DE102010054006A1

DE102010054006A1 - Verfahren zur Verbesserung der Wärmedämmung eines Hohlkammerprofils sowie Hohlkammerprofil

Info

Publication number: DE102010054006A1
Application number: DE201010054006
Authority: DE
Inventors: Torsten Wagner
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2012-06-14
Also published as: EP2649262A1; EP2649262B1; WO2012076116A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Wärmedämmung eines Hohlkammerprofils, insbesondere eines Fenster- oder Tür-Hohlkammerprofils. Im Wege eines Extrusionsverfahrens erfolgt die Formgebung des mindestens eine Hohlkammer aufweisenden Hohlkammerprofils. Die Verbesserung der Wärmedämmung erfolgt mit Hilfe mindestens eines separaten Dammprofils. Hierzu wird im Wege eines Extrusionsverfahrens ein Mantelprofil des Dammprofils hergestellt, wobei das Mantelprofil mit Schaummaterial ausgeschäumt wird und wobei das so hergestellte Dammprofil in eine Hohlkammer eingebracht wird. Gegenstand der Erfindung ist ein Hohlkammerprofil.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Wärmedämmung eines Hohlkammerprofils, insbesondere eines Fenster- oder Tür-Hohlkammerprofils,

– wobei im Wege eines Extrusionsverfahrens die Formgebung des mindestens eine Hohlkammer aufweisenden Hohlkammerprofils erfolgt und
– wobei die Verbesserung der Wärmedämmung mit Hilfe mindestens eines separaten Dammprofils erfolgt.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE 43 31 816 A1 bekannt. Aufgrund der im Zuge des Klimawandels immer anspruchsvoller werdenden CO₂-Einsparziele besteht ein großer Bedarf hinsichtlich einer nachhaltigen Weiterentwicklung der Wärmedämmeigenschaften von Bauelementen, insbesondere Fenster- oder Türprofilen. Bei dem in der DE 43 31 816 A1 beschriebenen Verfahren wird ein Kunststoff-Schaumstreifen an einer Stahlarmierung befestigt und gemeinsam mit dieser in eine Hohlkammer des Tür- bzw. Fensterprofils eingeschoben. Aufgrund der Stahlarmierung sind die Wärmedämmeigenschaften des beschriebenen Profils vergleichsweise schlecht, woran auch die Einbringung des Schaumstreifens nichts grundsätzlich ändern kann. Darüber hinaus besteht bei dem beschriebenen Stand der Technik auch die Problematik, dass das Schaummaterial eine vergleichsweise empfindliche Oberfläche aufweist, welche beim Einschieben des Profils in das Hohlkammerprofil beschädigt werden kann, so dass ungewünschte Schaumkrümel entstehen. Ferner ist auch zu berücksichtigen, dass der Schaumstreifen – sofern er nicht an einer Stahlarmierung befestigt ist – aufgrund seiner großen Länge relativ leicht zerbrechen kann, wodurch sich das Handling erschwert. Bei einer nachträglichen alleinigen Einbringung von Dammprofilen in Hohlkammerprofile besteht daher die grundsätzliche Problematik, dass die Dammprofile nur eine relativ kurze Länge besitzen dürfen (ca. 1–2 m), weil das Einbringen längerer Profile zum Brechen derselben führt.
Um die Wärmedämmeigenschaften zu verbessern, ist es im Stand der Technik ebenfalls bekannt, ein Tür- bzw. Fenster-Hohlkammerprofil direkt auszuschäumen. Derartige, unmittelbar in den Extrusionsprozess integrierte Verfahren sind z. B. aus WO 2009/06286 A1 oder DE 197 31 163 A1 bekannt. Bei diesen Verfahren ist nachteilig, dass die prozesstechnische Handhabung der direkten Ausschäumung vergleichweise aufwändig ist. Insbesondere beim Einsatz von PUR-Schaum besteht hier die anspruchsvolle Aufgabe, einen Verzug des Hohlkammerprofils während des Schaumvorgangs zu verhindern, da dieser eine große mechanische Belastung der Hohlkammerwandungen verursachen kann.
