-
Die
Erfindung betrifft eine Rahmen-Baugruppe nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1 sowie ein Rahmenprofil hierfür.
-
Eine
gattungsgemäße Rahmen-Baugruppe mit
Rahmenprofilen ist bekannt aus der
DE 20 2005 001 073 U1 .
Dort werden zur Verstärkung
des Profilrahmens Armierungskomponenten in Form zusätzlicher
Zwischenwände
in den Profilrahmen aufbauenden Hohlkammer-Rahmenprofilen eingesetzt.
Hierdurch soll es möglich
sein, metallische Armierungsprofile, die als Armierungskomponenten
ebenfalls bekannt sind, zu ersetzen.
-
Kundenseitig
werden verstärkt
derartige, eingeklebte Isolierverglasungen aufweisende Profilrahmen
mit eingefärbten
Sichtseiten nachgefragt. Derartige Profilrahmen haben, da sie nicht
mehr weiß sind, eine
stärkere
Strahlungsabsorption als die herkömmlichen weißen Profilrahmen
zur Folge. Bei einem typischen Jahreszyklus, den eine derartige
Rahmen-Baugruppe
z. B. beim Einsatz als Fensterrahmen durchläuft, treten bei den eingefärbten Profilrahmen
hohe Temperaturdifferenzen zwischen der Jahres-Minimal- und der
Jahres-Maximaltemperatur
auf. Die hohen Temperaturdifferenzen führen zur Gefahr eines Rahmenverzuges,
sodass eine Armierung des Rahmens unerlässlich ist. Die Armierung durch
zusätzliche
Zwischenwände
hat sich als zur Lösung dieses
Problems nicht geeignet herausgestellt, da durch die Zwischenwände insbesondere
unerwünschte
zusätzliche
Wärmebrücken im
Profilrahmen entstehen, was den Wärmedurchgangskoeffizienten
durch den Profilrahmen unerwünscht
erhöht. Ein
gleichzeitiges Problem der eingangs erwähnten, gattungsgemäßen Rahmen-Baugruppe
ist der hohe Klebstoffbedarf zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung
des Profilrahmens mit der Isolierverglasung.
-
Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rahmen-Baugruppe
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass auf zusätzliche
Armierungskomponenten verzichtet werden kann, wobei gleichzeitig
der Klebstoffbedarf zur stoffschlüssigen Verbindung des Flächentragelements mit
dem Profilrahmen im Vergleich zum Stand der Technik verringert ist.
-
Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
eine Rahmen-Baugruppe mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruches
1 angegebenen Merkmalen.
-
Erfindungsgemäß wurde
erkannt, dass eine Faserverstärkung/Faserversteifung
mindestens der die Klebefuge begrenzenden Begrenzungswand, der Einfachheit
halber des gesamten die Begrenzungswand aufweisenden Rahmenprofils,
sowohl das Armierungsproblem beseitigt, als auch die einzusetzende
Klebstoffmenge reduziert. Dabei hat sich entgegen mancher Vorurteile
in der Fachwelt herausgestellt, dass es sehr wohl möglich ist,
faserverstärkte/faserversteifte
Kunststoffmaterialien bereit zu stellen, die eingefärbt werden
können.
Die Faserverstärkung/Faserversteifung
führt zu
einer Erhöhung
der Rahmenstabilität,
sodass auf zusätzliche
Armierungskomponenten verzichtet werden kann. Durch die Faserverstärkung/Faserversteifung
ergibt sich zudem eine Annäherung
des Wärmeausdehnungskoeffizienten
der die Klebefuge begrenzenden Begrenzungswand an den Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Flächentragelements.
Dies erlaubt den Einsatz einer Klebefuge mit im Vergleich zum Stand der
Technik geringerer Stärke,
da nur geringe Differenzen in der Wärmeausdehnung über die
zwischenliegende Klebstoffraupe ausgeglichen werden müssen. Dies
gilt insbesondere auch bei eingefärbten Profilrahmen mit hoher
Strahlungsabsorption und entsprechend hohen Temperaturdifferenzen
im Jahreszyklus. Bevorzugt wird ein Klebstoff eingesetzt, dessen
Dehnverhalten den Ausgleich von Differenzen zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der
die Klebefuge begrenzenden Begrenzungswand und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Flächentragelements über eine
möglichst
geringe maximale Klebstoffstärke
zulässt.
