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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines thermisch
getrennten Verbundprofils, wobei ein aus einem thermisch leitenden
Material hergestelltes zweiteiliges Trägerelement in für die Anordnung
eines Isoliermaterials vorgesehenen Bereichen mit flüssigem Isoliermaterial
beaufschlagt und über
Kunststoffprofile verbunden wird. Die Erfindung betrifft außerdem ein
Verbundprofil für
Klimageräte
und -anlagen, Schallschutzeinrichtungen oder dergleichen, bestehend
aus zwei oder mehr Trägerelementen
aus einem thermisch leitenden Material, die im Bereich von Trennstellen
thermisch von einander getrennt sind, wobei die Enden der Trägerelemente
an diesen Trennstellen nach innen Bördelränder zum Festlegen von die
Trägerelemente
verbindenden Isolierkörpern
bildend umgekantet sind und der zwischen den Trägerelementen gebildete Hohlraum
mit einer Zusatzisolierung versehen ist.
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Derartige
Verbundprofile werden in Klimageräten und -anlagen sowie in Schallschutzeinrichtungen
und vergleichbaren Anlagen eingesetzt. Ihre Trägerelemente bestehen aus Metallen,
welche eine gute Wärme-
und Schallleitfunktion besitzen. Zur Vermeidung von Energieverlusten
und zur Reduzierung von Lärm
ist es dabei von besonderer Bedeutung, Kältebrücken auszuschließen und
eine Schallleitung einzuschränken,
indem die Profile mit nicht oder zumindest schwer leitendem Kunststoff
ausgerüstet
sind, wodurch eine thermische Trennung bewirkt wird. Die Metallprofile
werden durch einen dazwischen liegenden Kunststoff oder durch ein
Gummi mit guten Isoliereigenschaften mechanisch miteinander verbunden
und thermisch voneinander getrennt. Aus dem
DE-GM 75 15 089 ist beispielsweise
ein Verbundprofil für
Fenster- oder Türrahmen
bekannt, welches aus zwei ineinander greifenden, über wärmeisolierendes
Isoliermaterial voneinander getrennten Profilstäben besteht, wobei der eine
Profilstab mit seinem in den anderen Profilstab eingreifenden, einen
beidseitig hinterschnittenen Längssteg
aufweisenden Teil mit dem Isoliermaterial ummantelt ist. Zwar ist
es hier gelungen, ohne ein zusätzliches
aus Metall hergestelltes Befestigungsmittel auszukommen, allerdings
sind sämtliche
Bauteile so aufwendig bauend ausgebildet, dass ein wirtschaftlicher
Einsatz dieses Profils nicht erreicht werden kann. Der Formschluss
zwischen den beiden zu verbindenden Trägerelementen kann hier nur
mit hohem technischem Aufwand erreicht werden. Ähnliches gilt für die
DE-GM 83 08 856 ,
die ein Verbundprofil lehrt, bei dem das Isolierprofil mit weniger
aber nach wie vor unrentablem Aufwand hergestellt werden muss, zumal
dieses einen mechanischen Schwachpunkt darstellt. Die
DE-OS 28 42 333 zeigt einen
Profilkörper zur
Verwendung für
Tür- und
Fensterrahmen, bei dem es erstmals gelungen ist, im Bereich der
Trennstelle ausschließlich
Isoliermaterial anzuordnen, so dass hier von einer wirklichen thermischen
Trennung gesprochen werden kann. Eine derartige Ausbildung eines
Isolierprofils ist allerdings nur möglich, weil in dieser Anwendung
statische Anforderungen nicht erfüllt zu werden brauchen. Das
DE-GM 298 00 354 zeigt
ein thermisch getrenntes Verbundprofil, bei dem das Ende des Trägerprofils
U-förmig
zur Aufnahme des wärmeisolierenden
Materials ausgebildet ist, so dass sich auch hier ein ausschließlich mit
Isoliermaterial im Durchlaufverfahren gefüllter, auch mechanischen Beanspruchungen
standhaltender Bereich zwischen den Trägerelementen gegeben ist. Dies wird
u. a. dadurch bewirkt, dass Trägerelement
und Isolierelement miteinander verankert sind, so dass eine hohen
Anforderungen standhaltende kraftschlüssige Verbindung gegeben ist.
