GEYER, Manfred (Schlüsseläckergasse 13, Tribuswinkel, A-2514, AT)
HOLY, Katharina (Himbergerstraße 37/5/1, Schwechat, A-2320, AT)
HAMPL, Gerd (Stuchsengasse 9, Bruck an der Leitha, A-2460, AT)
ZEDNIK, Brigitte (Edelmühlgasse 10, Au am Leithagebirge, A-2410, AT)
HUTTERER, Walter (Goldwaldstraße 80, Ebergassing, A-2435, AT)
SEELMANN, Peter (Dreiständegasse 3/2, Wien, A-1230, AT)
GEYER, Manfred (Schlüsseläckergasse 13, Tribuswinkel, A-2514, AT)
HOLY, Katharina (Himbergerstraße 37/5/1, Schwechat, A-2320, AT)
HAMPL, Gerd (Stuchsengasse 9, Bruck an der Leitha, A-2460, AT)
ZEDNIK, Brigitte (Edelmühlgasse 10, Au am Leithagebirge, A-2410, AT)
HUTTERER, Walter (Goldwaldstraße 80, Ebergassing, A-2435, AT)
| Patentansprüche 1. Formkörper, dadurch gekennzeichnet , dass er ei e Dicke von 1 bis 15 ΓΩΓΠ 3.ufweist , er durchsturzsicher ausgestaltet ist, er eine reißfeste Anordnung aus Kunststoff aufweist, weiche in eine Matrix aus einem thiermo 1asti schen Kunststoff e ingearbe itet. i st. , wobei ■ die reißfeste Anordnung Fäden und/oder Seile und/oder Bänder umfasst, 'welche zweidimensional entlang der längsten und der zweitlängsten Seite des Formkörpers so angeordnet sind, dass sie ein Netz oder Gitter oder Gewebe ausbilden, ■ der Abstand der Fäden und/oder Seile und/oder Bänder je eils 1 bis 25 mm beträgt " der Durchmesser der Fäden / Seile bzw. die Dicke der Bänder 0,1 bis 1,5 mm beträgt ■ die Fäden und/oder Seile und/oder Bänder nur an einem Teil der Kreuzungspunkte, bevorzugt an keinem Kreuzungspunkt, fest miteinander verbunden sind, d.h. so angeordnet sind, dass sie sich bei Krafteinwirkung auf den Formkörper gegeneinander bewegen können. 2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. , dass es sich um eine transparente oder nicht transparente, farbige oder nicht farbige Platte handelt . Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass es sich um ein einen eine transparenten oder nicht transparenten, farbigen oder nicht farbigen zwei oder dreidimensional verformten Formkörper handelt . Formkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass das Verhältnis aus Stichhöhe zur Dicke des Formkörpers an der dicksten Stelle im Bereich von 150 zu 1, bevorzugt 100 zu 1, besonders bevorzugt 75 zu 1 liegt. Formkörper nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Dachelement, bevorzugt um eine Lichtkuppel oder Tonnenge ölbe handelt. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die reißfeste Anordnung aus Polyamid, PP, PS oder Polyester besteht . Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da.durch gekennzeichnet , dass das Verhältnis aus Dicke des Formkörpers an der dicksten Stelle zu Durchmesser der Fäden/Seile im Bereich von 20 zu 1 bis 5 zu 1, bevorzugt 15 zu 1 bis 5 zu 1 liegt. Formkörper nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , dass die reißfeste Anordnung eine Reißdehnung (gemessen nach DIN EN ISO 13934) von 1 bis 60 besonders bevorzugt von 10 bis 60% und ganz besonders bevorzugt von 20 bis 50 % aufweist. 9. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem thermoplastischen Kunststoff um ein (Meth) acrylat oder ein Polycarbonat handelt . 10. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die reißfeste Anordnung in den thermop1asti schen Kunststoff eingegossen und somit eine Platte oder ein 2- oder 3-dimensional geformter Körper erhalten wird. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweidimensional oder dreidimensional geformter Körper aus einer Platte mit bereits eingegossener reißfester Anordnung hergestellt wird. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte auf eine Temperatur von bevorzugt 160 - 200°C erhitz, danach durch Blasformen oder durch einen Vakuumtiefziehprozess in die gewünschte zwei- oder dreidimensionale Form gebracht, anschließend abgekühlt und aus der Form genommen wird . Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet , dass die Position der reißfesten Anordnung mittels Abstandshaltern festgelegt wird. 'Verwendung eines Formteils nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Baikonverkleidung, Geländerverkleidung (auch beleuchtet) , Ski1ift Abst rz,sicherung, Fassadenplatten mit Netz, Überdachungselemente , Trennwände für Autobusse, Traktorenverglasung, Maschinenschutz, allgemein Schwirambadabdeckung, Verkleiden von Notrufsäulen auf Autobahnen, Baustellensicherung, Stadion Sicherheitsabsperrungen, Welldächer, Sichere Dachverg1asung, Carρorts , Kabinenverg1asung , Schiffssicherheits erglasung, Laufbrücken, Sicherheitskabinen für Fensterputzer, Arbeitsmasc inenverglasung, Robotermanipulationszellen . |
Die Erfindung betrifft Formkörper die sich als leichte Bauelemente eignen und ' vorzugsweise lichtdurchlässig sind. Formteile dieser Gattung sind beispielsweise Lichtkuppeln oder Tonnengewölbe 3.US ACrylglasplatten . Sie werden
vorzugsweise als lichtdurchlässiges Dachelement eingesetzt. In Österreich gibt es durchschnittlich 35 Unfälle pro Jahr, bei denen Dacharbeiter z.B. bei Reparatur von Kl imaanlagen, Satellitenanlagen, Schneeräumungen, Wartungen etc., durch eine Lichtkuppel aus transparenten Kunststoffen stürzen und sich schwer verletzen. Zehn bis zwanzig Prozent dieser Unfälle enden tödlich! Auch in Deutschland sind, jährlich wegen Durchsturzunfallen von Lichtkuppeln Todesopfer zu beklagen,
Stand der Technik
DE 79 31 201 Ul beschreibt starre, einstückige Formkörper aus biaxial gerecktem, plattenförmigem Kunststoff von mindestens 1 mrn Dicke, dessen Rand nicht in einer Ebene liegt. Diese Körper werden als Bedachungselemente
verwendet . DE 93 16 382,7 Ul beschreibt eine flache Pyramidenkuppel aus Kunststoff, enthaltend eine Mehrzahl von gradlinig begrenzten ebenen Pyramidenflächen, die an leicht
gerundeten Kantenflächen zusammenstoßen . US 4,223,493 beschreibt ein Bedachungselement aus einer Stegplatte und einer über der Stegplatte angeordneten massiven gewölbten Platte. Die massive gewölbte Platte und die Stegplatte werden durch Distanzstücke auf einen Abstand zwischen 10 mm bis 40 mm gebracht.
