnelle, effektive sowie kostengünstige Vakuumeva- kuation auszeichnet. Bei bekannten vakuumevakuierten lichtdurchlässigen thermoplastischen Abdeckelementen hat sich hingegen gezeigt, dass der Einsatz von konventionellen Vakuumventilen mit maßgeblichen technischen Problemen behaftet ist. Vielmehr ist das Problem der gasdichten und kraftschlüssigen Montage eines konventionellen Vakuumventils, in einer - vor allem im Hinblick auf die Losmengen an Abdeckelementen, wie sie im Gewächshausbau benötigt werden - vorzugs- weise Online- Prozessgeschwindigkeit bis dato ein im Ganzen ungelöstes Problem. Die Höhe des Randprofils von Gewächshausabdeckungen aus thermoplastischen Kunststoffen ist - u.a. aus bautechnischen Gründen und Vorgaben - international zwischen 8 und 16 mm als Branchenstandard bekannt. In der Vergangenheit hat es sich mehrfach gezeigt, dass aufgrund der geringen Höhe des Randprofils - die Stelle, an der das Vakuumventil aus technischen Gründen vorzugsweise anzubringen ist - die bekannten vakuumevakuierten Abdeckelemente vor weitere bedeutsame Herausforderungen stellt. Insbesondere fehlen bei der Anzahl der benötigten Ventile geeignete Vakuumventile, die sowohl technische (d.h. mit geringer Bauelementhöhe) als auch wirtschaftliche Kriterien der Machbarkeit erfüllen. Infolge dessen verfehlten vorgesehene vakuumevakuierte lichtdurchlässige Abdeckelemente oftmals ihre Markteinführung.
Für die erfindungsgemäße Vakuumevakuation der Hohlräume 12 hat sich gezeigt, dass sich metallische Kanülen bis zu 4 mm Außendurch- messer und 2 mm Hohlnadeldurchmesser am besten eignen. Metallische Kanülen der eingangs genannten Art sind aus der Abdichtungs- und Injektionstechnik bekannt.
Hierbei hat sich gezeigt, dass die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Randprofils 18, 19, welches eine primäre elastische Randverbundkomponente 18 und eine sekundäre elastische Randverbundkomponente 19 aufweist, die kostenintensive Anschaffung und die aufwendige Aufbringung eines konventionellen Vakuumventils überflüssig macht.
Erfindungsgemäß wird zudem das im Wesentlichen umlaufende Rand- profil 18, 18a, 19, 19a des lichtdurchlässigen Abdeckelements 1 so bereitgestellt, dass auch an den Flächen des Randprofils 18, 18a, 19, 19a keine Luft in den Hohlraum/die Hohlräume 12 des Kunststoff-Grundkörpers eindringt bzw. diese langfristig stark vermindert wird. Die Erfindung basiert insofern auf dem Ansatz, dass neben der Abdeckung der Haupt- flächen des Kunststoff-Grundkörpers 10 mit Glasschichten 14, 16 erst mit der gasdichten Abdeckung (u.a. Aufspritzung mit einem Elastomer) des Randprofils 18, 18a, 19, 19a, mit anderen Worten mit der weitest möglichen gasdichten Verkapselung, sämtlicher der Außenatmosphäre zugewandten Flächen des Kunststoff-Grundkörpers 10, die technische Machbarkeit der gewünschten Wärmedämmung durch ein erzeugtes Vakuum maßgeblich und langfristig möglich wird.
