DE10121428A1 - Kunststoffhohlprofil und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Kunststoffhohlprofil und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Abstract
Um ein Kunststoffhohlprofil mit einer tragenden Wand zur Verbindung von zwei Metallprofilen miteinander und mit mindestens einer ausschäumbaren Hohlkammer zur Verfügung zu stellen, bei dem einerseits ein vollständiges Ausschäumen der Hohlkammer sichergestellt ist und andererseits Druckspannungen vermieden werden, die zu einer partiellen Verformung des Profils führen und/oder sich nachteilig auf die Festigkeit des Kunststoffhohlprofils auswirken, wird vorgeschlagen, dass die Hohlkammer ein Volumen mit einer Querschnittsfläche aufweist, welche mindestens teilweise von einer von der tragenden Wand verschiedenen Hohlkammerwand begrenzt wird und welche sich bei der Expansion des Schaums unter vorgegebener Verformung der Hohlkammerwand bei im Wesentlichen formstabiler tragender Wand definiert vergrößert.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kunststoffhohlprofil mit einer tragenden Wand zur Ver
bindung von zwei Metallprofilen miteinander und mit mindestens einer aus
schäumbaren Hohlkammer. Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zu
Herstellung eines solchen Kunststoffhohlprofils.
Das Ausschäumen der Hohlkammer(n) wird bei den in Rede stehenden Profilen
vorgenommen, um eine kleinzellige Unterteilung des Volumens der Hohlkam
mer(n) zu erreichen und um so den Wärmewiderstand des Kunststoffhohlprofils
bzw. seiner Hohlkammer zu erhöhen. Die kleinzellige Unterteilung der Hohlkam
mer reduziert den Wärmetransport durch die Hohlkammer auf Grund von Kon
vektionsströmungen auf einen vernachlässigbaren Wert.
Einen maximalen Erfolg dieser Technik erhält man dann, wenn die Hohlkammer
vollständig ausgeschäumt ist. Diesem Ziel steht entgegen, dass beim Einspeisen
des Schaums dieser expandiert und so zunächst die Schaummenge geringer sein
muss als das Volumen der den Schaum aufnehmenden Hohlkammer. Ein voll
ständiges Ausschäumen der Hohlkammer ist so nicht immer sichergestellt. Füllt
man, um eine 100%ige Ausschäumung der Hohlkammer sicherzustellen, einen
Überschuss an Schaum in die Hohlkammer ein, entstehen Druckspannungen, die
zu einer partiellen Verformung des Profils führen können und/oder sich nachteilig
auf die Festigkeit des Kunststoffhohlprofils auswirken. Dies ist insbesondere bei
thermischen Wechselbeanspruchungen des Profils der Fall.
Die mit Schaum gefüllten Kunststoffhohlprofile werden als Isolierstege mit Me
tallprofilen (üblicherweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung herge
stellt) zu einem Verbundprofil verbunden, und dieses Verbundprofil wird zur Ver
edelung der Oberfläche einer Nachbehandlung unterzogen, beispielsweise
- - einer Eloxierung bei Temperaturen von ca. 100°C; oder
- - einer Einbrennlackierung bei Temperaturen von ca. 180°C.
Bei diesen Temperaturen stellt sich in dem Schaum eine Nachreaktion unter Frei
setzung von Gasanteilen ein, und gleichzeitig tritt bei diesen Temperaturen ein
gewisses Erweichen der Kunststoffmaterialien der Isolierstege auf. Dieser Vor
gang der Nachreaktion ist nicht vorhersehbar in seinem Ausmaß und somit durch
ein geringeres Befüllen des Hohlraums der Hohlkammer(n) nicht kompensierbar.
Darüber hinaus tritt eine thermische Expansion der in dem Schaum eingeschlos
senen Gasvolumina auf, die für eine weitere Erhöhung des im Inneren der Hohl
kammer herrschenden Drucks sorgt.
Ein weiteres Problem bei dieser Nachbehandlung stellt die Tatsache dar, dass die
thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Profilmaterial und Schaum verschie
den sind.
