CN110691886B - 用于窗户、门、立面或覆层元件的型材 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于窗户、门、立面或覆层元件的型材，所述型材包括型材主体（2），所述型材主体由热塑性材料制成并且沿纵向方向（z）延伸，沿着所述纵向方向（z）具有基本上恒定的横截面（x‑y）并且具有至少一个外表面（2a），并且所述型材包括沉积在所述至少一个外表面（2a）的至少一部分上的含金属层（4），其中所述热塑性材料是聚酰胺或丙烯，其中所述含金属层由铝或氮化铝或铬制成，其中，使用PVD技术将所述含金属层（4）直接沉积在所述型材主体（2）上，并且其中所述含金属层的厚度为110nm至170nm。

Description

用于窗户、门、立面或覆层元件的型材
技术领域
一种用于窗户、门、立面和覆层元件的型材，该型材具有热塑性主体和沉积在主体外表面上的含金属层，一种用于制造这种型材的方法，具有这种型材的窗户、门、立面和覆层元件的金属塑料复合型材以及具有这种型材的窗户、门、立面或覆层元件。
背景技术
本发明涉及一种用于窗户、门、立面和覆层元件的型材，该型材具有热塑性主体和沉积在主体外表面上的含金属层，一种用于制造这种型材的方法，具有这种型材的窗户、门、立面和覆层元件的金属塑料复合型材以及具有这种型材的窗户、门、立面或覆层元件。
用于窗户、门、立面和覆层元件的金属塑料复合型材在现有技术中是众所周知的。在EP 0 638 368 B1及其图1或US 5,117,601及其图2或DE 38 01 564 A1及其图1或EP3236357A1中公开了一种典型类型的这种金属塑料复合型材，这些发明及其附图公开了一种用于窗户、门或立面元件的型材，该型材包括由玻璃纤维增强的聚酰胺制成的型材主体，该型材主体具有通过气相沉积施加的金属包覆层。通常由铝制成的两个金属型材通过由塑料（例如玻璃纤维增强的聚酰胺）制成的两个隔热腹板连接，隔热腹板通过轧制连接到金属型材上。这意味着，两个金属型材通过隔热腹板机械连接，同时，隔热腹板在两个金属型材之间起到隔热的作用。本发明涉及的金属塑料复合型材不一定必须包括通过一个或多个塑料型材连接的两个或多个金属型材。如EP 2 559 838 A2的图10所示，一个金属型材也能够连接到具有另一种功能的一个塑料型材。
相应的塑料型材可以由一种或多种塑料材料制成，并且可以使它们与实心型材主体混合，如上面引用的现有技术所示。本发明涉及的塑料型材也可以部分或全部由发泡塑料制成，如US 6,803,083 B2中所示。
本发明涉及的塑料型材可以包括中空室，例如在US 6,803,083 B2的图3或US2010/0018140 A1中所示。US 2010/0018140 A1还示出了本发明涉及的塑料型材，可以具有与一个金属型材的一个或多个连接点，诸如两个轧制头和塑料型材的一个侧面，如其图所示。
在US 7,913,470 B2中示出了本发明涉及的相应塑料型材的另一个实施例。
US 5,945,048和US 6,582,643 B1示出了用于制造本发明涉及的塑料型材的塑料主体的方法的实施例。
EP 0 638 368 B1、EP 2 559 838 A2、US 7,913,470 B2描述了本发明涉及的塑料型材和/或金属塑料型材通常被粉末涂覆。为了改善粉末涂层特性，塑料型材被设计成通过向塑料或金属涂层等添加导电成分而完全或部分地导电。EP 0638368B1公开了一种导电涂层，该导电涂层可以由厚度为1μm至30μm的铝制成，这种厚度的铝通过不同的喷涂方法获得并且在粉末涂覆步骤之前进行沉积。在DE 102010016926 A1中公开了一种用于塑料部件的粉末涂覆方法。
从WO 2006/001708 A1还已知用于门、窗户或类似应用的结构元件的金属涂层。从DE 100 43 526 C1已知一种框架或壳体的塑料部件上的铜涂层，该铜涂层通过PVD施加在塑料主体与金属层之间的中间层上并且厚度为200nm，中间层是通过含有丙烯腈的气体或蒸气的等离子体聚合产生的。
发明内容
