CN111002590A - 用于制造隔离型材的方法 - Google Patents

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CN111002590A
CN111002590A CN201910931274.5A CN201910931274A CN111002590A CN 111002590 A CN111002590 A CN 111002590A CN 201910931274 A CN201910931274 A CN 201910931274A CN 111002590 A CN111002590 A CN 111002590A
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CN
China
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functional element
profile
welding
profile body
elements
Prior art date
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CN201910931274.5A
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English (en)
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克里斯托佛·卡尔
维利·韦斯特汉纳
米夏埃尔·莫勒
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Ensinger GmbH
Original Assignee
Ensinger GmbH
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Abstract

本发明提供了一种用于制造隔离型材的方法。在第一步骤中，分别分开地制成型材体和第一功能元件。在后面的步骤中，将型材体和第一功能元件沿待形成的隔离接片的纵向方向输送给超声波焊接设备，在该超声波焊接设备中，在构成焊接连接的情况下将型材体和第一功能元件相互材料锁合地连接。超声波焊接设备包括焊头，焊头具有凹部以用于在构成焊接连接期间引导功能元件。在构成焊接连接期间，将型材体和功能元件合并成预给定的第一横截面几何形状，并且然后以此横截面几何形状或如需要以与之不同的第二横截面几何形状来引导，直至焊接连接的塑料材料固化到使得型材体和第一功能元件被固定在预给定的横截面几何形状中的程度。

Description

用于制造隔离型材的方法
技术领域
本发明涉及用于制造隔离型材的方法，隔离型材尤其是窗、门和立面元件的制造所用的隔离型材，以及涉及根据该方法制造的隔离型材。待制造的隔离型材包括由第一聚合物物料制成的隔离接片，隔离接片包括型材体以及第一功能元件，它们沿隔离型材的纵向方向延伸，其中，第一功能元件在接触区域内与隔离接片材料锁合(stoffschlüssig) 地连接。
开头所述的隔离型材尤其多样化地使用在制造金属-塑料复合型材中，其中，隔离型材用于复合型材的隔热和/或隔音，并且典型地将两个金属型材相互连接。
根据本发明制成的隔离型材还作为所谓的阻挡件(Schikane)用作例如大规格的窗或门的滑动系统内的槛件。最后，根据本发明的隔离型材适合于作为立面间隔保持器，其尤其地被用于在立面和玻璃顶结构中使相邻的玻璃片或其他立面板相互保持有间距，并且如需要对存在于其间的间隙进行填充。
背景技术
迄今为止，开头所述的隔离型材通常根据客户特殊的几何预给定量来制成。为此，以高花费的方法来制作高价格的基础成型工具，然后利用该挤出成型工具可以精确地生产出客户预先给定的隔离型材的目标轮廓。
该传统的方法的另外的缺点是，除了高的工具成本外还缺乏灵活性来应对在复合件几何形状匹配方面的特定的改变意愿。因此，例如无法在保留下隔离型材的情况下容易地提高金属-塑料复合件的外观宽度，而不丧失隔离作用。
在现有技术中通过多种解决措施来应对此问题。
原则上应注意的是，此类隔离型材是安全相关的构件，其例如在德国根据DIN EN14024接受合格测试。
如下隔离型材是公知的，在其中，事后施加泡沫体。这些泡沫体在此要么材料锁合地要么形状锁合(formschlüssig)地固定在隔离型材上。例如，EP 1 347 141 A1描述了一种隔离型材，其与不同高度的泡沫条组合。
DE 10 2010 064 034 A1也描述了一种金属-塑料复合型材，其通过事后施加的泡沫材料来对其性能进行优化。
在市场上存在另外的解决方案，该解决方案基于可能的隔离泡沫的变型方案多样化地来区分。一方面对于这些泡沫体提出高要求，尤其是在泡沫体于型材复合件中经受“粉末涂漆”的过程步骤时。仅存在少数泡沫技术能承受多种预处理化学浴和随后在涂漆时的烘烤时的超过200℃的温度载荷。在此，这些泡沫应具有低的导热性，应是廉价的以及对于环境无害的并且是可再利用的。截至目前，未出现满足所有这些要求的系统。
其他处理方法是施加形式为探出部(Fahnen)的功能元件，或事后例如通过聚合物或金属物料构成中空室结构。
由DE 296 21 419 U1公知的是，通过将U形的型材夹紧到基础型材上，可以可变地制造隔离型材。这些隔离型材可以简单地进行匹配，以便在隔离效果方面优化型材复合体。但是，该方法的缺点是在基础型材上需要所谓的固定凸鼻以用于建立夹紧连接，其中，此凸鼻还不可改变地决定了待形成的中空室的固定定位。
DE 195 28 498 C1和基于此文献的DE 10 2012 009 838 A1描述了通过事后将探出部施加到隔离型材/基础型材上来制造复合型材的可能性。
DE 195 28 498 C1为此描述了喷注成型的或共同挤出成型的例如由聚酰胺或聚酯物料制成的探出部、以及金属的探出部。但是，由此文献无法推断出如何能够持久牢固地附装金属的探出部，而不明显损害热隔离效果和机械特性，尤其是例如根据DIN EN 14024的横向拉伸强度。
DE 10 2012 009 838 A1描述了具有探出部结构的隔离型材，探出部结构具有多个平行延伸的被隔离的中空室，其中，探出部可以例如由塑料薄膜材料制成。
基于薄膜材料的薄的壁厚结合所述的中空室，此类产品相对于其他解决方案在发生火灾的情况下明显是不利的。施加探出部例如通过粘合或焊接进行。此外，独立式的薄的塑料薄膜具有的缺点是，其会容易弯曲。因此，在此类产品在运输容器内运输和存放时，由独立式的薄膜制成的探出部可能由于型材的自重而发生贴靠、变弯并且持久地变形。此情形是典型的废品判据。
在DE 195 11 081 A1中描述了一种复合型材，其具有由塑料制成的隔离型材和桥接的隔热的金属的横向探出部。
在EP 2 527 580 A1中描述了一种复合型材，其中，横向探出部的功能通过固定在复合型材的其中一个金属壳体上的分开的型材来实现。
在隔离型材中通过适配器延长探出部例如在EP 2 432 960 A1中描述。但是仅从所描述和所示的型材几何形状的横截面积中就能获知此解决方案只有在高的材料投入情况下方可实现。
例如由WO 2015/189348 A1公知有多种的具有作为用于立面元件的间隔保持器的功能的隔离型材。
用于借助超声波来焊接连续材料或幅面材料的方法尤其是在消费品工业等中被广泛使用，并且例如使用在制造尿片、薄膜袋或发泡包装物中。在此，通常将具有低厚度的塑料薄膜用作所谓的拼接配合件，然后以滚动焊头或(一起行进的)按节拍的焊头冲头将拼接配合件在线焊接。但是，此焊接方法不适合于用来以高的产出速度和高尺寸精度制造具有毫米范围内的厚度的塑料薄膜，例如隔离接片。在所公知的超声波焊接方法中，问题主要是滚动焊头的能量输入相对较低，这是由于焊头的有效接触面积(该有效接触面积由焊头的半径所得到) 较小所导致，或问题是在使用按节拍的冲头焊头时产品在偏移部位处发生明显的形变。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种方法，以该方法可以经济地并且以能简单匹配客户指定的对于隔离型材的功能性方面的要求的方式制造隔离型材。
此任务根据本发明由根据权利要求1的方法来解决。
在根据本发明的用于制造隔离型材的方法中，在第一步骤中，分别分开地制成和提供型材体和第一功能元件，其中，在后面的第二步骤中，将型材体和第一功能元件沿待形成的隔离接片的纵向方向输送给超声波焊接设备，在该超声波焊接设备中，将型材体和功能元件在构成焊接连接的情况下材料锁合地相互连接，其中，超声波焊接设备包括配备有一个焊头或多个焊头的焊接区。该(一个或多个)焊头具有凹部，在构成焊接连接期间功能元件在凹部内引导。
在构成焊接连接期间，将型材体和第一功能元件合并成垂直于纵向方向观察的预给定的第一横截面几何形状，并且然后以预给定的第一横截面几何形状或如需要以的垂直于纵向方向观察与第一横截面几何形状不同预给定的第二横截面几何形状进行引导，直至焊接连接的塑料材料固化到使得型材体和第一功能元件被固定在预给定的横截面几何形状中的程度。
