DE102010049097A1

DE102010049097A1 - Verfahren zur Einbringung von Schaummaterial in Hohlkammerprofile sowie Hohlkammerprofil

Info

Publication number: DE102010049097A1
Application number: DE102010049097A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Janssen
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2012-04-26
Also published as: WO2012052144A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einbringung von Schaummaterial (3) in Hohlkammerprofile, insbesondere Fenster- oder Türhohlkammerprofile. Zunächst erfolgt im Wege eines Extrusionsverfahrens die Formgebung des mindestens eine Hohlkammer (2, 2') und mindestens eine Befüllungsnut (4) aufweisenden Hohlkammerprofils (1), wobei das Hohlkammerprofil (1) mindestens eine mit Schaummaterial (3) zu befüllende Hohlkammer (2) aufweist, der die Befüllungsnut (4) zugeordnet ist. In einem zwischen zu befüllender Hohlkammer (2) und Befüllungsnut (4) befindlichen Trennsteg (12) wird mindestens eine Öffnung (5) eingebracht. Danach wird im Rahmen des ko (3) in die Befüllungsnut (4) appliziert, das über die Öffnung (5) in die zu befüllende Hohlkammer (2) fließt und diese Hohlkammer (2) hierdurch ausschäumt. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Hohlkammerprofil (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einbringung von Schaummaterial in Hohlkammerprofile, insbesondere Fenster- oder Türhohlkammerprofile. Gegenstand der Erfindung ist ferner auch ein Hohlkammerprofil.
Im Stand der Technik sind eine Reihe von Verfahren zur Einbringung von Schaummaterial in Fenster- oder Türhohlkammerprofile zur Verbesserung der Wärmedämmung bekannt.
Die WO 2009/06286 A1 sowie die DE 197 31 163 A1 beschreiben direkte Online-Verfahren, bei denen die Einbringung des Schaummaterials unmittelbar in den Extrusionsprozess des Hohlkammerprofils integriert ist. Derartige Verfahren sind jedoch verfahrenstechnisch sehr aufwendig und teuer. Darüber hinaus ist die Qualität der damit erhaltenen Ausschäumung häufig unbefriedigend.
Eine weitere bekannte Möglichkeit besteht darin, beispielsweise einen PUR-Schaum mit Hilfe einer sehr langen Lanze zu applizieren. Hierbei werden einzelne Profilstangen Offline ausgeschäumt. Ebenso ist es bekannt, ein PUR-Reaktionsgemisch auf eine Folie bzw. einen Pappstreifen aufzubringen und das Trägermaterial anschließend mit dem PUR in eine Hohlkammer einzuziehen. Der Nachteil dieser Offline-Lösungen ist der erhöhte Arbeits- und Konfektionsaufwand. Ebenso bedeuten solche Lösungen auch, dass zusätzlicher Raum in der Fertigungshalle für die Verarbeitung einzuplanen ist.
In der DE 43 31 816 A1 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem Schaumstoffstreifen nachträglich in das Hohlkammerprofil eingeschoben werden. Die Schaumstoffstreifen werden hierbei auf ein Verstärkungsprofil aus Metall aufgeklebt und gemeinsam mit diesem in eine Hohlkammer des Hohlkammerprofils eingebracht. Aufgrund der erforderlichen Metallarmierung sind die Wärmedämmeigenschaften dieses bekannten Profils insgesamt begrenzt.