Nachteilig ist an diesem Profil allerdings, dass die maximalen Belastungen,
den dieses standzuhalten vermag, aufgrund des relativ schlank bauenden
Isolierkörpers
zu gering sind. Dadurch ist es nicht ausreichend flexibel einsetzbar.
Zudem wird die Isolierqualität
wegen dieser konstruktiven Vorgaben begrenzt. Ein weiterer Nachteil
besteht darin, dass die Vorbereitungsarbeiten vor Herstellung des
Verbundprofils sehr aufwendig sind, da die aus Metall hergestellten
Trägerelemente
in einem gesonderten Arbeitsgang vor dem Einbringen des Kunststoffs
aufwendig gereinigt und von Schmierfilmen und anderen Verunreinigungen
befreit werden müssen.
Das Gebrauchsmuster
DE
77 18 436 U vom 10. Juni 1977 lehrt ein zweiteiliges Metallprofil,
das thermisch dadurch isoliert wird, dass die beiden Teile über Isolierkörper verbunden
sind, die dann durch einen im zweiten Arbeitsgang eingebrachten
Kunststoffschaum festgelegt sind. Dieses Festlegen ist allerdings
nur bedingt möglich,
weil sich der Kunststoffschaum mit dem in der Regel verschmutzten
Metall nicht verbinden kann. Darüber
hinaus zeichnen sich die zum Einsatz kommenden Kunststoffschäume durch
negative Längenausdehnungen
beim Bepulvern aus, was den zu erreichenden Verbund wiederum erheblich
erschwert. Die beiden Metallprofile weisen Bördelränder auf, die die Enden der
Kunststoff- bzw. Isolierkörper
aufnehmen sollen bzw. letztere werden auf diese Bördelränder aufgeschoben.
Anschließend
würde dann
der schäumbare
Schaumstoff eingefüllt,
wobei in der Einleitung dieser Schrift darauf hingewiesen wird,
dass der früher
eingesetzte Kunststoffschaum meist keine mechanisch einwandfreie
Verbindung der Metallteile gewährleisten
kann. Dennoch soll nun doch nach einem dort nicht gesondert erwähnten Herstellungsverfahren
nach dem Aufschieben der Kunststoffprofile bzw. Isolierköper Kunststoffschaum
eingefüllt
werden, wobei dieser fest an der Rohrwandung haften soll. Die Art
bzw. die Zusammensetzung des Kunststoffschaums ist nicht festgelegt.
Unabhängig
von diesem Problem „Kunststoffschaum” verbleibt
aber der große
Nachteil, dass zunächst
einmal die Isolierkörper
aufgeschoben werden müssen,
um dann erst im zweiten Takt den schäumbaren Kunststoff in flüssiger Form
einzubringen.
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Der
vorliegenden Erfindung stellt sich somit die Aufgabe, ein Verbundprofil
und ein Verfahren zur Herstellung desselben zu schaffen, das einfach,
kostengünstig
und flexibel zu verwirklichen ist und hohen statischen Anforderungen
gerecht wird. Bei der Herstellung des Profils soll ein optimaler
und hohen Belastungen standhaltender Verbund zwischen Trägerelement
und Isoliermaterial gesichert werden.
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Diese
Aufgabe wird verfahrensgemäß dadurch
gelöst,
dass als Isoliermaterial ein Zwei-Komponenten-Elastomer-Kunststoff
zum Einsatz kommt, der im Durchlaufverfahren im flüssigen Zustand
und mit entsprechender Temperatur zur gleichzeitigen Entfernung
von Rückständen und
Verunreinigungen mit einer Geschwindigkeit von rund 0,2 m/s., vorzugsweise
mit einer Geschwindigkeit von 0,25 m/s. auf die Trägerelemente
als Kunststoffprofilersatz und diese zugleich thermisch isolierend
aufgebracht wird.