Aufgrund des im Inneren des Hohlprofils auftretenden Druckanstiegs kommt es
zu einer unregelmäßigen Verformung des Isolierstegs einschließlich der tragen
den Wand, was bis zum Zerreißen des Materials und einem Platzen der Hohl
kammer führen kann.
Im eingebauten Zustand der Verbundprofile treten darüber hinaus Spannungen
und Expansionsprozesse des Schaums auf, die beispielsweise durch die Sonnen
einstrahlung von in Fassaden eingebauten Bauteilen aus Verbundprofilen her
rühren, wo Temperaturen von 80°C und mehr auftreten können. Das Verbund
profil ist also auch noch nach der Fertigstellung enormen Temperaturbelastungen
ausgesetzt, die ähnlich wie die Nachbehandlungsverfahren zu Schäden an dem
Kunststoffhohlprofil führen können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kunststoffhohlprofil der eingangs
beschriebenen Art vorzuschlagen, bei dem die vorstehend beschriebenen Pro
bleme vermieden sind.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Kunststoffhohlprofil erfin
dungsgemäß dadurch gelöst, dass die Hohlkammer ein Volumen mit einer Quer
schnittsfläche aufweist, welche mindestens teilweise von einer von der tragenden
Wand verschiedenen Hohlkammerwand begrenzt wird und welche sich bei einer
Expansion des Schaums unter vorgegebener Verformung der Hohlkammerwand
bei im Wesentlichen formstabiler tragender Wand definiert vergrößert.
Da man das Expansionsverhalten des Schaums, der in das Hohlprofil eingespeist
wird, abschätzen kann, kann man die definierte Volumenvergrößerung bei der
Konstruktion des Kunststoffhohlprofils und der Ausbildung von dessen Hohlkam
mer berücksichtigen. So lässt sich im Sinne der Maximierung der Isolierleistung
des Kunststoffhohlprofils eine vollständige Befüllung sicherstellen.
Den bei der Nachbehandlung der Verbundprofile auftretenden Problemen mit der
Nachreaktion des Schaums, der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungsko
effizienten von Schaum und Kunststoffmaterial, Expansion der im Schaum einge
schlossenen Gasvolumina etc. wird bei den erfindungsgemäßen Hohlprofilen da
durch Rechnung getragen, dass die Hohlkammerwand so ausgebildet ist, dass
sie der Expansion des Schaumes unter den Bedingungen der Nachbehandlung
nachgeben kann, wobei sie sich definiert verformt. Auf Grund dessen kann dann
die tragende Wand formstabil ausgelegt werden, so dass sich die Verformung im
für die Festigkeit des Verbundprofils unkritischen Bereich der Hohlkammerwand
abspielt. Damit wird eine in unkritischen Bereichen des Kunststoffprofils
unkritische Änderung der Hohlkammerquerschnittsfläche erhalten, ohne dass es
zu einem Zerreißen des Profils oder Platzen der Hohlkammer kommen kann.
Dasselbe gilt auch beim Einsatz der Verbundprofile in einer Umgebung, die große
Temperaturwechselbelastungen erwarten lässt.
Dies erlaubt schließlich auch den mit Schaum gefüllten Hohlraum als Konstruk
tionselement bei der Auslegung der Wanddicken des Profils zu berücksichtigen,
die dann geringer ausgelegt werden können, da die Schaumfüllung im Hohlraum
eine Aussteifung des Profils bewirkt.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Hohlprofils sind auch Konstruk
tionen problemlos zu realisieren, bei denen die tragende Wand zusammen mit
der Hohlkammerwand die Querschnittsfläche der Hohlkammer begrenzen, d. h.
die tragende Wand direkt den sich im Inneren der Hohlkammer aufbauenden
Druck erfährt.
Die Realisierung der verformbaren Hohlkammerwand kann in vielfältiger Weise
erfolgen.
