AT511180B1 - Profilelement aus Kunststoff - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Profilelement aus Kunststoff, insbesondere für Fensterflügel und andere Verglasungsträger oder Fensterrahmen, mit einer Mehrzahl von Kammern (7, 7a, 11, 13) wobei Kammern (7, 7a, 11, 13) mit einem Schaumstoffmaterial (8) ausgeschäumt sind und in zumindest einer der Kammern (7a, 13) ein Armierungselement (9, 12) vorgesehen ist, wobei äußere Kammern (7b, 11b) eines feststehenden und eines beweglichen Rahmens mit einer wärmeabsorbierenden Beschichtung oder Farbgebung versehen und vollständig mit einem Polyurethanschaum mit einer Dichte von 30 kg/m3 bis 40 kg/m3 ausgeschäumt und insgesamt zumindest 75% aller Kammern des feststehenden oder beweglichen Rahmens mit dem Polyurethanschaum mit einem Wert von 0,021 bis 0,031 vollständig ausgeschäumt sind.
Description
Beschreibung
PROFILELEMENT AUS KUNSTSTOFF
[0001] Die Erfindung betrifft ein Profilelement aus Kunststoff, insbesondere als Rahmenprofilund Fensterflügel oder andere Verglasungsträger sowie für Fensterrahmen o. dgl., mit einerMehrzahl von Kammern.
[0002] Fensterflügel- oder -rahmenprofile, die, auf Gehrung geschnitten, zu allgemeinen viersei¬tigen Fensterflügeln oder Fensterrahmen verbunden werden, sind aus Stabilitäts- und Isolati¬onsgründen gekammert ausgeführt, d.h. der Profilquerschnitt ist mit einer Mehrzahl von Stegenin eine Anzahl von Kammern unterteilt, die im Allgemeinen zur Vermeidung unnötiger Komplika¬tionen bei der Extrusionsherstellung der Profile luftgefüllt sind.
[0003] Zur Verbesserung der Festigkeit im Bereich einer oder mehrer Glasscheiben (Zwei- oderDrei-Scheiben-Verbundglas) ist im Bereich der Glasscheibe innerhalb einer der größeren Kam¬mern des Profilelementes bzw. Fensterflügelprofiles auch bereits eine Armierung eingesetztworden, um die Stabilität des Fensterrahmens zu gewährleisten.
[0004] Es ist darüber hinaus bekannt, zur Verbesserung der Isolationseigenschaften von Profil¬elementen aus Kunststoff für Fensterprofile (Fensterflügel oder Fensterrahmen) partiell Einla¬geprofile aus Polyurethanschaum zu verwenden, nachdem das unmittelbare Ausschäumen vonProfilkammern von Fensterprofilen technologische Problem aufwirft (vgl. DE 103 56 49 A1).
[0005] Auch der Einsatz von Polyurethanschaumkernen in einigen Kammern eines Profilele¬mentes für die Herstellung von Fenster- oder Türrahmen (vgl. AT 410 350 A) bereitet allerdingsbei größeren Abmessungen der Elemente Schwierigkeiten und ist auch nicht zufriedenstellendim Hinblick auf die erreichbaren Wärmeübergangswerte.
[0006] Aus der US 2011/0011006A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Fenster- oderTürrahmens bekannt, der aus Hohlprofilelementen besteht und eine Kammer aufweist, dieeinen isolierenden Schaumkern enthält, wobei zunächst alle Hohlprofilelemente zur Ausbildungdes Rahmens zusammengebaut werden und danach der isolierende Schaumkern in flüssigerForm in eine Kammer eingebracht und diese ausgeschäumt wird, worauf weitere Kammernausgeschäumt werden können.
[0007] Aus der EP 1 245 775 A2 ist ein Kunststoffprofil bekannt, welches mittels Fasersträngenfaserverstärkt ausgebildet ist. Aus der Druckschrift AT 374 241 ist ein Mehrkammern-Hohlprofilfür Fensterrahmen bekannt, der allerdings ohne entsprechende Verstärkungselemente lediglichin einer Mittelkammer eine Ausschäumung vorsieht.