Prinzipiell reicht es aus, wenn nur die Begrenzungswand, die die
Klebefuge begrenzt, bzw. das Rahmenprofil, welches diese Begrenzungswand
aufweist, faserverstärkt/faserversteift
ist. Alternativ kann auch der gesamte Profilrahmen aus faserverstärktem/faserversteiftem
Kunststoff bestehen. Die Klebefuge kann von einer seitlichen Begrenzungswand
des Aufnahmeabschnitts begrenzt sein, also in einem Überschlagsabschnitt des
Profilrahmens vorliegen, oder von der unteren Begrenzungswand des
Aufnahmeabschnitts begrenzt sein, also in einem Falzgrundbereich
des Aufnahmeabschnitts vorliegen.
-
Eine
maximale Stärke
der Klebefuge nach Anspruch 2 hat sich zum Ausgleich thermisch bedingter
Toleranzen als ausreichend herausgestellt und ermöglicht einen
besonders sparsamen Klebstoffauftrag.
-
Eine
Armierung nach Anspruch 3 hat sich insbesondere zum Einsatz in extrudierten
Rahmenprofilen bewährt.
-
Materialien
für den
Profilrahmen nach Anspruch 4 eignen sich besonders gut zur Faserverstärkung/Faserversteifung.
-
Ein
Material nach Anspruch 5 gewährleistet eine
gute Oberflächenqualität, welche
ein nachträgliches
Einfärben
des Profilrahmens begünstigt.
Ein K-Wert zwischen 50 und 60 ermöglicht eine optimale Einbettung
der Fasern des faserverstärkten/faserversteiften
Kunststoffes, was insbesondere eine Eckverschweißung des Profilrahmens erleichtert.
-
Ein
Glasfaseranteil nach Anspruch 6 ermöglicht eine gute Verschweißbarkeit
entsprechender Rahmenprofile insbesondere zur Herstellung von Eckverschweißungen bei
einem eckigen, insbesondere bei einem rechteckigen Profilrahmen.
Insbesondere sind bei Eckverschweißungen von Profilrahmen mit
derartigen Glasfaseranteilen ausreichende Eckfestigkeiten gemäß EN 12
608 erzielbar. Auch die erforderliche Steifigkeit des den Profilrahmen
aufbauenden Rahmenprofils wird erreicht.
-
Faserlängen nach
Anspruch 7 bieten einen guten Kompromiss zwischen guter Verschweißbarkeit
der Rahmenprofile, wozu die Faserlängen möglichst kurz sein sollten,
und Stabilität
der Rahmenprofile, wozu die Faserlängen möglichst lang sein sollten.
-
Fasern
nach Anspruch 8 ermöglichen
eine gute Verschweißbarkeit
von eine entsprechende Faserverstärkung/Faserversteifung aufweisenden
Rahmenprofilen auch bei höheren
Faseranteilen als 15 Gew.-%. Insbesondere können organische thermoplastische
Kunstfasern eingesetzt werden. Diese Fasern weisen aufgrund der
Orientierung der Makromoleküle
deutlich höhere
Festigkeitseigenschaften auf, als beispielsweise Bauteile, die durch
Extrusion hergestellt werden. Als Fasern kommen insbesondere thermoplastische
Kunststoffe mit einer Erweichungstemperatur in Frage, die größer ist
als 85 °C.
-
Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rahmenprofil zum Aufbau
eines Profilrahmens für
eine erfindungsgemäße Rahmen-Baugruppe
zu schaffen.
-
Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
ein Rahmenprofil mit den im Anspruch 9 angegebenen Merkmalen.
-
Die
Vorteile dieses Rahmenprofils entsprechen denjenigen, die vorstehend
schon im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Rahmen-Baugruppe erläutert wurden.
-
Eine
Beschichtung nach Anspruch 10 reduziert die Anforderungen des Materials
des unbeschichteten Rahmenprofils, was die Schlagzähigkeit und
gegebenenfalls auch die Oberflächenqualität zur nachfolgenden
Einfärbung
angeht. Materialbeispiele für
die Beschichtung sind PBT, ASA und SB.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
-
Die
einzige Figur zeigt einen Schnitt durch eine gebrochen dargestellte
Rahmen-Baugruppe
mit einem Kunststoff-Profilrahmen im Querschnitt, der mit einem
Flächentragelement
in Form einer Isolierverglasung verklebt ist.