后者典型地是在聚合物物料在焊接连接的区域内被冷却到低于聚合物物料的结晶熔点或其软化温度时的情况。
在根据本发明的超声波焊接中使用的超声波频率例如处在20kHz 至40kHz的范围内。
一方面是型材体或隔离接片并且另一方面是第一功能元件在下文中都称为拼接配合件。
在根据本发明的方法中，将型材体和第一功能元件持续不断地或间歇性地输送给超声焊接设备。
在此，可以将型材体和/或第一功能元件作为连续材料或作为棒材(Stangenware)提供。
两个前述方面中的每个方面都已确保了制造流程中的大的灵活性。
根据本发明，首先制造隔离接片，该隔离接片具有一个(或如需要时多个)型材体和可选的成形到型材体上的边缘区段，其中，事后将例如形式为所谓的探出部的一个或多个第一功能元件和/或其他功能部分与隔离接片材料锁合地连接起来。这些功能元件通常也由聚合物物料制造。
通常，隔离接片构造有两个边缘区段，它们垂直于隔离型材的纵向方向对置地成形到型材体上。
型材体与一个或多个第一功能元件的材料锁合的连接可以沿隔离型材的纵向方向连贯地、即尤其地持续不断地进行，或者也可以有间距地在多个相继的定位处逐点地或区段式地进行。
此外，隔离接片还可以具有两个或更多个型材体，其中，总计典型地将至少一个边缘区段成形到其中一个型材体上。
根据本发明制成的隔离型材的型材体的壁厚通常为大约0.6mm 至大约2.5mm，优选为大约0.7mm至大约2mm。但是在特殊的使用情况下它也可以更厚。
第一功能元件优选地显而易见地从型材体的或边缘区段的表面 (沿垂直方向)延伸离开例如大约3mm或更多。
通常，第一功能元件具有的壁厚根据第一功能元件被赋予的功能而定地在大约0.6mm至大约2mm的范围内或更大。
第一功能元件的功能尤其是传递力，容纳例如弹性体密封元件的密封元件，所谓的探出部(也就是说用于划分空腔的结构元件)的用于减低或抑制对流流动或其他情况的功能。于是，功能元件的形状尤其可以包括或具有如下形状：探出部、钩、凸鼻、槽、T形翻转部或箭头等。
于是优选地，功能元件由具有例如大约2000Mpa或更大的、优选大约3000Mpa或更大的弹性模量和/或大约40Mpa或更大的抗拉强度的物料、尤其是聚合物物料制成。
第一功能元件与隔离接片的连接可以直接地进行，如需要在构造于隔离接片上的突出部上进行。
通过根据本发明的方法，可以一方面在批量方面(现在即使小批量也能以相对低的成本为客户制造)以及在所使用的原材料方面经济地制成隔离型材，另一方面没有必要多余地提高产品中的原材料多样性。由此对于客户给出了在经济性和技术性能方面的优点，并且便于对隔离型材的处理并且应用可靠。对型材的加工在此尤其包括：
-(例如在用于棒材的运输容器内以松散或捆扎方式)运输和存储；
-切割、锯割和铣切，以便例如将型材定尺剪切、削尖、穿孔或与应用相匹配地分装型材；
-进行调理，以便控制湿气含量或调节特定的存储和老化状态；
-例如使用含水的分散物、溶液或溶剂、或化学品执行清洁和预处理步骤，尤其被用于准备涂覆过程(涂漆、粘合等)；
-执行涂覆，尤其是涂漆，例如在直至200℃或直至220℃的温度下的粉末漆烤漆；以及
-施加或安置泡沫体或发泡材料。
在此，隔离型材可以尤其以高的尺寸精度，也就是说低公差、并且尤其隔离型材的各个组成部分以高的平行性制造。这很大程度上便于将隔离型材加工为复合型材。
隔离接片的聚合物物料优选是热塑性的或可焊接地改性的热固性物料(例如通过使用具有分开的热塑性区域的聚合物共混物)。聚合物物料除一个或多个聚合物之外还可以附加地包含强化材料，尤其是纤维，尤其优选形式为玻璃纤维的纤维，其他填充料，添加剂，染料等。
纤维强化的聚合物物料优选包含具有大约5％至60％的重量百分比成分的强化纤维，进一步优选地具有大约20％至50％的重量百分比成分的强化纤维。这尤其适用于根据本发明的隔离型材的型材体的聚合物物料。
优选地，在根据本发明的方法中，在通过焊接区之前在引导区内借助第一引导设备将型材体和功能元件相互间定位在预给定的、如需要可改变的相对定位中并且沿纵向方向引导。
此外优选地，根据本发明，在通过焊接区之后借助在保持区的区域内的第二引导设备将型材体和功能元件相互间定位在预给定的、如需要可改变的相对定位中并且沿纵向方向引导。
替选地，在通过焊接区时并且可选地也在通过紧随焊接区之后的第二引导设备时，以预给定的力将型材体和功能元件相互压紧。
优选地，第一功能元件制成有一个或多个熔化元件，一个或多个熔化元件作为突出部从第一功能元件的接触区域的表面延伸离开，其中，一个或多个突出部从表面优选延伸离开大约3mm或更少，进一步优选地延伸离开大约1.5mm或更少。有利的是，一个或多个突出部从表面延伸离开大约0.2mm或更多，优选大约0.4mm或更多。
根据本发明的方法的变型方案，将型材体和第一功能元件相对于纵向方向彼此成锐角地输送，其中，成锐角的引导至少在焊接区的部分区域上并且如需要在第一引导设备和/或第二引导设备的部分区域上延伸。该角度主要受到能量方向指引件的高度hERG以及焊接区的长度的影响，并且典型地大约为5°或更低，优选大约为3°或更低，尤其是在焊接区的整个长度上被平均。
优选地，在根据本发明的方法中，超声波焊接作为近场焊接来执行，其中，焊头具有与第一功能元件的直接接触，并且其中，优选地，焊头以距型材体最大大约6mm或更小的距离来布置。
优选地，焊接区具有大约为5cm至大约50cm的长度，并且如需要具有超过一个的焊头。
按照根据本发明的方法，在焊接区内，一个或多个焊头参照纵向方向可以相对型材体占据不同的角度定位，其中，角度定位持续不断地和/或逐级地改变，并且一个或多个焊头的间距沿通过方向被减低。焊头的角度定位在此可以稳定地可调节。但是也可行的是，实施对角度定位的自动化的动态的匹配，其中，角度定位例如依赖于拼接配合件的进给速度地变化。
优选地，焊接区包括至少一个静态焊头，其中，静态焊头尤其构造为滑板焊头(Schleifsonotrode)。
此外，优选地，第一功能元件在接触区域内构造有一个或两个肩部，该一个或两个肩部在焊接区的区域内与一个或多个焊头接触。一个或多个肩部被加载以力，以便将第一功能元件和隔离接片置于希望的横截面几何形状中，或保持在希望的横截面几何形状中。
典型地，隔离型材以大约5m/min或更高的速度、优选以大约10 m/min或更高的速度在焊接区内沿纵向方向运送。优选地，这些速度处在大约10至大约60m/min的范围内，尤其地处在大约15至大约40 m/min的范围内。
优选地，型材体和第一功能元件在焊接区内的停留时长大约为100 至大约1000毫秒(msec)，进一步优选地大约为200至大约800毫秒。
根据本发明的方法，焊头可以持续不断地运行。
优选地，至少在将焊头贴靠在第一功能元件的接触区域内，尤其是如需要在构造在接触区域上的肩部上的区域内，使焊头的凹部呈狭缝状或间隙状地构成。尤其优选的是，焊头被靠放在构造在功能元件上的两个对置的肩部上。此外可行的是，焊头的仅一部分靠放在功能元件的接触区域上或接触区域的一部分上。
焊头也可以具有位于内部的较大的自由空间或隆起部，以便由此为例如钩、箭头或呈T形的突出部的几何上要求高的功能区提供充足的空间。
狭缝或间隙的宽度b往往为大约1至大约3mm，只要将简单地保持的直地伸出的例如探出部或凸鼻的功能区焊接起来即可。也具有狭缝或间隙的形式的凹部典型地具有数厘米的高度h，例如大约1cm或更大，优选地大约1cm至大约20cm。高宽比h/b优选地为5或更大。在焊头的凹部如上所述地与狭缝或间隙形状不同的情况中，为了计算高宽比在焊头的与第一功能元件的接触区域相邻的部位处来测量宽度 b。
尤其地，在待与型材体连接的接触区域内，功能元件构造有成形为能量方向指引件的一个或多个突出部，其中，突出部尤其构造为熔化元件。
进一步优选地，功能元件与一个或多个突出部相邻地设有一个或多个止挡元件，该一个或多个止挡元件在功能元件和型材体合并时限定了待实现的横截面几何形状，其中，一个或多个突出部优选也构造有作为肩部的功能。
根据本发明，在一个或多个第一功能元件与型材体之间的材料锁合的连接可以沿隔离型材的纵向方向持续不断地、区段式地或逐点地进行。
在特别优选的根据本发明的方法中，除型材体外还提供了作为连续材料的功能元件，并且在建立它们的材料锁合的连接之后，优选地通过切割或冲压或铣切过程将隔离型材定尺剪切到预给定的长度。
连续材料优选地在卷、卷筒或卷轴上提供。
替选地，型材体和/或功能元件在建立材料锁合的连接之前可以以棒材的形式提供。
本发明此外还涉及能根据权利要求1所述的方法制造的根据权利要求14所述的隔离型材，其中，型材体具有沿隔离型材的纵向方向延伸的基本上平整地构成的区域。
根据本发明的隔离型材可以具有如下型材体，该型材体以预给定的、尤其有规律的间距地设有贯通开口。
在根据本发明的隔离型材中，隔离接片往往具有至少一个边缘区段，该边缘区段包括连接元件，其中，连接元件尤其具有用于与金属型材连接的卷压头部的形式。
