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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fenster-
oder Türrahmens
aus Hohlprofilelementen mit wenigstens einer in Längsrichtung durchlaufenden
Kammer, die einen Dämmschaumkern
enthält,
wobei der Rahmen aus mehreren Hohlprofilelementen zusammengefügt wird.
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Rahmen
der hier relevanten Art werden im Fensterbau als Blendrahmen oder
Flügelrahmen
eingesetzt. Die Hohlprofilelemente bestehen bekanntermaßen aus
Aluminium oder aber vorzugsweise Kunststoff wie PVC. Die Hohlprofile
weisen dabei zur Schall- und Wärmedämmung bekanntermaßen mehrere
nebeneinanderliegende Kammern auf.
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Bei
Kunststoffprofilen ist es dabei einerseits bekannt, in einzelne
Kammern zur Stabilisierung des Rahmens Metallschienen insbesondere
aus Stahl einzubringen, die bekanntermaßen in der Form eines Vierkantrohres
oder einfacher, offener Walzprofile sind.
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Um
den Wärmedurchgang
durch derartige Rahmen zu verringern, ist es weiterhin bekannt,
zumindest einzelne Kammern mit einem Dämmschaumkern zu füllen. Hierzu
wird entweder ein vorgefertigter Schaumkern eingeschoben, der gegebenenfalls
mit einer der erwähnten
Metallschienen kombiniert ist. Oder es wird ein schäumender
Werkstoff in das Hohlprofil injiziert.
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Die
Herstellung der Hohlprofilelemente erfolgt üblicherweise mehrstufig: In
der ersten Stufe wird werksmäßig ein
entsprechendes Hohlprofil in einer Länge von mehreren Metern hergestellt.
In der zweiten Stufe wird von diesem mehrere Meter langen Material
in der Werkstatt eines Fensterbauers ein Hohlprofilelement mit den
benötigten
Maßen
abgelängt.
Ein derartiges Hohlprofilelement wird dann an seinen Enden üblicherweise
mit einer Gehrung versehen und dort unter Bildung eines Winkels
von beispielsweise 90° mit
einem weiteren Hohlprofilelement zusammengefügt.
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Bei
diesem Zusammenfügen
werden die Schnittkanten der Hohlprofilelemente unter Zwischenschaltung
eines Heizschwertes zusammengebracht. Sie werden durch das Heizschwert
erwärmt und
abschließend
nach Entfernung des Heizschwertes zusammengepresst. Nach Abkühlen der
zusammengepressten Schnittkanten entsteht dabei eine feste Eckverbindung.
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Die
bisher bekannten Hohlprofile mit einem Dämmschaumkern führen bei
dieser Verarbeitung aber zu Problemen: Während das Material der Hohlprofilelemente
sich bei dem beschriebenen Verbinden/Verschweißen etwas verkürzt, behält der Schaumkern,
der häufig
aus einem Duromer besteht, seine ursprüngliche Länge bei. Die entsprechenden Dämmschaumkerne
müssen
also von Anfang an kürzer
sein oder vor dem Verbinden von zwei Hohlprofilelementen entsprechend
gekürzt
werden, indem der im Hohlprofilelement befindlichen Schaumkern an der
Schnittstelle ausgefräst
oder manuell ausgekratzt wird.
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Beide
Maßnahmen
sind störend
für den
Arbeitsablauf, denn es ist schwierig, den Schaumkern präzise um
den exakt benötigten
Betrag zu kürzen. Wird
der Schaumkern nicht in ausreichendem Maße gekürzt, kann dies beim Verbinden
von zwei Hohlprofilelementen zu Problemen führen. Wird der Schaumkern zu
stark gekürzt,
weist der fertige Rahmen an der Verbindungsstelle von zwei Hohlprofilelementen eine
unerwünschte
Kältebrücke auf,
die bei den heutigen Anforderungen nicht tolerierbar ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung
eines Rahmens aus Hohlprofilelementen insbesondere aus Kunststoff
und für
den Tür-
und Fensterbau anzugeben, wobei der Rahmen einen Dämmschaum kern
enthält und
aus mehreren Hohlprofilelementen zusammengefügt wird, das sich durch einen
einfachen Arbeitsablauf auszeichnet und an den Fügestellen von zwei Hohlprofilelementen
einen fugenlosen Verlauf des Dämmschaumkernes
gewährleistet.
