Dübel

mini|hochkant|Kunststoffdübel, Spreizwirkung beim Eindrehen einer Universalschraube

Ein Dübel ist ein in der Verbindungstechnik gebrauchtes Bauteil. Er wird bei Werkstoffen angewendet, bei denen durch Eindrehen einer Schraube kein belastbares Schraubengewinde im Gegenstück eingeschnitten werden kann. Ursprünglich wurde unter einem Dübel lediglich der noch im Zimmerei- und Tischlergewerbe gebrauchte Holzdübel verstanden. Mitunter wird zur Unterscheidung von Letzterem der Begriff Schraubdübel benutzt.

Beim Eindrehen einer Schraube in ausreichend feste und zugleich nachgiebige Materialien wie Holz, Blech und viele Kunststoffe ist kein Dübel notwendig.

Anwendung Dübel werden in ein zylindrisches Loch in gemauerte, betonierte oder mit Platten versehene Wände, Decken oder Böden als Zwischenteil eingesetzt. Beim Eindrehen der Holz- oder Spanplatten-Schraube spreizt sich der Dübel. Durch Kraftschluss zwischen Dübel und umgebenden Material und manchmal mit Formschluss ist die Schraube gegen Herausziehen gesichert. In hartem Werkstoff wird das Dübelloch mit Hartmetallschneiden-Bohrern (Betonbohrer) gesetzt.

Standarddübel bestehen aus Kunststoff und werden gemeinsam mit handelsüblichen Holz- oder Spanplatten-Schrauben verwendet. Für spezielle Anwendungen gibt es verschiedenste Varianten. Vielfach werden Dübel mit dazu passenden Schrauben als Set verkauft.

Zum Einleiten schwerer Lasten vorwiegend in Beton werden nur Bauteile aus Metall verwendet, die oft gleichfalls als Dübel bezeichnet werden. Der bessere Begriff ist Stahlanker. Ein solcher Anker ist außen mit Metallgewinde zur Aufnahme einer Befestigungsmutter versehen. Er kann mit Metallteilen, die im Bohrloch gespreizt werden, kombiniert sein oder ins Bohrloch als Verbundanker eingeklebt werden.

Dübel gibt es in verschiedenen Durchmessern und Längen. Die Auswahl des geeigneten Dübels ist von verschiedenen Kriterien anhängig. Zustand des Untergrundes Baustoff des Untergrunds: Beton, Mauerwerk und Plattenbaustoffe Homogenität des Untergrunds (eine unverputzte Kellerdecke) oder mehrschichtige Oberflächen wie bei Oberputz/Unterputz auf Kalksandstein Hohlräume im Untergrund, wie bei Gipskarton-Wand mit dahinter liegendem Isolierstoff. Dafür sind spezielle Klappdübel im Handel. Tiefe des Untergrunds: Eine nicht-tragende Zwischenwand aus Kalksandstein kann 12,5 cm dick sein – der gewählte Dübel sollte kürzer sein, damit er die Wand nicht durchdringt. Kräfte, welche der Dübel aufnehmen und von Schraube oder Haken auf den Untergrund übertragen muss

Geschichte mini|Holzdübel: Durchmesser 10 mm, Länge 50 mm mini|links|Alte Dübel aus Holz mini|Dübel mit Gewebeeinlage in Blechhülse Der Begriff Dübel wurde von Holzdübel (auch: Dolle) übernommen; beider Funktionen sind allerdings verschieden. Der Schraubdübel ermöglicht eine Verbindung mittels einer Schraube, während der Holzdübel – ähnlich wie ein Nagel – die Verbindung selbst herstellt.

Vor der Verwendung von Schraubdübeln wurden Löcher eingelassen oder mit dem Meißel geschlagen. Darin wurde ein Stück Holz eingegipst oder eingemörtelt. In dieses Holz konnte die Schraube eingedreht werden. Bei einer anderen Methode wurde mit dem Hammer ein Stück Holz in ein Bohrloch eingeschlagen und mit der eingedrehten Schraube gespreizt und somit zusätzlich verpresst.

Der erste industriell gefertigte Spreizdübel war der 1910 von dem Briten John Joseph Rawlings erfundene und 1911 beim Patentamt in London angemeldete Typ (Erteilung des Patents 22680/11 am 14. Januar 1913). Der Dübel bestand aus Hanfschnur und einem Klebstoff aus Tierblut. Der erste in Deutschland industriell gefertigte Spreizdübel, ein Stück Hanfschnur in einer Blechhülse, wurde 1926 von Upat aus Hamburg geliefert.

Im Jahr 1928 wurde beim Reichspatentamt unter DRP 555384 das Patent für den „Hülsenspreizdübel“ auf den Namen von Ingenieur Fritz Axthelm – Gründer und Mitinhaber der Firma Niedax (gegr. 1920) – erteilt und beim staatlichen Materialprüfungsamt Berlin amtlich auf Belastbarkeit geprüft. Der Niedax-Dübel wurde zunächst aus Metall gefertigt und nach dem Zweiten Weltkrieg aus Kunststoff. Axthelm ist somit der gesicherte Erfinder des Kunststoffdübels.