Alle zuvor genannten Formkörper v/erden zwar als
Bedachungselemente eingesetzt erfordern jedoch zusätzliche Sicherungen um den heutigen Sicherheitsstandards gerecht zu werden. Zu diesen Sicherungsmaßnahmen gehören:
- voll flächige Gitter onstruktion mit Baustahlgitter innerhalb des Aufsetzkranzes
- außenseitige vollflächige Abdeckung der Konstruktion durch Gitter oder gelochte Bleche
- Anschlageinrichtung mit Einzelanschla.gpun.kten bzw. horizontalen Führungen, wo am Dach befindliche
Personen mittels Anseilen vor dem Absturz gesichert werden
- vollflächige Gitterkonstruktionen wie z, B. ein
Gitterzaun rund um die Lichtkuppel . Die zuvor beschrieben Sicherheitseinrichtungen bei
Dachverglasung bzw. Elementverglasungen mit
Gefahrenpotential sind sehr aufwendig, teuer oder bieten, unzureichende Sicherheit. Eine Möglichkeit auf zusätzliche Sicherungsmaßnahmen zu verzichten wurde durch, die Entwicklung von. Lichtkuppeln verwirklicht, welche mit einer Durchsturzsicherung
ausgerüstet sind. Dazu wurde ein weitmaschiges Metallnetz, welches an einem Metallrahmen befestigt ist, verwendet (siehe Figur 1). Dieses am Metallrahmen montierte
Metallnetz wird zwischen der Außen- und der Innenschale befestigt und liegt lose zwischen den Schalen. Die
Befestigung des Metallrahmens erfolgt über die Verschraubung der Lichtkuppeln mit dem Aufsatzkränz . Diese Art der Durchsturzsic erung wird z. B. von der Fa. Sadler in Österreich vertrieben. Als Nachteil der oben beschriebenen Durchsturzsicherung aus Metalldrähten ist zu bewerten, dass die bisher bekannten Verarbeitungsmethoden von Lichtkuppeln sich auf eine biaxiale Verformung beschränken . Der Gestaltungsspielraum der Planer und Architekten wird also stark eingeschränkt. Als weiterer Nachteil ist zu sehen, dass das Metallgitter in der Lichtkuppel deutlich sichtbar ist (siehe Figur 1} .
Am Beispiel - Metallnetz -, welches zwischen der Außen- und. der Innenschale der Lichtkuppel eingebracht wird, wird zudem der große Mehraufwand sichtbar. So muss für jedes Dachelement eine entsprechende Metallnetzkonstruktion angefertigt werden. Ferner besteht immer das Risiko e-i.ner nicht einwandfreien Verarbeitung bzw. Montage . In der SP 1 029 984 AI werden Formkörper aus
thermoplastischem Kunststoff beschrieben welche
Kunst st.offfäden um.fassen die i.n d.i.e Polymerraatrix
eingegossen sind. Diese Formkörper werden als
Lärmschutzwände verwendet, wobei die Fäden der Vermeidung von Splitterbildung- bei einem Aufprall dienen. Dies wird dadurch, erreicht, dass die Bruchstücke an den Fäden hängen bleiben. In den Lärmschutzwänden werden gut sichtbare farbige Fäden verwendet um Vogelschlagprobleme zu
vermeiden. Formkörper nach diesem Prinzip sind als
Bedachungen ungeeignet, da sie viel zu schwer sind, einen deutlichen Schattenwurf erzeugen und auch den
Sicherheitsanforderungen für Bedachungen nicht genügen. Aufgabe
In Anbetracht des oben diskutierten Standes der Technik bestand daher die Aufgabe Forinkörper bereitzustellen, welche zur Herstellung von Bedachungen oder Trennelementen in Gefahrenbereichen verwendet werden können und die die zuvor diskutierten Nachteile nicht oder nur in verringertem Maße aufweisen. Eine spezielle Aufgabe bestand darin
Forinkörper zu entwickeln, die ohne zusätzliche
Sicherungsmaßnahmen den Sicherheitsanforderungen genügen. Eine weitere spezielle Aufgabe bestand darin Formkörper zu entwickeln, die ohne zusätzliche Sicherungsmaßnahmen den Sicherheitsanforderungen genügen und gleichzeitig leicht und einfach zu verarbeiten sind sowie einen reduzierten Schattenwurf im Vergleich zu den bekannten Formkörpern auf eisen .