[0008] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Profilelement aus Kunststoff anzu¬geben, das einerseits leicht ist, jedoch hinsichtlich seiner Wärmeübertragungswerte Pas¬sivhausanforderungen genügt, andererseits aber auch eine hohe Steifigkeit und mechanischeTragfähigkeit aufweist. Ferner soll ein entsprechender Fensterflügel (Flügelrahmen) und einFensterrahmen sowie eine Kombination aus diesen als komplettes Fenstersystem angegebenwerden.
[0009] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich des Profilelementes mit den Merkma¬len der Patentansprüche 1, 2 oder 3 gelöst. Hinsichtlich eines Fensterflügels, eines Fenster¬rahmens oder einer Kombination aus Fensterflügel und Fensterrahmen wird die vorgenannteAufgabe mit den Merkmalen der Patentansprüche 8, 10 und 11 gelöst.
[0010] Vorzugsweise ist das Armierungselement, insbesondere ein C-förmiges oder vergleich¬bares offenes Stahlwinkelelement vollständig in das Schaumstoffmaterial eingebettet.
[0011] Vorzugsweise weist dieses das Schaumstoffmaterial, insbesondere Polyurethanschaumkeine höhere Verarbeitungs- oder exotherme Reaktionstemperatur als 80 bis 90°C auf.
[0012] Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
[0013] Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigenZeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen: [0014] Fig. 1 ein Profilrahmen eines Fensterflügels nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt.
[0015] Fig. 2 eine Kombination eines Fensterflügels mit einem Fensterrahmen im
Querschnitt.
[0016] Fig. 3a - 3d eine Computer-Simulationsdarstellung zum Isothermenverlauf bei der
Kombination nach Fig. 2 sowie einem weiteren Ausführungsbeispiel, [0017] Fig. 4 eine Kombination eines Fensterflügels mit einem Fensterrahmen im
Querschnitt in einem weiteren Ausführungsbeispiel für wärmeadsorbie¬rende oder absorbierende Außenoberflächen, ähnlich dem Ausführungs¬beispiel nach Fig. 2, und [0018] Fig. 5 eine Kombination eines Fensterflügels mit einem Fensterrahmen im
Querschnitt in einem weiteren Ausführungsbeispiel für wärmeabweisende(reflektierende) Außenoberflächen, ähnlich dem Ausführungsbeispiel nachFig. 2.
[0019] Fig. 1 zeigt einen Profilrahmen P eines Fensterflügels 1 (s. Fig. 2). Der Profilrahmen P(eine Glasscheibe und Glashalteleiste sind nicht gezeigt) besteht aus einer Mehrzahl von ange¬schäumten Kammern 7, wobei vorzugsweise in der größten Kammer 7a ein Armierungsele¬ment, insbesondere ein Stahlprofilelement 9 eingesetzt ist.
[0020] Für die weitere Beschreibung, auch des Profilrahmens P nach Fig. 1 wird auf die nach¬folgende Beschreibung von Fig. 2 verwiesen.
[0021] In Figur 2 ist eine Querschnittsdarstellung eines Fensterflügels 1 mit einem in dieseneingesetzten, nur schematisch dargestellten Verbundglasscheibe 2 gezeigt, die an dem Fens¬terflügel 1 über Dichtprofile 3 und eine Glashalteleiste 4 gehalten ist.
[0022] In Fig. 2 ist der Flügel 1 in Verbindung mit einem Fensterrahmen 5 gezeigt, mit dem derFensterflügel 1 über Dichtprofile 6 in Eingriff bzw. in Druckanlage ist.