Beispielsweise kann die Hohlkammerwand zwei separate Längswände mit freien,
nicht miteinander verbundenen Endbereichen umfassen, welche aneinander an
liegend die Querschnittsfläche begrenzen. Durch die Materialsteifigkeit der sepa
raten Längswände lassen diese die Befüllung des Hohlkammervolumens mit
Schaum zu, ohne dass dieser austreten kann. Eine Verformung der Hohlkam
merwand und eine damit einher gehende Vergrößerung der Querschnittsfläche
wird in diesem Stadium bevorzugt vermieden. Damit steht dann die volle Kapa
zität zur Volumenvergrößerung der Hohlkammer für die Nachbehandlungsschritte
und/oder die Zeit nach dem Einbau der Verbundprofile an ihrem Bestimmungsort
zur Verfügung.
Eine andere Alternative besteht darin, dass das Hohlprofil eine zweite Hohlkam
mer aufweist, welche von der ersten Hohlkammer durch eine gemeinsame Wand,
die Teil der Hohlkammerwand ist, getrennt ist, und dass die gemeinsame Wand
einen Abschnitt aufweist, welcher bei der Expansion des Schaums aus einer ers
ten Stellung in eine zweite Stellung bewegbar ist, wobei in der zweiten Stellung
der gemeinsamen Wand eine Verbindung von der ersten zur zweiten Hohlkam
mer geschaffen ist und die Volumina der beiden Hohlkammern miteinander in
Fließverbindung stehen.
Hier wird konstruktiv die Möglichkeit geschaffen, dass sich der Schaum bei Tem
peraturbelastung ausdehnt, die Hohlkammer definiert öffnet und der dabei aus
dem ursprünglichen Hohlkammervolumen austretende Schaumanteil in ein vor
gegebenes Auffangvolumen übertritt.
Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass der Wandabschnitt der Hohl
kammerwand nur einseitig mit dem Hohlprofil verbunden ist und so unter dem
sich aufbauenden Druck unter Ausführung einer Schwenkbewegung nachgibt und
die Fließverbindung zur zweiten Hohlkammer schafft.
Eine andere denkbare Lösung wäre bei dieser Ausführungsform, den Wandab
schnitt an zwei Längskanten über einen geschwächten Bereich mit dem Hohlprofil
zu verbinden, so dass der Wandabschnitt unter dem sich bei Temperaturbelas
tung aufbauenden Druck absprengbar ist und damit die Fließverbindung zur
zweiten Hohlkammer schafft.
Häufig weisen Hohlkammern von Kunststoffhohlprofilen eine polygonale Quer
schnittsfläche auf. Bei solchen Hohlkammern kann bei einer weiteren Alternative
vorgesehen sein, dass mindestens zwei der Innenwinkel der polygonalen Querschnittskontur
voneinander verschieden sind und sich bei Volumenvergrößerung
der Hohlkammer aneinander angleichen.
Soll die Hohlkammer im ausgeschäumten und expandierten Zustand einen eher
der Kreisform angenäherten Querschnitt aufweisen, kann die Hohlkammer zu
nächst in einem Zustand hergestellt werden, in dem sie mehr die Form einer El
lipse aufweist und bei der Expansion sich definiert in Richtung Kreisform verformt
und damit das Volumen definiert vergrößert.
Zwischen- und Mischformen zwischen diesen beiden grundlegenden spezifischen
Ausführungsbeispielen sind selbstverständlich möglich. Vorstellbar ist beispiels
weise, dass die Hohlkammer eine sich ins Innere der Hohlkammer wölbende
Längswand umfasst, welche bei der Expansion des Schaums verformbar ist.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass die sich zunächst ins Innere der Hohlkammer
wölbende Längswand bei der Expansion des Schaums so verformt wird, dass sich
die Wölbung nach außen richtet. Damit ändert sich an der Geometrie des Kunst
stoffhohlprofiles bis auf die Änderung der Wölbung der Längswand der Hohlkam
mer nichts, und über die Tiefe der vorgegebenen Wölbung lässt sich die maximal
zulässige Volumenvergrößerung der Hohlkammer vorgeben.
Bei Hohlkammern mit polygonalem Querschnitt wird man in einem Spezialfall ei
nen rechteckigen Querschnitt im ausgeschäumten und expandierten Zustand
vorfinden, wobei dann die Hohlkammer mit dem definiert verkleinerten Volumen
zunächst ein Parallelogramm im Querschnitt darstellt, wobei die Eckwinkel von
90° abweichen. Im ausgeschäumten und maximal expandierten Zustand der
Hohlkammer werden sich diese wieder dem Wert 90° annähern.