Weitere nicht, explizit genannte Aufgaben ergeben sich aus dem GesamtZusammenhang der nachfolgenden Beispiele,
Beschreibung und Ansprüche.
Gelöst werden diese Aufgaben durch die in der ria.chfolgend.eri Beschreibung, den Beispielen und Ansprüchen näher
definierten Formkörper .
Die Erfinder haben überraschend, herausgefunden, dass es möglich ist leichte Formkörper herzustellen, die den
Sicherheitsanforderungen für Bedachungen genügen, indem eine geeignete reißfeste Anordnung, in einer speziellen Art und Weise, in eine dünne Polymermatrix eingearbeitet und somit ein durchsturzsicherer Forinkörper hergestellt wird. Die Erfinder haben dabei gefunden, dass es notwendig ist, dass sich die erfindungsgemäß verwendete reißfeste
Anordnung von der Polymermatrix in Richtung der
Aufschlagenergie lösen kann und eine hinreichende
Bewegungsfreiheit besitzt um eine auf den Formkörper einwirkende Schlagenergie entsprechend der EN 1873 zu absorbieren. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die reißfeste Anordnung Fäden und/oder Seile und/oder Bänder umfasst, welche entlang der längsten und
zweitlängsten Seite des Formkörpers so angeordnet sind, dass sie ein Netz oder Gitter oder Gewebe ausbilden.
Entlang- der längsten und zweitlängsten Seite bedeutet nicht, dass die Fäden und/oder Seile und/oder Bänder parallel zu diesen Seiten angeordnet sein müssen. Auch diagonale oder sonstige Anordnungen sind möglich. Durch diese Formulierung soll lediglich die Ebene definiert werden in der die reißfeste Anordnung liegt.
Erfindungsgemäß muss ferner sichergestellt werden, dass die Fäden und/oder Seile und/oder Bänder an möglichst wenigen der Kreuzungspu kte, bevorzugt an kei em Kreuzungspunk , fest miteinander verbunden sind, d.h. dass sie so
angeordnet sind, dass sie sich bei Krafteinwirkung auf den Formkörper gegeneinander bewegen können. Mit anderen
Worten, die Fäden bzw. Seile bzw. Bänder dürfen nur an wenigen Kreuzungspu kten, bevorzugt gar nicht, miteinander verknotet oder verklebt oder anderweitig fest verbunden sein. Bevorzugt sind die Seile, Bänder oder Fäden nur an 50%, besonders bevorzugt an weniger als 25%, ganz besonders bevorzugt an weniger als 10%, speziell bevorzugt an weniger als 5% und ganz speziell bevorzugt an 0% der
Kreuzungspunkte miteinander verbunden. Die erfindungsgemäß verwendete reißfeste Anordnung zeichnet sich somit bei entsprechender Krafteinwirkung auf den
Formkörper durch eine hohe Bewegungsfreiheit in sich und in alle Dimensionen des Formkörpers aus und unterscheidet sich somit, stark, von z. B, fixen Netzen.
Die erfindungsgemäßen Formkörper bieten eine breite Palette an Gestaltungsmöglichkeiten, da die reißfeste Anordnung neben dem bevorzugten Polyamid auch aus anderen Materialien wie PE, PP, Polyester etc. bestehen kann.
Die erfindungsgemäßen Formkörper können sowohl als einfache Formen wie z. B. als Platte als auch in einer zwei- oder dreidimensional geformten Gestallt hergestellt werden. Es können somit auch aufwendig dreidimensional geformte Körper wie z. B. Lichtkuppeln hergestellt werden. In allen Fällen zeichnen sich, die erfindungsgemäßen Formkörper dadurch aus . , dass sie sehr leicht und durchsturzs icher sind. Dies ist bei dreidimensional geformten Körpern besonders
erstaunlich, da es gelungen ist die Einflüsse des
Formgebungsprozesses zu kompensiere .
Unter einem zweidimensional geformten Körper werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Formkörper verstanden die man erhält in. dem man. einen plattenförmigen Formkörper um eine Achse gleichmäßig oder ungleichmäßig biegt und/oder knickt. Dabei sind auch mehrere Vor- und Rückbiegungen (z . B. Wellenform} und/oder Knicke um diese Achse möglich.
Beispiele für zweidimensional geformte Formkörper finden sich in der EP 1 029 984 AI. Unter einem dreidimensional geformten Formkörper werden entsprechend Formkörper
verstanden die man erhält in dem man einen plattenförmigen Formkörper um zwei Achsen gleichmäßig oder ungleichmäßig biegt und/oder knickt (z. B„ Lichtkuppel} .Dabei kann es selbstverständlich zu Streckungen und Stauchungen des
Körpers kommen. Für die Festlegung ob ein Körper im Sinne der vorliegenden Erfindung als zwei- oder dreidimensional geformt anzusehen ist, gilt jedoch o.g. Definition.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Formkörper,, insbesondere der erfindungsgemäßen drei dimen s iona1 verformten
Formkörper, lassen sich wie folgt zusammenfassen :
• Im Gegensatz zu Lichtkuppeln bei denen die
Durchsturzsicherung aus Metalldrähten besteht, ist die Montage der erfindungsgemäßen Formkörper nicht auf eine biaxiale Montage beschränkten, sodass der
Gestaltungsspielraum der Planer und Architekten stark erweitert wird.