Daneben gibt es auch Schaumverfahren, bei denen die Ausschäumung des Extrusionsprofils nach dem Extrusionsvorgang erfolgt. 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, durch die das Schaummaterial strömt, erfolgt. Bei diesem Verfahren ist jedoch nachteilig, dass der nach dem Befüllvorgang in einem weiteren Arbeitsgang zu verschließende Schlitz das Erscheinungsbild des Fensterprofils beeinträchtigt.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verbesserung der Wärmedämmung eines Hohlkammerprofils anzugeben, welches die vorgenannten Nachteile vermeidet und gleichzeitig eine nachhaltige Verbesserung der Wärmedämmeigenschaften sicherstellt.
Ausgehend von einem Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Wege eines Extrusionsverfahrens ein Mantelprofil des Dämmprofils hergestellt wird, wobei das Mantelprofil mit Schaummaterial ausgeschäumt wird und wobei das so hergestellte Dammprofil in eine Hohlkammer eingebracht wird. Erfindungsgemäß erfolgt somit eine vollständige Entkoppelung des Schaumverfahrens von der Herstellung des eigentlichen Hohlkammerprofils, so dass die Herstellung des Hohlkammerprofils durch die Ausschäumung prozesstechnisch nicht erschwert wird. Die Geometrie des erfindungsgemäß auszuschäumenden, zweckmäßigerweise formstabilen Mantelprofils ist deutlich weniger komplex als die des Hohlkammerprofils, wodurch sich bereits eine erhebliche Erleichterung der prozesstechnischen Handhabung des Schaumvorgangs ergibt. Darüber hinaus werden an das als Hohlprofil ausgebildete Mantelprofil keine hohen Anforderungen hinsichtlich des Erscheinungsbildes nach dem Befüllvorgang gestellt, da dieses im fertig verbauten Hohlkammerprofil nicht sichtbar ist. Von daher ist es unproblematisch, die Ausschäumung des Mantelprofils über sichtbare Öffnungen in der Mantelprofilwandung, wie z. B. Löcher, Schlitze und dergleichen, zu erleichtern. Vorzugsweise wird das Dammprofil nach der Extrusion des Hohlkammerprofils in die Hohlkammer eingeschoben. Dies erlaubt eine Direktkühlung des hergestellten Dammprofils von außen und führt damit zu einer weiteren prozesstechnischen Vereinfachung. Das erfindungsgemäße Dammprofil zeichnet sich auch dadurch aus, dass es im Vergleich zu bekannten Dammprofilen (vergl. DE 43 31 816 A1 ) deutlich robuster ist, so dass bei dessen Handhabung, insbesondere beim Einschieben in das Hohlkammerprofil, auch bei großen Profillängen von z. B. 4 Metern und mehr keine Bruchgefahr besteht. Das Hohlkammerprofil und/oder das Mantelprofil bestehen vorzugsweise aus Kunststoff, z. B. PVC.
Im Rahmen der Erfindung liegt es, dass das Mantelprofil mit einem Untermaß gegenüber der das Mantelprofil umgebenden Hohlkammer gefertigt wird. Vorzugsweise beträgt das Spiel zwischen Dammprofil und Hohlkammer dann mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 1 mm. Dies erlaubt ein besonders leichtes Einschieben des Mantelprofils in die Hohlkammer. Im Falle eines vorliegenden Untermaßes wird das Dammprofil zweckmäßigerweise über mindestens eine Öffnung in der Hohlkammerwandung in der Hohlkammer fixiert, vorzugsweise mittels eines separaten Bindemittels. Als Bindemittel kann beispielsweise Klebstoff und/oder Schaummaterial verwendet werden. Denkbar sind jedoch aber auch mechanische Bindemittel, wie z. B. Spannfedern, Nieten, Schrauben, Stiften, Nägeln oder dergleichen. Alternativ kann die Fixierung auch über ein Verschweißen des Mantelprofils mit der Hohlkammerwandung erfolgen.