本发明的目的是提供：一种用于窗户、门、立面和覆层元件的改进型材，该改进形成具有热塑性主体和沉积在该主体的至少一个表面上的含金属层；一种用于制造这种改进型材的方法；具有这种型材的窗户、门、立面和覆层元件的金属塑料复合型材；以及具有这种型材的窗户、门、立面或覆层元件。
该目的通过以下技术方案来实现。
用于窗户、门、立面或覆层元件的型材，包括：
型材主体，所述型材主体由热塑性材料制成并且沿纵向方向延伸，在所述纵向方向上具有基本上恒定的横截面，并且具有至少一个表面；以及
含金属层，所述含金属层沉积在所述至少一个表面的至少一部分上，
其中，所述热塑性材料是聚酰胺或聚丙烯，
其中，所述含金属层由氮化铝或铬或氮化铝和铬的混合物或铝与氮化铝和/或铬的混合物制成，
其中，使用PVD技术将所述含金属层直接沉积在所述型材主体上，并且
其中所述含金属层的厚度为110nm至170nm。
其中，所述含金属层使用磁控溅射直接沉积在所述型材主体上。
其中，所述热塑性材料是具有玻璃纤维增强的聚酰胺。
其中，所述热塑性材料是具有10至60％的玻璃纤维增强的聚酰胺66。
其中，所述型材主体完全或部分地由发泡热塑性材料制成。
其中，所述型材主体在所述至少一个外表面上包括一层厚度为0.1mm的发泡热塑性材料，所述发泡热塑性材料具有小于10%体积比的低密度泡沫孔的或无泡沫孔。
其中，在所述含金属层上形成粉末涂层。
制造用于窗户、门、立面或覆层元件的型材的方法，所述型材包括型材主体，所述型材主体由热塑性材料制成并且沿纵向方向延伸，沿着所述纵向方向具有基本上恒定的横截面并且具有至少一个外表面，并且所述型材包括沉积在所述至少一个外表面的至少一部分上的含金属层，所述方法包括以下步骤：
-用聚酰胺或聚丙烯挤出所述型材主体，并且
-通过PVD在所述型材主体的至少一个表面上沉积由氮化铝或铬或氮化铝和铬的混合物或铝与氮化铝和/或铬的混合物制成的含金属层，所述含金属层的厚度在110nm至170nm的范围内。
其中，所述热塑性材料是具有20％至30%的玻璃纤维增强的聚酰胺66。
一种用于窗户、门、立面或覆层元件的金属塑料复合型材，包括：
至少一个金属型材以及与之连接的根据上述的型材。
一种窗户、门、立面或覆层元件，包括：
玻璃板、密封元件和根据上述的型材，其中，所述玻璃板通过所述密封元件以及所述密封元件与所述含金属层之间的粘合剂连接至所述型材的至少一个外表面。
其中所述含金属层形成用于电气目的的电路，诸如照明、通信、接地和扫描。
由于通过PVD方法，热塑性型材主体和含金属层之间的连接非常好。改善程度还取决于热塑性材料和含金属层材料的结合，但是与现有技术的型材相比，与层厚有关的机械连接得到了显著改善，特别是对于具有玻璃纤维增强的聚酰胺和铝或氮化铝或铬或它们的混合物的沉积的含金属层的结合。
与现有技术相比，能够在在热塑性材料与含金属层之间没有中间层的情况下获得非常薄的含金属层，并且对塑料具有更好的粘附性。
从参考附图的实施例的描述中将得出进一步的特征和优点。附图示出了：
图1是根据第一实施例的金属塑料复合型材的透视图，其中仅部分地示出了含金属层；
图2是垂直于另一实施例的金属塑料复合型材的纵向方向z的剖面图，金属塑料复合型材具有另一实施方式的包括含金属层的塑料型材；
图3是垂直于另一实施例的金属塑料复合型材的纵向方向z的剖面图，金属塑料复合型材具有另一实施方式的包括含金属层的塑料型材；
图4是与根据另一实施方式的具有相互连接的隔热中空隔热玻璃单元和塑料型材的窗户、门、立面或覆层元件的实施例；
图5是作为窗、门、立面或覆层元件的一种实施方式的结构玻璃元件与其他实施方式的具有含金属层的塑料型材连接区域的剖面图；
图6是以窗户、门、立面和覆层元件为例的金属-塑料复合型材的另一实施方案的剖面图，金属-塑料复合型材包括有具有含金属层的塑料型材的其他实施方案；并且
图7是以窗户、门、立面和覆层元件为例的金属-塑料复合型材的另一实施方案的剖面图，金属-塑料复合型材包括有具有含金属层的塑料型材的其他实施方案。
图1、图2和图3示出了金属-塑料复合型材100的不同实施方案。在图1和图2中，第一金属型材10和第二金属型材20通过两个隔热条或隔热腹板1连接。
