CN105637163A - 复合型材、用于复合型材的加强带和用于制造复合型材的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由塑料构成的复合型材，所述复合型材构成为具有至少两个设置在内部的加强带的空心型材，其特征在于，至少两个加强带(1A，1B)至少部分地由热塑性塑料形成，所述热塑性塑料具有嵌入的环形玻璃和/或矿物纤维和/或其它的加强纤维，并且加强带(1A，1B)中的至少一个具有至少一个平行于复合型材(10)的纵轴线弯折的部段(5A，5B)，其中在不弯折的部段的区域中至少两个加强带(1A，1B)和复合型材(10)的分别相邻的外壁部(11)之间的间距(A)对应于外壁部(11)的壁厚(D)的0.1倍至3倍。此外，本发明涉及一种用于复合型材的加强带和一种用于制造复合型材的方法。

Description

复合型材、用于复合型材的加强带和用于制造复合型材的方法
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1的特征的复合型材、一种具有权利要求11的特征的用于复合型材的加强带和一种具有权利要求12的特征的用于制造复合型材的方法。
背景技术
挤出的塑料型材如今大量用于窗、门或者其它构件的领域中。恰好在构件大的情况下塑料型材具有显著的长度，使得尤其形状稳定性是有重要意义的。在窗中，形成框架和扇页的型材主要因隔离玻璃板的重量和风压而受负荷。这些力经由型材传递到结构体中。在此，型材不应过强地变形，其中尤其挠度视为是关键的。为了将该挠度保持得低，根据窗尺寸需要型材的最小抗弯刚度。从开始使用塑料窗开始，塑料型材通过插入所谓的U型加强钢筋来加强。这在窗批量生产期间中的原有的工作步骤中进行，这自然也引起相应的成本。大约过去的十年中注意到如下趋势：塑料型材自身足够稳定地构成从而总计减少了窗的成本。这要么通过共挤出来实现，其中外面始终由基本材料、通常由PVC形成，并且在内部中设置有玻璃纤维增强型塑料(例如参见DE102007015318A)，要么通过型材与位于内部的、由金属或者同样纤维增强的塑料(例如参见DE19933099A1)构成的加强条带的组合来实现，其中所述加强条带随后构成内壁。
发明内容
为了改进塑料型材的机械特性，有意义的是，实现特别的塑料型材和用于制造这种塑料型材的方法。
所述目的通过具有权利要求1的特征的复合型材实现。
在此，至少两个加强带设置在复合型材的内部中。至少两个加强带至少部分地由热塑性塑料构成，所述热塑性塑料具有嵌入的环形玻璃和/或矿物纤维和/或其它的加强纤维。加强带中的至少一个具有至少一个平行于复合型材的纵轴线弯折的部段。此外，在不弯折的部段的区域中至少两个加强带和复合型材的分别相邻的外壁部之间的间距对应于外壁部的壁厚的0.1倍至3倍。
这种复合型材具有如下特征的组合，所述特征共同产生形状稳定的复合型材。同时，间距的选择用于：加强带不离表面过近，但是也不处于复合型材的内部中过远。
在此有利的是，至少两个加强带的至少一个弯折的部段和不弯折的部段之间的角度大于10°并且小于150°，尤其在20°和90°之间。加强带中的弯折部提高带本身的抗弯刚度。
也有利的是，至少两个加强带和复合型材的分别相关联的外壁部的内侧之间的间距在0.1mm和10mm之间、尤其在0.5mm和3mm之间。通过这种设计方案确保：加强带离复合型材的外面的下方不过近，这根据经验可能引起表面质量的损害。也通过间距的上限防止加强带距复合型材的重心轴线过近。加固带离重心轴线的间距越大，整个复合型材的阻力矩就越大。