Die DE 100 35 649 A1 zeigt ein Verfahren zur Ausschäumung von Fensterprofilen, bei dem nach der Profilerzeugung über einen durchgehenden Schlitz in der Profilwandung eine Einbringung von Schaummaterial mittels einer feststehenden Lanze erfolgt, durch die das Schaummaterial strömt. Bei diesem Verfahren ist jedoch nachteilig, dass nach dem Befüllvorgang in einem weiteren Arbeitsgang ein Verschließen des durchgehenden Schlitzes erforderlich ist, beispielsweise mittels eines Keders, um ein geschlossenes Hohlprofil zu erhalten.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einbringung von Schaummaterial in Hohlkammerprofile anzugeben, welches einfach durchführbar ist und eine qualitativ hochwertige Ausschäumung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren von Einbringung von Schaummaterial in Hohlkammerprofile, insbesondere Fenster- oder Türhohlkammerprofile,

– wobei zunächst im Wege eines Extrusionsverfahrens die Formgebung eines mindestens eine Hohlkammer und mindestens eine Befüllungsnut aufweisenden Hohlkammerprofils erfolgt,
– wobei das Hohlkammerprofil mindestens eine mit Schaummaterial zu befüllende Hohlkammer aufweist, der die Befüllungsnut zugeordnet ist,
– wobei in einen zwischen zu befüllender Hohlkammer und Befüllungsnut befindlichen Trennsteg mindestens eine Öffnung eingebracht wird und
– wobei danach im Rahmen des kontinuierlichen Fertigungsverfahrens Schaummaterial in die Befüllungsnut appliziert wird, das über die Öffnung in die zu befüllende Hohlkammer fließt und diese Hohlkammer hierdurch ausschäumt.

Aufgrund der erfindungsgemäßen indirekten Befüllung der auszuschäumenden Hohlkammer über die Befüllungsnut kann eine fertigungstechnisch sehr einfache Ausschäumung gewährleistet werden. Hierbei muss lediglich eine Applikationsvorrichtung, z. B. eine Lanze, auf die Befüllungsnut aufgesetzt werden, wobei anschließend über die Lanze kontinuierlich Schaummaterial in die Befüllungsnut eingebracht wird. Die Befüllungsnut dient zur axialen Verteilung des Schaummaterials und gewährleistet gleichzeitig, dass das Schaummaterial als vergleichsweise ruhiger Strom über die Öffnung in die auszuschäumende Hohlkammer einfließt. Dies stellt eine sehr homogene Ausschäumung sicher, die mit einer besonders guten Wärmedämmung einhergeht. In der Regel sind entlang des auszuschäumenden Hohlkammerprofils mehrere Öffnungen vorgesehen, die zweckmäßigerweise zumindest im Wesentlichen gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Somit kann innerhalb des kontinuierlichen Extrusionsverfahrens über das bereits beschriebene Aufsetzen der Lanze auf die Führungsnut eine Online-Ausschäumung des Hohlkammerprofils erfolgen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Befüllungsnut muss die Lanze zur Applikation des Schaummaterials nicht mit dem Profil mitgeführt werden, sondern kann ortsfest installiert sein. Die Befüllungsnut hat die Aufgabe das Schaummaterial aufzunehmen bzw. zu kanalisieren. Ggf. können die Öffnungen als Langlöcher ausgebildet sein. Öffnungsgeometrie und Öffnungsintervall orientieren sich an dem notwendigen Baumaterial-Volumenstrom bzw. der zu Grunde liegenden Viskosität des flüssigen Schaummaterials. Die erfindungsgemäße Lehre gewährleistet die Einstellung einer gleichmäßigen Füllstandshöhe auf dem Boden der Hohlkammer. Sofern es sich bei dem Schaummaterial um ein Reaktionsgemisch behandelt (beispielsweise PUR), so ist dieses Reaktionsgemisch zweckmäßigerweise so eingestellt, dass die Schaumbildung erst dann erfolgt, wenn sich das Gemisch bereits in der Hohlkammer befindet, also die eigentliche Ausschäumung der Hohlkammer sich an die Einbringung des Schaummaterials in die Hohlkammer anschließt.
Zweckmäßigerweise wird die Befüllungsnut nach der Einbringung des Schaummaterials mit einem Verschlussprofil verschlossen. Im Rahmen der Erfindung liegt es insbesondere, dass das Verschlussprofil ebenfalls im Rahmen des kontinuierlichen Fertigungsverfahrens, beispielsweise über eine weitere Extrusion, hergestellt wird. Dieses Verschlussprofil kann als Dichtungsprofil ausgebildet sein, zum Beispiel als Mitteldichtung. Hierbei dient die Befüllungsnut – neben ihrer beschriebenen Funktion bei der Applikation des Schaummaterials – zusätzlich als Aufnahmevorrichtung für ein Funktionselement des Hohlkammerprofils. Das Verschlussprofil gewährleistet einen optischen Verschluss der Befüllungsnut und somit ein einwandfreies Erscheinungsbild des fertig hergestellten Hohlkammerprofils.