Je nach Umfang der benötigten Volumenvergrößerung kann man sich bei polygo
nalen rechteckförmigen Querschnitten auch vorstellen, dass nur ein Teilvolumen
von einem parallelogrammartigen Querschnitt definiert wird, welcher ohne
Trennwand direkt an ein polygonales, insbesondere ein rechteckförmiges Teilvo
lumen angrenzt.
Auf Grund der üblicherweise verwendeten Schäume werden sich die Volumenver
größerungen bevorzugt im Bereich von 2 bis 20% des ursprünglichen Hohlraum
volumens ansiedeln. Weiter bevorzugt beträgt die zulässige Volumenvergröße
rung mindestens 5 bis 10%.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffhohl
profils, bei dem zunächst das Kunststoffhohlprofil mit leerer Hohlkammer herge
stellt wird, wobei die Hohlkammer ein Volumen mit einer Querschnittsfläche auf
weist, welche mindestens teilweise von einer Hohlraumwand begrenzt wird, wo
bei die Querschnittsfläche der Hohlkammer um einen vorgegebenen Anteil ge
ringer ist als bei einem für die Hohlkammer vorgegebenen zulässigen Maximal
volumen, und ein Schaum in die Hohlkammer eingespeist wird und dass die
Hohlkammerwand bei einer Expansion des Schaums definiert bei im Wesentlichen
formstabiler tragender Wand so verformt wird, dass sich der Querschnitt der
Hohlkammer definiert vergrößert.
Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Kunststoffhohl
profil mit der Hohlkammerwand zunächst in einem Zustand hergestellt, bei
spielsweise aus einem Werkzeug extrudiert, in dem die Querschnittsfläche der
Hohlkammer von vornherein um einen vorgegebenen Anteil gegenüber der ma
ximal zulässigen vermindert ist.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Kunststoffhohlprofil mit der Hohlkam
mer in einem Zustand hergestellt (extrudiert) wird, indem die Hohlkammer ihr
maximales Volumen bzw. ihre endgültige Querschnittsform aufweist, und indem
in einem daran anschließenden Schritt eine Verformung der Hohlkammerwand
vorgenommen wird, so dass diese eine Querschnittsfläche begrenzt, welche um
den vorgegebenen Anteil unter der maximalen Querschnittsfläche der Hohlkam
mer liegt.
Diese Variante hat den Vorteil, dass ein und dasselbe Profil je nach dem Einsatz
zweck des späteren Verbundprofils mehr oder weniger stark vor der Befüllung
mit Schaum verformt werden kann.
Hier besteht die Möglichkeit, dass auf Seiten des Herstellers der Kunststoffhohl
profile die Kammer in den Zustand mit dem geringeren Volumen verformt wird
und die Profile in diesem verformten Zustand an den weiterverarbeitenden Kun
den geliefert wird.
Vorstellbar ist allerdings auch, dass praktisch unmittelbar vor der Befüllung der
Hohlkammer mit dem Schaum diese verformt wird und sich die Hohlkammer zu
sammen mit der Expansion des Schaumes bei Temperaturbelastung dann wieder
in ihre ursprüngliche bzw. endgültige Form zurückstellt.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im Folgenden an Hand der
Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen im Einzelnen:
Fig. 1 eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Kunststoffhohlpro
fils im Querschnitt;
Fig. 2 eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Kunststoffhohl
profils im Querschnitt;
Fig. 3 eine anschnittsweise Querschnittsdarstellung eines Metall-Kunst
stoffverbundprofils mit dem Hohlprofil der Fig. 2;
Fig. 4 eine dritte Variante eines erfindungsgemäßen Kunststoffhohlprofils
im Querschnitt;
Fig. 5 eine vierte Variante eines erfindungsgemäßen Kunststoffhohlpro
fils im Querschnitt.