对于加强带的尤其稳定的实施方案而言有意义的是，至少两个加强带中的至少一个具有嵌入在热塑性基体中、尤其嵌入在PET中的30体积％至70体积％份额的玻璃纤维和/或矿物纤维和/或其它加强纤维。在窗的角焊中该基体软化，使得加强纤维在端面的区域中在形成焊缝和随之产生的缩短时能够侧向地分散开(seitlichausweichen)并且也能够在端侧进入到彼此中，使得加强带本身也一定程度地焊接。
此外有利的是，设置至少一个间距保持器用于建立至少两个加强带和复合型材的内侧之间的限定的间距。尤其适用的是：至少一个间距保持器沿着复合型材的纵向方向设置在至少两个加强带中的一个上、尤其一件式地设置在加强带上和/或由复合型材的塑料成形、尤其成形为接片并且设置在复合型材的壁部上和/或构成为独立的部件。由此产生将间距保持器设置在加强带和复合型材之间的多种可行性。
为了改进加强带和复合型材的塑料之间的连接，有利的是，在至少两个加强带中的每一个处的至少一个带处设置轮廓部、尤其线状的轮廓部和/或压花部用于实现与挤出塑料型材的摩擦配合的和/或形状配合的连接。借此，在复合型材弯曲时出现的剪力能够有效地被传递。
加强带和复合型材的塑料之间的连接能够附加地或者替选地通过如下方式改进：至少两个加强带在表面具有连接层用于通过焊接建立与挤出塑料型材的材料配合的连接。连接层为此能够具有一定份额的PVC。
所述目的通过根据权利要求11所述的用于所提出的类型的复合型材的加强带实现，其中所述加强带具有平行于加强带的纵轴线弯折的部段。
所述目的也通过具有权利要求12的特征的方法实现。在此，边缘的至少一个弯折部和/或轮廓部通过内联地在挤出工艺期间在引入到挤出喷嘴中之前在至少两个加强带的至少一个处的热环绕成形实现。
附图说明
在下文中根据在附图中示出的示例性的实施方式阐述本发明。在此示出：
图1示出具有两个加强带的复合型材的第一实施方式的剖视图；
图1A示出第一实施方式的第一加强带的剖视图；
图1B示出第一实施方式的第二加强带的剖视图；
图2示出具有两个加强带的复合型材的第二实施方式的剖视图；
图2A示出第二实施方式的第一加强带的剖视图；
图2B示出第二实施方式的第二加强带的剖视图；
图3示出用于制造加强条带的半成品的剖视图。
具体实施方式
在图1中示出由塑料构成的复合型材10的第一实施方式。该构成为空心型材的复合型材10通过挤出以已知的方式制造，其中在下文中示出一些实施方式的制造工艺的特点。这种复合型材10例如用于作为框架以镶嵌隔离玻璃板15。
复合型材10在第一实施方式中具有两个加强带1A、1B，所述加强带在图1A和1B中分开示出。加强带1A、1B至少部分地、但是尤其完全地由热塑性塑料形成，所述热塑性塑料具有嵌入的环形玻璃和/或矿物纤维和/或其它的加强纤维。
在此，加强带1A、1B具有嵌入在热塑性基体中、尤其嵌入在PET中的30体积％至70体积％份额的加强纤维。
这种加强带1A、1B在重量小的情况下具有高的机械强度，这尤其相对于金属的加强件是有利的。在替选的实施方式中，也能够使用多于两个的加强带1A、1B。
加强带1A、1B具有弯折的部段5A、5B和不弯折的部段，所述不弯折的部段在装配时基本上平行于复合型材10的外壁部11设置。
第一加强带1A(也参见图1A)在边缘处具有第一弯折的部段5A，所述第一弯折的部段与不弯折的部段形成角度αA＝90。
在第一加强带1A的相对置的边缘处设置有第二弯折的部段5B。该第二弯折的部段与第一加强带1A的不弯折的部段形成大约170°的角度αB。弯折的部段5A、5B在该实施方式中不同大地构成。