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Es
sich herausgestellt, dass beim Aufbringen des Isoliermaterials im
Durchlaufverfahren mit einer derart hohen Antrittsgeschwindigkeit
ein besonders intensiver Klebeeffekt zwischen dem metallischen Trägerelement
und dem als Isoliermaterial dienenden Kunststoff erreicht wird.
Aufgrund der hohen Temperatur des flüssigen Kunststoffs in Verbindung mit
der hohen Beaufschlagungsgeschwindigkeit verfliegen Verunreinigungen,
Rückstände sowie Schmierfilme
auf dem Metall. Der optimale Verbund zwischen Metall und Kunststoff
wird also praktisch in einem Arbeitsgang erreicht, ohne dass aufwendige Säuberungs-
oder Vorbereitungsmaßnahmen
notwendig wären.
Der Kunststoff tritt mit hoher Geschwindigkeit aus und kann damit
mit hoher Temperatur direkt auf das Metall aufgebracht werden.
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Die
gestellte Aufgabe wird weiter dadurch gelöst, dass die Bördelränder Aufnahmen
bilden und auf der vom Hohlraum abgewandten Seite ein Schalelement
aus thermisch nicht leitendem Material aufnehmend ausgeführt sind
und dass der Hohlraum und die Aufnahmen in einem Durchlaufverfahren
mit einem Isoliermaterial in Form eines Zwei-Komponenten-Elastomer-Kunststoffes
die Schalelemente zugleich mit festlegend und die Trägerelemente
verbindend mit hoher Geschwindigkeit durch Aufbringen. auf die Wandung
der Trägerelemente
ausgefüllt
sind, wobei somit der den Aufnahmen zugeordnete Isolierkörper und
die den Hohlraum ausfüllende
Zusatzisolierung ein Bauteil bilden.
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Der
optimale Verbund zwischen Trägerelement
und Isoliermaterial, der insbesondere dann erreicht wird, wenn das
Verbundprofil mit entsprechend hoher Geschwindigkeit hergestellt
wird, führt
dazu, dass das Isoliermaterial extrem hohen Druck-, Zug-, Biege-
und Torsionsbeanspruchungen standhalten kann. Das Schalelement,
das seinerseits unterschiedlichste Formen aufweisen kann, ist so
angeordnet, dass es die zwischen den Aufnahmen ausgebildete Öffnung praktisch
verschließt
und als Widerlager beim Einbringen des Kunststoffs dient. Zusätzliche
Stabilität
verleiht das Schalelement dem Isolierkörper, zumal es durch diesen
im Laufe des Aushärteprozesses
durch Eingehen eines Verbundes zusätzlich fixiert wird, indem
entweder als dessen äußere Wandung
verbleibt oder von diesem aufgenommen wird. Somit ist es möglich, deutlich
größere und besser
isolierende, aber nicht minder stabile Isolierkörper auszubilden.
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Eine
bevorzugte Möglichkeit
das Schalelement auszubilden besteht darin, dass als Schalelement
ein als verlorene Schalung dienendes Abdeckprofil vorgesehen ist,
welches an der Innenfläche
der Aufnahmen anliegend und korrespondierend zu diesen ausgebildet
ist. Dabei handelt es sich um ein beispielsweise aus Kunststoff
hergestelltes Profil, das bei der Herstellung des Verbundprofils
ganz oder teilweise von der flüssigen
Isoliermasse aufgenommen und in dessen beim Aushärten gebildete Struktur integriert
wird. Damit wirkt das Abdeckprofil einer Armierung vergleichbar.
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Um
den zwischen den Aufnahmen befindlichen und zum Aufnehmen des Isoliermaterials
dienenden Raum besonders gut auszunutzen, ist vorgesehen, dass das
Abdeckprofil bündig
mit der Außenkante
der Aufnahmen abschließend
ausgebildet ist. Das Abdeckprofil weist dabei einen Vorsprung auf, dessen
Abmessungen mit dem lichten Abstand zwischen den Aufnahmen korrespondieren,
so dass das Schalelement leicht eingelegt werden kann und in dieser
Position verbleibt, bis es mit Kunststoff beaufschlagt wird. Die
Aufnahmen selbst können
U-, oder V-förmig
ausgebildet oder auch abgerundet sein.