Es ist im Übrigen allerdings nicht zwingend notwendig - wie beispielhaft in Figur 2 dargestellt -, dass das Randprofil 18 die Glasschichten 14, 16 gasdicht übergreift; vielmehr könnte die Konstruktion auch so gewählt werden, dass die Glasschichten 14, 16 nahe dem Umfangsrand des Kunststoff-Grundkörpers 10 einen Randbereich der Deckflächen des Kunststoff-Grundkörpers 10 freilassen, wobei dann das Randprofil 18 gasdicht unmittelbar die beiden Außenflächen 9 und 11 des Kunststoff - Grundkörpers 10 miteinander verbindet und somit die Glasschichten 14, 16 besonders dünn ausgebildet werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass aufgrund der erfindungsgemäßen Glasabdeckung 14, 16 des lichtdurchlässigen Abdeckelements 1 ein Auf- und Entquellen des Kunststoff-Grundkörpers 10 und in Folge dessen der unerwünschte Ausdehnungskoeffizient des Kunststoff-Grundkörpers 10 bis zu 10% verringert werden kann. Zudem wird auch das Eindringen von Luftfeuchtigkeit aus der Umgebungsluft in das Innere des Kunststoff- Grundkörpers 10 verringert, sodass in der Folge ein Beschlagen der In- nenflächen des Abdeckelements 1 maßgeblich unterbunden wird. Hierzu kann ferner vorgesehen sein, dass sich im und/oder am Randprofil 18, 19 und/oder in dem zumindest einen Hohlraum 12 des Abdeckelements 1 ein Trocknungsmittel befindet. Außerdem ergibt sich wegen der hohen Materialdichte der Glasschicht(en) 14, 16 eine sehr effiziente, gleichmä- ßige und nachhaltige Abführung von Kondenswasser - welches sich unweigerlich, auf Grund von hoher Luftfeuchtigkeit in einem Gewächshaus, auf der Oberfläche der dem Gewächshausinneren zugewandten Seite des Abdeckelements bildet. Ferner wird das lichtdurchlässige Abdeckelement 1 hinsichtlich der mechanischen und/oder chemischen Eigenschaf- ten, insbesondere seiner Biegefestigkeit, Kratzfestigkeit und Säurefestigkeit, verbessert.
Mit der erfindungsgemäßen Glasabdeckung 14, 16 des Kunststoff- Grundkörpers 10 wird zudem die Entflammbarkeit des lichtdurchlässi- gen Abdeckelements 1 deutlich reduziert. Somit kann das Abdeckelement 1 einer hohen Brandschutzklasse zugeordnet werden. Andererseits beeinträchtigen die vorzugsweise dünnen Glasschichten 14, 16 die gattungsgemäßen Eigenschaften des Abdeckelements 1 hinsichtlich Gewicht und Lichtdurchlässigkeit allenfalls geringfügig. Zusammenfassend ist festzuhalten, dass bei dem erfindungsgemäßen Abdeckelement 1 einerseits die Vorteile von Glas und zugleich eines Kunststoff- Hohlkammerkörpers genutzt sowie andererseits deren Eigenschaften signifikant verbessert werden.
Es kann vorgesehen sein, dass zugunsten einer verbesserten Haftung der jeweiligen Glasschicht(en) 14, 16 und der ihr/ihnen zugewandte(n) Flä- che(n) des Kunststoff-Grundkörpers 10 mindestens eine zu verklebende Fläche der Glasschicht 14, 16 und/oder mindestens eine der Glasschicht 14, 16 zugewandte Fläche des Kunststoff-Grundkörpers 10 strukturiert, u.a. aufgeraut, prismiert und/oder geriffelt ist. Dünnschichtiges, einsei- tig strukturiertes Flachglas ist beispielsweise aus dem Bereich der Pho- tovoltaikanlagen unter dem Namen„Patterned Solar Glass" bekannt. Die Oberflächenstrukturierung des erfindungsgemäßen Kunststoff- Grundkörpers 10 kann direkt bei der Herstellung und/oder nachträglich u.a. mechanisch vorgenommen werden. Zudem kann auch vorgesehen sein, dass mindestens eine, vorzugsweise dem Kunststoff-Grundkörper 10 abgewandte Fläche der Glasschicht 14, 16 mit einer Antireflexionsschicht, einer Low-E-Beschichtung und/oder z.B. einer„hydrophilen" („Glas mit selbstreinigenden Eigenschaften") Beschichtung ausgestattet ist. Auch der zumindest eine Hohlraum 12 des Kunststoff-Grundkörpers 10 kann u.a. mit einer Antireflexionsbeschich- tung versehen werden. Schließlich kann vorgesehen sein, dass vorzugsweise zumindest eine wesentliche Fläche der Glassicht 14, 16 ein„Diffussed Glass" aufweist, d.h. die Innen- und/oder Außenseite jeweils einer oder beider Glasschichten 14, 16. Femer kann auch durch die Anordnung, den Verlauf und/oder die Winkel der Stege 13 und/oder die Bildung des Randprofils 18, 19 eine teilweise Minderung des Ausdehnungskoeffizienten der plattenförmigen Elemente 5 und/oder des Kunststoff-Grundkörpers 10 vorgesehen wer- den.