第二加强带1B具有两个弯折的部段5A、5B，所述弯折的部段分别弯折成与第二加强带1B的不弯折的部段成角度αA＝αB＝90°。
基本上，角度αA、αB能够大于10°并且小于150°，其中该角度如在图1中所示出的那样在背离外壁部11的一侧上测量。
在第一实施方式中示出加强带1A、1B，所述加强带分别具有两个弯折的部段5A、5B。在替选的实施方式中，能够仅存在一个弯折的部段或者多于两个的弯折的部段。
加强带1A、1B以距复合型材10的外壁部11相对小的间距设置。间距A为分别相邻的外壁11的0.1倍至3倍之间。间距A在此在外壁11的内侧和加强带1A、1B的不弯折的部段之间确定。加强带1A、1B的该不弯折的部段基本上平行于外壁11的内侧。
在典型的复合型材10中，至少两个加强带1A、1B和复合型材10的外壁部11的内侧之间的间距A在0.2mm和10mm之间、尤其在0.5mm和3mm之间。
如此选择的间距A保证：外壁11的平坦性不受到加强带的损害并且同样离加强带1A、1B不处于复合型材10的内部中过远。
当加强带1A、1B距复合型材10的重心轴线S尽可能远地定位时，所述加强带发挥最大的作用。因此致力于将加强带1A、1B尽可能远地安置在外部，即在窗型材的情况下距玻璃平面远地安置。另一方面，在挤出工艺中在复合型材10中因在冷却期间不同的长度改变而产生显著的内部应力。加强带1A、1B承受压力，复合型材10的塑料(例如PVC)承受拉力。当内部的应力相互抵消或均衡时，整个复合型材10是直的。在剖面处内部的应力强制设置为零，这引起变形。在具有显著的不对称性的窗型材的情况下，所述窗型材引起翻转部向内(即沿着朝向隔离玻璃15的玻璃平面的方向)在直至大约1mm的范围中“倾翻”，这在将角部焊接为窗框架时会引起功能干扰。弯折的加强轮廓部1A、1B一方面本身具有较高的刚性，所述刚性起防止倾翻的作用，而另一方面弯折的部段5A、5B中心地定位在翻转区域的中间平面上，使得在复合型材10的该子区域中PVC中的拉应力也在分离过程之后表现为是近似对称的。
在第一实施方式中，这两个加强带1A、1B在朝向复合型材10的外侧11取向的侧上分别具有间距保持器2。这些间距保持器用于以限定的方式保持加强带1A、1B和外壁11的内侧之间的间距A。
在第一实施方式中，复合型材10的外壁与间距保持器2相比具有短的接片，所述接片阻碍加强型材1A、1B大面积地贴靠在外壁部上并且以限定的方式保持间距A。间距保持器2在此与复合型材10的塑料一件式地制造。
通过间距保持器2，避免与可视面(即窗型材的观察面，基本上平行于玻璃面，在窗的装入状态中即室内侧或者房屋立面侧)直接接触；或者至少尽可能避免该直接接触。在直接接触的情况下，该可视面可能具有轻微的波纹，所述波纹在光学上是干扰性的并且尤其在以扁平的角度观察时引起严重扭曲的镜像。由此避免呈现加强带1A、1B的不平坦性。复合型材10的外壁的最小程度的厚度波动也不能够向内转移，因为复合型材的表面在直接接触时可能起占优势的作用。
在替选的设计方案中，间距保持器2也能够附加地或者替选地设置在加强带1A、1B上(参见图2)。
间距保持器2在此能够分别一件式地安置到加强带1A、1B上或者例如通过挤出安置到加强带上。也可行的是，间距保持器2作为独立的部件设置在加强带1A、1B和复合型材10的塑料之间。
为了实现将加强带1A、1B以抗剪的方式设置在复合型材10的塑料部件中，在加强带1A、1B的边缘处设置有轮廓部3。所述轮廓部也能够替选地仅设置在加强带1A、1B的边缘处。轮廓部3例如能够构成为压花部和/或构成为线结构。轮廓部3能够在加强带批量生产的过程期间中例如通过如下方式引入：在冷状态下结合加热和/或铣削或者压制进行压印。