-
Dargestellt
ist in der Figur ein Schnitt durch einen gebrochen dargestellten
Teil eines Fensterflügels 1.
Dieser weist als Flächentragelement
eine Isolierverglasung 2 mit zwei miteinander verbundenen Glasscheiben 3, 4 auf.
Die Verbindung der Glasscheiben 3, 4 erfolgt im
in der Figur dargestellten Randbereich der Isolierverglasung 2 über ein
Verbindungs-Profilelement 5.
-
Die
Stirnseitenbereiche der Isolierverglasung 2 werden von
einem umlaufenden Profilrahmen 6 aus Kunststoff umgeben,
der im Schnitt der Figur nur teilweise dargestellt ist. Ein Haupt-Profilelement 7 und
ein auch als Glasleiste bezeichnetes Zusatz-Profilelement 8 des
Profilrahmens 6 begrenzen im Wesentlichen U-förmig einen
Aufnahmeabschnitt 9 für
den Stirnseitenbereich der Isolierverglasung 2. Der U-förmige Aufnahmeabschnitt 9 des
Profilrahmens 6 wird auch als Profilfalz bezeichnet. Diejenigen
Abschnitte des Profilrahmens 6, die vom Falzgrundbereich
aus über
die Isolierverglasung 2 überstehen, werden auch als
Flügelüberschlagsabschnitte
des Profilrahmens 6 bezeichnet. Die als Hohlkammer-Rahmenprofile ausgebildeten
Profilelemente 7, 8 sind aus faserverstärktem/faserversteiftem
Kunststoff durch Extrusion hergestellt. Diese Faserverstärkung/Faserversteifung
stellt die ausschließliche
Armierung des Profilrahmens 6 dar. Der Profilrahmen 6 weist
also keine zusätzlichen
Armierungskomponenten, z. B. in Form metallischer Armierungsprofile,
auf. Bei der dargestellten Ausführung
sind die Profilelemente 7, 8 aus glasfaserverstärktem, hochschlagzähem PVC
gefertigt. Dieses PVC hat einen seine Fließeigenschaften, also insbesondere
seine Schmelzviskosität,
beschreibenden K-Wert zwischen 50 und 60. Dieser K-Wert kann in
die Grenzviskosität des
PVC mittels folgender Beziehung umgerechnet werden: [η] = 2,303 × (75k2 + k) mit K-Wert = 1000 k
-
Die
Profilelemente 7, 8 haben einen Glasfaseranteil
von höchstens
25 Gew.-%, bevorzugt höchstens
20 Gew.-%, noch mehr bevorzugt höchstens
15 Gew.-%, mit einer Länge
der einzelnen Glasfasern zwischen 1 und 3 mm.
-
Die
Sichtseiten der Profilelemente 7, 8 weisen aufgespritzte
Beschichtungen 10 aus einem faserfreien, hochschlagzähen Kunststoffmaterial
auf. Die Beschichtungen 10 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel
aus PBT (Polybutylenterephthalat). Alternativ können die Beschichtungen 10 auch
aus ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylester) oder SB (Styrol-Butadien)
sein.
-
Am
Zusatz-Profilelement 8 sind zwei parallel zueinander verlaufende
elastische Dichtlippen 11, 12 anextrudiert, deren
freie Enden an der ihnen zugewandten Wand des Stirnseitenbereichs
der inneren Glasscheibe 4 anliegen. Den Dichtlippen 11, 12 gegenüber liegt
an der im vormontierten Zustand des Fensterflügels 1 wetterseitigen
Wand der äußeren Glasscheibe 3 ein
Dichtprofil 13 über
zueinander parallele und beabstandete Auflageabschnitte an. Benachbarte
dieser drei Auflageabschnitte begrenzen zwischen sich insgesamt
zwei Dichthohlräume. Über eine
doppelte Nut-Feder-Verbindung 14 ist das Dichtprofil 13 formschlüssig in
einen Rastabschnitt 15 des Haupt-Profilelements 7 eingeclipst.