Das Problem, dass das Metallgitter in der Lichtkuppel des Standes der Technik deutlich sichtbar ist, sodass es durch die Schattenbildung des Gitters zu optischen Irritationen kommt, insbesondere bei darunter
befindlichen Arbeitsplätzen, konnte minimiert werden .
Im Stand der Technik muss die Sicherung des
Metallrahmens sehr sorgfältig ausgeführt werden, z.B Verschraubung mit dem Aufsatzkranz, da sonst keine entsprechende Sicherung vorhanden ist. Dies entfällt bei den erfindungsgemäßen Formteilen .
• Ein wesentlicher Nachteil der LichtkuppeIn des Standes der Technik ist die Splitterbildung nach dem Aufschlag des Prüfkörpers . Der Prüfkörper wird zwar durch die Metalldrähte gefangen und kann nicht durchfallen.
Durch die gebrochenen spitzen und scharfen Teile der Lichtkuppel, kann es aber dennoch ohne Fangsicherung zu gefährlichen Verletzungen kommen . Auch dieses Problem wurde gelöst. Das Gewicht der erfindungsgemäßen Formkörper ist deutlich geringer als bei solchen mit Metallrahmen
Der Hersteilprozess bzw. Montageprozess der bishe verwendeten Metallnetze ist konstruktiv sehr viel aufwendiger und kostenintensi er
Die erfindungsgemäßen Formteile bieten einen optimalen Schutz vor Verletzungsgefahr bei Durchsturz durch die gebrochenen Kuppelteile, verringern somit die
Unfallgefahr und vermeiden Todesfälle
Die erfindungsgemäßen Formkörper bieten fast
uneingeschränkte I:i chtdurch1ässigkeit trotz
DurchSturzsicherung
Sine hohe Wirtschaftlichkeit und. Kostenersparnis durch Vereinfachung des Herstellprozesses/Montageprozesses der Durchsturzsicherung bei Lichtkuppeln/Dachelemen- ten/Elementverglasungen ist bei den erfindungsgemäßen Formkörpern gewährlei stet
Die erfindungsgemäßen Formteile stellen eine
Gesamtlösung- bei der Montage dar, d.h. es müssen zusätzlichen Arbeitsschritte für eine
Durchsturzsicherung durchgeführt werden, da die entsprechende Fangsicherung in der Platte integriert ist
Den bestehenden Normen durchsturzsicher nach EN 1873 der Klasse SB 450 und nach GS Bau 18 des
Hauptverbandes der deutschen Berufsgenossenschaft wir^ entsprochen
Die gesamte Sicherheitseinrichtung wird bei den erfindungsgemäßen Formkörpern als eine Einheit von einem Hersteller produziert
Der Öffnungsmechanismus der Lichtkuppeln/Dachelemen- te/Elementverglasungen wird durch die
Durchsturzsicherung nicht beeinträchtigt
Reinigung und Wartung werden durch den Wegfall des zusätzliches Handlings eines Metallgitters erleichter
Bedingt durch den durch die Polymermatrix und der integrierten Fangsicherung entstandenen Verbund kommt es zu kaum einer Splitterung des Materials beim Bruch
Die erfindungsgemäß verwendete Durchsturzsicherung lässt sich in alle Richtungen einfach verformen und bedingt daher kaum Einschränkungen in der
Gest.altungsfreiheit
Die erfindungsgemäßen Formkörper stellen sortenreine Lösungen dar. Durch den Wegfall einer Mischung aus Metall und Kunststoff sind sie umweltfreundlich und wieder verwertbar • Sie bieten Individualität und ästhetisch ansprechende Anmutung sowie uneingeschränkte Designmöglichkeiten in Form, Ausführung und. Farbe
• Die Widerstandsfähigkeit, Belastbarkeit und
Langlebigkeit und ein Schutz über Jahre hinweg der durchsturzsicheren Acrylglasplatte in Bezug auf
Freibewitterung und UV-Beständigkeit ist gewährleistet
• Die Einset zbarkeit bei vielen anderen.
Sicherheitsvorrichtung neben Dachelementen ist
gewährleistet
Die erfindungsgemäßen Formkörper, bevorzugt eine Platte oder ein dreidimensional verformter Formkörper,
insbesondere ein Dachelement, eine Lichtkuppel oder ein Tonnengewölbe, bestehen bevorzugt aus einem
tnermop1as tischen Kuns tstoff, besonders bevorzugt aus
Poly imeth} acrylat (PMMA) oder Polycarbonat (PC). Sie können transparent, nicht, transparent, matt, glänzend oder farbig sein. Insbesondere bevorzugt handelt es sich um einen transparenten, thermoplastischen Kunststoff. Die Kunststoffe können entsprechende dem Fachmann bekannte Zuschla.gsst.offe wie z. B. Schlagzähmodifier oder Füllstoffe aufweisen.