[0023] Die Besonderheit des Profilrahmens P (Fig. 1) bzw. des Fensterflügels 1, nachfolgendals Flügelrahmen 1 bezeichnet, der eine Mehrzahl von Kammern 7 aufweist, besteht darin, dassdiese sämtlich, zumindest aber in einer Anzahl von ca. 75 %, mit Polyurethanschaum 8 alsSchaumstoffmaterial vollständig ausgefüllt bzw. ausgeschäumt sind, wobei der Polyurethan¬schaum 8 die Kammern 7 des Flügelrahmens 1 vorzugsweise unmittelbar und direkt aus¬schäumt. Es wird bevorzugt, dass sämtliche Kammern 7 vollständig ausgeschäumt sind, um diebesten Wärmeisolationswerte zu erreichen. Unter einem „im Wesentlichen vollständiges Aus¬schäumen der Kammern“ wird aber ein Grad von 100 % der Anzahl der Kammern 7 bis herabzu ca. 75 % der Anzahl der Kammern 7 verstanden.
[0024] Die weitere Besonderheit des Flügelrahmens 1 besteht darin, dass sich in der größtenKammer 7a ein offenes Stahlprofilelement 9 als Profilverstärkungselement für den Flügelrah¬men 1 befindet, das vollständig in den Polyurethanschaumstoff eingeschäumt ist und sich ggf.an Wandvorsprüngen der Kammerwand der Kammer 7 abstützt.
[0025] Durch die praktisch vollständige Ausschäumung des Gesamtprofilquerschnittes desFlügelrahmens 1 weist dieser einen passivhaustauglichen Uw-Wert von < 0,8 auf (Wärmebrü¬ckenwert λ = 0,3 W/mK).
[0026] Das Stahlarmierungsprofil 9 dient der statischen Versteifung des Flügelrahmens 1,zugleich auch als Einbruchschutz und wirkt zugleich als Isothermen-Führungselement innerhalbdes Flügelrahmens 1 in Verbindung mit der Verbundscheibe 2, wie Messungen und Simulati¬onsergebnisse gezeigt haben (vgl. Fig. 2a-2d).
[0027] In der Figur 1 ist zugleich der Fensterrahmen 5 im Querschnitt dargestellt, der in korres- pondierender Weise ebenfalls zu zumindest 75 %, vorzugsweise aber vollständig in einer ge¬kammerten Ausführung (Kammern 11) mit Schaumstoffmaterial, insbesondere Polyurethan¬schaum 8, ausgeschäumt ist. Auch hier befindet sich in der größten Kammer 13, im Wesentli¬chen in vertikaler Verlängerung der Verbundscheibe sowie der armierten Kammer 7a des Flü¬gelrahmens 1 ein Armierungselement 12, vorzugsweise ein Hohlprofilteil aus Stahl, das eben¬falls vollständig in Schaumstoffmaterial, insbesondere Polyurethanschaumstoff 8 eingebettet ist.Auch hier wird durch die Kombination PUR-Schaumstoffmaterial 8 mit Armierungsprofil 12,vorzugsweise aus Stahl oder auch faserverstärktem Kunststoffmaterial einerseits eine beson¬ders hohe Wärmedämmcharakteristik des Fensterrahmens 11, andererseits eine hervorragendemechanische Stabilität und Schutz vor Einbruch o. dgl. erreicht. Auch ist das Stahlprofilteil 12aus ggf. an Vorsprüngen 14 abgestützt.
[0028] Auch hier wird vorzugsweise das Rahmenprofil des Fensterrahmes 5 mit seinen Kam¬mern 11 in situ’ mit Polyurethan ausgeschäumt, wobei vorzugsweise ein Polyurethanschaummit einer Dichte von 30 bis 40 kg/m3 verwendet.
[0029] Ein solcher Schaum mit einem λ-Wert von ca. 0,021 bis 0,031 gestattet insgesamt dasErfüllen der Passivhausnormative bzw. der Vorgaben für Niedrigenergiehäuser mit einem Wär¬meübergangskoeffizienten Uw < 0,8.
[0030] Durch die Erfindung wird ein einerseits leichtes, andererseits mechanisch hochfestesFenster- und/oder Rahmenprofil für Fenster oder Türrahmen o. dgl. geschaffen, das darüberhinaus eine hohe mechanische Stabilität verfügt, so dass ein weniger dichter Polyurethan¬schaum mit besonders hohem Wärmeübergangswiderstand verwendet werden kann.