Im Rahmen der Erfindung liegt es insbesondere aber auch, dass die Bemessung des Mantelprofils und der das Mantelprofil umgebenden Hohlkammer derart aufeinander abgestimmt sind, dass das Dammprofil neben seiner Dämmfunktion zusätzlich auch eine mechanische Verstärkungsfunktion besitzt. In diesem Fall wird das Mantelprofil in der Regel so dimensioniert, dass – analog zum Einschieben einer Metallarmierung, wie beispielsweise in der DE 43 31 816 A1 beschrieben – ein Einschieben des Dammprofils in die Hohlkammer einerseits möglich ist, andererseits aber kein nennenswertes Spiel zwischen Dammprofil und entsprechender Hohlkammerwandung vorliegt, so dass die auf das Hohlkammerprofil einwirkenden Kräfte auf das Dammprofil übertragen werden. Durch diese Doppelfunktion des Dammprofils wird eine vergleichsweise einfache und daher kostengünstige Herstellung eines besonders gut wärmegedämmten Hohlkammerprofils sichergestellt, da die im Stand der Technik bekannte, hinsichtlich der Wärmedämmung ungünstige Stahlarmierung durch eine die Wärmedämmeigenschaften sogar deutlich verbessernde Armierung in Form des erfindungsgemäßen Dammprofils ersetzt wird. Zweckmäßigerweise besteht das Mantelprofil hierzu bereichsweise oder vollständig aus faserverstärktem Kunststoff, z. B. PVC. Im Rahmen der Erfindung liegt es aber auch, dass alternativ oder auch zusätzlich das Hohlkammerprofil bereichsweise oder vollständig aus faserverstärktem Kunststoff, z. B. PVC, besteht. Als Verstärkungsfasern können insbesondere Mineral- (zum Beispiel Glas-) und/oder Karbon- und/oder Aramid- und/oder Basaltfasern verwendet werden.
Die Ausschäumung des Mantelprofils kann auf verschiedene Arten erfolgen, wobei aufgrund der bereits beschriebenen, vergleichsweise niedrigen Anforderungen an den Schaumprozess (relativ einfache auszuschäumende Geometrie, keine hohen Anforderungen an Erscheinungsbild des Dammprofils) vorzugsweise eine Online-Ausschäumung erfolgt. Das Schaummaterial kann beispielsweise über die Extrusionsdüse für das Mantelprofil (z. B. mittels einer Lanze) oder aber auch in der Extrusionsstrecke, z. B. über das geöffnete und ggf. nach der Ausschäumung wieder zu verschließende Profil, appliziert werden. Zweckmäßigerweise weist die Wandung des Mantelprofils mindestens eine Öffnung auf, durch die das Schaummaterial in das Mantelprofil eingebracht wird. Diese Öffnung kann im Bedarfsfall nachträglich verschlossen werden. So kann beispielsweise das Mantelprofil mit mindestens einem, beispielsweise durchgehenden, Längsschlitz versehen werden, durch den das Schaummaterial in das Mantelprofil eingebracht und der zweckmäßigerweise nach der Einbringung des Schaummaterials in das Mantelprofil verschlossen wird, beispielsweise mittels eines eine Schweißnaht bildenden Schweißvorgangs (mit oder ohne Zusatzwerkstoff) oder alternativ durch Klebstoff bzw. ein Verschlusselement.
Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, dass das Mantelprofil zunächst mit dem Schaummaterial befüllt wird, bevor es zu einem geschlossenen Profil zusammengeklappt wird. So kann beispielsweise das Mantelprofil hierzu über ein oder mehrere Rastelemente verfügen, welche den sicheren Verschluss des Profils nach der Einbringung des Schaums sicherstellen. Um eine entsprechende Beweglichkeit der zuzuklappenden Wandung sicherzustellen, kann am Mantelprofil ein Filmscharnier vorgesehen sein.