第一功能元件与型材体和/或至少一个边缘区段的连接的机械强度应允许在运输和加工期间简单并且可靠地操作隔离型材。连接部也应足够耐久，以便在产品的使用范围中在寿命期间起作用；这对于本领域专业人员来说是熟悉的。
强度可以例如通过拉伸实验来测量，其中，将隔离型材的一定长度的基础型材(给出以[mm]为单位的强度的参考长度)固定，并且在功能元件上施加法向力或在特定的情况中施加切向力，将该力升高直至部件失效(以[N]为单位的断离力)。
在优选的根据本发明的隔离型材的情况中，型材体与第一功能元件之间的材料锁合的焊接连接具有大约2N/mm或更高的强度，优选地大约5N/mm或更高的强度，特别优选地大约10N/mm或更高的强度。
根据本发明的隔离型材可以具有如下隔离接片，该隔离接片包括与型材体整体地构成的第二功能元件并且如需要还有另外的功能元件。
尤其地，在根据本发明的隔离型材的情况中，一个或多个第一功能元件可以从在横截面中平坦地、弯曲地、尤其是呈部分圆形地、分叉地或成角度的地构造的面元件和/或包围出一个空腔或多个空腔的元件中选出，其中，一个或多个功能元件优选具有在朝纵向方向的横截面中呈T形的、呈箭头形的或呈钩形的区段。
此外，在根据本发明的隔离型材的情况中，一个或多个第一功能元件可以沿隔离型材的纵向方向形成多个如需要是闭合的空腔，其中，空腔尤其地依次构造。
典型地，在根据本发明的隔离型材的情况中，型材体并且如需要一个或多个第一功能元件由聚合物材料制造，聚合物材料优选基于从如下项中选出的热塑性聚合物：聚酰胺、聚酯、聚烯烃、聚酮、乙烯类聚合物、聚醚、聚碳酸酯、聚苯硫醚或这些材料的共聚物或共混物。
优选地，一个或多个第一功能元件的聚合物材料被如下这样地选出，即，使其与型材体的聚合物材料兼容。
替选地，一个或多个第一功能元件的表面和/或芯体可以部分地经金属涂覆或金属化或装备有金属。
由此可行的是，例如将由金属(例如由薄铝板制成的)IR反射的探出部锚定在隔离接片上，而不出现对型材体的隔离特征的损害。
对于特定的应用，已被证明有利的是，型材体和/或第一功能元件的聚合物材料经纤维强化，尤其是经玻璃纤维强化。
一个或多个边缘区段可以构造成以相对型材体不同的造型来布置。例如，这些边缘区段可以基本上平行于型材体的平面地延伸或者也可以相对于型材体的平面弯折地构造。
优选地，根据第一变型方案的根据本发明的隔离型材具有如下型材体，该型材体具有沿隔离型材的纵向方向延伸的基本上平整地构成的区域。如需要，一个或多个型材体也可以总体上平整地构造。
在本发明的一些优选的实施方案中，隔离型材具有其中至少一个配备有连接元件的边缘区段，连接元件可以尤其呈卷压头部的形式构造。
原则上可以使用多个具有非常不同的型材几何形状的隔离接片，以便制造根据本发明的隔离型材。这尤其也包含中空室型材。隔离型材的典型的形状、尺寸和材料变体例如在Ensinger公司或其他的型材制造商的
Figure RE-RE-GDA0002376289750000131
产品的标准目录中找到。
在焊缝区域内不需要对焊接过程或被塑化的聚合物物料进行直接温度调控。而是通过监测和调节输入到超声波焊接系统或到一个或多个焊头内的能量输入来实现精确且完全的对拼接过程的调控。典型地，被调用的(电)功率在此允许直接推断出焊接品质进而是根据本发明的隔离型材的产品质量。
相关的熔点如未知则可以通过热计量测量来确定。软化温度可以通常从物料的技术数据表或表格中调取，或可以例如根据Vicat(维卡) 方法来确定，尤其是根据用于确定Vicat软化温度的DIN EN ISO 306 来确定。
优选地，制造如下的根据本发明的隔离型材，其中，第一功能元件由优选基于热塑性聚合物的聚合物材料制成。通常，热塑性聚合物形成聚合物物料的主要成分，但是也可以在聚合物物料中包含仅作为次要成分的热塑性聚合物。
聚合物物料的另外的成分可以尤其从如下项中选出：强化材料(例如，玻璃纤维、碳纤维、矿物纤维或聚合物纤维)，填充料(形式为玻璃粉、球或中空球的玻璃、白垩、滑石、木粉、硅酸盐、尤其是层状硅酸盐或无定形硅酸)，添加物(例如稳定剂、滑动剂和润滑剂、软化剂、抗冲改性剂、热稳定剂和加热稳定剂、阻燃剂、耦联剂、交联剂)，染料(例如染料或颜料)，其他聚合物(例如，聚合物共混物或共聚物)等。
功能元件的和/或隔离接片的聚合物材料在此也可以完全地或仅在部分区域内多孔地实施。在此，优选的是单元封闭的多孔性。
当在加工隔离型材或在使用产品时可预见功能元件的机械载荷时，则可以将功能元件在体量上进行规格确定以及由更坚固的/更刚性的物料来制造，优选地，物料的弹性模量大约为2000MPa或更高，特别优选的是物料的弹性模量大约为3000MPa或更高。
在替选的根据本发明的隔离型材的情况中，一个或多个第一功能元件基于金属材料制成，其中，金属材料尤其以薄膜或板材的形式、如需要与由塑料制成的功能部分组合使用。在此，接触区域在此实施方案中也由与第一聚合物材料兼容的第二聚合物材料制成。
根据本发明的方法对两个拼接配合件的焊接通过将拼接配合件的接触区域内的聚合物物料进行塑化来进行。物料的类型、组分和状态 (例如，含水量)以及被引入的能量、持续时长(预热时长、加热时长、挤压时长、保持时长)、施加到拼接配合件上的压力或挤压力都对于焊接部的构成具有影响。通过以超声波振动的形式从能量方向指引件的收缩部起引入能量并且同时施加挤压力，使得两个拼接配合件的聚合物物料熔融。由此尤其也将能量方向指引件的收缩部熔化，在焊接区域所形成的熔融物避开了挤压力，并且必要时朝自由的侧向方向被驱赶。在此在拼接区域内临时地构成了塑化的区，该区在聚合物物料冷却/固化之后通常不再允许与其中一个拼接配合件有唯一的配属关系。
通过能量方向指引件的相应的设计，使得能量输入、焊缝的质量并且尤其是强度是可控的。因此，也可以控制是否并且将多少熔融物从拼接区驱赶出来，并且控制熔融物流向何处。这可以有针对性地被用于获得视觉上美观的产品，尤其是当在设计中设有位于内部的不直接可见的熔融物储备器时。
优选地，能量方向指引件的尖部具有30°至120°的角度，并且尖端的可供使用的高度(hERG)大约为200μm至大约3mm，优选地直至大约1.5mm。但是能量方向指引件是钝的或圆整的或设有半径或阶梯也是可能的。此阶梯的使用能够实现在焊接过程中预给定“熔化的高度”，这是因为例如阶梯可以作为限界的止挡部发挥作用。
当在第一功能元件的接触区域内不存在能量方向指引件时，也可以进行超声波能量的引入。能量引入的定方位由本领域专业人员有意义地根据如下可能性选择，即，应将能量引入在拼接配合件的接触区或拼接区附近进行，优选地，焊头距拼接区(或距型材体)的间距大约为15mm或更小，特别优选大约为6mm或更小。
根据本发明的方法在此尤其也能够实现功能元件在自身被构造为中空室型材的隔离接片上的安放和焊接。因此，也可以将功能区直接安放到中空室型材的趋向更薄的壁上。
在第一实施方案中，能量的引入优选地经由静态焊头进行，其例如呈滑板焊头的形式地具有基本上呈矩形的接触面，焊头实施为滑板撬或块状焊头、开缝的块状焊头、刀式焊头、双刀式焊头，一个/多个拼接配合件于是通常与焊头持久接触地从该焊头旁引导经过。
本领域专业人员可以采取熟悉的措施，以便最小化由于与所使用的聚合物物料的持久的并且强烈的摩擦接触和滑动接触所导致的在焊头上的磨损，如需要也用于降低摩擦本身。
挤压压力从焊头经由拼接配合件作用到相反的止挡部或砧部。此砧部例如可以以滚子、滑板撬的形式被构造为刚性的块或类似物。
两个拼接配合件的定位可以通过几何上的限界部来进行，例如形式为滚子、轨道、输送带或压模的引导和止挡元件。
压紧可以被划分为挤压和保持，其中，分别施加静态的或可变的挤压力(FA)以及保持力(FH)。对压紧过程的控制在此可以以力控制方式(将力F预给定为目标，由此得到行程或压紧深度)或以行程控制方式(预给定行程或压紧深度，使得系统为此施布所需的力)进行。
力FA和FH的所需的作用时间与多种边界条件(物料选出、几何形状、焊接温度、力引入的类型等)有关。但是在此重要的是，保持力FH作用足够长的时间，以便避免拼接连接部的松开。通常，可以将保持力FH作用得长到使得拼接区的被塑化的区域再次固化，尤其可以将保持力FH作用得长到使得拼接区的温度降低到固化温度以下或结晶温度以下或玻璃转变温度以下。
力可以例如通过滚子、辊筒、冲头、滑板撬、履带、保持和引导压模等被引入到拼接配合件上。
拼接参数，尤其是挤压力和保持力，以及各自的时长，由本领域专业人员针对各自的应用情况来有意义地并且快速地获知。
隔离接片和功能元件的输送和/或将完成的隔离型材的拉出可以尤其借助主动驱动的传送带、滚子、夹钳等进行。
根据本发明的方法允许多个变型方案，从而使得另外的功能元件不仅可以与型材体或边缘区段连接、而且可以与一个或多个第一功能元件材料锁合地连接。尤其地，根据本发明的隔离型材也可以由两个或更多个隔离接片组成，并且各自的隔离接片可以包括两个或更多个型材体。
经由设施设计和选择方法参数以及选出和匹配(尤其是功能元件的)物料和几何上的设计方案，可以很好地控制产品性能。此外，进行后加工或分装步骤也是可能的，以便去除可能的干扰性的熔融物飞边、将焊接的拼接配合件齐平地定尺剪切、为隔离型材做标记或设有覆盖/保护薄膜或功能薄膜。这也可以在线地发生。