隔热条（型材）1均包括由热塑性材料制成的主体2。隔热条1及其型材主体2沿纵向方向z延伸并且在垂直于纵向方向z的平面x-y中具有基本恒定的横截面。基本恒定的意思是，如US 7,913,470 B2中所例示的那样，可以存在中断或孔或类似物，但是除了这种凹口、孔等之外，横截面形状沿纵向方向z是相同的。这也适用于金属型材10、20。
隔热条1的型材主体2在横向方向的两个横向侧面上沿纵向方向z延伸的两个边缘的每一个处包括一个轧制头2b、2c，轧制头的横截面形状适于轧制到金属型材10、20的相应凹槽11、12、21、22中。轧制头2b、2c的一种典型的横截面形状是燕尾形，但是本领域中已知的其他形状也是可行的。如本领域中公知的并且在US 7,913,470 B2的图3中示例性示出的，通过使H锤变形来执行轧制。
如在图1的上部中的隔热条1及其型材主体2处详细示出的，型材主体2的外表面2a被含金属层4覆盖。在图1中，在外表面2a的前部去除了含金属层4的图示，但这仅是出于说明的目的。在该实施方案中，外表面2a的暴露部分被含金属层4完全覆盖。
在图2中，示出了相应的构造，并且相同的附图标记表示相应的部分。从图2的x-y截面可以看出，含金属层4仅沉积在隔热条1的型材主体2的一个外表面2a上。在图2（和图1）中所示的构造中，原因是该外表面暴露于环境并且应该例如被粉末涂覆。
图3所示的实施例仅具有一个金属型材10，具有由热塑性材料制成的主体2的塑料型材1的另一实施方案通过轧制连接到该金属型材上。
塑料型材包括较宽的轧制头2e，并且所有未轧制的外表面均被含金属层4覆盖。
本发明可以使用用于窗户、门、立面或覆层元件的具有由热塑性材料制成的主体2的许多其他类型的型材1，并且下面将更详细地描述一些其他应用。在描述它们之前，描述了型材主体和含金属层的特性以及相应的制造方法。
通常，塑料型材主体2可以如本领域中已知的那样通过挤压来制造。用于实施方案的热塑性材料是具有或不具有增强材料的聚酰胺（PA）和聚丙烯（PP），增强材料例如纤维，例如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。特别优选的是玻璃纤维含量为10-60％，特别是25％的PA，特别是PA 66。
含金属层由选自铝，氮化铝，铬及其混合物的金属材料形成。当前，优选的材料组合物是由铝或氮化铝或铬或它们的混合物与具有玻璃纤维增强的PA 66组合而制成的层。
含金属层4通过物理气相沉积（PVD）形成在例如热塑性材料的挤出主体2上。
物理气相沉积（PVD）描述了在真空（非常低的压力为10-1mbar或更低）条件下可用于沉积薄膜和涂层的许多工艺。PVD的特征在于以下过程：涂层材料（可以是有机或无机的）从凝结相变为气相，然后再回到基材上的薄膜凝结相。一种常见的PVD方法是溅射。
基材上的沉积层的厚度可以在110纳米（nm）到170纳米之间变化。所述涂层材料是铝（Al）、氮化铝(A1N)、铬（Cr）及其混合物。
对于本教导，磁控溅射是优选的PVD方法。
温度范围设置为293K至473K。
含金属层由铝、铬、氮化铝制成。
含金属层的厚度为110纳米至170纳米。
磁控管功率可以设置为100W/m2至2500W/m2。
取决于过程控制，连续性（型材主体表面的覆盖范围）可以被设置为从几乎不连续至完全连续。优选完全连续性。
图4示出了具有热塑性材料的型材的窗户、门、立面或覆层元件的另一实施方案，型材主体上具有含金属层。详细地，三层玻璃隔热玻璃单元（IGU）90包括由间隔条60隔开的三个玻璃板30a、30b和30i，间隔条通过本领域已知的主密封剂和二次密封剂连接到玻璃板。IGU 90是阶梯状的IGU，这意味着外玻璃板30a之一在横截面中比另一外玻璃板30b突出。在IGU 90的边缘处附接有包括由热塑性材料制成的型材主体2的隔热型材1。型材主体2的外表面2a的两个部分2a 1和2a2包括如前所述沉积在其上的含金属层4。表面部分2a 1上的含金属层4允许通过粘合剂以安全的方式将型材主体2连接到玻璃密封件40a，该玻璃密封件可以是天气密封件或结构密封件。如本领域公知的，难以通过粘合剂以长期稳定的方式将热塑性材料连接到玻璃或玻璃密封件或金属型材。如前所述，可以通过牢固地连接到型材主体2的含金属层来克服该缺点。