Dieses Verfahren soll dabei betriebssicher auch in der Werkstatt
eines Fensterbauers durchgeführt
werden können
und im Hinblick auf den allgemein im Baugewerbe herrschenden Kostendruck
auch kostengünstig
sein.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass zunächst
die Hohlprofilelemente zu einem Rahmen verbunden werden und danach durch
zumindest eine Öffnung
des Rahmens der Dämmschaum
in fluider Form in die zumindest eine Kammer eingefüllt wird,
wobei die gesamte Öffnung und/oder
zumindest eine weitere Öffnung
des Rahmens ein Entweichen von Luft aus der Kammer gestattet.
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Der
Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der Dämmschaum durch das nachträgliche Ausschäumen quasi
automatisch die in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Kammern durchströmt ohne
dass ein diffiziles Kürzen
eines vorgefertigten oder nachträglich
injizierten Dämmschaumkernes
notwendig ist. Weiterhin sind Fensterbauer gewohnt, mit Schäumen umzugehen,
da Fensterrahmen auch bei ihrem Einbau häufig mit einem Montageschaum
umschäumt
werden. Nicht zuletzt ist es günstig,
dass das Ausschäumen
des kompletten Rahmens in einem Arbeitsgang erfolgt. Damit werden
also Handlingskosten gespart. Diese entfallen grundsätzlich auch
durch das nicht mehr notwendige Kürzen eines Dämmschaumkernes.
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Grundsätzlich kann
das Ausschäumen
mittels beliebiger Schäume
erfolgen, zweckmäßig sind Mehrkomponentenschäume, insbesondere
Polyurethanschäume.
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Die
einzelnen Komponenten des Schaumes können dabei über separate Dosierpumpen in
die vorgesehene Kammer eingebracht werden, vorzugsweise gleichzeitig,
so dass das Mischen dieser Komponenten insbesondere zum Zeitpunkt
der Einbringung in die auszuschäumende
Kammer erfolgt. Durch eine entsprechende Reaktionsverzögerung kann
dabei sichergestellt werden, dass die Aushärtung des Schaumes erst dann
beginnt, wenn das Komponentengemisch sich in der auszuschäumenden
Kammer verteilt hat, so dass eine vollständige und gleichmäßige Ausschäumung gewährleistet
ist.
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Soweit
vorstehend und nachfolgend vom Einbringen des Schaumes oder seiner
Komponenten gesprochen wird, ist damit das Einbringen des Schaumes
in jeder Art gemeint, also sowohl das Einbringen eines Einkomponentenschaumes
in noch nicht schäumendem
Zustand, bei beginnender Schäumung
oder bei verzögerter
Schäumung,
ebenso das Einbringen der Schaumkomponenten in noch nicht gemischtem
Zustand, in bereits gemischtem Zustand, in noch nicht schäumendem
Zustand oder bei beginnender oder verzögerter Schäumung.
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Bei
einer weiter bevorzugten Ausführungsform
kann mit faserverstärktem
Schaum gearbeitet werden. Dadurch kann der sich ergebende Dämmschaumkern
auch Stabilisierungs- bzw. Tragefunktion übernehmen, so dass der Einbau
metallischer Aussteifungsprofile überflüssig wird.
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Um
das Ausschäumen
innerhalb eines üblichen
Herstellungsverfahrens für
einen Fensterrahmen in der Werkstatt eines Fensterbauers durchführen zu
können,
wird insbesondere vorgeschlagen, den Rahmen während des Ausschäumens in
einer im Wesentlichen vertikalen Stellung zu halten. Hierbei hat
es sich als vorteilhaft erwiesen, das Einbringen des Schaumes im
Bereich einer Ecke des Rahmens vorzunehmen, so dass der Schaum in
fluider Form mit hohem Druck in einen ausreichend großen Hohlraum
eingebracht werden kann, ohne dass die Strömung umgelenkt werden muss.
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Vorzugsweise
erfolgt das Einbringen des Mehrkomponentenschaumes in die auszuschäumende Kammer
mittels einer gerichteten Strömung.
Hierdurch wird eine möglichst
gleichmäßige Verteilung des
Schaumes in der genannten Kammer erzielt.
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Das
Einbringen dieser gerichteten Strömung kann dabei auch mittels
eines in die auszuschäumende
Kammer einführbaren
flexiblen Schlauches erfolgen. Durch die Verwendung eines Schlauches
kann der Schaum mit erhöhter
Sicherheit tiefer in die auszuschäumende Kammer eingebracht werden.