根据本发明的方法制造的隔离型材可以被正确地鉴别。用于分析的合适的方法例如是在显微图像上或在隔离型材自身上进行显微检查。进行拼接区的热分析也是可能的。在此，表征的是拼接区的区域内的质量流动或熔融物流动，塑化的方式的指示，能量输入的方位和类型的指示，型材的引导方式的指示，拼接配合件的形式、几何形状和成分的指示。
本发明尤其涉及如下实施方案：
1.用于制造隔离型材的方法，隔离型材尤其是窗、门和立面元件的制造所用的隔离型材，其中，隔离型材包括由第一聚合物物料制成的隔离接片，隔离接片包括型材体以及第一功能元件，型材体和第一功能元件沿隔离型材的纵向方向延伸，其中，第一功能元件在接触区域内与隔离接片材料锁合地连接，
其中，在第一步骤中，分别分开地制成并且提供型材体和第一功能元件，
其中，在后面的第二步骤中，将型材体和第一功能元件沿待形成的隔离接片的纵向方向输送给超声波焊接设备，在超声波焊接设备中，将型材体和第一功能元件在构成焊接连接的情况下材料锁合地相互连接，其中，超声波焊接设备包括配备有焊头的焊接区，其中，焊头具有凹部，在构成焊接连接期间功能元件在凹部内引导，
并且其中，在构成焊接连接期间，将型材体和功能元件合并成垂直于纵向方向观察的预给定的第一横截面几何形状，并且然后以预给定的第一横截面几何形状或如需要以垂直于纵向方向观察与所述第一横截面几何形状不同的预给定的第二横截面几何形状进行引导，直至焊接连接的塑料材料固化到使得型材体和第一功能元件被固定在预给定的横截面几何形状中的程度。
2.根据实施方案1所述的方法，其中，将型材体和第一功能元件持续不断地或间歇性地输送给超声波焊接设备。
3.根据实施方案1或2所述的方法，其中，将型材体和/或第一功能元件作为连续材料或作为棒材提供。
4.根据实施方案1至3中任一项所述的方法，其中，在通过焊接区之前借助第一引导设备将型材体和功能元件相互间定位在预给定的、如需要可改变的相对定位中并且沿纵向方向引导。
5.根据实施方案1至4中任一项所述的方法，其中，在通过焊接区之后借助第二引导设备将型材体和功能元件相互定位在预给定的、如需要可改变的相对定位中并且沿纵向方向引导。
6.根据实施方案1至5中任一项所述的方法，其中，在通过焊接区并且在通过焊接区之后的可选的第二引导设备时以分别预给定的力将型材体和功能元件相互压制。
7.根据实施方案1至6中任一项所述的方法，其中，第一功能元件制成有一个或多个熔化元件，该一个或多个熔化元件作为突出部从第一功能元件的接触区域的表面延伸离开，其中，一个或多个突出部从表面优选地延伸离开大约3mm或更少，进一步优选延伸离开大约 1.5mm或更少。
8.根据实施方案1至7中任一项所述的方法，其中，将型材体和第一功能元件相对于纵向方向彼此成锐角地输送，其中，成锐角的引导至少在焊接区的部分区域上并且如需要在第一引导设备和/或第二引导设备的部分区域上延伸。
9.根据实施方案1至8中任一项所述的方法，其中，超声波焊接作为近场焊接来执行，其中，焊头具有与第一功能元件的直接接触，并且其中，优选地，焊头以距型材体最大大约6mm或更小的距离来布置。
10.根据实施方案1至9中任一项所述的方法，其中，焊接区具有大约为5cm至大约50cm的长度并且如需要具有超过一个的焊头。
11.根据实施方案1至10中任一项所述的方法，其中，在焊接区内，一个或多个焊头参照纵向方向相对型材体占据不同的角度定位，其中，角度定位持续不断地和/或逐级地改变，并且，使一个或多个焊头距隔离接片的表面的间距沿通过方向减低。
12.根据实施方案1至11中任一项所述的方法，其中，焊接区包括至少一个静态焊头，其中，静态焊头尤其构造为滑板焊头。
13.根据实施方案1至12中任一项所述的方法，其中，第一功能元件在接触区域内构造有肩部，肩部在焊接区的区域内与一个或多个焊头接触。
14.根据实施方案1至13中任一项所述的方法，其中，隔离型材以大约5m/min或更高的速度、优选地以大约10m/min或更高的速度在焊接区内沿纵向方向运送。
15.根据实施方案1至14中任一项所述的方法，其中，型材体和第一功能元件在焊接区内的停留时长大约为100至大约1000毫秒，优选地大约为200至大约800毫秒。
16.根据实施方案1至15中任一项所述的方法，其中，焊头持续不断地运行。
17.根据实施方案13至16中任一项所述的方法，其中，焊头构造有狭缝状或间隙状的凹部，使得形成了焊头的两个平行布置的端部区域，这些端部区域与第一功能元件的接触区域在构成焊接连接时接触。
18.根据实施方案1至17中任一项所述的方法，其中，在待与型材体连接的接触区域内，功能元件构造有成形为能量方向指引件的一个或多个突出部，其中，一个或多个突出部尤其构造为熔化元件。
19.根据实施方案18所述的方法，其中，功能元件与一个或多个突出部相邻地设有一个或多个止挡元件，一个或多个元件在功能元件和型材体合并时限定了待实现的横截面几何形状，其中，一个或多个突出部优选地也构造有作为肩部的功能。
20.根据实施方案1至19中任一项所述的方法，其中，一个或多个第一功能元件与型材体之间的材料锁合的连接沿隔离型材的纵向方向持续不断地、区段式地或逐点地进行。
21.根据实施方案1至20中任一项所述的方法，其中，除所述型材体外还提供了作为连续材料的功能元件，并且在建立它们的材料锁合的连接之后，优选地通过切割或冲压或铣切过程将隔离型材定尺剪切到预给定的长度。
22.根据实施方案21所述的方法，其中，连续材料在卷、卷筒或卷轴上提供。
23.根据实施方案21所述的方法，其中，型材体和/或功能元件在建立材料锁合的连接之前以棒材的形式提供。
24.根据实施方案1至23中任一项所述的方法，其中，型材体具有沿所述隔离型材的纵向方向延伸的基本上平整地构成的区域。
25.根据实施方案24所述的方法，其中，型材体以预给定的、尤其有规律的间距具有贯通开口。
26.根据实施方案24或25所述的方法，其中，隔离接片构造有至少一个边缘区段，该边缘区段包括连接元件，其中，连接元件尤其具有用于与金属型材连接的卷压头部的形式。
27.根据实施方案24至26中任一项所述的方法，其中，型材体与第一功能元件之间的材料锁合的焊接连接具有大约2N/mm或更高的强度，优选地大约5N/mm或更高的强度，特别优选地大约10N/mm 或更高的强度。
28.根据实施方案24至27中任一项所述的方法，其中，隔离接片包括与型材体整体地构造的第二功能元件并且如需要还有另外的功能元件。
29.根据实施方案24至28中任一项所述的方法，其中，一个或多个第一功能元件从在横截面中平坦地、弯曲地、尤其是呈部分圆形地、分叉地或成角度地构造的面元件和/或包围出一个空腔或多个空腔的元件中选出，其中，一个或多个功能元件优选地具有在朝纵向方向横截面中呈T形的、呈箭头形的或呈钩形的区段。
30.根据实施方案24至29中任一项所述的方法，其中，一个或多个第一功能元件沿所述隔离型材的纵向方向形成多个如需要是闭合的空腔，其中，空腔尤其依次构造。
31.根据实施方案24至30中任一项所述的方法，其中，型材体并且如需要一个或多个第一功能元件由聚合物材料制造，聚合物材料优选基于从如下项中选出的热塑性聚合物：聚酰胺、聚酯、聚烯烃、聚酮、乙烯类聚合物、聚醚、聚碳酸酯、聚苯硫醚或这些材料的共聚物或共混物。
32.根据实施方案31所述的方法，其中，一个或多个第一功能元件的聚合物材料被如下这样地选出，即，使其与型材体的聚合物材料兼容。
33.根据实施方案24至32中任一项所述的方法，其中，一个或多个第一功能元件的表面和/或芯体部分地经金属涂覆或金属化或装备有金属。
34.根据实施方案24至33中任一项所述的方法，其中，型材体和/或第一功能元件的聚合物材料经纤维强化，尤其经玻璃纤维强化。
附图说明
本发明的这些优点和另外的优点在下文中根据附图被详细解释。
其中具体地：
图1示出根据本发明制造的隔离型材的第一实施方式；
图2A和2B示出根据本发明制造的隔离型材的第一实施方式的另外的变型方案；
图3示出根据本发明的隔离型材的第一实施方式的另外的变型方案；
图4和5示出制造根据本发明的隔离型材的不同的示例性的变型方案；
图6示出根据本发明制造的隔离型材的另外的变型方案；
图7A和7B示出根据本发明所使用的焊头的示意图；
图8示出根据本发明所使用的超声波焊接设备的第一变型方案；
图9至11示出根据本发明所使用的超声波焊接设备的另外的变型方案；
图12A和12B以设备的立体图以及不同的区段的截面图示出根据图8的超声波焊接设备的实施方式；
图13示出用于制造根据本发明的隔离型材的根据本发明的方法的示意图；
图14示出功能元件的多个变型方案；
图15至17示出用于根据本发明制造隔离型材的功能元件的包括材料锁合的连接部的显微图像在内的另外的变型方案；和