Der Erfindung liegt die weitere überraschende Erkenntnis zugrunde, dass es vor allem bei einer bevorzugten Ausführungsform des lichtdurchlässigen Abdeckelements 1, bei dem der Kunststoff-Grundkörper 10 aus Polymethylmethacrylat (PMMA) besteht, ausreichend ist, die im gegen- seitigen Abstand angeordneten parallelen plattenförmigen Elemente 5 des Kunststoff-Grundkörpers 10 bis zu 30% dünner zu gestalten als bei bekannten Abdeckelementen. Hierdurch ist es möglich, das erfindungsgemäße lichtdurchlässige Abdeckelement 1 günstiger und mit noch geringerem Gewicht herzustellen. Vor und/oder während der Bildung des Randprofils 18, 19 kann ferner vorgesehen sein, die Luftfeuchtigkeit im Inneren der Hohlräume 12 des Kunststoff-Grundkörpers 10 - um der unerwünschten Längenausdehnung des Kunststoff-Grundkörpers 10 entgegenzuwirken - auf unter 40% und vorzugsweise unter 30% zu senken. Es wird daher vorgeschlagen, die Bildung des Randprofils 18, 19 z.B. in einem als„Cleanroom" bekannten Raum mit den vorgenannten Luftfeuchtigkeitswerten vorzunehmen.
Die Hohlräume 12 des Abdeckelements 1 können zumindest teilweise evakuierbar sein. Dabei ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass mindestens in einem Hohlraum 12 des Abdeckelements 1 kein Vakuum gebildet wird. Hiermit wird erreicht, dass in Regionen mit starkem Schneefall an der der Witterung zugewandten Oberfläche des Abdeckelements 1, wo kein Vakuum gebildet wird, eine höhere Wärmekon- vektion stattfindet und damit die Schneedecke an dieser Stelle linear unterbrochen ist und somit das Abschmelzen und/oder Abgleiten der Schneedecke in Richtung einer Rinne/Traufe zugunsten einer bestmöglichen Freigabe der Gewächshausdachfläche unterstützt wird. In einer alternativen Ausführungsform kann mindestens ein Hohlraum 12 des Abdeckelements 1 mit einem im Wesentlichen transparenten Isolationsmittel wie z.B. Argon und/oder Kryptongas gefüllt werden. Im Gegensatz zu einem mit bekannten Abdeckelementen abgedeckten Gewächshaus, bei dem Heizkessel und/oder Kraft- Wärme- Kopplungsanlagen von bis zu mehreren Megawatt Heizleistung notwendig sind, kommt ein mit dem erfindungsgemäßen Abdeckelement abgedecktes Gewächshaus mit einem deutlich kleineren Heizkessel und/oder einer kleineren Kraft-Wärme-Kopplungsanlage für die Warmwasseraufbereitung aus. In Folge dessen finanzieren die erzielten Einsparungen bei der Größe der Heizkesselanlage - sowie beachtliche zusätzliche Einsparungen bei allen dem Heizkessel vor- und nachgeschalteten technischen und mechanischen Komponenten und/oder Anlagen - etwa 2/3 der Initialinvestition ein mit dem erfindungsgemäßen, lichtdurchlässigen Abdeckelement abgedecktes Gewächshaus.