Es könn te
auch mit einer Einfüllöffnung außerhalb
der Ecken gearbeitet werden, da die Strömung im Schlauch umgelenkt
wird.
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Außerdem wird
vorgeschlagen, das Einbringen des Schaumes insbesondere bei der
im Wesentlichen vertikalen Stellung des Rahmens von oben vorzunehmen.
Aufgrund der Schwerkraft wird der sich bildende Schaum dann sehr
gut in der auszuschäumenden
Kammer verteilt.
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Damit
der sich bildende Schaum nicht in ungewünschter Weise an der Einfüllöffnung wieder nach
außen
dringt, wird die Öffnung
nach der Einfüllung
des Schaumes mittels eines Stopfens verschlossen.
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Alternativ
kann ein Ventil in der Einfüllöffnung eingebaut
sein, derart, dass das Fluid nur in Einfüllrichtung in den Rahmen einströmen aber
nicht herausströmen
kann. Außerdem
kann alternativ ein kleiner Hahn in der Einfüllöffnung montiert sein, der wahlweise
das Ein- und Ausströmen
gestattet oder blockiert.
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Es
sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass das Einbringen des
Schaumes nicht unbedingt durch äußeren Überdruck
oder durch Schwerkraft erfolgen muss, sondern statt dessen auch
an einer anderen Öffnung
des Rahmens Unterdruck angelegt werden kann, so dass der Schaum
bzw. seine Komponenten in den Rahmen eingesaugt werden.
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Es
hat sich dabei als weiter vorteilhaft erwiesen, den Rahmen nach
der Einbringung des Schaumes in der Vertikalebene zu drehen. Dies
begünstigt den
Füllvorgang
und das gleichmäßige Aufschäumen. Bei
der beschriebenen Drehung in der Vertikalebene wird insbesondere
erreicht, dass das selbsttätige
Aufschäumen
in alle Bereiche des Rahmens vordringt, und zuletzt die Entlüftungsöffnung erreicht.
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Um
die Schaumbildung nicht zu behindern, empfiehlt es sich, die auszuschäumende Kammer während des
Ausschäumens über wenigstens
eine Öffnung
zu entlüften.
Vorzugsweise erfolgt die Entlüftung über mehrere
von der Einfüllöffnung distanzierte Öffnungen,
so dass ein Ausgasen auch noch gewährleistet bleibt, wenn der
sich bildende Schaum eine dieser Entlüftungsöffnungen erreicht und dabei verschließt.
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Es
hat sich dabei als günstig
erwiesen, die Entlüftung
durch Öffnungen
nach oben erfolgen zu lassen, um so eine bis zuletzt gleichmäßige Ausschäumung zu
erzielen. Gleichzeitig dienen diese Öffnungen zur Kontrolle, dass
der Rahmen vollständig
ausgeschäumt
worden ist.
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Bei
besonders großen
Rahmen und damit entsprechend langen Erstreckungen von auszuschäumenden
Kammern wird weiterhin vorgeschlagen, die auszuschäumende Kammer
mit wenigstens einer Fließwegbegrenzung
zu versehen, mit der die auszuschäumende Kammer in Axialrichtung
wenigstens eines Hohlprofilelementes unterteilt wird. Eine derartige
Fließwegbegrenzung
kann bei Bedarf durch Einbringen eines Pfropfens, insbesondere eines
Schaumpfropfes o. ä.
erzeugt werden. Es wird dabei vorgeschlagen, diesen Pfropfen in
einem Hohlprofilelement vorzusehen, bevor dieses mit weiteren zu
einem Rahmen zusammengefügt
wird. Auf diese Weise entstehen zwei oder mehr strömungstechnisch
voneinander getrennte Kammern, die in Umfangsrichtung des Rahmens
aufeinander folgen, aber durch den Schaumpfropfen, der ebenfalls
isolierend wirkt, voneinander getrennt sind.
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Alternativ
wird vorgeschlagen, zwei parallel zueinander verlaufende Kammern
getrennt voneinander auszuschäumen.
Dies kann bei Bedarf die erwünschte
Dämmwirkung
entsprechend erhöhen.
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Wie
bereits oben diskutiert, ist ein bevorzugter Anwendungsfall für das Verfahren
die Herstellung eines Tür-
oder Fensterrahmens, also eines Blendrahmens oder eines Flügelrahmens.