图18示出用于确定根据本发明拼接的功能元件的强度的针对隔离型材的测试设备的变型方案。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明制造的隔离型材10的第一实施方式，该隔离型材基于具有平整的型材体14的隔离接片12。与型材体 14联接有被构造为所谓的卷压头部的边缘区段16、18。隔离接片12 由第一聚合物物料制成。
边缘区段16、18沿根据本发明的隔离型材10的纵向方向延伸，并且横向于纵向方向间隔开地成形到型材体14的外边缘上。由聚合物物料制成的这种隔离接片12的制造能够以高的横截面几何形状精确性和高的直线性在挤出成型步骤中在不需要很大花费的情况下经济地被实现。为此所需的挤出成型工具不太复杂并且也可相对廉价地获得。
被构造为卷压头部的边缘区段16、18在将根据本发明的隔离型材加工成金属-塑料复合型材时被推入到金属型材的相应的槽内，并且在需要时在所谓的卷压步骤中与该金属型材抗剪切地连接。
此外，边缘区段16、18还可以具有槽20，可以将所谓的熔融线 (未示出)放入到该槽内。优选地，熔融线在槽20内以形状锁合和/ 或力锁合(kraftschlüssig)的方式被保持。在建立卷压连接之后，可以通过加热，例如在粉末涂漆烘烤过程中，将熔融线活化以用于进一步保证隔离型材与金属型材的抗剪切的连接。
隔离型材10此外还包括分开制成的第一板条状的功能元件22，该第一功能元件借助根据本发明的超声波焊接方法与型材体14材料锁合地连接。第一功能元件22在此实施例中由第二聚合物物料制成，该第二聚合物物料可以与第一聚合物物料相同或与之不同。对于材料锁合的连接来说重要的是，在使用不同的聚合物物料的情况中，这些聚合物物料相互是兼容的。相互兼容的聚合物物料的大量示例尤其在 Saechtling KunststoffTaschenbuch，第30版，ISBN 978-3-446-40352-9， 739和740页(表8.5和表8.6)中找到。
尤其以下组合是合适的：该组合在表8.5中被评定为“可共混或可彼此容易相处”或在表8.6中以符号“+”和“O”表征。
为了便于材料锁合的连接，第一功能元件22在其边缘区域上构造有接触区域24，该接触区域在此实施方式中具有T形形状，从而在功能元件22的两侧伸出肩部26，肩部的功能在根据本发明的超声波焊接方法的描述的范围内利用图2A和2B以及利用图7A还将详细解释。
如果第一功能元件由聚合物物料制成，则本领域专业人员能为第一功能元件22的制作提供廉价的制作方法，例如挤出成型。同样地，功能元件可以来自大面积的幅面材料(例如，吹塑薄膜、经压延的板或薄膜)，然后将它切割、冲压和/或改形。也可以通过挤出成型将接触区域拼接到例如平整的基体上。
在图2A和2B中示出了根据本发明的隔离型材30或40的变型方案，其中，分别将隔离接片12的平整的型材体14又基本上相对其横向方向居中地与第一条形功能元件32或42根据本发明材料锁合地借助超声波焊接方法连接起来。
隔离型材30、40的第一功能元件32和42分别与隔离接片12或其型材体14分开地制成，随后根据本发明借助超声波焊接方法与隔离接片12或其型材体14材料锁合地连接起来。
在图2A的实施例中，又由聚合物材料制成第一功能元件32，该聚合物材料与型材体14的聚合物材料当不相同时则是兼容的。
第一功能元件32在其边缘区域上具有接触区域34，该接触区域呈L形地设计并且成形有在横截面中呈三角形的突出部36。接触区域 34的该突出部36在超声波焊接方法中作为所谓的能量方向指引件工作，其在功能元件32的材料锁合的连接时被熔融(熔化元件)并且被压紧。
图2B的隔离型材40的第一功能元件42可以由不强制与隔离接片 12的第一聚合物物料兼容的物料制造，尤其也由例如形式为板材条或打孔的板材的陶瓷或金属材料制造。
为了与隔离接片12材料锁合地连接，第一功能元件42具有呈L 形地设计的接触区域44，该接触区域设有突出部46，该突出部由与第一聚合物物料兼容的第二聚合物物料构成。
在第一功能元件42与型材体14材料锁合连接时，突出部46被熔融并且被压紧。
在超声波焊接方法中又作为所谓的能量方向指引件发挥作用的突出部46与第一功能元件的接触区域44材料锁合和/或形状锁合地连接。
第一功能元件22、32和42的接触区域与型材体14的材料锁合的连接分别在不添加辅助材料的情况下进行。
隔离接片12或其型材体与第一功能元件22、32和42之间的连接根据本发明可以持续不断地或以预给定的、尤其是以有规律的间距(逐点地或区段式地)建立。
隔离接片12与第一功能元件22、32和42之间的连接通常只需稳定到使得隔离型材10、30和40在运输和处理直至完成金属-塑料复合型材时可靠地维持其形状，这是因为在图1和2A和2B中所示的第一功能元件22、32和42在安装的状态中往往不必吸收力，并且例如仅用于中断金属-塑料复合型材的内部中的对流流动。也被称为探出部的此类功能元件典型地从隔离接片的表面伸出数厘米。
图3示出了与图2A中使用的功能元件32相比的第一功能元件的另外的变型方案。
第一功能元件52具有略微折弯的接触区域54，该接触区域的尖端56被构造为突出部，该突出部在超声波焊接时熔融，并且在与所属的隔离接片构成材料锁合的连接部时可以被压紧。
图3的第一功能元件62在其接触区域64内具有呈T形的造型，其中，两个突出部66、67构造为能量方向指引件。此类型的接触区域的优点是，在超声波焊接时产生的熔融物至少大部分可以被容纳在突出部之间的中间空间内，并且因此在第一功能元件与所属的型材体之间可以建立视觉上美观的焊接连接。如果期望的话则也可以增大所构成的接触面。
附加地，在此，焊头的能量引入直接地、尤其线性地从肩部导引向熔化元件的尖端，这给出了过程控制中的改进的效率。
第一功能元件72和82的示例应被确定规格成使得根据本发明也可以使用更复杂地构建的第一功能元件，其中，在此也设有具有突出部76或86的接触区域74或84，该突出部在超声波焊接中被熔融并被压紧以用于构成材料锁合的连接部。
图4示出了与图1的隔离型材10相比关于第一功能元件的另外的变型方案可能性。
在图4的隔离型材90的变型方案中，横截面中呈半圆形的第一功能元件96借助超声波焊接与隔离接片92的型材体94材料锁合地连接。
在图4中图示的隔离型材100中，横截面中基本上呈U形至V形的第一功能元件106与隔离接片102的型材体104借助超声波焊接材料锁合地连接。
显而易见的，对于第一功能元件的变型方案90和100必需使用几何上与功能元件的横截面匹配的焊头，因此尽管该元件的功能区扩展了还是能实现令人满意的焊接连接。
图5示出了根据本发明制造的隔离型材110、120和130的另外的变型方案，其中，根据本发明的第一功能元件112、122和132与型材体114、124和134材料锁合地连接。第一功能元件112、122和132 在此在其各自的自由端部上具有T形形状、箭头形状或棘刺形状(所谓的凸鼻或短的探出部)。
型材体134此外还在其设有卷压头部的边缘区域上被折弯。隔离型材110、120和130的卷压头部分别设有槽(类似于在图1中所示的情况)，这些槽形状锁合地容纳所谓的熔融线116、126和136。
图6示出了形式为立面间隔保持器150的隔离型材，该隔离型材具有蜿蜒曲折地构造的隔离接片152，隔离接片在其型材体156的端部上具有形式为锚接突出部154的边缘区段。隔离接片152典型地在挤出成型步骤中一件式地制成，并且可以在本发明的范围内设有一个或多个功能元件。在图6的示例中，将作为第一功能元件的呈U形的保持型材158与型材体156材料锁合地连接。功能元件158在其呈U形的横截面内具有容纳槽160，该容纳槽在两侧被各一个突出部162限界。突出部162在其自由端部上分别具有指向槽160的内部的卡锁突出部。
保持型材158例如可以容纳并固定例如形式为密封唇的密封元件，并且可以在隔离接片150的型材体156上材料锁合地紧固在一个或多个定位上。当然，功能元件(在此为保持型材158)可以不仅安放在立面间隔保持器150的一侧上，而且也可以安放在对置的侧上，并且与型材体156材料锁合地连接。
图7A示出了在根据本发明的方法中可使用的焊头170，其具有间隙或狭缝状的容纳部，焊头以其上部区域172保持在(未示出的)超声波焊接设备内。也未示出隔离接片12的下侧上的必需的底座(砧部)，隔离接片靠放在底座上并且隔离接片在焊接期间在该底座之上被引导或被牵拉。间隙或狭缝宽度b与高度h的高宽比优选地为大约5或更大。因此也可加工如下的第一功能元件，该第一功能元件的垂直于隔离接片表面的延展度足以作为所谓的探出部发挥作用。令人惊奇的是，如此大的高宽比并未明显不利地影响焊头的功能性。
紧随上部区域172之后地构造有具有间隙或狭缝状的凹部176的焊头的下部区域174，在凹部176内如在图7A中所示容纳了在此为功能元件22的第一功能元件，除了功能元件的接触区域24之外基本上都完全地被容纳在凹部176内。
焊头170的下部区域174以其限界了凹部176的壁元件178、179 结束在第一功能元件22的接触区域24的上侧上。焊头170的定位被如下这样地实施，即，使得在此处所示的焊接设备的区段中使第一功能元件22的能量方向指引件28与隔离接片12体接触。