Die reißfeste Anordnung aus Kunststoff umfasst Fäden und/oder Seile und/oder Bänder, welche wie oben beschrieben zweidimensional über die Fläche des Formkörpers so
angeordnet sind, dass sie ein Netz oder Gitter oder Gewebe ausbilden. Wie ebenfalls bereits erwähnt dürfen die Fäden und/oder Seile und/oder Bänder nur an einigen Kreuzungspunkten, bevorzugt an keinem Kreuzungspunkt, fest miteinander verbunden sein. Es hat sich weiterhin als besonders vorteilhaft erwiesen,, wenn die reißfeste
Anordnung zur Sicherstellung einer noch besseren
Flexibilität und Dämpfungswirkung eine Reißdehnung
(gemessen nach DIN EN ISO 13934) von 1 bis 60 %, besonders bevorzugt von 10 bis 60% und ganz besonders bevorzugt von 20 bis 50 % aufweist. Die erfindungsgemäß verwendeten Fäden bzw. Seile weisen einen Durchmesser von 0, 001 - 1,5 mm, bevorzugt 0,01 - 1,5 nun, besonders bevorzugt 0,1 bis 1,3 mm, ganz besonders bevorzugt. 0,5 bis 1,2 mm und speziell bevo zugt 0,7 - 1,2 mm auf. Die sehr dünnen Fäden mit einem Durchmesser von weniger als 0,1 mm werden dabei zu Seilen mit einem
entsprechenden Durchmesser verarbeitet. Dadurch kann u.a. der störende Schattenwurf bei Lichtdurchstrahlung optimiert und die Kosten gesenkt werden . Ferner war es überraschend, dass so geringe Durchmesser die Durchstur zsic erheit teilweise sogar noch verbessern.
In einer ersten speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der erfindungsgemäß
verwendeten reißfesten Anordnung um eine Anordnung in der oben definierten Form aus Polyamid mit einer Reißdehnung
(gemessen nach DIN SN ISO 13934} von 10 bis 60%, bevorzugt von 20 bis 50 %. Beispiele hierfür sind Netze der Firma SEFAR (z.B. NT EX 06), Netze der Firma DECO WERKE (z.B. Artikel Nr. 02/09000000/000/103), Fäden der Firma Filkemp (Produkt PA, Typ KJ2S, Aufmachung MEADA 6000M) } oder der
Firma Monofil - Technik GmbH oder der Forma Perlon Monofil GmbH. In einer zweiten speziellen Ausführungsform handelt es sich bei der erfindungsgemäß verwendeten reißfesten Anordnung um eine Anordnung in der oben definierten Form aus
Polypropylen (PP) mit einer Reißdehnung (gemessen nach DIN E ISO 13934) von 10 bis 60%, bevorzugt von 20 bis 50 %. Beispiele hierfür sind Netze der Firma SEFAR (z.B.
PROPYLTEX 05) , Netze der Firma LECO WERKE aus PP, Fäden entsprechender Herste! 1er . In einer dritten speziellen Ausführungsform handelt es sich bei der erfindungsgemäß verwendeten reißfesten Anordnung um eine Anordnung in der oben definierten Form aus Polyethylen (PE) mit einer Reißdehnung (gemessen nach DIN EN ISO 13934) von 1 bis 50%, bevorzugt von 10 bis 40 %. Beispiele hierfür sind Netze der Firma LECO WERKE aus PE .
In einer vierten speziellen Ausführungsform handelt es sich bei der erfindungsgemäß verwendeten reißfesten Anordnung um eine Anordnung in der oben definierten Form aus Polyestern mit einer Reißdehnung (gemessen nach DIN EN ISO 13934) von 10 bis 60%, bevorzugt von 20 bis 50 %. Beispiele hierfür sind Netz Schlingen Firma Schiigen (z.B. Monofil 161800).
Wie bereits erläutert umfasst die reißfeste Anordnung Fäden und oder Seile und / oder Bänder, Bei Seilen handelt es sich erfindungsgemäß um Erzeugnisse, welche aus Fäden nach bekannten Verfahren zu Seilen verarbeitet wurden. Bei
Bändern handelt es sich z. B. um Extrudate aus den o.g. Kunststoffen welche keine runde Form aufweisen.
Wie ebenfalls bereits angedeutet sind die Fäden und/oder Seile und/oder Bänder erfindungsgemäß zweidimensional über die Fläche des Formkörpers so angeordnet, dass sie ein Netz oder Gitter oder Gewebe ausbilden, wobei sie nur an einem Teil der Kreuzungspunkte, bevorzugt an keinem
Kreuzungspunkt, fest miteinander verbunden sind. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass
erfindungsgemäße Fäden und/oder Seile und/oder Bänder so aufgespannt werden, dass sie ein Gitter bilden welches anschließend von der Polymermatrix umhüllt wird. Es ist aber auch möglich die Fäden und/oder Seile und/oder Bänder nach bekannten Verfahren zu einem entsprechend
grobmaschigen Gewebe zu verarbeiten und anschließend in die Po1yrnerraa.trix e inzube11en .
Im Falle von Netzen ist darauf zu achten, dass es sich nicht um Netze handelt die an den Kreuzungspunkten verklebt oder verknotet sind, sondern, dass es sich z. B. um
schlingenförrnige Netze handelt, bei denen sich die
einzelnen Fäden an de Kreuzungspunkten gegeneinander bewegen können .
Die Fäden und/oder Seile und/oder Bänder müssen so
angeordnet sein, dass ihr Abstand, jeweils 1 bis 25 mm, bevorzugt 2 bis 15 mm und besonders bevorzugt 5 bis 15 mm beträgt. Dabei müssen keine quadratischen Maschen
entstehen. Rechteckige oder anderweitig geformte Maschen sind ebenfalls möglich. Die Abstände in den jeweiligen.