Es wird dabei vorgeschlagen, die für die Einbringung des Mehrkomponentenschaumes
als auch für
die Entlüftung der
auszuschäumenden
Kammer vorgesehenen Öffnungen
in einer außen
an den Hohlprofilelementen verlaufenden Nut oder Falz anzuordnen.
Da derartige Hohlprofilelemente mit Nuten oder Falzen versehen sind,
in denen insbesondere Beschläge
oder die Verglasung oder eine sonstigen Füllung eingebaut werden, können bei
einem fertigen Fenster die genannten Öffnungen unsichtbar abgedeckt
werden.
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Es
sei noch erwähnt,
dass bei der Herstellung eines Fensterflügels der Rahmen vorzugsweise unverglast
ausgeschäumt
wird.
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Wird
im Übrigen
ein entsprechender Rahmen in bekannter Weise mit einer ihn verstärkenden Metallschiene
ausgeführt,
wird vorgeschlagen, dass diese Metallschiene gelocht ist. Hierdurch
kann der aufschäumende
Dämmschaum
die Schiene ohne Bildung von Lunkern o. ä. umfangen und so eine gleichmäßige Dämmung über die
gesamte Länge
erreicht werden bei gleichzeitiger inniger Verbindung von Dämmschaumkern
und Metallschiene.
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Weiter
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
und aus der Zeichnung. Dabei zeigt:
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1 eine
Prinzipskizze eines auszuschäumenden
Rahmens in einer ersten Stellung;
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2 eine
Prinzipskizze eines auszuschäumenden
Rahmens gemäß 1 in
einer zweiten Stellung;
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3 Schnitt
durch ein Hohlprofilelement mit einem ausgeschäumten Dämmschaumkern;
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4 Querschnitt
durch ein Hohlprofilelement mit einem ausgeschäumten Dämmschaumkern und einem von
diesem eingeschlossenen Aussteifungsprofil.
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1 zeigt
einen Rahmen 1, der sich aus mehreren Hohlprofilelementen 2–5 zusammensetzt. Die
einzelnen Hohlprofilelemente sind dabei an ihren Enden über entsprechende
Gehrungsschnitte 6 verschweißt.
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Die
Hohlprofilelemente bestehen vorzugsweise aus einem Kunststoff wie
beispielsweise PVC und weisen in ihrem Inneren parallel zu ihrer
Längserstreckung
wenigstens eine Kammer 7 auf.
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Beim
Zusammenfügen
von zwei auf Gehrung geschnittenen Hohlprofilelementen werden diese
mit ihren schräg
verlaufenden Schnittkanten seitlich an ein Heizschwert gehalten
und im Bereich dieser Schnittkanten erwärmt. Nach Entfernung des Heizschwertes
werden dann die Schnittkanten aufeinandergepresst, wobei sie sich
fest miteinander verbinden und wobei auch die entsprechenden Kammern 7 in
den benachbarten Hohlprofilelementen miteinander verbunden werden.
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Im
hier dargestellten Beispiel erhält
man letztlich einen im Wesentlichen viereckigen Rahmen, bei dem
durch die entsprechenden Kammern 7 ein innen umlaufender
geschlossener Kanal gebildet wird. Außer geraden Hohlprofilelementen
ist es aber auch möglich,
gebogene Hohlprofilelemente zu verwenden, beispielsweise für ein Bogenfenster.
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Der
dargestellte Rahmen wird in eine Vertikalposition gebracht und im
Bereich einer dann oben liegenden Ecke mit einer Bohrung 8 versehen,
die in die Kammer 7 mündet.
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Man
erkennt, dass die Bohrung 8 im Bereich der axialen Erstreckung
des Hohlprofilelementes 4 in das Hohlprofilelement 3 eingebracht
ist, wobei sie in ihrer axialen Erstreckung mit der nach unten verlaufenden
Mittelachse der Kammer 7 innerhalb des Hohlprofilelementes 4 etwa
fluchtet.
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In
die Kammer 7 wird durch die Bohrung 8 hindurch
insbesondere mittels eines flexiblen Schlauches ein Mehrkomponentenschaum
in einer vorbestimmten Menge eingebracht. Die Schaumkomponenten
werden erst bei der Einbringung in die Kammer 7 oder kurz
davor miteinander gemischt, wobei erst nach einer gewissen Zeitverzögerung eine
Reaktion der verschiedenen Komponenten miteinander geschieht, die
zu dem gewünschten
Aufschäumen und
anschließendem
Aushärten
führt.