借此能够实现加强带1A、1B和塑料型材之间的摩擦配合的和/或形状配合的连接。
加强带1A、1B至复合型材10的塑料部件的连接能够通过如下方式提高：加强带1A、1B中的至少一个加强带的表面的至少一部分具有连接层，借助于所述连接层能够建立与复合型材10的塑料部件的材料配合的连接。这例如能够通过将PVC层有针对性地施加在加强带1A、1B中的一个上来实现。
在图3中示出半成品6，所述半成品能够用作为用于具有模制的连接层5的加强带1A、1B的初始产品。该半成品基本上具有环形玻璃纤维，所述环形玻璃纤维嵌入在热塑性的基体中，其中该半成品的宽度明显大于各个加强带1A、1B的宽度，例如为500mm。在制造该纤维热塑性复合材料之后，以内联方法将由塑料构成的、即例如由PVC构成的薄的连接层5施加在这两个外面上，所述塑料不仅与复合材料的基体具有高的连接强度而且与复合型材10的塑料具有高的连接强度并且与后者是可焊接的。这能够适当地借助于滚压过程通过以加热和挤压的方式挤出塑料熔融物或者通过层压预制的薄膜来实现。
通过短暂地起作用的高的挤压力尤其促进连接层和基体之间的附着，即使在材料方面考虑如在PET和PVC的情况下真实的焊接不可行时也是如此。在复合型材的挤出过程中不用施加相对高的压紧力，使得借助连接层在挤出过程中即使在压紧力较小的情况下也能够实现真实的焊接从而实现提高的连接强度。连接层5也能够构成间距保持器2。由该半成品6随后分隔出对于各个加强带1A、1B而言所需要的宽度并且随后将所述半成品输送给进一步的批量生产过程。
因此存在如下复合型材10，其中加强带1A、1B的材料设计方案、加强带1A、1B的造型和加强带1A、1B在复合型材10中的设置共同用于：获得机械稳定的并且在美观上高质的复合型材10。
在图2、2A和2B中示出复合型材的第二实施方式，所述第二实施方式基本上对应于第一实施方式，使得能够参考上述描述。在第二实施方式中，加强带1A、1B本身具有间距保持器2，所述间距保持器一件式地模制到加强带上。
在制造复合型材10时，加强带1A、1B中的至少一个例如通过辊子来展开，其中至少一个部段5A、5B的弯折部和/或边缘区域的轮廓部3内联地在复合型材10的挤出工艺期间实现。为此，用于加强带1A、1B的原料例如由辊子展开并且连续经过热隧道。紧接着，在加强带1A、1B的边缘区域3中施加轮廓部3并且进行弯折的部段5A、5B的翻边。仍然较大程度热的加强带5A、5B随后被输送给挤出喷嘴并且紧接着以复合型材10的塑料型材来注塑包封。
用于加强带1A、1B的平坦的原料能够以卷起的方式贮存在辊子上并且运输给客户。随后能够立即环绕成形(如之前所描述的那样)。在加强带已经展开(即翻边)的情况下，需要相对大的卷绕半径，这同样是可操作的。也就是说，具有所需要的轮廓和边缘造型的适当的加强带也能够与复合型材的挤出工艺无关地在原有的制造或批量生产过程中生产。当这些完全预制的加强带设置在根据权利要求的特征的复合型材中时，所述加强带也落入保护范围中。
附图标记列表
1A第一加强带
1B第二加强带
2间距保持器
3轮廓部
5连接层
6用于加强带的半成品
5A加强带的第一弯折的部段
5B加强带的第二弯折的部段
10挤出塑料型材
11外壁
15隔离玻璃板
A加强带和外壁的内侧之间的间距
D外壁的壁厚
d连接层的厚度
S重心轴线
αA第一弯折的部段和加强带之间的角度
αB第二弯折的部段和加强带之间的角度

Claims (12)