Achsen können variieren und auch die Abstände entlang einer Achse können variieren. Dies ermöglicht entsprechend vielfältige Gestaltungsspielräume. Die engen Abstände tragen wesentlich zur Einhaltung der
S icherh.eitsanforderungen bei . Die Maschenweiten bzw .
Fadenabstände können entsprechen der Größe und den
Anforderungen des Formkörpers angepasst werden. Die Einbringung der reißfesten Anordnung in die
Polymermatrix erfolgt, bevorzugt derart, dass zunächst, ein Formkörper in Form einer Polymerplat e mit eingebetteter reisfester Anordnung hergestellt wird. Dieser Formkörper kann anschließend zu Formkörpern mit komplexer Gestalt verformt, werden. In einem bevorzugten Verfahren wird dabei der Formkörper mit. entsprechenden Heizgeräten wie z.B.
einem IR - Strahler, Umluftofen, oder entsprechenden
Heiz tischen auf eine Tempera ur von bevorzug 160 - 200 °C gebracht . Der so erwärmte Formkörper wird danach bevorzugt durch Blasformen oder durch einen Vakuumtiefziehprozess in die gewünschte zwei- oder dreidimensionale Form gebracht. Danach wird der Formkörper abgekühlt und aus der Form genommen . Die Heizquellen, insbesondere die IR - Strahler können einseitig oder zweiseitig verwendet werden . Andere dem Fachmann bekannte Verformungsverfahren können natürlich auch eingesetzt werden .
Die Polymerplatte wird bevorzugt nach einem Gießverfahren hergestellt . Die erfindungsgemäßen Formkörper sind eher dünnwandig und somit leicht und kostengünstig. Sie weisen daher bevorzugt eine Dicke an der dicksten Stelle von 1 bis 15 mm,
besonders bevorzugt 2 bis 12 und ganz besonders bevorzugt 3 bis 10 mm auf.
Um die Sicherheitseigenschaften noch weiter zu verbessern weisen die erfindungsgemäßen Formkörper bevorzugt ein
Verhältnis aus Dicke des Formkörpers an der dicksten Stelle zu Durchmesser der Fäden/Seile bzw. Dicke der Bänder im Bereich von 20 zu 1 bis 5 zu 1, bevorzugt 15 zu 1 bis 5 zu 1 liegt. Weiterhin ist. es mit den erfindungsgemäße Formkörpern erstmals gelungen durchs urzsichere , dreidimensional verformte Körper mit einem engen Radius bei gleichzeitig geringer Dicke herzustellen. Das Verhältnis aus Stichhöhe zur Dicke des Formkörpers liegt an der dicksten Stelle im Bereich von 150 zu 1, bevorzugt 100 zu 1, besonders
bevorzugt 75 zu 1.
Die (Meth) acrylate Eine besonders bevorzugte Gruppe von Monomeren stellen (Meth) acrylate dar. Der Ausdruck (Meth) acrylate umfasst Metnacrylate und Acrylate sowie Mischungen aus beiden.
Diese Monomere sind weithin bekannt. Zu diesen gehören unter anderem (Meth) acrylate, die sich von gesättigten Alkoholen ableiten, wie beispielsweise Methyl (meth) acrylat, Ethy1 (meth) acry1at , Propy1 (meth ) acry1at ,
I so ropy.1 (meth) acry1at , n-Buty1 (meth} acry1at ,
tert . -Butyl (meth) acrylat, Butoxymethyl (meth) acrylat,
Pentyl (meth) acrylat, Hexyl (meth) acrylat,
Heptyl (meth) acrylat , Octyl (meth) acrylat ,
I soocty.1 (meth) acry.1at, Isodecy.1 (meth) a.cry1at ,
Tetrahydrofurfuryl (meth) acrylat, Cyclohexyl (meth) acrylat und 2-Ethylhexyl (meth) acrylat; (Meth) acrylate, die sich von ungesättigten Alkoholen ableiten, wie beispielsweise
01ey1 ( eth ) acry1at , 2-Propiny1 (meth) acry1at ,
A1.1y1 (met.h) acry.1at , Viny1 (meth) acry1at; Äry1 (meth) acry1ate , wie beispielsweise Benzyl (meth) acrylat oder
Phenyl (meth) acrylat , wobei die Arylreste jeweils unsubstituiert oder bis zu vierfach substituiert sein können; Cycloalkyl (meth) acrylate, wie beispielsweise
3 -Vinylcyclo exyl (meth} acry1at , Borny1 (meth) acrylat ;
Isobornyl (meth) acrylat , Hydroxylalkyl (meth) acrylate, wie beis ie.1 sweise 3 -Hydroxy ropy1 (ineth ) acrylat, 3,4-
Dihydroxybutyl (meth) acrylat, 2-Hydroxyethyl (meth) acrylat, 2 -Hydroxypropyl (meth) acrylat ; Glycoldi (meth) acrylate, 'wie beispielsweise 1 , 4-Butandiol (meth) acrylat, (Meth) acrylate von Etheralkohole , wie beispielsweise
Tetrahydrofurfuryl (meth) acrylat ,
Vinyloxyethoxyethyl (meth) acrylat; Amide und Nitrile der (Meth) acrylsäure, wie beispielsweise
N- ( 3-Dimethylaminopropyl ) (meth) acrylamid,
N- (Diethylphosphono) (meth) acrylamid, l-Methacryloylamido-2- methyl-2-propanol; schwefelhaltige Methacrylate, wie beispielsweise Sthylsulfinylethyl (meth) acrylat , 4-
Thiocyanatobutyl (meth) acrylat,
Ethy1su1 fon y1ethy1 (meth ) acry1a.t ,
Thiocyanatomethyl (meth) acrylat,
Methylsulfinylmethyl (meth) acrylat,
Bis ( (meth) acryloyloxye thyl ) sulfid; mehrwertige
(Meth) acry1ate , wie beispie1 swei se
Trimethyloylpropantri (meth) acrylat .