Das Dichtprofil 13 dient insbesondere dazu, das Haupt-Profilelement 7 schlagregendicht
gegen die Isolierverglasung 2 abzudichten.
-
Statisch
wird die Isolierverglasung 2 über im Aufnahmeraum 9 angeordnete
und in der Figur nicht dargestellte Klotzelemente getragen. Insbesondere zur
Aufnahme dynamischer Lasten, wie z. B. Wind-, Regen- oder Schneelasten,
und zur Aufnahme thermischer Längenänderungen
ist die Isolierverglasung 2 mit dem Profilrahmen 6 verklebt.
Hierzu liegt eine Klebstoffraupe 16 zur stoffschlüssigen Verbindung der
Isolierverglasung 2 mit dem Profilrahmen 6 in
einer Klebefuge 17. Letztere ist in der Figur unterhalb des
Dichtprofils 13 angeordnet und ist begrenzt einerseits
von einer in der Figur linken Begrenzungswand 18 des Aufnahmeabschnitts 9 und
andererseits von der wetterseitigen Wand der Glasscheibe 3 der Isolierverglasung 2.
Wie das gesamte Haupt-Profilelement 7 ist auch die Begrenzungswand 18 aus
faserverstärktem/faserversteiftem
Kunststoff.
-
Die
Klebefuge 17 hat zwischen der Begrenzungswand 18 des
Profilrahmens 6 und der Glasscheibe 3 der Isolierverglasung 2 eine
maximale Stärke
von 5 mm. Auch geringere maximale Stärken, z. B. eine maximale Stärke von
3 mm oder sogar nur von 2 mm, sind möglich.
-
Bei
optimaler Anpassung der Wärmeausdehnungskoeffizienten
der Komponenten, die die Klebefuge 17 begrenzen, und des
Dehnverhaltens des Klebstoffs ist sogar eine noch geringere maximale
Stärke
der Klebefuge möglich.
-
In
der Figur ist die Stärke
S der Klebefuge 17 übertrieben
groß dargestellt.
Tatsächlich
ist die Klebefuge 17 nur etwa ein Fünftel so stark wie sich aus der
Figur ergibt. Diese Verringerung der Stärke S der Klebefuge 17 ist
Resultat des relativ geringen Unterschiedes zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Materials der Begrenzungswand 18 einerseits und der
Glasscheibe 3 andererseits. Dieser Unterschied beträgt etwa
ein Fünftel
des Unterschiedes zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten
eines unverstärkten
PVC-Materials und des Glases der Glasscheibe 3.
-
Die
Klebefuge 17 kann auch an anderer Stelle im Aufnahmeabschnitt 9 untergebracht
sein, z. B. zwischen einer in der Figur unteren Begrenzungswand 19 und
der Isolierverglasung 2. Für die Stärke einer derartigen alternativen
Klebefuge gilt, was vorstehend zur Stärke der Klebefuge 17 ausgeführt wurde.
-
Aufgrund
der verringerten Stärke
S der Klebefuge 17 ergibt sich ein entsprechend verringerter Klebstoffbedarf
zur stoffschlüssigen
Verbindung des Profilrahmens 6 mit der Isolierverglasung 2.
-
Alternative
Materialien für
den faserverstärkten/faserversteiften
Profilrahmen 6 sind ABS (Acrynitril/Butadien/Styrol), ASA
(Acrylnitril/Styrol/Acrylester) und SB (Styrol/Butadien). Diese
Copolymere eignen sich gut zur Faserverstärkung/Faserversteifung und
zur Anpassung des Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Profilrahmens 6 an den Wärmeausdehnungskoeffizienten
der Glasscheiben einer Isolierverglasung.
-
Die
Faserverstärkung/Faserversteifung
der faserverstärkten/faserversteiften
Komponenten des Profilrahmens 6, also der Armierungskomponenten von
diesem, kann alternativ zu Glasfasern auch durch organische Fasern
auf Polymerbasis, insbesondere aus PAN (Prolyacrylnitril) erfolgen.
-
Mit
derartigen Fasern ist auch ein höherer Faseranteil
als 15 oder 20 Gew.-% möglich.
Trotz dieses höheren
Faseranteils bleibt eine gute Verschweißbarkeit des Materials erhalten.