1.一种由塑料构成的复合型材，所述复合型材构成为具有至少两个设置在内部的加强带的空心型材构成，
其特征在于，
至少两个所述加强带(1A，1B)至少部分地由热塑性塑料形成，所述热塑性塑料具有嵌入的环形玻璃和/或矿物纤维和/或其它的加强纤维，并且所述加强带(1A，1B)中的至少一个具有至少一个平行于所述复合型材(10)的纵轴线弯折的部段(5A，5B)，其中在不弯折的部段的区域中，至少两个所述加强带(1A，1B)和所述复合型材(10)的分别相邻的外壁部(11)之间的间距(A)对应于所述外壁部(11)的壁厚(D)的0.1倍至3倍。
2.根据权利要求1所述的复合型材，其特征在于，至少两个所述加强带(1A，1B)的至少一个所述弯折的部段(5A，5B)和所述不弯折的部段之间的角度(αA，αB)大于10°并且小于150°，尤其在20°和90°之间。
3.根据权利要求1或2所述的复合型材，其特征在于，至少两个所述加强带(1A，1B)和所述复合型材(10)的分别相关联的所述外壁部(11)的内侧之间的间距(A)在0.1mm和10mm之间，尤其在0.5mm和3mm之间。
4.根据上述权利要求中至少一项所述的复合型材，
其特征在于，至少两个所述加强带(1A，1B)中的至少一个加强带具有嵌入在热塑性基体中、尤其嵌入在PET中的30体积％至70体积％份额的玻璃纤维和/或矿物纤维和/或其它的加强纤维。
5.根据上述权利要求中至少一项所述的复合型材，
其特征在于，设有至少一个间距保持器(2)，所述间距保持器用于建立至少两个所述加强带(1A，1B)和所述复合型材(10)的内侧之间的限定的间距(A)。
6.根据权利要求5所述的复合型材，其特征在于，至少一个间距保持器(2)沿着所述复合型材(10)的纵向方向设置在至少两个所述加强带(1A，1B)中的一个上，尤其一件式地设置在所述加强带(1A，1B)上和/或设置在所述复合型材(10)的所述塑料型材上，尤其模制为接片，设置在所述复合型材(10)的壁部上和/或构成为独立的部件。
7.根据上述权利要求中任一项所述的复合型材，
其特征在于，在至少两个所述加强带(1A，1B)中的每一个加强带上的至少一个边缘处设置有轮廓部(3)，尤其线状的轮廓部和/或压花部用于实现与挤出塑料型材(10)的摩擦配合的和/或材料配合的连接。
8.根据上述权利要求中任一项所述的复合型材，
其特征在于，至少两个所述加强带(1A，1B)在表面处具有连接层(4)，以用于通过焊接建立与所述挤出塑料型材(10)的材料配合的连接。
9.根据权利要求8所述的复合型材，
其特征在于，所述连接层(4)具有一定份额的PVC。
10.根据上述权利要求中至少一项所述的复合型材，
其特征在于，至少两个所述加强带(1A，1B)为了提高阻力矩设置在所述塑料型材(10)的外部区域中，尤其以距所述重心轴线(S)的如下间距设置：所述间距比所述外边缘距重心轴线(S)的间距(H)的0.7倍大。
11.一种用于根据权利要求1至10中至少一项所述的复合型材的加强带，
其特征在于，
设有平行于所述加强带(1)的纵轴线弯折的部段(5A，5B)。
12.一种用于制造根据权利要求1至10中至少一项所述的复合型材的方法，
其特征在于，
至少两个加强带(1A，1B)中的至少一个加强带的边缘的至少一个弯折部和/或轮廓部(3)内联地借助于挤出工艺进行，或者至少两个所述加强带(1A，1B)中的至少一个加强带上的至少一个弯折部和/或轮廓部在引入到挤出喷嘴中之前实现，其中这通过热环绕成形引起。
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