Diese Monomere können einzeln oder als Mischung verwendet werden. Hierbei sind Mischungen besonders bevorzugt, die Methacrylate und Acryl säureester enthalten .
Die Polycarbonate
Weitere besonders bevorzugte Monomere sind die
Polycarbonate. Polycarbonate sind in der Fachwelt bekannt. Polycarbonate können formal als Polyester aus Kohlensäure und aliphatischen oder aromatischen Dihydroxy-Verbindungen betrachtet werden. Sie sind leicht zugänglich durch Umsetzung von Digiykoien oder Bisphenolen mit Phosgen bzw. Kohlensäurediestern durch Polykondensations- bzw.
Umesterungsreaktionen .
Hierbei sind Polycarbonate bevorzugt, die sich ' von
Bisphenolen ableiten. Zu diesen Bisphenolen gehören
insbesondere 2, 2-3is- (4-hydroxyphenyl) -propan (Bisphenol A) , 2, 2-Bis- (4-hydroxyphenyl) -butan (Bisphenol B) ,
1, 1-Bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexan (Bisphenol C) ,
2, 2 ' -Methylendiphenol (Bisphenol F) , 2, 2-Bis (3, 5-dibrom- 4-hydroxyphenyl) propan (Tetrabrombisphenol A) und
2 , 2-Bis (3, 5-dimethy1-4-hydroxyphenyl ) propan
(Tetra ethyIbisphenol A) ,
Üblich werden derartige aromatische Polyca.rbon.ate durch Grenzflächenpolykondensation oder Umesterung hergestellt, wobei Einzelheiten in Encycl . Polym. Sei. Engng. 11, 648- 718 oder in Ulimann' s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 7. Auflage (2009), Artikel „Poiycarbonates" dargestellt s ind ,
Bei der Grenzflächenpolykondensation werden die Bisphenole als wässrige, alkalische Lösung in inerten organischen Lösungsmi11e1 , wie beispie1s eise Methy1ench1 orid,
Chlorbenzol oder Tet.rahyd.rofuran, emulgiert und in einer Stufenreaktion mit. Phosgen umgesetzt. Als Katalysatoren gelangen Amine, bei sterisch gehinderten Bisphenolen auch Phasentransferkatalysatoren zum Einsatz. Die resultierenden Polymere sind in den verwendeten organischen Lösungsmitteln löslich.
Über die Wahl der Bisphenole können die Eigenschaften der Polymere breit variiert werden. Bei gleichzeitigem Einsatz u terschiedlicher Bisphenole lassen sich in Mehrstufen- Polykondensat ionen auch Block-Polymere aufbauen. Die Polycarbonate werden beispielsweise von Bayer
MaterialScience unter der Marke MAKROLGN® oder von Sabic unter der Marke LEXÄN® vertrieben.
Die Polycarbonate stellen eine amorphe thermoplastische Formmasse dar und lassen sich mit allen für Thermoplaste üblichen Verfahren verarbeiten, wie beispielsweise
Spritzguß oder Extrusion. Die Verarbeitungstemperaturen betragen beim Spritzguß ca. 280 Grad Celsius bis 320 Grad Celsius und bei der Extrusion zwischen ca. 240 Grad Celsius und 280 Grad Celsius, Vor der Verarbeitung der Formmasse muss die Restfeuchte der Formmasse durch Trocknung auf unter 0,01 Gew.-% gebracht werden.
Die erfindungsgemäßen Formkörper können wie bereits
angedeutet hergestellt werden, in dem die reißfeste
Anordnung aus Kunststoff in den Kunststoff des
Matrixmaterials eingegossen wird.
Vorzugsweise wird die reißfeste Anordnung in einen Bereich definiert durch die Mitte ± 50 %, bevorzugt ± 25 %,
besonders bevorzugt ± 10 %, ganz besonders bevorzugt ± 5 %, bezogen auf die Dicke des Formkörpers am jeweiligen
Messpunkt , eingelegt. In einer alternativen Ausführungsform wird die reißfeste Anordnung 1 mm unter der äußeren Oberfläche des
erfindungsgemäßen Formkörpers eingelegt.
Um die richtige Position der reißfesten Anordnung aus
Kunststoff gewährleisten zu können, können Distanzhalter bevorzugt mit einer Toleranz +/- 0,1 mm hergestellt und. eingebaut werden. Die erfindungsgemäßen Formkörper weisen den speziellen Vorteil auf, dass die zwei bzw. dreidimensionale Verformung mit bereits eingegossener, reißfester Anordnung möglich ist und gleichzeitig die Durchsturzsicherhei t gewährleistet werden kann.