Am 2. März 1953 erteilte das Patentamt Bern Richard Heckhausen (Tox Dübel Technik) Erfindungsschutz.Haupt-Patent Nr. 286.793

Die ersten Kunststoff-Spreizdübel von Thorsman (Patent 1957) wurden aus Nylon-Rundstäben gefertigt. Sie werden in ein Bohrloch gesteckt. Der seit Jahrzehnten weltweit erfolgreichste Dübel kam 1958 von Artur Fischer auf den Markt. Fischer meldete sein Patent am 7. November 1958 an, die Ausgabe der Patentschrift 1097117 erfolgte am 13. Juli 1961 durch das Deutsche Patentamt. Oswald Thorsmans Sohn Mats Thorsman hält den Fischer-Dübel für ein Plagiat des Thorsman-Dübels. Einer gerichtlichen Entscheidung zufolge sei die Erfindung seines Vaters die ursprüngliche gewesen. Fischers Patentschrift beansprucht allerdings nicht die Erfindung des Kunststoff-Spreizdübels für sich, sondern bezieht sich auf eine Form, die sowohl eine Spreizung des Dübels in weichem Material (Formschluss) als auch eine Verformung des Dübels ohne Spreizung in hartem Material erlaubt (Kraftschluss durch Einklemmen), sodass Schrauben mit denselben Dimensionen wie bei weichem Material ungehindert in hartes Material eingeschraubt werden können.

Dübel werden somit seit kurz nach 1945 aus Kunststoff, Metall oder aus beidem gemeinsam gefertigt und sind in vielen Bauformen für unterschiedliche Wände, Decken und Böden erhältlich.

Wirkprinzip mini|thumbtime=14|Funktionsweise eines Kunststoffspreizdübels

Die Schraube formt sich im inneren Teil des Dübels ein Gegengewinde, wobei sie das Dübelmaterial plastisch verformt und zusätzlich radial nach außen verdrängt, sie spreizt also den Dübel. Freie Räume bei unebener oder poriger Lochwand werden vom Dübelmaterial ausgefüllt, wobei ein Formschluss gegen Herausziehen entsteht. Hauptsächlich ist diese Verbindung aber kraft- beziehungsweise reibschlüssig. Die im Dübelmaterial entstehenden Radialkräfte führen vorwiegend zu dessen elastischer radialer Verformung. Die elastischen Kräfte wirken auf die unnachgiebige Lochwand als Normalkraft, die senkrecht dazu eine proportionale Haftreibungskraft zur Folge hat. Der elastische Hohlzylinder zwischen Schraube und zum Beispiel Mauerwerk ist dick genug, dass die Radialkräfte gleichmäßig auf ein eventuell unebenes Loch verteilt werden. Am äußeren Lochrand nehmen die Radialkräfte stetig ab, sodass bei sprödem Mauerwerk dort nichts abplatzt.

Bei Baustoffen mit porigem Gefüge und geringer Druckfestigkeit wie Gipsplatten werden Dübel mit besonders langer Spreizzone verwendet. Diese muss länger sein, als die zu durchbohrende Platte dick ist. Diese Spreizdübel gehen erst im Hohlraum hinter der Platte auseinander und geben dadurch Halt.

Dübel allgemeiner Anwendung Standard-Spreizdübel mini|Standarddübel in verschiedenen Größen: Durchmesser 4 bis 14 mm

Der am häufigsten gebrauchte Dübel ist ein Spreizdübel und besteht aus Polyamid. Er wird zusammen mit standardisierten Schrauben, meistens Holzschrauben, verwendet. Sein Innendurchmesser ist kleiner als der Durchmesser der Schraube. Daher spreizt sich der Dübel durch die eingedrehte Schraube radial. Um die Verformung zu erleichtern, ist der Dübel teilweise längs geschlitzt. Schraubendurchmesser und -länge beeinflussen die Funktion.

Maße S 4 S 5 S 6 S 8 S10 S12 S14 S16 S20 Außendurchmesser 4 5 6 81012141620 Dübellänge 20 25 30 40 Innendurchmesser 3,8 4,7 6,0 Bohrerdurchmesser 4,0 5,0 6,0 8,0 Bohrlochtiefe ≥30 ≥35 ≥45 ≥55 Schraubendurchmeser 3–4 4–5 4,5–6 Schraubenlänge ≥29 ≥36 ≥46 max. Last in kN (axial) bei Schraubendurchmesser 4 5 6 8 10 12 12 16 Beton 0,28 0,40 0,60 1,10 1,50 1,85 2,26 3,88 Vollziegel 0,24 0,28 0,40 Porenbeton 0,05 0,07

Die Schraubenlänge ergibt sich aus der in der Tabelle angegebenen Mindestlänge plus der Dicke des zu befestigenden Materials. Beispiel für „S 8“: Eine Holzplatte in der Stärke von 16 Millimeter soll an der Wand befestigt werden, um daran schweres Werkzeug aufzuhängen. Die Senkkopfschraube soll also mindestens 46 mm + 16 mm = 62 mm lang sein. Das nächstgrößere Maß wäre 65 mm.

