DE102021127439A1

DE102021127439A1 - Verbundprofil

Info

Publication number: DE102021127439A1
Application number: DE102021127439.7A
Authority: DE
Inventors: Björn Kethorn
Original assignee: Veka AG
Current assignee: Veka AG
Priority date: 2021-10-22
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2023-04-27
Also published as: EP4174272A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verbundprofil (100) zur Herstellung von Rahmen für Fenster oder Türen, umfassend ein Kunststoffhohlprofil (10), insbesondere aus Polyvinylchlorid, mit mehreren Hohlkammern (60), wobei an der Außenseite der Außenwand (20) des Kunststoffhohlprofils (10), insbesondere derjenigen Außenwand (20), die im bestimmungsgemäßen Gebrauch bewittert ist, eine Außenwandverstärkung (30), vorzugsweise aus Metall, insbesondere Aluminium, befestigt ist, insbesondere durch Verklebung schubfest befestigt ist, vorzugsweise an/in einer Befestigungsnut (21) der Außenwand (20), wobei an der zum Profilinneren weisenden Innenseite der Innenwand (40) des Kunststoffhohlprofils (10), insbesondere derjenigen Innenwand (40), welche im bestimmungsgemäßen Gebrauch zum Innenraum eines Gebäudes weist, wenigstens eine Innenwandverstärkung (50), vorzugsweise genau eine einzige Innenwandverstärkung (50) aus einem zuschlagverstärktem Kunststoff befestigt ist, insbesondere stoffschlüssig befestigt ist, vorzugsweise durch Koextrusion. Die Erfindung betrifft auch einen Rahmen für ein Fenster oder eine Tür und ein Verfahren zum Eckverbinden zweier Verbundprofile (100).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundprofil zur Herstellung von Rahmen für Fenster oder Türen, umfassend ein Kunststoffhohlprofil, insbesondere aus Polyvinylchlorid, mit mehreren Hohlkammern, wobei an der Außenseite der Außenwand des Kunststoffhohlprofils, insbesondere derjenigen Außenwand, die im bestimmungsgemäßen Gebrauch bewittert ist, eine Außenwandverstärkung, vorzugsweise aus Metall, insbesondere Aluminium, befestigt ist, insbesondere durch Verklebung schubfest befestigt ist, vorzugsweise an/in einer Befestigungsnut der Außenwand.
Die Erfindung betrifft auch einen Rahmen für ein Fenster oder eine Tür und ein Verfahren zum Eckverbinden zweier Verbundprofile.
Kunststoffhohlprofile, insbesondere extrudierte Kunststoffhohlprofile für die Herstellung von Fensterrahmen, Rahmen von Türen oder dergleichen, werden üblicherweise eingesetzt zur Bildung von mit einem Tragwerk verbindbaren Blendrahmen und/oder einem beweglich damit verbindbaren Flügelrahmen und können zusätzlich mit einer Außenwandverstärkung versehen sein, z.B. mittels einer schubfesten Verbindung.
Reine Kunststoffhohlprofile, vorzugsweise aus Polyvinylchlord (PVC), gegebenenfalls mit einer oder mehreren, parallel zur Längsrichtung des Kunststoffhohlprofils verlaufenden Hohlkammern, weisen eine für die Herstellung von Rahmen nicht hinreichende Festigkeit und Biegesteifigkeit auf, insbesondere bei Erwärmung wie z.B. unter Sonneneinstrahlung.
Kunststoffhohlprofile, z.B. aus PVC werden konstruktiv so ausgebildet, dass sie Druck- und Zugspannungen sowie Biegemomente bei begrenzter Durchbiegung aufnehmen bzw. übertragen können.
Deshalb ist man hinsichtlich der Verstärkung solcher Kunststoffhohlprofile schon die unterschiedlichsten Wege gegangen:

Um eine ausreichende Steifigkeit zu erzielen, werden beispielsweise nachträglich Stahlprofile oder kunstharzgebundene Glasfaserstäbe als Verstärkungen in den Hohlraum von Kunststoffhohlprofilen eingeschoben.