这基本上适用于型材主体2在玻璃板30b的外部与结构密封件40b的连接。再者，使得通过沉积在外表面部分2a2上的含金属层4与密封件40b之间的粘合剂长期稳定连接成为可能。
图5示出了已应用本发明的典型的结构玻璃细节的一部分的剖视图。阶梯式第一双层玻璃IGU 90包括两个玻璃板30a和30b，这两个玻璃板由间隔条60隔开并且通过主密封剂61和二次密封剂62连接以形成IGU 90。在图5的下部中，示出了非阶梯式常规类型的第二双层玻璃IGU 80，该第二双层玻璃IGU包括两个玻璃板30c和30d，这两个玻璃板也通过间隔条分隔开并且以相同的方式通过一次和二次密封剂连接。
阶梯式IGU 90在多个部分处连接到第一隔热型材1（1a）。在型材主体2的外表面2a的一部分上，施加了含金属层4，该含金属层面对突出的玻璃板30a的内侧。突出的玻璃板30a以前面参照图4所述的相同方式经由结构硅胶密封件40a和粘合剂连接到承载含金属层4的型材主体2的该部分。此外，在密封件40a的旁边，双面粘合泡沫带被附接至突出的玻璃板30a以及含金属层4的一部分。硅胶设置块71位于型材主体2的另一部分和IGU 90之间，而由硅胶制成的垫圈50a连接到型材主体2并邻接玻璃板30b。
第二IGU 80连接到具有热塑性型材主体2的第二型材1（1b），该热塑性型材主体的横截面基本上为U形。在U形的腿部的一个外侧以前述方式沉积有含金属层4。如图5所示，这使得能够通过粘合剂将型材主体2长期稳定地连接至另一结构硅胶密封件40b。
从图4和图5清楚可见，在热塑性材料的型材主体2上沉积含金属层4不仅可用于在用于窗户、门、立面和覆层元件的金属塑料复合型材中进行粉末涂层等，而且可用于实现在IGU和由热塑性材料制成的型材主体之间的长期稳定的粘合连接。连接两个IGU，并且通过与闭孔聚乙烯背衬材料附接的另一个密封件40c来密封空隙。
当然，尽管未示出，但是聚乙烯背衬材料也可以设置有如前所述制造的含金属层4。
图6示出了将本发明的教导应用于通过粘合剂连接IGU和热塑性材料型材主体的另一实施例。由于图6的上下侧的构造相同，因此我们仅详细描述上部。双层玻璃IGU 80包括两个玻璃板30a、30b，这两个玻璃板由间隔条分开并且通过一次和二次密封剂连接。外玻璃板30a的外边缘设有天气密封件40a。具有热塑性材料的型材主体2的型材1在其面向密封件40a的外表面上具有上述类型的含金属层4。这又以所描述的方式实现了在热塑性型材主体2和密封件40a之间通过粘合剂实现的长期稳定的连接。型材1还可以通过已知方式连接到构成建筑结构一部分的金属型材10上，但是，也能够在面向金属型材10的型材主体2的外表面2a上沉积含金属层4，这也可以通过粘合剂实现长期稳定的连接。密封件/密封剂40a和40b可以是硅胶、聚氨酯、丙烯酸酯、双面胶带（3M）等。
总之，如上所述，含金属层4可以沉积在由热塑性材料制成的型材主体2上。层厚度可以为3nm至500nm，优选为110nm至170nm。沉积的层可以具有利用其他方法难以实现的厚度以及甚至更难以实现这种薄层的机械连接强度（如果并非不可能用先前已知的方法）。
相应的含金属层4允许一侧的热塑性型材与另一侧的玻璃或金属或密封件之间通过粘合剂实现长期稳定的连接，这是先前技术难以实现的。
根据本教导，诸如EP 1 596 023 B1中所公开的用于覆层的压板设计，也可以用含金属层覆盖。将本发明的教导应用于这样的压板有助于通过压板与玻璃或面板单元之间的粘合来代替传统的垫圈。
例如，在形成电路的情况下，该层在不同的涂覆区域中可以是不同的，并且在x和z轴的方向上可以是不同的。
该层可以带来不同的表面粗糙度，表面粗糙度越高，部件之间的接触越好，表面粗糙度越低，与热塑性塑料的表面接触的部件之间的滑动越好。
该层可以为热塑性塑料带来紫外线和天气保护作用，从而改善对建筑物外部气候条件的耐腐蚀性，如紫外线辐射、雨、雪、冰、风、零下20摄氏度（-20°C）和高达80摄氏度（+80°C）的温度。
在图6的实施方案中，可以将密封件/密封剂40a / 40b而不是IGU应用于隔热板。
图7的实施方案示出了含金属层4，热塑性型材主体2在一侧连接到金属型材10，该含金属层允许通过粘合剂以长期稳定的方式实现热塑性型材主体2在另一侧附接/连接到包覆硬件、螺钉或销，该连接的机械连接强度值在1×106 N/m2至96×106 N/m2的范围内。