[0031] Es ist besonders vorteilhaft, wenn auch die Glashalteleiste 4 mit Polyurethanschaum 8ausgeschäumt ist, wie dies in der Abbildung 1 auch dargestellt ist. Hierdurch wird die Wärmei¬solationsfestigkeit weiter verbessert.
[0032] Die entsprechenden Computersimulationsbilder des Fensterrahmen/Flügelrahmen-Verbundes sind in den Figuren 3a bis 3d dargestellt, wobei die Isothermen mit 15 bezeichnetsind.
[0033] In Figur 3a ist eine Ausführungsform dargestellt, in der das Armierungsprofil (Stahlprofil¬element 9) nur im Flügelrahmen 1 des Fensterflügels eingesetzt ist, die Kammern 11 des Fens¬terrahmens 5 sind mit einem Polyurethanschaum 8 von λ =0,031 ausgeschäumt, der auch fürdie Ausschäumung der Kammern 7 des Flügelrahmens 1 verwendet ist. Insgesamt wird hierbeiein Uf-Wert von 0,82 W/m2K erreicht. In Figur 3b ist zusätzlich zum Flügelrahmen 1 auch imFensterahmen 4 das armierende Stahlprofilelement 12 eingesetzt. Hierbei werden bei Aus¬schäumung der Kammern der Profile 1 und 4 (Flügelprofil und Rahmenprofil) mit einem PUR-Schaum mit einem λ-Wert von 0,031 Uf-Werte von 0,94 W/m2K erreicht.
[0034] Bei Verwendung eines Polyurethanschaumes mit einem λ-Wert von 0,021 ergeben sichdie in nachfolgender Tabelle aufgeführten Uf-Werte, wobei die korrespondierenden Ausführun¬gen für PUR-Schaum mit λ= 0,021 in den Figuren 3c und 3d (ohne und mit Armierung desFensterrahmens) dargestellt sind.
[0035] Auf diese Weise kann ein aus Fensterrahmen und Fensterflügel bestehendes Fenster¬system geschaffen werden, das sich durch die Kombination von Armierungselement einerseitsund vollständiger oder zumindest im Wesentlichen vollständiger Ausschäumung der Kammern der Profilelemente mit Polyurethanschaum verhältnismäßig niedriger Dichte andererseits einpassivhaustaugliches Fensterrahmensystem mit hohen Wärmeisolationseigenschaften geschaf¬fen werden.
[0036] Von besonderem Vorteil ist es in diesem Zusammenhang auch für die Glashalteleisten 4mit Polyurethanschaum ausgeschäumte Kunststoff-Hohlprofilleisten zu verwenden.
[0037] Als Armierungsprofilelemente 9, 12 kommen auch Profilschienen aus, insbesonderefaserverstärkten Kunststoffen oder faserverstärkten Preßmassen in Betracht.
[0038] Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, insbesondere für ein Fens¬tersystem mit einem Flügelrahmen 1 eines Fensterflügels in Verbindung mit einem Fensterrah¬men 5, wobei ein Stahlprofilelement 9 in der größten Kammer 7a des Flügelrahmens 1 alstrapezförmig-offenes Hohlprofil als Armierungselement eingesetzt und die Kammer 7a vollstän¬dig im Polyurthanschaum eingeschäumt ist. Gegebenenfalls stützt sich das Stahlprofilelement 9an den einwärts weisenden Vorsprüngen der Kammer 7a oder auch den Kammerwänden selbstab.
[0039] In diesem Fall sind vorzugsweise äußere Kammern 7b, 7c, 7d (an der Außenseite desFlügelrahmens 1), insbesondere die äußere Vorkammer 7b, nicht mit PU-Schaum ausge¬schäumt und gilt entsprechend auch für die außenliegenden Kammern 11b, 11c, 11d, insbe¬sondere die Rahmen-Vorkammer 11b, des Fensterrahmens 5. In der größten Kammer 13 desFensterrahmens 5 befindet sich ein Stahlprofilteil 12 als Armierungselement. Auch für diesesAusführungsbeispiel gelten die Erläuterungen zu dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1bis 3, soweit hier nicht die erläuterten abweichenden Besonderheiten angesprochen sind.