Einschiebbare Verstärkungen der genannten Art sind wegen des mangelnden Verbunds mit dem Kunststoffhohlprofil nachteilig. Metallverstärkungen, z.B. Stahlverstärkungen sind trotz der schützenden Zinkauflagen an den Verschraubungsstellen korrosionsanfällig. Außerdem bringen Metallverstärkungen erhebliche Schwierigkeiten mit sich, wenn man bei der Herstellung der Rahmen auf den modernen Kunststoff-Präzisions-Schweißmaschinen in den Rahmenecken stumpf oder auf Gehrung miteinander verschweißen will. Daher sind nachträgliche einschiebbare Verstärkungen grundsätzlich kürzer als das Kunststoffhohlprofil, in welches Sie eingeschoben werden sollen und stehen in den Ecken zurück.
Problematisch in der Verarbeitung solcher Profile ist auch, dass die Verstärkungen bei der Ausbildung von Eckbereichen nicht wie das Profil selbst verschweißt werden können, sondern entweder ohne Verbindung bleiben müssen oder aber Eckverbindungen mit einer separaten Technologie unter Verwendung von aufwändigen Eckverbindungselementen hergestellt werden müssen.
Um eine hohe statische Tragfähigkeit von Kunststoffhohlprofilen z.B. aus PVC herzustellen, insbesondere bei Flügelprofilen ist es Stand der Technik, diese mit sogenannten Armierungen, mit einer höheren Tragfähigkeit oder höherem E-Modul als das reine Kunststoff-Material, auszuführen.
Solche Armierungen sind aus Metall und in der Regel aus Stahl oder aus Aluminium. Neben einer hohen Tragfähigkeit weisen sie auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Dies hat in Bezug auf die höher werdenden Anforderungen an die Wärmedämmung von Kunststoffhohlprofilen im Rahmenbau allerdings zunehmend negative Auswirkungen und es werden alternative Materialien zur Aussteifung der Kunststoffhohlprofile gesucht, die neben einer hohen Tragfähigkeit eine möglichst niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
Um ein höheres E-Modul nutzbar machen zu können ist aus der Patentanmeldung DE 10 2004 002 397 A1 bekannt, eine Aluminiumschale auf einem Kunststoffhohlprofil sowohl wetter- als auch raumseitig zu verkleben.
Nachteil dieser Konstruktion ist die zwingend beidseitige Aluminiumverblendung, um das statische Gleichgewicht des Fensters zu gewährleisten. Der hohe Aluminiumanteil ist gegenüber PVC kostenintensiv und nutzt nicht die Vorzüge eines Kunststofffensters, hinsichtlich der Optik und Pflege.
Aluminiumverblendungen der vorgenannten Art sind daher an der zur Raumseite weisenden Sichtfläche von Rahmen eines Fensters oder einer Tür häufig unerwünscht.
Aber auch mit einer Konstruktion nach diesem Stand der Technik ist eine genügende Lasteinleitung und Lastaufnahme von Glaslasten nur bedingt gegeben.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Rahmenprofil für den Bau von Rahmen für Fenster oder Türen bereitzustellen, das auf raumseitige Aluminiumverblendung, vorzugsweise auch auf teure und wärmetechnisch ungünstige Stahlverstärkungen im Inneren weitestgehend verzichten kann und dennoch durch hohe statische Belastbarkeit, insbesondere in den Eckbereichen überzeugt. Insbesondere soll die Erfindung eine verbesserte Stabilität gegenüber auftretenden Torsionskräften besitzen. Darüber hinaus soll ein gebildeter Rahmen, z.B. für Fenster oder Türen verbesserte Wärmeisolationsfähigkeit besitzen und die Optik und andere Vorzüge eines Kunststoffhohlprofils raumseitig wahren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Aufgabe, vorzugsweise alle Aufgaben durch ein Verbundprofil der eingangs genannten Art gelöst, bei dem an der zum Profilinneren weisenden Innenseite der Innenwand des Kunststoffhohlprofils, wenigstens eine Innenwandverstärkung aus einem zuschlagverstärktem Kunststoff befestigt ist.,