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Eine
zu einem speziellen Abdeckprofil als Schalelement alternative Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass als Schalelement ein am Trägerelement
fixiertes Isolierprofil dient. Bei diesem Isolierprofil handelt
es sich um ein standardisiertes, das mit dem im Durchlaufverfahren
hergestellten Isolierkörper
vorteilhaft kombiniert wird. Gleichzeitig können auf diese Weise benachbarte
Verbundprofile oder Trägerelemente
verbunden werden, wobei darüber
hinaus eine vorteilhafte Dichtwirkung erzielt wird. Damit ist also
eine doppelte Isolierung geschaffen, die aus einem standardisierten
und einem im Durchlaufverfahren hergestellten Teil besteht, so dass
die entsprechenden Vorteile, die jedes Profil bietet ausgenützt werden
können
und sich sogar addieren. Vorteilhaft ist weiter, dass mit diesem
Abdeckprofil spritztechnisch schlecht zugängliche Trennstellen isoliert
und verschlossen werden können.
Das an sich kaum tragende Abdeckprofil wird durch das Isoliermaterial
fixiert und gleichzeitig stabilisiert.
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Anstatt
am Trägerelement
selbst fixiert zu sein, kann als Schalelement ein einem dritten
Trägerelement
zugeordnetes Isolierprofil dienen. In dieser Ausführungsform
ist das Schalungselement in Form eines Isolierprofils an einem dritten,
benachbarten Trägerelement
fixiert und wirkt als Schalung, so dass auch bei dieser Variante
ein Verbund zweier benachbarter Verbundprofile oder zumindest Trägerelemente
erreicht wird, indem der flüssige
Kunststoff zwischen den Aufnahmen eingebracht wird und an der durch
das Profilelement des benachbarten Trägerelementes gebildeten Wandung
aushärtet.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung sieht vor, dass zwischen benachbarten Trägerelementen
weitere, als Dichtung ausgebildete Isolierstreifen angeordnet sind.
Diese werden ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Durchlaufverfahren hergestellt
und gehen einen engen Verbund mit dem metallischen Trägerelement
ein. Auch die Streifen können
ohne eine Gussform aufgebracht werden und an beliebigen Stellen
als Ergänzung
zu den übrigen
Isolier- und Dichtmaßnahmen
und zur Fixierung der Isolierprofile eingesetzt werden. Anstatt
Streifen können
auch flächige
Isolier elemente mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden.
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Ein
weiterer konstruktiver Vorteil besteht darin, dass der Kunststoff
mit einer als Armierung dienenden Glasgewebeeinlage ausgerüstet ist.
Dadurch werden insbesondere die Zug- und Biegeeigenschaften des
Isoliermaterials verbessert. Im Zusammenhang mit den anderen dargestellten
erfindungsgemäßen Vorteilen
führt dies
dazu, dass eine wesentlich günstigere
und effektivere Dimensionierung des Isoliermaterials erreicht werden
kann. Die Glasgewebeeinlage kann auch in Form von Fasern hergestellt sein.
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Ein
besonders guter Verbund zwischen metallischen Trägerelementen und dem Isoliermaterial wird
erreicht, wenn die Trägerelemente
mit zur Verankerung des Isoliermaterials dienenden Löchern ausgerüstet sind.
Diese Verankerungslöcher
sind in regelmäßigen Abständen angeordnet
und ermöglichen
dem flüssig
aufgebrachten Kunststoff, eine gute und dauerhafte Verklammerung
mit dem Metall einzugehen.