在图7B中示出了焊头170的细节，其中，在凹部176内除了第一功能元件的接触区域182之外完全容纳了第一功能元件180。此外示出了具有凹部192的焊头190的变型方案，该凹部的规格被确定得比凹部176更大，并且因此也可以容纳第一功能元件194、196，这些第一功能元件与第一功能元件180相比从其接触区域198或199间隔开地具有不同的并且展开的几何形状。
在图8中示意性地图示了用于执行根据本发明的用于制造隔离型材的方法的设备的第一变型方案200，该设备具有第一引导区202，在其中将隔离型材的分开地制造的并且相互待连接的元件(即例如一方面是隔离接片12并另一方面是第一功能元件22)以相互间预给定的定向地从第一引导设备(未示出)输送给布置在其之后的焊接区204和安置在焊接区内的超声波焊接设备。
紧随焊接区204之后地示出了保持区206，其将在焊接区204内被拼合的并且材料锁合地连接的部件作为制成的隔离型材10从焊接区 204运送出来。在保持区206内为此安放有第二引导设备(未示出)。
形成焊接区204的焊头在图8中相对于隔离接片12以小于大约 5°，尤其是小于大约3°的锐角α布置，从而使得对于焊头的在其间布置有凹部(在凹部中引导有第一功能元件)的自由端部来说随着第一功能元件22的接触区域24上的作为能量输入件起作用的突出部的熔化程度的递增而越来越接近隔离接片12的表面。这在图8的两个附加的截面图(a)和(b)中示意地解释。基于此几何形状，使得能量输入件28的材料连续地熔融并且同时如下这样地被压紧，即，使得存在于肩部26之间的空腔被熔融压出物填充并且形成被压紧的区域，该区域在图8中在细节(b)中以附图标号29标记。
图9示出了用于执行根据本发明的用于制造隔离型材的方法的设备的第二变型方案220。在此，提供了(未图示的)第一引导设备的第一引导区222，经由该第一引导区将隔离接片12和第一功能元件22同步地、优选地持续不断地输送给包含焊头的焊接区224。
焊头224平行于隔离接片12的运输路径和走向地构造，然而其中，焊头224的下侧相对于隔离接片12的表面成锐角α地延伸，从而在通过焊接区224时导致第一功能元件22及其接触区域24几何上接近隔离接片12的表面。在横截面内观察，又得到了与在图8(a)和图8(b) 中相同的造型。
紧随焊接区224之后地设有保持区226，其具有第二引导设备(未示出)，该第二引导设备将隔离接片12和第一功能元件22的相互材料锁合地连接的元件保持在希望的横截面几何形状中，从而使得所形成的焊缝可以冷却，并且最终获得具有希望的几何形状的可操作的隔离型材10。
在图10中示出了用于执行根据本发明的用于制造隔离型材的方法的设备的第三变型方案240，其中，又在第一引导区242内使用第一引导设备(未示出)，以便将具有预给定的几何形状的第一功能元件相对于隔离接片12输送给焊接区244(焊头)。
在此，焊头244也又是水平取向的，但是却构造有在下侧上的改变的几何形状，从而在通过焊接区244时导致使第一功能元件接近隔离接片12，如又对应于图8(a)和图8(b)的两个图示那样。在此变型方案中，在焊接区244之后也设置有在保持区246内的第二保持设备(未示出)，第二保持设备引导材料锁合地连接的隔离接片12和第一功能元件的组合作为隔离型材10，并将其固定在相应的几何形状中直至焊缝冷却。
在图11中示出用于根据本发明制造隔离型材的设备260的第四变型方案，其中，隔离接片12以及第一功能元件又一起地以相互间预给定的几何上的布置方式输送给焊接区264。
在用于执行根据本发明的方法的设备260的此实施例中，焊接区 264被划分为两个区段，这些区段由两个焊头265a和265b形成。
焊头265a基本上水平地布置，也就是说很大程度上平行于隔离接片12和第一功能元件的通过方向地布置，并且通过能量输入确保第一功能元件的能量输入件熔融。在熔融区264的第二阶段中，经由相对隔离接片12的运输方向成角度α布置的焊头265b使第一功能元件的接触区域相对于隔离接片12的表面发生定位移动，从而使得然后在从焊接区264到保持区266内的第二引导设备(未示出)过渡时又获得了待制造的隔离型材的希望的横截面几何形状。隔离接片12和第一功能元件22在焊接过程之前和之后的布置方式又相应于在图8(a)和(b) 中的两个图示。
即使在结合图8至图11描述根据本发明的方法的情况下出发点总在于保持区206、226、246、266内的第二引导设备分别确保在焊接区 204、224、244、264中实现的横截面几何形状保持不变直至焊缝被充分冷却进而硬化或固化时，也完全可以设置的是，在第二引导设备内产生横截面几何形状的改变，从而使第一功能元件22不再如在图8(b) 中所示地垂直于隔离接片12伸出，而是以与之不同的角度被引导，从而使得然后焊缝在合适的造型中固化并且因此实现了与图8(b)中的描绘不同的隔离接片12和第一功能元件22的造型。
图12A在透视图中示出了用于执行根据本发明的用于制造隔离型材的方法的设备300。在此，现在也清楚解释了用于引导区和保持区的第一和第二引导设备。
该设备包括形式为压模的第一引导设备302，输送给设备300的隔离接片12和第一功能元件22在该第一引导设备中保持以相互间预给定的几何形状，并且沿着朝向随后的焊接区304的方向运送。隔离接片12相对第一功能元件22的相对布置方式在此阶段中在截面图(a) 和(b)中示出，从其中也可见，在第一引导设备302中设有狭缝状的凹部310，在凹部内引导有第一功能元件22。
优选地，在第一引导设备302的此凹部310中，第一功能元件22 的接触区域24的大部分也被凹部310容纳，而接触区域24逐渐地接近隔离接片12的上表面。
在第一引导设备302之后的相应于区域(c)至(d)内的焊头的熔融区304内，第一功能元件22在焊头304的凹部312内引导，然而区别在于，在此，第一功能元件22的接触区域24位于焊头304的主体之外，从而使得在将能量方向指引件压紧同时进行持续不断的超声波焊接能量输入的情况下使接触区域24不受阻碍的接近隔离接片12 的表面，这一情况如在横截面图示(d)中在焊接区304的结束处所示。
在焊接区304之后地，将材料锁合地与第一功能元件22连接的隔离接片12在第二引导设备306内引导到希望的最终横截面几何形状。在此也设有具有凹部314的引导设备306，该凹部基本上容纳了第一功能元件22。
引导设备306的主体如在此所示可以是刚性的压模，此主体也可以以其他的方式实现，例如呈压制滚子的形式。
最后，在离开第二移动设备306之后由运送设备308接受隔离型材10，并且将其从设备拉出。
拼接配合件在(b)～(c)的区域内的从引导区到焊接区的交接以及拼接配合件在(d)～(e)的区域内的从焊接区到保持区的交接可以在数毫米或数厘米的短的行程上不需要特殊的引导部来进行，即不受引导地来进行，例如经过空气间隙。
在图13中在流程图表中再次示出了各个方法步骤，其中，术语拼接配合件1和拼接配合件2意味着隔离接片12和第一功能元件22。
在执行根据本发明的方法时的典型的参数可以概述如下：
制成的隔离型材10的通过速度或拉出速度典型地处在大约 10m/min或更高的范围内，其中，也可实现明显更高的值，例如大约 15m/min或更高，或大约30m/min或更高。
在前述的拉出速度下给定的型材部分在焊接区内的停留时长极为依赖于物料和几何形状，并且典型地为大约0.2至大约0.6秒。如果需要更高的能量输入，则可以以略微更低的拉出速度进行工作(这得到了更长的停留时长)，从而使得在通过焊接区时可以发生(相对于焊缝的单位长度)更高的能量输入。在明显更高的拉出速度下，通常要求将焊接区延长，例如通过拼合另外的焊头，但是在根据本发明的方法中这可以典型地简单实现，譬如这方面也例如从图12A的透视图示中显见的那样。
隔离接片和第一功能元件的合并优选地一方面通过进给并且另一方面通过将隔离接片12和第一功能元件22两个部件在几何上接近来进行，其中通过材料特性、预给定的拉出速度、熔化元件的高度和焊头沿型材的运行方向的几何轮廓来给定用于将两个部件相互压制的力。通过静态焊头的预给定的定位及其沿型材的运行方向的几何上的轮廓，实现了所谓的“行程控制式焊接”，根据本发明，这相对于力控制式焊接是优先的，这是因为因此可以将公差保持在更严格的界限内。
挤压时长，也就是说使材料锁合地连接的隔离型材引导通过第二引导设备并稳定化的时间段依据对于能够使焊缝固化并且使得产品本身可被操作所需的时间来设计。典型地，在大约为0.2至约1秒的时长是足够的，这是因为塑化是局部非常有限的，并且由此可以将待导出的热量保持得相对较低。
在随后的图14至17中再次示出并且讨论了在各种不同造型下的第一功能元件的接触区域。
图14在第一部位上(简图(a))示出了第一功能元件180的接触区域182，如在图7B中已论述。在图14的简图(b)中示出了第一功能元件340，其中，接触区域342构造有两个伸出的突出部344、346，它们作为能量方向指引件发挥作用，并且在其之间限定了空腔348，在该空腔内在焊接过程期间可以容纳能量方向指引件344、346的材料的至少一部分积聚的熔融物。