Betriebswirtschaftliche Berechnungen zeigen, dass die verbleibenden etwa 1/3 der Initialinvestition nach wenigen Jahren zusätzlicher Einsparungen an Heizmittelkosten ihren Break-Even-Point erreichen werden.
Ein mit dem erfindungsgemäßen Abdeckelement abgedecktes Gewächshaus verursacht zudem über Jahrzehnte hinweg maßgeblich geringere C02-Emissionen.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Figuren sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
Liste der Bezugszeichen:
I Abdeckelement
5 Plattenförmiges Element
9 Unten liegende Außenfläche des Kunststoff-Grundkörpers
10 Kunststoff-Grundkörper
II Oben liegende Außenfläche des Kunststoff-Grundkörpers
12 Hohlraum
13 Steg
14 Glasschicht 15 Klebeschicht
16 Glasschicht
18 Primäres Randprofil Längsseite
18a Primäres Randprofil Querseite
19 Sekundäres Randprofil Längsseite
19a Sekundäres Randprofil Querseite
20 Evakuierungsventil
23 Einspritzstelle Elastomer, zgl. Evakuationsstichstelle/ Primärdichtung
24 Einspritzstelle Elastomer, zgl. Evakuationsstichstelle/ Sekundärdichtung
25 Angebohrte, durchstechbare Evakuationsstichstelle der Hohl- raum-zugewandten Wand
26 Einspritzstelle für Randprofil 18a
27 Einspritzstelle für Randprofil 19a
28 Einspritzstelle für Randprofil 18
30 Hohlraum des Randprofils 18a
31 Hohlraum des Randprofils 19a
32 Elastomer im Randprofil 18
34 Elastomer im Randprofil 19
35 Kanüle
36 Abdeckmittel

Claims

Ansprüche
Lichtdurchlässiges wärmedämmendes Abdeckelement (l), insbesondere für Gewächshausabdeckungen, aufweisend: einen Grundkörper (10), der mindestens zwei voneinander beabstandet angeordnete parallele plattenförmige Elemente (5) aufweist; und zumindest ein seitlich verlaufendes Randprofil (18, 18a, 19, 19a), das zusammen mit dem Grundkörper (10) mindestens einen Hohlraum (12) bildet, der gegenüber der Außenatmosphäre im Wesentlichen abgedichtet ist; wobei der Grundkörper (10) auf zumindest einer seiner dem zumindest einen Hohlraum (12) abgewandten Außenflächen (9, 11) mit einer Glasschicht (14, 16) kraftschlüssig verbunden, vorzugsweise verklebt, ist.
Abdeckelement (1) nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der Glasschichten (14, 16) eine Dicke zwischen 0,1 und 3,2 mm, bevorzugt zwischen 1,2 und 2 mm, aufweist.
Abdeckelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine dem Grundkörper (10) zugewandte Fläche der zumindest einen Glasschicht (14, 16) und/oder mindestens eine der Außenflächen (9, 11) des Grundkörpers (10) strukturiert ist.
Abdeckelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Fläche der zumindest einen Glasschicht (14, 16) und/oder mindestens eine Fläche des Grundkörpers (10) zumindest eine vorteilsimminente Beschichtung aufweist, insbesondere eine Antireflexionsbeschichtung, eine Low-E- Beschichtung, eine hydrophile Beschichtung und/oder eine, vorzugsweise zwischen l und 60 Mikrometer dicke,
Haftgrundierung.
Abdeckelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest eines der plattenförmigen Elemente (5) des Grundkörpers (10) im Wesentlichen aus einem lichtdurchlässigen thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus
Polymethylmethacrylat (PMMA) und/oder aus Polycarbonat (PC), besteht.
Abdeckelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verklebung zwischen den unterschiedlichen
Ausdehnungskoeffizienten der zu verklebenden Bauelemente regulierend wirkt.
Abdeckelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Randprofil (18, 18a, 19, 19a) ein zumindest teilweise elastisch ausgebildetes Primärrandprofil (18, 18a) und ein zumindest teilweise elastisch ausgebildetes Sekundärrandprofil (19, 19a) aufweist.
Abdeckelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Luftfeuchtigkeit im Inneren des Grundkörpers (10) nach Bildung des umlaufenden Randprofils (18, 19, 18a, 19a) unter 40% beträgt.
Abdeckelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Hohlraum (12) des Grundkörpers (10) zumindest teilweise vakuumevakuierbar ist und/oder wobei in mindestens einem einer Mehrzahl von Hohlräumen (12) des Grundkörpers (10) ein Vakuum gebildet wird und in mindestens einem der Hohlräume (12) kein Vakuum gebildet wird. Abdeckelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Randprofil (18, 19) zumindest teilweise mit einem Elastomer (32, 34) gefüllt ist, wobei das Elastomer (32, 34) von einer Hohlnadel (35) zum zumindest teilweisen
Vakuumevakuieren zumindest eines Hohlraums (12) des
Abdeckelements (1) durchstechbar ist und wobei das Elastomer (32, 34) die erzeugte Stichstelle während des Ausleitens der Hohlnadel (35) im Wesentlichen gasdicht verschließt.
Abdeckelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Randprofil (18, 19) mit einem, vorzugsweise dünnschichtigen und gasdichten, Abdeckmittel (36) abgedeckt wird, vorzugsweise so, dass das Abdeckmittel (36) auf mindestens eine der Glasschichten (14, 16) abdeckend übergreift.
Verfahren zur Herstellung eines lichtdurchlässigen
wärmedämmenden Abdeckelements (1), aufweisend die folgenden Schritte:
Bereitstellen eines Grundkörpers (10), der mindestens zwei voneinander beabstandet angeordnete parallele plattenförmige Elemente (5) aufweist; Bereitstellen zumindest eines seitlich verlaufenden Randprofils
(18, 18a, 19, 19a), um zusammen mit dem Grundkörper (10) mindestens einen Hohlraum (12) zu bilden, der gegenüber der Außenatmosphäre im Wesentlichen abgedichtet ist; und kraftschlüssiges Verbinden, vorzugsweise Verkleben, des
Grundkörpers (10) auf zumindest einer seiner dem zumindest einen Hohlraum (12) abgewandten Außenflächen (9, 11) mit einer Glasschicht (14, 16). Randprofil (18, 19) für ein lichtdurchlässiges wärmedämmendes Abdeckelement (1), wobei: das Randprofil (18, 19) zumindest teilweise mit einem Elastomer (32, 34) gefüllt ist; wobei das Elastomer (32, 34) von einer Hohlnadel (35) zum zumindest teilweisen Vakuumevakuieren zumindest eines Hohlraums (12) des Abdeckelements (1) durchstechbar ist; und wobei das Elastomer (32, 34) die erzeugte Stichstelle während des Ausleitens der Hohlnadel (35) im Wesentlichen gasdicht verschließt.
Verfahren zum Vakuumevakuieren eines lichtdurchlässigen wärmedämmenden Abdeckelements (1), aufweisend die folgenden Schritte:
Durchstechen eines in einem Randprofil (18, 19) des
Abdeckelements (1) angeordneten Elastomers (32, 34) mit einer Hohlnadel (35); zumindest teilweises Vakuumevakuieren zumindest eines Hohlraums (12) des Abdeckelements (1); und im Wesentlichen gasdichtes Verschließen der erzeugten Stichstelle durch das Elastomer (32, 34) während des Ausleitens der
Hohlnadel (35).
Verfahren nach Anspruch 14, wobei eine Mehrzahl von zumindest teilweise mit einem Elastomer (32, 34) gefüllten Kammern des Randprofils (18, 19) gleichzeitig mit einer eine Mehrzahl von kammartig angeordneten Hohlnadeln (35) aufweisenden
Evakuationsvorrichtung durchstochen wird.
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