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In
Hinblick auf den Dauereinsatz eines derartigen Verbundprofils wird
vorgeschlagen, dass das Trägerelement
aus einem korrosionsgeschützten Stahl
hergestellt ist. Diese sind innen und außen zusätzlich mit einer Zinkbeschichtung
versehen. Sie sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft thermisch
getrennt zu verarbeiten.
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Zur
Verbesserung der konstruktiven Eigenschaften der Trägerelemente
ist vorgesehen, dass die Trägerelemente
an ihren Enden um 180° nach außen oder
innen umgebogen oder gekantet ausgebildet sind. Dadurch wird in
diesen hoch beanspruchten Bereichen die Dicke des Trägerelementes
quasi verdoppelt, so dass eine zusätzliche Aussteifung bzw. Stabilisierung
erreicht wird.
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Die
Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein Verbundprofil
und ein Verfahren zur Herstellung desselben geschaffen ist, welches
insbesondere aufgrund der innigen Verbindung zwischen metallischem Trägerelement
und Isolierprofil mit geringem Aufwand und somit kostengünstig herzustellen
ist. Der Verbund wird im Durchlaufverfahren in hoher Geschwindigkeit
hergestellt, was den Effekt mit sich bringt, dass etwaige auf dem
Metall vorhandene Rückstände und
Verunreinigungen oder Schmierfilme wegen der großen Hitze verdampfen. Das Isolierprofil
wird von den Trägerelementen
zugeordneten Aufnahmen aufgenommen und gegebenenfalls mit einer
als Armierung dienenden Glasgewebeeinlage versehen. Eine Schalung
ermöglicht dabei,
genau dimensionierte, größere, stabilere
und besser isolierende Isolierkörper
herzustellen. Das Schalungselement kann dabei entweder durch ein als
verlorene Schalung dienendes und den Aufnahmen angepasstes Abdeckprofil
oder ein Isolierprofil gebildet sein, welches entweder am entsprechenden Trägerprofil
oder einem benachbarten fixiert ist.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt
ist. Es zeigen:
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1 ein
Verbundprofil mit einem Abdeckprofil als Schalelement,
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2 ein
weiteres Verbundprofil mit einem Abdeckprofil als Schalelement,
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3 ein
Verbundprofil mit einem Isolierprofil als Schalelement,
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4 ein
weiteres Verbundprofil mit einem Isolierprofil als Schalelement,
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5 eine
Explosionszeichnung eines Verbundelementes nach 3 und
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6 ein
Trägerelement
mit umgeschlagenen Enden.
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1 zeigt
ein Verbundprofil 1, bestehend aus zwei Trägerelementen. 2', 2'', welche an zwei Trennstellen 5, 5' aneinander
stoßen,
so dass eine thermische Trennung des Verbundprofils 1 durch
die Isolierkörper 3, 3' bewirkt wird.
Die Trägerelemente 2', 2'' weisen in diesem Bereich sich
gegenüber
liegende Aufnahmen 6, 6' auf, zwischen denen Isoliermaterial
angeordnet ist. Der Verbund zwischen Isoliermaterial und Trägerelement 2 ist
aufgrund von konstruktiven Ausbildungen, wie der hier nicht dargestellten
Verankerungslöcher, insbesondere
aber wegen des mit hoher Geschwindigkeit eingebrachten Isolierkunststoffes
sehr innig. Als Schalelement 4 ist zwischem den Aufnahmen 6 und
an deren Innenfläche 11 anliegend
ein Abdeckprofil 10 vorgesehen, welches der Form der Aufnahmen 6, 6' angepasst ist. Das
Abdeckprofil 10 dient als verlorene Schalung und wird in
die Aufnahme 6, 6' eingesetzt,
unmittelbar bevor der flüssige
Kunststoff eingebracht wird. Es schließt mit der Außenkante 15 des
Trägerelementes 2 bündig ab.
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2 zeigt
ein symmetrisches Verbundprofil 1. Auch hier sind zwei
Trennstellen 5, 5' in
Form von Isolierkörpern 3, 3' ausgebildet.
In diesem Bereich ist eine zusätzliche
stabilisierende Glasgewebeeinlage 8 zu erkennen, deren
Funktion auch Fasern übernehmen
können.