Die Öffnung bzw. die Öffnungen können spanlos erzeugt werden, zum Beispiel durch Stanzen oder aber auch durch ein thermisches Verfahren, wie z. B. Lasern. Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, die Öffnung bzw. die Öffnungen spanend zu erzeugen, beispielsweise durch Bohren oder Fräsen. In jedem Fall werden die Öffnungen ebenfalls innerhalb des kontinuierlichen Fertigungsverfahrens erzeugt, um eine Online-Ausschäumung zu ermöglichen.
Zweckmäßigerweise weist die Befüllungsnut einen im Querschnitt V- oder U-förmigen Nutgrund auf. Dadurch ist eine sehr gute Kanalisierung des eingebrachten Schaummaterials möglich, so dass sich dieses gleichmäßig axial, also in Extrusionsrichtung, verteilen kann. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, dass die Öffnung der zu befüllenden Hohlkammer im Bereich des Nutgrundes nach innen einspringt. Hierdurch sind gleichmäßige Wanddicken auch in diesem Bereich gewährleistet, wodurch sich das Extrusionsverfahren erleichtert.
Im Rahmen der Erfindung liegt es ferner, dass die Befüllungsnut – z. B. in Abhängigkeit zur Profilraumform – im Befüllungsbereich einen Hinterschnitt aufweist. Dieser Hinterschnitt gewährleistet einerseits eine genau definierte Führungsfläche für die Schaummaterial-Applikationsvorrichtung und kann andererseits als Rastvorrichtung zur Befestigung des zuvor beschriebenen Verschlussprofils dienen.
Das Hohlkammerprofil kann bereichsweise oder vollständig aus faserverstärktem Kunststoff bestehen, wobei als Verstärkungsmaterialien insbesondere Mineral- (zum Beispiel Glas-) und/oder Karbon- und/oder Aramid- und/oder Basaltfasern verwendet werden können. Die Verstärkungsmaterialien können die bei Fenster- oder Türhohlkammerprofilen üblicherweise erforderlichen Stahlarmierungen entbehrlich machen, wodurch sich der innere freie Profilhohlraum, der zur Befüllung mit Wärme dämmenden Schaummaterial genutzt werden kann, vergrößert. Die Verwendung von unverstärkten Kunststoffmaterial wird hierdurch selbstverständlich nicht ausgeschlossen.
Vorzugsweise besteht das Schaummaterial aus einem organischen Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit. Hierbei können insbesondere Polystryrol, Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polyurethan oder Mischungen zweier oder mehr der genannten Materialien verwendet werden. Die Wärmeleitfähigkeit des Schaummaterials λ beträgt vorzugsweise 0,02 bis 0,04 W/mk. Dies gewährleistet eine nachhaltige Verbesserung der Wärmedämmeigenschaften des gesamten Hohlkammerprofils. Wie bereits erläutert, eignet sich die Lehre insbesondere für Materialien, welche mit einem chemischen Schaumvorgang verbunden sind, beispielsweise Polyurethan.
Die Erfindung betrifft ferner ein Hohlkammerprofil gemäß Anspruch 10.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigen schematisch:
1 Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Einbringung von Schaummaterial in ein Hohlkammerprofil/Querschnittsdarstellung,
2 das entsprechende Hohlkammerprofil nach Beendigung des Fertigungsprozesses,
3 eine weitere Ausführungsform der Erfindung und
4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens.