Die Schraube soll in der Wand immer am hinteren Ende des Dübels etwas überstehen (mindestens um einen Schraubendurchmesser), um den Dübel ausreichend spreizen zu können. Deshalb ist das Bohrloch auch immer etwas tiefer als die Dübellänge. Wenn eine längere Schraube verwendet wird, muss das Bohrloch entsprechend tiefer gebohrt werden, damit die Schraube hinten nicht anstößt.

Die zulässige Last in kN entspricht etwa einer Gewichtsbelastung mit angegebener Maßzahl geteilt durch 100. Beispielsweise hält eine Holzschraube mit 5 mm Durchmesser in einem Standarddübel „S 6“ in Beton etwa 40 kg, aber nur 5 kg in Porenbeton.

Zu beachten ist, dass der Dübel mit dem vorderen Rand am massiven Teil der Wand abschließt. Wenn davor ein Verputz angebracht ist, muss der Dübel dahinter angesetzt und die Schraube entsprechend länger gewählt werden. Nach dem Bohren muss der Bohrstaub ausgeblasen oder ausgesaugt werden.

Nageldübel mini|hochkant|Nageldübel

Eine neuere Entwicklung sind Nageldübel (auch: Schlagdübel), bei denen eine speziell geformte, mitgelieferte Schraube (auch: Schraubnagel, Nagelschaube), in die Kunststoffhülse eingeschlagen wird. Der Nagel ist in seiner Länge auf die Dicke des zu befestigenden Bauteils abgestimmt. Der Dübel wird mit dem Nagel durch das Bauteil ins Bohrloch gesteckt (Durchsteckmontage), und dann wird der Nagel ganz eingeschlagen. Deshalb ist die Montage wesentlich schneller, jedoch sind Nageldübel nicht so tragfähig wie die normalen Dübel (Schraubendübel). Das Gewinde auf dem Nagel ist sägezahnförmig geschnitten. Er lässt sich leicht einschlagen, aber nicht leicht herausziehen. Sein Kopf hat eine Anschlussform für einen Schraubendreher, um eine eventuelle Demontage zu erleichtern.

Gipskartondübel mini|hochkant|Gipskartondübel aus Metall mini|hochkant|Kunststoff-Gipskartondübel, mit Setzwerkzeug aus Metall

Gipskarton hat eine geringe Druckfestigkeit, und meistens sind die Platten dünn, weshalb keine Spreizdübel verwendbar sind. Spezielle Gipskartondübel, auch Porenbeton-, Leichtbau- oder Rigipsdübel genannt, sind Einschraubhülsen: Sie schneiden sich mit ihrem tiefen Außengewinde einen Formschluss in die Gipsplatte, über den kleinere Belastungen eingeleitet werden können. Sie werden mit einer Montagehilfe, die vorne das erforderliche Loch bohrt, in einem Zug in handelsübliche Gipskartonplatten eingedreht. Sie verlangen hinter der Platte einen kleinen Hohlraum für das handelsüblich mitgelieferte Werkzeug und für zu lange in sie eingebrachte Befestigungsschrauben. Für höher belastete Verbindungen werden Hohlraumdübel verwendet, wobei genügend Raum hinter der Platte erforderlich ist, um Dübelteile radial „auszufahren“ und mit ihnen axialen Formschluss über eine größere Kontaktfläche herzustellen.

Dämmstoffdübel Dämmstoffe sind noch weniger fest als Gips. Dämmstoffplatten sind aber in der Regel dicker als Gipskartonplatten, sodass die geringere Festigkeit mit größerer Einschraublänge kompensiert werden kann. Dämmstoffdübel sind länger als Gipskartondübel, denen sie sonst sehr ähnlich sind. Sie haben manchmal einen tellerförmigen äußeren Abschluss, dürfen aber deswegen nicht mit den Tellerdübeln verwechselt werden, mit denen eine Dämmstoffplatte selbst auf festem Untergrund befestigt wird. Solche nagelartigen Dübel haben einen langen Stiel, der in ein Loch im festen Untergrund eingeschlagen wird und dort durch Klemmen hält und so die Dämmstoffplatte befestigt.

Es gibt zudem Dämmstoffdübel aus Metall: eine Schraubenfeder, deren untere Spitze zum Eindrehen in Styropor angeschliffen ist, und der Dübelkopf hat eine Öse zum Eindrehen der Schraube.

Hohlraumdübel mini|hochkant|Hohlraumdübel aus Metall