在图14的简图(c)中示出了具有接触区域362的第一功能元件 360，在接触区域的自由端部上构造有四个横截面中呈三角形的突出部 364，这些突出部作为能量方向指引件发挥作用，并且在其间形成三个空腔，在这些空腔中在焊接过程时可以容纳接触区域362的熔融的材料。
在图14的简图(d)中又为了比较示出了第一功能元件22，该第一功能元件具有接触区域24和布置在接触区域内的形式为三角形的突出部的能量方向指引件28。补充地，接触区域24(与图14的简图(a) 的实施方式对比)具有两个另外的突出部27，它们分别形成止挡并且在构成焊接连接期间限定了隔离型材的相对定位或待实现的横截面几何形状。
在此又在肩部26下方、在能量方向指引件28的两侧设有空腔体积，在其中在超声波焊接过程期间可以容纳能量方向指引件的熔融的材料，从而使得在第一功能元件22与所属的隔离接片之间可以实现视觉上美观的连接部。空腔体积在两侧通过止挡元件27限界。
在图14的简图(e)中示出了第一功能元件400的另外的替选方案，其中，接触区域402配备有横截面中呈三角形的突出部404作为能量方向指引件。此能量方向指引件404的横截面小于图14的简图(d) 的能量方向指引件28的横截面，或也小于图14的简图(b)的能量方向指引件344、346的横截面。
在此，由于在焊接过程时可能受压紧的体积份额较低，所以典型地没有必要设有容纳熔融物的中空体积，而是使熔融物基本上在第一功能元件400的接触区域402的下侧上均匀地分布。在此，所形成的熔融物体积较小，但是由此用以将该体积塑化的能量需求也降低，并且因此使焊接过程可以以更高的进给速度进行。
以类似的方式，在图14的简图(f)中，在此处所示的第一功能元件410及其接触区域412的情况中，能量方向指引件414的体积由于更小的横截面规格被设计得更低，并且因此采取使能量方向指引件 414的熔融态的材料不会侧向从接触区域412跑出来的预防措施。此外，能量方向指引件414又被布置在接触区域412的呈锥形构造的表面结构416上，从而使得在能量方向指引件414的两侧在能量方向指引件熔化之后在接触区域412和隔离接片的表面(在此未示出)之间留有体积，该体积可以无问题地容纳能量方向指引件414的材料的熔融物。
在图14的简图(g)中结合第一功能元件420示出了略微不同的变型方案，其中，接触区域422除了能量方向指引件424也配备有锥形的结构426，其中，能量方向指引件424的横截面也被保持得比简图 (f)中的更小，从而在此以更高的可靠性使得所形成的熔融物体积量保留在接触区域422与隔离接片的表面(在此未示出)之间。锥形的结构426的高地在此作为一种止挡元件发挥作用。
在图(f)和(g)中所示的接触区域412和422的几何形状的情况中，也可建议的是，如下这样地设计锥形的突出部416、426，即，使得在紧随拼接区的塑化之后将在通过焊接区时所产生的几何形状在后面的步骤中(例如在相应地构造的第二引导设备内)又在热的、塑化的状态进行改变，使得实现第一功能元件410、420的相对于隔离接片(在此未示出)的表面的偏离垂线的倾斜。
图15也示出了第一功能元件的接触区域的多个变型方案，出发点基于在图14的简图(b)中已示出的接触区域342的变型方案。在此类型的接触区域的情况中，由肩部350所形成的用于焊头的贴靠面基本上垂直于力引入平面地布置，并且能够实现第一功能元件在熔融区的区域内的可靠的并且限定的引导。
在图15的简图(b)的变型方案中，第一功能元件440具有接触区域442，其中，肩部形成用于焊头的接触面，该接触面与力引入平面成钝角。接触区域的此设计方案一方面尤其是在经由焊头引入高的力时稳定了接触区域的几何形状，另一方面它要求焊头的匹配，从而使得与肩部接触的并且将力引入到接触区域上的区域在焊接过程中以充分的程度维持其几何形状，并且保证有针对性的力引入。
后者问题尤其是由第一功能元件460的使由肩部464形成的接触面相对于力引入平面具有锐角的接触区域462的设计方案来应对。在此发生了与接触面接触的焊头尖端的定心，从而在焊头尖端的设计方案中给出了更大的结构上的活动余地，并且尽管如此仍能实现可靠的、有目的的并且限定的力引入。
用于最优的力引入的焊头的设计方案能通过如下方式实现，即，使功能元件的(多个)肩部的一个/多个所述的角度对应地反映在焊头形状中。但是在此重要的是，一般地应注意到焊头的充分良好的振动特性。
在第一功能元件的接触区域的另外的变型方案中，将接触区域的构造为能量方向指引件的突出部在其几何形状上进行改变，并且又与第一功能元件340的实施方案(简图(a))相比较。
在图15的简图(d)中所示的第一功能元件480的变型方案在其接触区域482内具有两个突出部484和486，它们的尖端略微相对彼此指向。在突出部484和486之间留有充足的体积488以用于容纳在超声波焊接过程中的熔融物，而此外突出部的几何形状使熔融物偏向朝着体积488的方向流动。由此，相对于图15的简图(a)的变型方案，进一步减低了熔融物不希望地在接触区域侧向可见地跑出来的趋势。
在根据图15的简图(e)的第一功能元件500的造型中，实现了用于朝突出部之间的预给定的体积的方向控制熔融物流动的更强的效果。在此第一功能元件500的情况中，接触区域502的突出部504、506 相对彼此拱曲并且部分地包围出突出部之间的体积508。
结合图16A和16B论述第一功能元件的接触区域的设计方案的其他方面。与相应于图14(a)的实施方式的实施例(a)相比，简图(b)、 (c)和(d)的实施方式分别在接触区域中配备有用于容纳熔融物的体积，该体积优选地将规格确定得比在焊接过程中积聚的并且待排挤的熔融物体积大了约5至约50％。进一步优选地，该体积大了约5至约 30％，例如大了20％。
在图16A的简图(b)中示出了第一功能元件520，其具有呈T形设计的接触区域522，其中，居中布置的突出部524构造为具有基本上呈三角形的横截面的能量方向指引件。在接触区域内，在突出部524 的侧上双侧地设置有体积量526、528(以阴影图示)，该体积量在超声波焊接时可以容纳突出部524的聚合物物料的待排挤的份额。
在图16A的实施例(c)中，第一功能元件540具有呈T形的接触区域542，其中，单独的突出部544也作为能量方向指引件发挥作用。在突出部544的双侧又设置有凹部546、548，这些凹部可以容纳在超声波焊接时出现的并且待排挤的体积量。体积量546、548明显大于在图(b)中所示的实施方案的体积量526、528，然而其中。在接触区域的规格相同的情况下，当在呈T形的结构中使用相同的聚合物物料时，保留明显更低的壁厚因而具有相应的更低的强度。
为了进一步比较，在简图(d)中示出了图15(a)的第一功能元件340，其中，用于容纳熔融物的体积348布置在平行地延伸的突出部 344和346之间。体积348将规格确定得略小于简图(b)的实施方式，但是第一功能元件340的接触区域342的机械稳定性比第一功能元件 520中更高。因为在此如例如也在变型方案180中的情况那样并不存在被证实有利的止挡边界，所以所产生的熔融物体积将依赖于熔化高度。出于此原因，使得在此情况中并且在类似地安排的情况中，例如通过以行程控制方式进行对焊接过程的过程控制来进行对熔化高度的精确控制是有意义的。
最后，图16B在显微图像中示出了第一功能元件560的特别优选的实施方案及其图示。在显微图像中可见，突出部564、566的聚合物物料的熔融物如何被体积568容纳，该体积将规格确定得大于期待的熔融物体积。附加地，除突出部564、566外还设有沟状凹陷部570，其可以容纳可能的侧向离开的熔融物体积量，并且保证了得到第一功能元件和与之连接的隔离接片的材料锁合的连接部的视觉上的最优的结果。
沟状的凹陷部570在接触区域562的外侧上通过肋状的突出部576 来限界，肋状的突出部分别形成止挡元件，从而使得第一功能元件560 可以被带到相对于隔离接片(未示出)的表面的限定的定位和取向中。此外，以此避免了接触区域562的意外的过强的变形。
在此第一功能元件560的情况中，除接触区域562包括其肩部572、 574在内的高的机械稳定性之外，还提供了用于容纳熔融物的相对较大的体积，并且附加地采取使突出部564、566的聚合物物料的熔融物份额不会或几乎不会侧向可见地离开的预防措施。
用于设计第一功能元件的接触区域的构思在图17中再次用图说明。
作为参考，再次插入第一功能元件180及其接触区域182作为简图(c)。
在第一功能元件580、600的变型方案(a)和(b)中，在具有突出部584和604的呈T形的接触区域582和602中，在突出部584、604 的两侧设有具有可对比的大小的体积量586、588或606、608。在第一功能元件600的实施方式中，对肩部610的削弱由于接触区域602的此部分的较大的高度h肩部而被顾及，从而使得第一功能元件600的接触区域602的肩部以与第一功能元件180的接触区域182的肩部类似的方式可以受载。在第一功能元件580的情况中，必须注意到在此在肩部590的区域内仅应施加较低的力，以避免接触区域582的变形或甚至损坏。在图17的简图(a)和(b)中所描绘的第一功能元件580、 600的实施方案的情况中，限制了用于容纳熔融物的体积量的侧向的突出部也同时作为止挡元件发挥作用。