1 zeigt ein Fenster- oder Türhohlkammerprofil 1 mit mehreren Hohlkammern 2, 2', wobei eine Hohlkammer 2 mit Schaummaterial 3 befüllt wird. Der 1 ist zu entnehmen, dass der mit Schaummaterial 3 zu befüllenden Hohlkammer 2 eine Befüllungsnut 4 zugeordnet ist, die über mehrere Öffnungen 5 mit der zu befüllenden Hohlkammer 2 verbunden ist und die zur Erleichterung der Hohlkammerbefüllung dient. Die Befüllungsnut 4 weist einen im Querschnitt V-förmigen Nutgrund 6 auf, während die Wandung der zu befüllenden Hohlkammer 2 im Bereich des Nutgrundes 6 nach innen entsprechend einspringt. Der 1 ist ferner zu entnehmen, dass die Befüllungsnut 6 im Befüllungsbereich einen Hinterschnitt 7 aufweist. Als Schaummaterial 3 wird Polyurethan eingesetzt. Hierbei werden die beiden Komponenten Polyisocyanat und Polyol über eine Lanze 8 in die Befüllungsnut 4 appliziert. Das Reaktionsgemisch beruhigt sich im Nutgrund 6 und wird dort axial, also in Extrusionsrichtung x, entlang des Hohlkammerprofils 1 verteilt. Anschließend strömt es durch die Öffnungen 5 in die auszuschäumende Hohlkammer 2 ein und sammelt sich dort am Boden an. Das Reaktionsgemisch ist so eingestellt, dass die Reaktion erst nach Einbringung des Schaummaterials 3 in die Hohlkammer 2 beginnt. Aufgrund der chemischen Reaktion kommt es zum gewünschten Schaumvorgang und damit zu einer vollständigen Ausschäumung der Hohlkammer 2, wie in 2 dargestellt. Die Öffnungen 5 dienen in diesem Zusammenhang auch als Überlauf, so dass überschüssiges Schaummaterial 3 bis in die Befüllungsnut 4 hinein entweichen kann. Der 2 ist ferner zu entnehmen, dass die Befüllungsnut 4 nach der Einbringung des Schaummaterials 3 mit einem Verschlussprofil 9 verschlossen worden ist. Dieses Verschlussprofil 9 wurde ebenfalls – gemeinsam mit der Extrusion des Hohlkammerprofils 1 und der beschriebenen Online-Ausschäumung – im Rahmen eines kontinuierlichen Fertigungsverfahrens hergestellt, beispielsweise über eine weitere Extrusion. Im Ausführungsbeispiel ist das Verschlussprofil 9 als Dichtungsprofil, nämlich als Mitteldichtung, ausgebildet.
Einer vergleichenden Betrachtung der 1 und 2 ist zu entnehmen, dass der Hinterschnitt 7 einerseits genau definierte Führungsflächen für die Lanze 8 zur Applikation des Schaummaterials 3 (siehe 1) und andererseits ein einfaches Verrasten des Dichtungsprofils 9 gewährleistet, wobei das Dichtungsprofil 9 gleichzeitig den Verschluss der Befüllungsnut 4 sicherstellt.
Die 3 zeigt eine Kombination aus zwei Hohlkammerprofilen, nämlich einem Fenster- oder Türflügelprofil 1' sowie einem Blendrahmenprofil 1''. An dem Blendrahmenprofil 1'' ist ein in 2 bereits beschriebenes, als Dichtungsprofil ausgebildetes Verschlussprofil 9 angeordnet, während die Befüllungsnut 4 des Flügelprofils 1' mit Hilfe einer nachträglich anextrudierten glatten Dichtung 9' verschlossen wurde. Anstelle dieser Dichtung 9' kann auch ein weiteres Dichtungsprofil vorgesehen sein, beispielsweise als Konvektionssperre.