[0040] Derartige Profilelemente werden vorzugsweise für Fenster- oder andere Profilsystemeverwendet, die mit einer wärmeabsorbierenden Beschichtung, d.h. einer weniger reflektieren¬den Farbgebung (dunklere Farbgebung) versehen sind und bei denen eine gute Abführung vonStrahlungswärme aus den Profilelementen (Flügelrahmen 1, Fensterrahmen 5) sowie von deräußeren Profiloberfläche bevorzugt ist, um einen Wärmestau im Profilelement zu vermeiden.
[0041] Die schaumfreien Kammern des Fensterflügels 1 oder des Fensterrahmens 5 dienen,zumindest teilweise, auch der Entwässerung der Profile.
[0042] Bei Profilelementen, z.B. Flügelprofil 1 und Fensterrahmen 5, die eine sehr helle oderweiße, d.h. stark wärmestrahlungsreflektierende Beschichtung respektive Farbgebung aufwei¬sen, ist ein solcher Wärmestau hingegen nicht zu befürchten und die äußeren Kammern, insbe¬sondere die äußeren Vorkammern 7b, 11b sind ausgeschäumt. Figur 5 zeigt ein derartigesAusführungsbeispiel mit Flügelrahmen 1 und Fensterrahmen 5, wobei jeweils die außenliegen¬den Vorkammern 7b, 11b sowohl im Flügelrahmen 1 als auch im Fensterrahmen 5 vollständigmit Polyurethanschaum (PU-Schaum) ausgefüllt ist und z.B. nur zwischenliegende Übergangs¬kammern 7c, 7d, bzw. 11c, 11 d von den „in situ“ durchgeführten Ausschäumungen frei bleiben.
[0043] Im Übrigen gelten auch für dieses Ausführungsbeispiel die Erläuterungen zum Ausfüh¬rungsbeispiel gemäß Figuren 1 bis 3, soweit nicht die hier erläuterten Besonderheiten der Pro¬filkonfigurationen betroffen sind.
[0044] Der Fensterrahmen 5 weist auch hier in seiner größten Kammer 13 ein stabilisierendes,offenes Stahlprofil 12 als Armierungselement auf.
[0045] Durch Einstellung des Ausschäumungsgrades der Profilelemente und der Position vonausgeschäumten und nicht ausgeschäumten Kammern der Profilelemente (Flügelrahmen 1,Fensterrahmen 5) kann das Wärmedurchgangsprofil unter Berücksichtigung des Wärmeeintra¬ges aufgrund der außenliegenden Beschichtung oder Farbgebung (Reflexions- bzw. Absorpti¬onsgrad) des Profilkörpersystems eingestellt werden.
[0046] Die Erfindung ist selbstverständlich auch für Türelemente oder andere in Außenwändenvon Bauten einzusetzende oder eingesetzte Profilelemente, z.B. im Fertigteilhausbereich er¬setzbar.
Claims (12)
- Patentansprüche 1. Profilelement aus Kunststoff, insbesondere für Fensterflügel und andere Verglasungsträgeroder Fensterrahmen, mit einer Mehrzahl von Kammern, wobei Kammern (7, 7a, 11, 13) miteinem Schaumstoffmaterial (8) ausgeschäumt sind und in zumindest einer der Kammern(7a, 13) ein Armierungselement (9, 12) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dassäußere Kammern (7b, 11b) eines feststehenden und eines beweglichen Rahmens (5, 1)mit einer wärmereflektierenden Beschichtung oder Farbgebung versehen und vollständigmit einem Polyurethanschaum mit einer Dichte von 30 kg/m3 bis 40 kg/m3 ausgeschäumtund insgesamt zumindest 75% aller Kammern des feststehenden oder beweglichen Rah¬mens mit dem Polyurethanschaum mit einem λ-Wert von 0,021 bis 0,031 vollständig aus¬geschäumt sind.