Bei den erfindungsgemäßen Formkörpern handelt es sich bevorzugt um Dachelemente, besonders bevorzugt um
Lichtkuppeln, Die erfindungsgemäßen Formkörper können aber auch als Trennelemente in Gefahrenbereichen wie z . B. als Balkonverkleidung, Geländerverkleidung (auch
beleuchtet) , Skilift Absturzsicherung, Fassadenplatten mit Netz, Überdachungseleraente, Trennwände für Autobusse, Traktorenverglasung, Maschinenschutz, allgemein
Schwimmbadabdeckung, Verkleiden von Notrufsäulen auf
Autobahnen, Baustellensicherung, Stadion
Sicherheitsabsperrungen, We11dächer, S ichere
Dachverg1asung, Car orts , Kabinenverg1asung,
Schiffssicherheitsverglasung, Laufbrücken,
Sicherheitskabinen für Fensterputzer,
Arbeitsmaschinenverg1asung, Robotermanipu1ations z.e11en eingesetzt werden.
Meßmethoden :
Die Durchsturzsicherheit wird geprüft entsprechend der Norm EN 1873 6.4.2.2.1. Diese Prüfung dient der Beurteilung des Verhaltens eines Formkörpers in einer Laborumgebung, bei einem Aufschlag durch einen sphärokonischen 50 kg schweren Sack der aus einer vorgegebenen Höhe von 60 cm - 240cm fällt. Eine kugelförmige Prüflehre mit einem Durchmesser von > 300 mm. darf durch keine, durch den Aufschlag
entstandene Öffnung, durchfallen. Es darf somit beim Test kein Loch mit einem Durchmesser von > 300 mm in der
Lichtkuppel entstehen.
Die nachfolgenden Beispiele dienen zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung, schränken diese aber in keiner Weise ein.
Beispiele Beispiel 1:
Herstellung einer erfindungsgemäßen Plexiglasplatte mit Durchsturzs icherung- im Wasserbadverfahren a} Allgemeine Prozeßbeschreibung
Im Wasserbadverfahren wird gegossenes Acrylglas
hergestellt. Der Guss erfolgt dabei zwischen 2
Formglasplatten . Zunächst wird die Form mittels einer
Dichtschnur aus PVC (oder ähnlichem) abgedichtet und durch Klammern fixiert. In diese Form wird danach ein
Vorpolymerisat oder MMA (Ansatz) gefüllt. Der Ansatz kann übliche Zusätze für die Polymerisation beinhalten. Die Polymerisation erfolgt in einem Wasserbecken oder in einem Umluftofen. Bei der Polymerisation im Wasserbad wird der Prozess in einem Ofen zur Postpolymerisation abgeschlossen. Im Umluftofen erfolgt, der gesamte Vorgang über einen gesteuerten Vorgang . b) detaillierte Prozeßbeschreibung b.a) Formenbau b.a.a) mit einem Netz als reißfester Anordnung Die Dichtschnür wird auf die untere Glasplatte aufgebracht . Danach wird das Netz für die Durcnsturzsicherung auf die Glasplatte gelegt und so fixiert, dass es die gewünschte Position in der fertigen Platte einnimmt. Die obere
Glasplatte wird auf die untere Glasplatte positioniert und die Form mit Klammern verschlossen.
b.a.b) mit Polyamidfäden als reißfester Anordnung
Die Dichtschnur wird auf die untere Glasplatte aufgebracht. Danach werden die Polyamidfäden, welche zuvor auf Leisten in genau definierten Abstand angebracht wurden, mittels der Leisten über die Glasplatte gespannt und an der Glaskante fixiert. Die Form wird mit der oberen Glasplatte
geschlossen und mit Pressstempel fixiert. Die Polyamidfäden werden an der Glaskante von den Leisten geschnitten und. die Leisten von den Glasplatten gezogen. Die Form wird mit Klammern fixiert. c.) Befüllung
Die Form wird mittels eines Hubzylinders und Saugern an einer Seite aufgezogen und mit dem Ansatz unter
Schrägstellung der Form befüllt. Durch den offenen
Formenbau sind alle Variationen des Eingießens möglich. Der Formenbau ist eine manuelle Tätigkeit. Da an diesem Punkt keine Automatisierung vorhanden ist, gestaltet sich der Bau flexibel. Die Art und Form des zu gießenden Produktes ist nur durch die Größe der Glasplatte limitiert. Beispiel 2 :
Eine ΡΜΜΆ-Platte mit Durchsturzsic erung aus einem PA-Netz mit einem Fadendurchmesser ' von 0,9 mm und einer
Maschenweite von 5 mm der Fa.Sefar Nitex 06 wurde
entsprechend Beispiel 1 hergestellt. Danach wurde daraus wie folgt eine Lichtkuppel einer Stärke von 4 mm gefertigt: Die Platte wurde mittels TR -Strahler einseitig auf 180° erwärmt, in einem Spannrahmen eingeklemmt und. auf eine Stichhöhe von 3öcm aufgeblasen. Nach dem Erkalten der
Kuppel wurde diese aus der Form genommen und für die
Stoßbeanspruchung entsprechend der EN 1873
vorbereitet, (siehe Figur 2} . Ein Bruchversuch entsprechend der oben genannten Norm EN
1873 zeigte ein überaus positives Resultat. Auch bei einer Tieftemperatur von - 20 °C war die Bruchsicherhei t
gewähr.leistet. Es wurde dabei die Lichtkuppel mit 3 Fallversuchen aus verschiedenen Höhen 0,6m 1,2m und 1,5m belastet.
Obwohl die Kuppel bereits beim ersten Fallversuch gebrochen war, konnten auch die nachfolgenden Fall ersuche die Kuppel nicht durchschlagen (siehe Figur 3} .