Das Schaummaterial besteht vorzugsweise aus einem organischen Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polyurethan oder Mischungen zweier oder mehr der genannten Materialien. Die Wärmeleitfähigkeit des Schaummaterials λ beträgt vorzugsweise 0,02 bis 0,04 W/mK. Dies gewährleistet eine nachhaltige Verbesserung der Wärmedämmeigenschaften des gesamten Hohlkammerprofils. Bei Verwendung von Polyurethan werden die beiden Komponenten Polyisocyanat und Polyol in das Mantelprofil eingebracht, wobei das Reaktionsgemisch zweckmäßigerweise so eingestellt ist, dass die Reaktion erst nach Einbringung des Schaummaterials in das Mantelprofil beginnt. Aufgrund der chemischen Reaktion kommt es zum gewünschten Schaumvorgang und damit zu einer Ausschäumung des Mantelprofils.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Hohlkammerprofil gemäß Anspruch 10.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Die einzige Figur zeigt ein erfindungsgemäß wärmegedämmtes Hohlkammerprofil in der Querschnittdarstellung.
Die Figur zeigt ein Fenster- bzw. Tür-Hohlkammerprofil 1 mit mehreren Hohlkammern 2, 2', 2''. In zwei der Hohlkammern 2', 2'' ist jeweils ein Dammprofil 3', 3'' eingebracht. Die beiden Dammprofile 3', 3'' weisen jeweils ein formstabiles, als Hohlprofil ausgebildetes Mantelprofil 4', 4'' auf, welches mit Schaummaterial 5 ausgeschäumt ist. Zur Herstellung der in der Figur dargestellten Vorrichtung erfolgt im Wege eines ersten Extrusionsverfahrens die Formgebung des Hohlkammerprofils 1. Die Verbesserung der Wärmedämmung erfolgt mit Hilfe der zwei separaten Dammprofile 3', 3''. Hierzu werden im Wege weiterer Extrusionsverfahren zunächst die beiden Mantelprofile 4', 4'' der Dammprofile 3', 3'' hergestellt. Daraufhin werden die Mantelprofile 4', 4'' mit Schaummaterial 5 ausgeschäumt. Nach der anschließenden Fertigstellung der Dammprofile 3', 3'' (z. B. Abkühlen, Ablängen etc.) werden diese Dammprofile 3', 3'' in die jeweils zugeordneten Hohlkammern 2', 2'' des Hohlkammerprofils 1 eingeschoben. Das linke Mantelprofil 4' besteht aus unverstärktem Kunststoff, z. B. PVC. Wie der Figur zu entnehmen ist, ist dieses Mantelprofil 4' mit einem Untermaß gegenüber der das Mantelprofil 4' umgebenden Hohlkammer 2' gefertigt. Im Ausführungsbeispiel beträgt das Spiel s = 1 mm. Das linke Dammprofil 3' ist über mehrere Öffnungen 6 in der entsprechenden Hohlkammerwandung mittels Klebstoff 7 in der Hohlkammer 2' fixiert. Das rechte Mantelprofil 4'' besteht hingegen aus faserverstärktem Kunststoff (z. B. PVC) und ist so dimensioniert, dass es gerade problemlos in die entsprechende Hohlkammer 2'' eingeschoben werden kann, gegenüber dieser also kein nennenswertes Spiel besitzt. Dies hat zur Folge, dass auf das Hohlkammerprofil 2'' einwirkende Kräfte auf das entsprechende Dammprofil 3' übertragen werden können, so dass dieses neben seiner Dämmfunktion zusätzlich eine mechanische Verstärkungsfunktion wahrnimmt. Das dargestellte Hohlkammerprofil 1 benötigt somit keine Stahlarmierung. Das Hohlkammerprofil selbst 1 besteht in der Regel aus unverstärktem PVC, kann zur weiteren Erhöhung der mechanischen Belastbarkeit aber auch, z. B. bereichsweise, aus faserverstärktem PVC bestehen. Die Wandstärke d der Mantelprofile 4', 4'' beträgt vorzugsweise mindestens 1 mm.