在根据本发明的隔离型材的不同的实施方案的描述的范围中，已被证实的是，在隔离接片和第一功能元件的材料锁合的连接时所构成的接触区根据按照本发明的隔离型材的应用或使用目的而定地可以大小不同地构造。然而，在此重要的是，隔离接片与第一功能元件之间的连接部的机械强度实现为足以使得根据本发明的隔离型材可以被可靠地操作和加工。
应在图18的范围内详细描述的检测适合于表征连接部的强度和与之相关的机械的承载能力。
图18示出了测试设备800，其可以使用在常规的用于确定构件的拉力承载极限的通用测试机上。
示范性的测试设备800被设计成用于具有垂直伸出的探出部的简单的型材；在此情况中，在测试时将拉力垂直于型材体地施加在探出部上。但是也可行的是，将测试设备设计成用于其他的型材几何形状，并且如需要也考虑力引入的其他的作用方向，只要这是合适的，以便获得关于拼接区和拼接配合件连接质量的结论。
测试设备800包括上部的测试体容纳部802和下部测试体容纳部 804。在上部的测试体容纳部802中构造有分成两部分的测试体支座 806，根据本发明的隔离型材10(例如形式为细心地被定尺剪切的作为测试体的隔离型材，其长度为20mm至50mm)可以以其隔离接片12 靠放在测试体支座上，其中，隔离型材的第一功能元件22可以穿过测试体支座806的两个部分之间的间隙。隔离型材10的图示在图18中被略简化并且未示出全部细节，所述细节在图1中可见。
下部的测试体容纳部804包括一对夹钳808，第一功能元件22的区段可以被夹紧在其之间。
在拉伸测试时，沿箭头K1和K2的方向将力施加到隔离型材10 的拼接区28上，该力持续不断地升高，直至将第一功能元件从隔离接片12撕开。拉伸测试的参数可以被匹配，以获得相应于物料的有说服力的结果；通常此拉伸测试以1mm/min、5mm/min或10mm/min的速度执行。然后，将直至型材体失效的所获知的力根据隔离型材的样本体的长度被标准化。在此必需保证在测量时待检查的拼接区被全面地并且沿有意义的方向加载以例如法向力。根据本发明的隔离型材于是具有大约2N/mm或更高的强度，优选具有大约5N/mm或更高的强度，特别优选地具有大约10N/mm的强度。
在上述根据本发明的隔离型材的许多实施例中，使用板条状的平整的所谓的探出部作为第一功能元件。虽然此类型的第一功能元件被多样地使用，但是该第一功能元件在需要时可通过明显更复杂地结构化的第一功能元件替换。
因此，隔离接片的型材体自身已经可以是任意复杂的。可以将许多迄今从现有技术中所公知的型材几何形状、尤其是已商业化的型材用作基础，以便按照根据本发明的方法来装备另外的功能元件。

Claims (20)

1.用于制造隔离型材的方法，所述隔离型材尤其是窗、门和立面元件的制造所用的隔离型材，其中，所述隔离型材包括由第一聚合物物料制成的隔离接片，所述隔离接片包括型材体以及第一功能元件，所述型材体和所述第一功能元件沿所述隔离型材的纵向方向延伸，其中，所述第一功能元件在接触区域内与所述隔离接片材料锁合地连接，
其中，在第一步骤中，分别分开地制成并且提供所述型材体和所述第一功能元件，
其中，在后面的第二步骤中，将所述型材体和所述第一功能元件沿待形成的隔离接片的纵向方向输送给超声波焊接设备，在所述超声波焊接设备中，在构成焊接连接的情况下将所述型材体和所述第一功能元件相互材料锁合地连接，其中，所述超声波焊接设备包括配备有焊头的焊接区，其中，所述焊头具有凹部，在构成焊接连接期间所述功能元件在所述凹部内引导，
并且其中，在构成焊接连接期间，将所述型材体和所述功能元件合并成垂直于纵向方向观察的预给定的第一横截面几何形状，并且然后以所述预给定的第一横截面几何形状或如需要以垂直于纵向方向观察与所述第一横截面几何形状不同的预给定的第二横截面几何形状进行引导，直至焊接连接的塑料材料固化到使得所述型材体和所述第一功能元件被固定在预给定的横截面几何形状中的程度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述型材体和/或所述第一功能元件作为连续材料或作为棒材提供。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一功能元件制成有一个或多个熔化元件，所述一个或多个熔化元件作为突出部从所述第一功能元件的接触区域的表面延伸离开，其中，一个或多个突出部从表面优选延伸离开了大约3mm或更少，进一步优选地延伸离开了大约1.5mm或更少。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述超声波焊接作为近场焊接来执行，其中，所述焊头具有与所述第一功能元件的直接接触，并且其中，优选地，所述焊头以距所述型材体最大大约6mm或更小的距离来布置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述焊接区具有大约为5cm至大约50cm的长度，并且如需要具有超过一个的焊头。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述焊接区内，一个或多个焊头参照纵向方向相对所述型材体占据了不同的角度定位，其中，所述角度定位持续不断地和/或逐级地改变，并且由此，使所述一个或多个焊头距所述隔离接片的表面的间距沿通过方向减低。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述焊接区包括至少一个静态焊头，其中，所述静态焊头尤其构造为滑板焊头。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一功能元件在接触区域内构造有肩部，所述肩部在所述焊接区的区域内与一个或多个焊头接触。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述隔离型材以大约5m/min或更高的速度、优选以大约10m/min或更高的速度在所述焊接区内沿纵向方向运送。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述焊头构造有狭缝状或间隙状的凹部，使得形成了所述焊头的两个平行布置的端部区域，所述端部区域与所述第一功能元件的接触区域在构成焊接连接时接触。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，在待与所述型材体连接的接触区域内，所述功能元件构造有成形为能量方向指引件的一个或多个突出部，其中，所述一个或多个突出部尤其构造为熔化元件。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述功能元件与所述一个或多个突出部相邻地设有一个或多个止挡元件，所述一个或多个止挡元件在功能元件和型材体合并时限定了待实现的横截面几何形状，其中，所述一个或多个突出部优选也构造有作为肩部的功能。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，一个或多个第一功能元件与所述型材体之间的材料锁合的连接沿所述隔离型材的纵向方向持续不断地、区段式地或逐点地进行。
14.隔离型材，所述隔离型材能根据权利要求1所述的方法来制造，其中，型材体具有沿所述隔离型材的纵向方向延伸的基本上被平整地构造的区域。
15.根据权利要求14所述的隔离型材，其中，所述型材体与第一功能元件之间的材料锁合的焊接连接具有大约2N/mm或更高的强度，优选大约5N/mm或更高的强度，特别优选大约10N/mm或更高的强度。
16.根据权利要求14所述的隔离型材，其中，一个或多个第一功能元件从横截面中平坦地、弯曲地、尤其是呈部分圆形地、分叉地或成角度地构造的面元件和/或包围出一个空腔或多个空腔的元件中选出，其中，所述一个或多个功能元件优选具有在朝纵向方向的横截面中呈T形的、呈箭头形的或呈钩形的区段。
17.根据权利要求14所述的隔离型材，其中，一个或多个第一功能元件沿纵向方向形成多个空腔，所述多个空腔如需要是闭合的空腔，其中，所述空腔尤其依次构造。
18.根据权利要求14所述的隔离型材，其中，所述型材体和一个或多个第一功能元件由能焊接的聚合物材料制造，所述聚合物材料优选基于从如下项中选出的热塑性聚合物：聚酰胺、聚酯、聚烯烃、聚酮、乙烯类聚合物、聚醚、聚碳酸酯、聚苯硫醚或这些材料的共聚物或共混物。
19.根据权利要求14所述的隔离型材，其中，一个或多个第一功能元件的表面和/或芯体部分地经金属涂覆或金属化或装备有金属。
20.根据权利要求14所述的隔离型材，其中，所述型材体和/或一个或多个第一功能元件的聚合物材料经纤维强化，尤其是经玻璃纤维强化。
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