Fig. 1 stellt ein Kunststoffhohlprofil 10 mit einer Hohlkammer 12 und einer
formstabilen tragenden Wand 14 dar, an welche die Hohlkammer 12 mittig an
geformt ist. Die mittige Anordnung der Hohlkammer 12 an der tragenden Wand
14 ist nicht zwingend. Vielmehr kann die Hohlkammer je nach den sonstigen im
Verbundprofil gegebenen konstruktiven Besonderheiten auch außermittig ange
ordnet und/oder in zwei oder mehrere parallele Hohlkammern unterteilt sein.
Die Hohlkammer wird von der formstabilen tragenden Wand 14 sowie von Sei
tenflächen 16, 17 und einer zwischen diesen Seitenflächen 16, 17 sich erstre
ckenden Wand 18 begrenzt. Die Seitenflächen 16, 17 und die Wand 18 bilden
dabei eine verformbare Hohlkammerwand.
In der in der Zeichnung durchgezogen dargestellten Struktur sind die Seitenflä
chen 16, 17 gegenüber der formstabilen tragenden Wand 14 in einem spitzen
Winkel (α) angeordnet. Die Seitenflächen 16, 17 sind über Fußpunkte 22, 23,
welche eine etwas geringere Wanddicke als die Seitenflächen 16, 17 aufweisen,
mit der tragenden Wand 14 verbunden. Die Seitenflächen 16, 17 sind mit der
Wand 18 über Eckbereiche 20, 21 verbunden, die ebenfalls eine geringere Mate
rialstärke aufweisen als die Seitenwände 16, 17 bzw. die Wand 18.
Dadurch wird erreicht, dass eine Rückstellung bzw. Verformung der Hohlkammer
12 aus der in durchgezogener Form gezeigten Parallelogrammstellung in eine
Rechteckstellung (strichpunktierte Darstellung) gelingt, ohne dass größere Kräfte
wirken müssen.
Die Höhe des Profils b1 vergrößert sich beim Aufstellen des Parallelogramms zur
Rechteckform auf die Höhe b2, wobei hiermit eine Volumenvergrößerung der
Hohlkammer einhergeht.
Die Höhe b2 bzw. b1 und die Breite a der Hohlkammer stehen über den Winkel α
mit einander in Beziehung, so dass sich aus dem vorgegebenen Winkel α (im Bei
spiel 60°) bei der Aufstellung auf die Rechteckform eine Volumenvergrößerung
um 16% ergibt, die auf der Vergrößerung der Querschnittsfläche basiert. Dies ist
aus der folgenden Formel ersichtlich:
Genaugenommen handelt es sich bei dem in der Fig. 1 dargestellten
Querschnitt der Hohlkammer 12 um die Kombination eines sehr flachen
Rechteckes, gebildet von der Wand des Trägerelements und den Fußpunkten 22,
23 und einem darauf aufsetzenden Parallelogramm, aufgespannt von den
Seitenwänden 16, 17 und der Wand 18 sowie einer gedachten Linie zwischen den
Fußpunkten 22, 23. Da die Höhe des Rechteckes/der Fußpunkte gering ist im
Vergleich zu b2, kann der Querschnitt für die Zwecke der vorliegenden Erfindung
in erster Näherung als reines Parallelogramm betrachtet werden.
Die tragende Wand 14 endet an ihren Längskanten mit abgekröpften Bereichen
24, 25, welche so ausgebildet sind, dass sie mit ihren freien Endbereichen 26, 27
in eine Schwalbenschwanzführung eines korrespondierend ausgebildeten
Metallprofiles (hier nicht gezeigt) eingeführt werden können. Die freien Enden 26,
27 weisen jeweils eine Nut 28, 29 auf, die der Aufnahme eines Klebemittels,
beispielsweise in Form eines Kunststoffdrahtes, dient, und das bei der weiteren
Verarbeitung des Verbundprofiles dann zu einer schubsicheren Verbindung
zwischen Kunststoffprofil 10 und den damit verbundenen Metallprofilen wird.