含金属层允许静电涂层，例如动力涂层，允许为相应的型材提供导电性和/或电阻率，允许提供电路，允许通过使用相应的磁性颗粒来提供磁性，允许提供阻气层（如果层被制成连续的），允许提供高质量的细菌和微生物抗性，并且改善金属和窗户、门、立面和覆层元件的热塑性隔热部件之间的抗剪强度。
要明确指出的是，出于原始公开的目的以及出于与实施方案和/或权利要求书中特征的组成无关地限制要求保护的发明的目的，说明书和/或权利要求书中公开的所有特征旨在分开且彼此独立地公开。要明确指出的是，出于原始公开的目的以及为了限制要求保护的发明的目的，特别是作为值范围的限制，所有值范围或实体组的指示都公开了每个可能的中间值或中间实体。

Claims (13)

1. 用于窗户、门、立面或覆层元件的型材，包括：
型材主体（2），所述型材主体由热塑性材料制成并且沿纵向方向（z）延伸，在所述纵向方向（z）上具有基本上恒定的横截面（x-y），并且具有至少一个外表面（2a）；以及
含金属层（4），所述含金属层沉积在所述至少一个外表面（2a）的至少一部分上，
其中，所述热塑性材料是聚酰胺或聚丙烯，
其中，所述含金属层由氮化铝或铬或氮化铝和铬的混合物或铝与氮化铝和/或铬的混合物制成，
其中，使用PVD技术将所述含金属层（4）直接沉积在所述型材主体（2）上，并且
其中所述含金属层的厚度为110nm至170nm。
2.根据权利要求1所述的型材，
其中，所述含金属层（4）使用磁控溅射直接沉积在所述型材主体（2）上。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的型材，其中
所述热塑性材料是具有玻璃纤维增强的聚酰胺。
4.根据权利要求3所述的型材，其中，所述热塑性材料是具有10至60％的玻璃纤维增强的聚酰胺66。
5.根据权利要求1所述的型材，其中，所述型材主体（2）完全或部分地由发泡热塑性材料制成。
6.根据权利要求5所述的型材，其中，所述型材主体在所述至少一个外表面（2a）上包括一层厚度为0.1mm的发泡热塑性材料，所述发泡热塑性材料具有小于10%体积比的低密度泡沫孔的或无泡沫孔。
7.根据权利要求1所述的型材，其中，在所述含金属层（4）上形成粉末涂层。
8. 制造用于窗户、门、立面或覆层元件的型材的方法，所述型材包括型材主体（2），所述型材主体由热塑性材料制成并且沿纵向方向（z）延伸，沿着所述纵向方向（z）具有基本上恒定的横截面（z-y）并且具有至少一个外表面（2a），并且所述型材包括沉积在所述至少一个外表面（2a）的至少一部分上的含金属层（4），所述方法包括以下步骤：
-用聚酰胺或聚丙烯挤出所述型材主体，并且
-通过PVD在所述型材主体（2）的至少一个外表面（2a）上沉积由氮化铝或铬或氮化铝和铬的混合物或铝与氮化铝和/或铬的混合物制成的含金属层，所述含金属层的厚度在110nm至170nm的范围内。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述热塑性材料是具有20％至30%的玻璃纤维增强的聚酰胺66。
10.一种用于窗户、门、立面或覆层元件的金属塑料复合型材，包括：
至少一个金属型材（10，20）以及与之连接的根据权利要求1至7中任一项所述的至少一个型材。
11.一种窗户、门、立面或覆层元件，包括：
玻璃板（30a，30b，30c，30d）、密封元件（40，40a，40b，40c）和根据权利要求1至7中任一项所述的至少一个型材，其中，所述玻璃板通过所述密封元件（40，40a，40b，40c）以及所述密封元件与所述含金属层（4）之间的粘合剂连接至所述型材的至少一个外表面（2a）。
12.包括根据权利要求1至7中任一项所述的型材的窗户、门、立面或覆层元件，其中所述含金属层（4）形成用于电气目的的电路。
13.包括根据权利要求12所述的型材的窗户、门、立面或覆层元件，其中所述含金属层（4）形成用于照明、通信、接地或扫描的电路。
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