Wie der Figur zu entnehmen ist, weisen die beiden Mantelprofile 4', 4'' jeweils einen in Extrusionsrichtung ausgerichteten Längsschlitz 8', 8'' auf, der zur Einbringung des Schaummaterials 5 in das jeweilige Mantelprofil 4', 4'' dient. Die beiden Längsschlitze 8', 8'' werden nach der Einbringung des Schaummaterials 5 in die jeweiligen Mantelprofile verschlossen, beispielsweise mittels eines eine Schweißnaht 9', 9'' bildenden Schweißvorgangs (mit oder ohne Zusatzwerkstoff) oder alternativ durch Klebstoff bzw. ein Verschlusselement.
Das Schaummaterial 5 besteht aus Polyurethan. Beim Ausschäumvorgang werden die beiden Komponenten Polyisocyanat und Polyol über eine Lanze durch den Längsschlitz eines Mantelprofils appliziert. Das Reaktionsgemisch ist so eingestellt, dass die Reaktion erst nach Einbringung des Schaummaterials 5 in die Mantelprofile 4', 4'' beginnt. Aufgrund der chemischen Reaktion kommt es zum gewünschten Schaumvorgang und damit zu einer vorzugsweise vollständigen Ausschäumung der Mantelprofile 4', 4''.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4331816 A1 [0002, 0002, 0006, 0008]
WO 2009/06286 A1 [0003]
DE 19731163 A1 [0003]
DE 10035649 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Verbesserung der Wärmedämmung eines Hohlkammerprofils, insbesondere eines Fenster- oder Tür-Hohlkammerprofils, – wobei im Wege eines Extrusionsverfahrens die Formgebung des mindestens eine Hohlkammer aufweisenden Hohlkammerprofils erfolgt und – wobei die Verbesserung der Wärmedämmung mit Hilfe mindestens eines separaten Dammprofils erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass hierzu im Wege eines Extrusionsverfahrens ein Mantelprofil des Dammprofils hergestellt wird, wobei das Mantelprofil mit Schaummaterial ausgeschäumt wird und wobei das so hergestellte Dämmprofil in eine Hohlkammer eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dammprofil nach der Extrusion des Hohlkammerprofils in die Hohlkammer eingeschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelprofil mit einem Untermaß gegenüber der das Mantelprofil umgebenden Hohlkammer gefertigt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dammprofil über mindestens eine Öffnung in der Hohlkammerwandung in der Hohlkammer fixiert wird, vorzugsweise mittels eines oder mehrerer separater Bindemittel.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlkammerprofil und/oder das Mantelprofil bereichsweise oder vollständig aus faserverstärktem Kunststoff bestehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Mantelprofils mindestens eine Öffnung, vorzugsweise mindestens einen Längsschlitz, aufweist, durch die das Schaummaterial in das Mantelprofil eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die (Öffnung nach der Einbringung des Schaummaterials in das Mantelprofil verschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelprofil zunächst mit dem Schaummaterial befüllt wird, bevor es zu einem geschlossenen Profil zusammengeklappt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaummaterial aus einem organischen Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polyurethan oder Mischungen zweier oder mehr der genannten Materialien besteht.
Vorrichtung mit einem Hohlkammerprofil (1), insbesondere Fenster- oder Tür-Hohlkammerprofil, mit mindestens einer Hohlkammer (2, 2', 2''), wobei in mindestens eine Hohlkammer (2', 2'') mindestens ein Dammprofil (3', 3'') eingebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dammprofil (3', 3'') ein Mantelprofil (4', 4'') aufweist, das mit Schaummaterial (5) ausgeschäumt ist.