Fig. 2 zeigt eine Variante zu dem erfindungsgemäß ausgestalteten Kunststoff
hohlprofil 10 in Form eines Kunststoffhohlprofils 30, welches sich aufbaut aus ei
ner tragenden Wand 32 sowie Hohlkammern 34, 35. Dieses Ausführungsbeispiel
dient zum einen der Visualisierung der Möglichkeit der Verwendung mehrerer
paralleler Hohlkammern an einer tragenden Wand, wobei die tragende Wand 32
hier nur in geringem Umfang der Begrenzung des Volumens der Hohlkammern
34, 35 dient.
Des Weiteren dient dieses Ausführungsbeispiel zur Erläuterung der vielfältigen
Möglichkeiten der Gestaltung der Querschnittsfläche der Hohlkammern 34, 35,
wobei hier im maximal expandierten Zustand eine im Wesentlichen kreisförmige
Querschnittsfläche erhalten wird, während im nicht expandierten Zustand die
Querschnittsflächen elliptisch sind. Die Querschnittsflächen der Hohlkammern 34,
35 werden dann neben einem Abschnitt der tragenden Wand 32 von einer Hohl
kammerwand 37, 38 begrenzt, deren Wandstärke so ausgelegt ist, dass sich die
Verformung in Richtung zu dem der maximalen Querschnittsfläche in Kreisform
ergibt, ohne dass ein allzu großer Druckanstieg im Inneren der Hohlkammern 34,
35 notwendig wäre. Dies wird durch Schwächungen in der Wand 38 unterstützt,
die benachbart zur angrenzenden tragenden Wand 32 ausgebildet sind.
Die tragende Wand 32 endet an ihren beiden Längskanten jeweils mit abgekröpf
ten Bereichen 41, 42, welche mit Endbereichen 44, 45 enden, welche so
verbreitert ausgeformt sind, dass sich diese in Schwalbenschwanzführungen von
mit dem Kunststoffprofil 32 zu verbindenden Metallprofilen einführen lassen.
Wiederum wie bereits im Zusammenhang mit der Fig. 1 erläutert, weisen die
Endbereiche 44, 45 Nuten 46, 47 auf, die der Aufnahme von Klebemittel
(beispielsweise einem Kunststoffdraht) zur schubfesten Verbindung des
Kunststoffprofils 32 mit den hiermit zu verbindenden Metallprofilen dienen.
Die Fig. 3 zeigt dann in einer ausschnittsweisen Darstellung das Profil 32 der
Fig. 2 im eingebauten Zustand zwischen zwei Metallprofilen 48, 49. Die Metall
profile 48, 49 weisen schwalbenschwanzförmig ausgebildete Nuten 50, 51 auf,
die die Endbereiche 44, 45 des Profils 30 aufnehmen.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Profils 30 kommt es auch unter
Temperaturbelastung zu keiner Verformung der tragenden Wand 32 des Profils
30, und lediglich die Querschnittsfläche der Hohlkammern 34, 35 vergrößert sich
in Richtung einer kreisförmigen Querschnittsfläche und gleicht somit bei Tempe
raturbelastung bei Nachbehandlungsschritten oder auch beim Einsatz des Ver
bundprofils in Umgebungen mit hoher Temperaturbelastung die dabei auftreten
de Expansion des Schaumes im Inneren der Hohlkammern 34, 35 aus, ohne dass
dies sonst zu Verformungen des Hohlprofils 30 führen würde. Damit bleibt das
Kunststoffhohlprofil 30 ein berechenbares tragendes Element in der Verbundpro
filkonstruktion und vermeidet insbesondere das Aufplatzen oder Reißen von be
stimmten Teilen des Profils 30 bei extremen Temperaturbelastungen.
Fig. 4 zeigt eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Kunststoffhohlpro
fils, welches hier mit dem Bezugszeichen 56 insgesamt bezeichnet ist. Dieses
Profil weist wie die zuvor beschriebenen eine tragende Wand 58 auf, welche zu
sammen mit einer verformbaren Hohlkammerwand 60 das Volumen der Hohl
kammer des Kunststoffprofils 56 einschließt.