Mit 14 ist der hier durch eine Zusatzisolierung 7 gefüllte Hohlraum
bezeichnet, den das Verbundprofil 1 ausbildet. Isolierkörper 3 und
Zusatzisolierung 7 werden hier durch ein gemeinsames Bauteil,
das in einem Arbeitsgang hergestellt wird, gebildet, wodurch dem
Verbundprofil 1 zusätzliche
Stabilität
verliehen wird. Damit kann das Verbundprofil 1 hohen Zug-,
Druck-, Biege- sowie Torsionsbeanspruchungen standhalten. Darüber hinaus
sind die Isoliereigenschaften des Verbundprofils in thermischer wie
in schalltechnischer Hinsicht optimal.
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Die 3 und 4 zeigen
jeweils Verbundprofile 1, bei denen das Schalelement 4 durch
ein Isolierprofil 12 gebildet ist. In 3 ist
dies eines, das am Trägerelement 2'' fixiert ist, damit aber gleichzeitig
als Schalelement für
die Trennstelle 5' des
Trägerelementes 2' dient und zusätzlich die
Trennstelle 5'' verschließt. Das
Isolierprofil 12 liegt an der Wandung des Trägerelementes 2'' an und wirkt damit als stabiles
Schalelement 4 für
das benachbarte Trägerelement 2', genauer für den zwischen
den Aufnahmen 6 angeordnetem Isolierkörper 3. Damit ist
eine Kombination zwischen einem Verbundprofil und einem vorgefertigten
Isolierelement bzw. Isolierprofil 12 geschaffen. Die Trägerelemente 2' und 2'' sind zusätzlich über einen flüssig eingebrachten
(nach Verfahren) Isolierstreifen 19 verbunden.
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4 zeigt
ein Verbundelement 1, bei dem das Schalelement 4 durch
ein kastenförmiges
Isolierprofil 12' gebildet
ist. Das Trägerelement 16 ist über das
Isolierprofil 12' thermisch
getrennt. Weiter ist ein abgekantetes Isolierprofil 12'' vorgesehen. Dieses Isolierprofil 12'' stellt gleichzeitig das Schalelement 4 für den Isolierkörper 3 dar.
Der Isolierkörper 3 liegt unmittelbar
am Schalelement 4 an. Über
entsprechende Rastmittel 21 sind die Schalelemente 4, 12' und 12'' miteinander verbunden. Ein weiterer
als Isolierstreifen 19 ausgebildeter Isolierkörper ist
zwischen den benachbarten Trägerelementen 2', 16 zu erkennen.
Dieser wirkt an dieser Stelle zugleich abdichtend und verbindend.
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Eine
Explosionsdarstellung eines Verbundprofils 1 zeigt 5.
Zu erkennen ist der Isolierstreifen 19, der als zusätzliche
Isolierung und Dichtung zwischen den Trägerelementen 2' (nicht dargestellt) und 2'' aufgebracht ist. Die Isolierprofile 12' und 12'' sind über das Rastmittel 21 einrastend
miteinander verbunden, wozu das Isolierprofil 12'' eine Rastnase 20 und
das Isolierprofil 12' eine
entsprechende Aufnahme 22 aufweist. Das Isolierprofil 12' verfügt über eine
Aufnahme oder Einfassung 23 für den Flansch 24 des
Trägerelementes 2''.
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In 6 ist
gezeigt, dass die Trägerelemente 2 an
ihren Enden 13 jeweils um 180° umgebogen sind, um die Stabilität in diesen
Bereichen zu erhöhen.
Zur Verbesserung des Verbundes zwischen metallischem Trägerelement 2 und
dem Isoliermaterial des Isolierkörpers 3, 7 sind
im Trägerelement 2 in
regelmäßigen Abständen Löcher 9, 9' angeordnet,
welche beim Einbringen des flüssigen
Kunststoffs zu einer besonders innigen Verbindung zum Trägerelement 2 führen.