Die 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Einbringung von Schaummaterial 3 in ein Fenster- oder Türhohlkammerprofil 1. Zunächst erfolgt in einem ersten Extruder 10 (die Extrusionsrichtung ist durch x gekennzeichnet) die Formgebung des mehrere Hohlkammern 2, 2' (nur die auszuschäumende Hohlkammer 2 ist in 4 dargestellt) aufweisenden Hohlkammerprofils 1, welches aus Kunststoff, vorzugsweise Hart-PVC, besteht. Der Kunststoff ist bereichsweise mit Glasfasern verstärkt, so dass eine Stahlarmierung des Hohlkammerprofils 1 nicht erforderlich ist. Nach der Formgebung wird das Hohlkammerprofil 1 zunächst mit Hilfe eines Kalibers 14 kalibriert, um die Produktmaße des Profils 2 zu fixieren. Das Hohlkammerprofil 1 weist eine mit Schaummaterial 3 zu befüllende Hohlkammer 2 auf, der eine Befüllungsnut 4 zugeordnet ist. Über eine Öffnungserzeugungseinrichtung 11 werden in einem zwischen zu befüllender Hohlkammer 2 und Befüllungsnut 4 befindlichen Trennsteg 12 in gleichbleibenden axialen Abständen Öffnungen 5 eingebracht, beispielsweise durch Stanzen, Bohren, Fräsen oder aber auch über ein thermisches Verfahren. Danach wird ebenfalls im Rahmen des kontinuierlichen Fertigungsverfahrens über eine entsprechende Vorrichtung 15 mit Lanze 8 Schaummaterial 3 in die Befüllungsnut 4 appliziert (vgl. insbesondere 1), wobei das Schaummaterial 3 von der Befüllungsnut 4 über die Öffnung 5 in die zu befüllende Hohlkammer 2 fließt und diese Hohlkammer 2 hierdurch anschließend ausschäumt. Zeitversetzt und abgestimmt auf den Ausschäumungsprozess wird die Befüllungsnut 4 mit einem Verschlussprofil 9 verschlossen, welches ebenfalls im Rahmen des kontinuierlichen Fertigungsverfahrens mittels eines zweiten Extruders 13 hergestellt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009/06286 A1 [0003]
DE 19731163 A1 [0003]
DE 4331816 A1 [0005]
DE 10035649 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Einbringung von Schaummaterial (3) in Hohlkammerprofile, insbesondere Fenster- oder Türhohlkammerprofile, – wobei zunächst im Wege eines Extrusionsverfahrens die Formgebung eines mindestens eine Hohlkammer (2, 2') sowie mindestens eine Befüllungsnut (4) aufweisenden Hohlkammerprofils (1) erfolgt, – wobei das Hohlkammerprofil (1) mindestens eine mit Schaummaterial (3) zu befüllende Hohlkammer (2) aufweist, der die Befüllungsnut (4) zugeordnet ist. – wobei in einen zwischen zu befüllender Hohlkammer (2) und Befüllungsnut (4) befindlichen Trennsteg (12) mindestes eine Öffnung (5) eingebracht wird und – wobei danach im Rahmen des kontinuierlichen Fertigungsverfahrens Schaummaterial (3) in die Befüllungsnut (4) appliziert wird, das über die Öffnung (5) in die zu befüllende Hohlkammer (2) fließt und diese Hohlkammer (2) hierdurch ausschäumt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllungsnut (4) nach Einbringung des Schaummaterials (3) mit einem Verschlussprofil (9) verschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussprofil (9) ebenfalls im Rahmen des kontinuierlichen Fertigungsverfahrens hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussprofil (9) als Dichtungsprofil ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (5) spanlos erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllungsnut (4) einen im Querschnitt V- oder U-förmigen Nutgrund (6) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung der zu befüllenden Hohlkammer (2) im Bereich des Nutgrundes (6) nach innen einspringt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllungsnut (4) im Befüllungsbereich einen Hinterschnitt (7) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlkammerprofil (1) bereichsweise oder vollständig aus faserverstärktem Kunststoff besteht.
Hohlkammerprofil (1), insbesondere Fenster- oder Türhohlkammerprofil, mit mindestens einer Hohlkammer (2, 2'), wobei mindestens eine Hohlkammer (2) mit Schaummaterial (3) befüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Schaummaterial (3) befüllten Hohlkammer (2) eine Befüllungsnut (4) zugeordnet ist, die über mindestens eine Öffnung (5) mit der befüllten Hohlkammer (2) verbunden ist und die zur Erleichterung der Hohlkammerbefüllung dient.