Anders als bei den zuvor vorgestellten konstruktiven Lösungen ist hier die Hohl
kammerwand 60 nicht einteilig, sondern besteht aus zwei separaten
Längswänden 62, 63, die sich jeweils an die tragende Wand 58 anschließen und
von dort aus mit ihren freien, abgewinkelten Enden 64, 65 gegeneinander
erstrecken und überlappen. Dadurch wird ein geschlossener Hohlraum gebildet,
der den Schaum beim Befüllen nicht austreten lässt. Bei einer späteren
Temperaturbelastung kann der Schaum expandieren, wobei sich die
Hohlkammerwand 60 in die strichpunktiert dargestellte Stellung bewegen kann.
Um diesen Vorgang zu erleichtern, sind die Längswände 62, 63 mit Fußpunkten
66, 67 an die tragende Wand 56 bzw. deren abgekröpfte Bereiche 70, 71
angeschlossen, die wieder von der Materialstärke verjüngt ausgebildet, so dass
sich die für die Verformung der Hohlkammerwand 60 notwendigen Kräfte mit
Sicherheit im Rahmen dessen halten, was die Formstabilität des Trägers 56
unbeeinträchtigt lässt. Die abgekröpften Endbereiche 70, 71 weisen freie Enden
72, 73 auf, welche sich so verbreitern, dass diese von komplementären
Schwalbenschwanzführungen in zugehörigen Metallprofilnuten einschiebbar sind.
Fig. 5 zeigt eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Kunststoffhohlprofils
in Form des Profils 80, welches aufgebaut ist aus einer tragenden Wand 82, an
welche sich zwei Hohlkammern 83, 84 anschließen. Die größere der beiden Hohl
kammern 84 (im Folgenden auch erste Hohlkammer genannt) dient der
Befüllung mit Schaum und wird von einer Hohlkammerwand 85 umschlossen,
welche einen Wandabschnitt 86 umfasst, welcher eine Trennwand zur daneben
sich erstreckenden Hohlkammer 83 bildet.
Der Wandabschnitt 86 der Hohlkammerwand 85 ist mit einem Ende über einen
Fußpunkt 88 an der tragenden Wand 82 gehalten, während die andere Kante des
Wandabschnitts 86 als freies Ende 89 ausgebildet ist. Dieses freie Ende des
Wandabschnitts 86 liegt zunächst an einem Vorsprung 90 an, welcher sich ent
lang der Länge der Hohlkammer 84 ins Innere derselben erstreckt und über die
gesamte Länge somit einen Anschlag für das freie Ende 89 des Wandabschnitts
86 bildet.
Wird nun Schaum in den Hohlraum 84 eingefüllt, so füllt dieser das vorgegebene
Volumen vollständig aus, wobei der Wandabschnitt 86 bevorzugt in der in durch
gezogener Darstellung gezeigten Stellung verbleibt.
Ist das Profil 80 später thermischen Belastungen ausgesetzt, die zu einer Expan
sion des Schaumes in der Hohlkammer 84 führen, kann der Wandabschnitt 86 in
die strichpunktiert gezeichnete Stellung oder noch weiter aus der ursprünglichen
Position heraus schwenken und somit eine Fließverbindung zwischen der Hohl
kammer 84 und der Hohlkammer (zweite Hohlkammer) 83 herstellen. Damit ist
für den expandierenden Schaum eine definierte Möglichkeit, aus der Kammer 84
auszutreten, gegeben, ohne dass dies außen am Profil sichtbar wäre.
Das Profil 80 weist an seiner tragenden Wand 82 an deren Längskanten wieder
um abgekröpfte Bereiche 92, 93 auf, die mit verbreiterten Endkanten 94, 95 aus
gebildet sind, die in komplementär ausgestalteten Nuten von Metallprofilen
einschiebbar sind und so eine Kunststoff-Metall-Verbundkonstruktion ergeben.
Claims (13)
1. Kunststoffhohlprofil mit einer tragenden Wand zur Verbindung von zwei
Metallprofilen miteinander und mit mindestens einer ausschäumbaren Hohl
kammer, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkammer ein Volumen mit
einer Querschnittsfläche aufweist, welche mindestens teilweise von einer
von der tragenden Wand verschiedenen Hohlkammerwand begrenzt wird
und welche sich bei einer Expansion des Schaums unter vorgegebener
Verformung der Hohlkammerwand bei im wesentlichen formstabiler tragen
der Wand definiert vergrößert.
2. Kunststoffhohlprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
tragende Wand und die Hohlkammerwand zusammen die Querschnittsflä
che begrenzen.
3. Kunststoffhohlprofil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Hohlkammerwand zwei separate Längswände mit freien, nicht mitein
ander verbundenen Endbereichen umfasst, welche aneinanderanliegend die
Querschnittsfläche begrenzen.
4. Kunststoffhohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, dass das Hohlprofil eine zweite Hohlkammer aufweist, welche von
der ersten Hohlkammer durch eine gemeinsame Wand, die Teil der Hohl
kammerwand ist, getrennt ist, und dass die gemeinsame Wand einen Ab
schnitt aufweist, welcher bei der Expansion des Schaums aus einer ersten
Stellung in eine zweite Stellung bewegbar ist, wobei in der zweiten Stellung
der gemeinsamen Wand eine Verbindung von der ersten zur zweiten Hohl
kammer geschaffen ist und die Volumina der beiden Hohlkammern mitein
ander in Fließverbindung stehen.
5. Kunststoffhohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Hohlkammer eine polygonale Querschnittsfläche auf
weist, wobei mindestens zwei der Innenwinkel der polygonalen Quer
schnittsfläche voneinander verschieden sind und sich bei Volumenvergrö
ßerung der Hohlkammer aneinander angleichen.
6. Kunststoffhohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Hohlkammerwand eine ins Innere der Hohlkammer ge
wölbte Längswand umfasst, welche bei Expansion des Schaums verformbar
ist.
7. Kunststoffhohlprofil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
gewölbte Längswand bei der Expansion des Schaums so verformbar ist,
dass sich die Wölbung der Längswand nach außen gerichtet ist.
8. Kunststoffhohlprofil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
polygonale Querschnittsfläche der Hohlkammer mindestens in einem Teil
bereich einem Parallelogramm entspricht, wobei dessen Eckwinkel von 90°
abweichen und sich bei der Expansion des Schaums dem Wert 90° annä
hern.
9. Kunststoffhohlprofil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Volumenvergrößerung 2 bis 20% des ursprüngli
chen Hohlraumvolumens beträgt.
10. Kunststoffhohlprofil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Volumenvergrößerung mindestens 10 Vol % des ursprünglichen Hohlraum
volumens betragen kann.
11. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffhohlprofils mit einer tragenden
Wand zur Verbindung von zwei Metallprofilen miteinander und mit mindes
tens einer ausgeschäumten Hohlkammer, dadurch gekennzeichnet, dass
zunächst das Kunststoffhohlprofil mit leerer Hohlkammer hergestellt wird,
wobei die Hohlkammer ein Volumen mit einer Querschnittsfläche aufweist,
welche mindestens teilweise von einer Hohlraumwand begrenzt wird, wobei
die Querschnittsfläche der Hohlkammer um einen vorgegebenen Anteil ge
ringer ist als bei einem für die Hohlkammer vorgegebenen zulässigen Ma
ximalvolumen, dass ein Schaum in die Hohlkammer eingespeist wird und
dass die Hohlkammerwand bei einer Expansion des Schaums definiert bei
im Wesentlichen formstabiler tragender Wand so verformt wird, dass sich
der Querschnitt der Hohlkammer definiert vergrößert.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunst
stoffhohlprofil mit der Hohlkammerwand in einem Zustand hergestellt wird,
in dem die von ihr begrenzte Querschnittsfläche von vornherein ein um den
vorgegebenen Anteil geringer ist.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunst
stoffhohlprofil mit der Hohlkammerwand in einem Zustand hergestellt wird,
in dem die Hohlkammer eine Querschnittsfläche entsprechend dem zulässi
gen Maximalvolumen aufweist, und dass in einem daran anschließenden
Schritt eine Verformung der Hohlkammerwand bei formstabiler tragender
Wand vorgenommen wird, so dass diese eine Querschnittsfläche begrenzt,
welches um den vorgegebenen Anteil unter der maximal zulässigen Quer
schnittsfläche liegt.
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