- 2. Profilelement aus Kunststoff, insbesondere für Fensterflügel und andere Verglasungsträgeroder Fensterrahmen, mit einer Mehrzahl von Kammern, wobei Kammern (7, 7a, 11, 13) miteinem Schaumstoffmaterial (8) ausgeschäumt sind und in zumindest einer der Kammern(7a, 13) ein Armierungselement (9, 12) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dassäußere Kammern eines feststehenden und eines beweglichen Rahmens (5, 1) mit einerwärmeabsorbierenden Beschichtung oder Farbgebung versehen und mit Ausnahme dieseräußeren Kammern (7b, 7c) sowie der weiteren, außenliegenden Kammern (11c, 11d) desfeststehenden Rahmens sowie der weiteren benachbarten Kammer (7d) des beweglichenRahmens vollständig mit einem Polyurethanschaum mit einer Dichte von 30 kg/m3 bis 40kg/m3 ausgeschäumt und insgesamt zumindest 75% aller Kammern des feststehenden o-der beweglichen Rahmens (5, 1) mit Polyurethanschaum mit einem λ-Wert von 0,021 bis0,031 ausgeschäumt sind.
- 3. Profilelement aus Kunststoff, insbesondere für Fensterflügel und andere Verglasungsträgeroder Fensterrahmen, mit einer Mehrzahl von Kammern, wobei Kammern (7, 7a, 11, 13) miteinem Schaumstoffmaterial (8) ausgeschäumt sind und in zumindest einer der Kammern(7a, 13) ein Armierungselement (9, 12) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dassäußere Kammern (7b, 11b) eines feststehenden und eines beweglichen Rahmens mit einerwärmereflektierenden Beschichtung oder Farbgebung versehen und vollständig mit Po¬lyurethanschaum mit einer Dichte von 30 kg/m3 bis 40 kg/m3 ausgeschäumt sind, währendzwischenliegende Übergangskammern (7c,7d; 11c,11d) frei von Polyurethanschaum sindund insgesamt zumindest zumindest 75% aller Kammern des feststehenden oder bewegli¬chen Rahmens mit Polyurethanschaum mit einem λ-Wert von 0,021 bis 0,031 ausge¬schäumt sind.
- 4. Profilelement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungsele¬ment in der Kammer (7a, 13) in dem Polyurethanschaum (8) eingebettet ist.
- 5. Profilelement nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurchgekennzeichnet, dass Armierungselement (9, 12) ein Profil, insbesondere ein im Wesent¬lichen C-förmiges oder Kastenprofil ist, das aus Stahl, GFK oder dgl. hergestellt ist.
- 6. Profilelement nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurchgekennzeichnet, dass ein Kammervolumen der Kammer (7a, 13), in der das Armierungs¬element (9, 12) angeordnet ist, größer ist als das Kammervolumen anderer Kammern (7,11).
- 7. Profilelement nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, gekenn¬zeichnet durch Verbindung mit zumindest einer, vorzugsweise einer Mehrzahl von Glas¬scheiben (2), wobei die Kammer (7a, 13) mit dem Armierungselement (9, 12) im Wesentli¬chen in einer vertikalen Verlängerung der Glasscheiben (2) angeordnet ist.
- 8. Profilelement nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurchgekennzeichnet, dass zumindest eine außenliegende Vorkammer (7b, 11b) vorgesehenist, die nicht oder nicht vollständig mit Kunststoffschaum ausgeschäumt ist.
- 9. Fensterflügel mit einem Profilelement nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü¬che 1 bis 8.
- 10. Fensterflügel nach Anspruch 9 mit einer Glashalteleiste (4) aus Kunststoffmaterial, die mitPolyurethanschaum ausgeschäumt ist.
- 11. Fensterrahmen mit einem Profilelement nach zumindest einem der vorhergehenden An¬sprüche 1 bis 8.
- 12. Kombination aus Fensterflügel und Fensterrahmen nach Anspruch 9 oder 10 und Anspruch11. Hierzu 6 Blatt Zeichnungen
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