In dieser Zeit fließen
die verschiedenen Komponenten des zu erzeugenden Mehrkomponentenschaumes
in einer gerichteten Strömung
durch die Kammer 7 im Hohlprofilelement 4 nach
unten in die Kammer des Hohlprofilelementes 5 und eventuell
auch in die Kammer des Hohlprofilelementes 2.
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Bei
dem eingebrachten Mehrkomponentenschaum handelt es sich beispielsweise
um einen PU-Schaum, der auch mit Glas- oder Kohlefasern versetzt
sein kann, die beim Ausschäumen
zu einer Faserverstärkung
des gebildeten Dämmschaumkernes
führen.
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Nachdem
eine vorgegebene Menge an Komponenten für den Mehrkomponentenschaum
in die Kammer 7 eingebracht wurde, wird die Bohrung 8 mit einem
Stopfen 9 verschlossen und der Rahmen 1 wird in
seiner Vertikalebene um etwa 90° gedreht,
wie dies in der 2 dargestellt ist. Damit kommt
die Ecke des Rahmens mit der Öffnung 8 und
dem darin befindlichen Stopfen 9 in eine untenliegende
Position zu liegen. Die vorher horizontal ausgerichteten Hohlprofilelemente 3 und 5 gelangen
in eine vertikale Ausrichtung und die zuvor vertikal ausgerichteten Elemente 4 und 2 gelangen
in eine horizontale Ausrichtung. Gleichzeitig gelangen drei zueinander
distanzierte Entlüftungsöffnungen 10, 11, 12 in
eine obenliegende Position, zweckmäßig in eine Position, die vom
Schaum zuletzt erreicht wird.
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Nach
der oben angesprochenen Zeitverzögerung
entwickelt sich dann aus den eingebrachten Komponenten des Mehrkomponentenschaumes
der Dämmschaum
innerhalb der Kammer 7, füllt diese allmählich aus
und bildet einen den gesamten Rahmen ausfüllenden Dämmschaumkern.
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Bei
diesem Ausschäumen
wird die in der Kammer 7 befindliche Luft verdrängt und
entweicht durch die oben liegenden, zueinander beabstandeten Entlüftungsöffnungen 10–12.
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In
den 3 und 4 sind Schnitte durch erfindungsgemäße Rahmen
dargestellt. Bei diesen Rahmen handelt es sich um Blendrahmen 13, 14 und um
Tür- oder Fensterflügel 15, 16.
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In
den Schnitten erkennt man, dass sowohl die Blendrahmen 13, 14 als
auch die Fensterflügel 15, 16 mit
Falzen 19 und Nuten 20 bzw. mit Nuten 21 versehen
sind. In diesen Falzen oder Nuten enden die oben angesprochenen
Bohrungen 8 oder Entlüftungsöffnungen 10–12,
da sie hier in Bereichen liegen, die im eingebauten Zustand eines
Fensters nicht sichtbar sind. In den Nuten 20 werden dabei
für einen
Fensterflügel übliche Beschläge montiert,
die entsprechende Öffnungen
zusätzlich überdecken.
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In
den 3 und 4 erkennt man, dass die innenliegenden
Kammern 7 durch einen sie konturgenau ausfüllenden
Dämmschaumkern 22 ausgefüllt sind,
der durch einen expandierten Mehrkomponentenschaum gebildet wird,
der wie oben beschrieben in die umlaufende Kammer 7 eingebracht
wurde.
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In
der 4 erkennt man außerdem, dass in diesen Kammern 7 metallische
Aussteifungsprofile 23, 24 eingeschoben wurden,
die zu einer zusätzlichen
mechanischen Steifigkeit der dargestellten Hohlprofilelemente beitragen.
Insbesondere bei dem in der 4 unten
dargestellten kastenförmigen
Aussteifungsprofil 24 erkennt man, dass es zahlreiche Löcher 25 aufweist.
Durch diese Löcher
können
die einzelnen Komponenten des Mehrkomponentenschaumes hindurchtreten
und dann auch den Innenraum des Aussteifungsprofils ausschäumen und
dieses innig mit dem Rahmen verbinden.
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Die
hier beschriebene Erfindung stellt ein Verfahren dar, um auf schnelle,
preiswerte und sichere Weise einen über seinen vollen Umfang gut
isolierten Fenster- oder Türrahmen
herzustellen.