Bei der genannten Innenwand handelt es sich vorzugsweise um diejenige Wand des Kunststoffhohlprofils, deren Außenseite im bestimmungsgemäßen Gebrauch zum Innenraum eines Gebäudes weist, die also vom Rauminneren aus sichtbar ist. Die genannte Außenwand ist hingegen diejenige, deren Außenseite zur Umwelt weist und die - zumindest sofern keine Außenwandverstärkung angebracht wäre - von außerhalb eines Gebäudes sichtbar ist.
Die jeweiligen Innenseiten von Außenwand und Innenwand sind zum Profilinneren des Kunststoffhohlprofils gerichtet und liegen einander beabstandet durch Hohlräume und /oder andere Profilstege des Kunststoffhohlprofils gegenüber.
Mit dem Kunststoffhohlprofil ist nachfolgend die Gesamtheit aller Kunststoffstege gemeint, welche keine Verstärkung durch Zuschläge aufweist, also aus reinem Kunststoffmaterial, z.B. PVC, ausgebildet ist und die stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Mit dem Verbundprofil ist nachfolgend die Gesamtheit aller Stege des Profils gemeint unabhängig davon, ob es sich um Stege aus reinem Kunststoff, zuschlagverstärktem Kunststoff oder aus anderen Materialien als Kunststoff, wie z.B. Metall, handelt.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde der statischen Wirkung der sichtbaren Außenverstärkung an der Außenwand innenseitig des Kunststoffhohlprofils ebenso eine Verstärkung gegenüberzulegen, die allerdings vom Rauminneren unsichtbar ist. Die Erfindung kann daher Dieselbe statischen Eigenschaften erzielen, wie der Stand der Technik mit zwei außen angeordneten Verstärkungselementen, ohne den Nachteil zum Rauminneren das Verstärkungselement zu zeigen.
Vorzugsweise können die Außenwandverstärkung und die wenigstens eine Innenwandverstärkung so ausgelegt sein, dass diese dieselbe oder zumindest im Wesentlichen dieselbe verstärkende Wirkung aufweisen. Vorzugsweise kann es auch vorgesehen sein, dass alle verstärkenden Elemente des Verbundprofils auf einer Seite des Massenschwerpunkts (bezogen auf den Profilquerschnitt) und alle verstärkenden Elemente des Verbundprofils auf der anderen Seite des Massenschwerpunkts (bezogen auf den Profilquerschnitt) dieselbe oder zumindest im Wesentlichen dieselbe verstärkende Wirkung aufweisen.
Die Erfindung kann es vorsehen, dass an der Innenseite der Innenwand eine Innenwandverstärkung angeordnet ist oder mehrere Innenwandverstärkungen angeordnet sind, letzteres insbesondere, wenn die Innenseite der Innenwand in Höhenrichtung durch wenigstens einen Steg unterteilt ist. Vorzugsweise ist genau eine einzige Innenwandverstärkung vorgesehen.
Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass eine Innenwandverstärkung an der Innenseite der Innenwand des Kunststoffhohlprofils stoffschlüssig befestigt ist, vorzugsweise durch Koextrusion, insbesondere was bedeutet, dass die Innenwand des Kunststoffhohlprofils und die wenigstens eine Innenwandverstärkung gleichzeitig nebeneinander extrudiert werden und sich hierdurch stoffschlüssig verbinden. Der Begriff „Koextrudat“ wie er hier in Bezug auf die vorliegende Erfindung verwendet wird, bedeutet, dass während der Extrusion des Kunststoffhohlprofils sowohl die Innenwandverstärkung, ggfs. auch andere Innenverstärkungen, aus zuschlagverstärktem Kunststoff, z.B. aus faserverstärktem Kunststoff als auch die unverstärkten Profilanteile des Kunststoffhohlprofils als fließfähige Extrudate, insbesondere aus unterschiedlichen Materialien, vorliegen.
Die Erfindung kann vorsehen, auf die herkömmlichen Verstärkungskomponenten, wie z.B. Stahlprofile ganz oder zumindest weiterstgehend zu verzichten, und diese durch mit Zuschlagsstoffen versetzte Elemente in der Ausbildung als Extrudat in Kombination mit einer außenseitig schubfest verbundenen Außenwandverstärkung, z.B. als Aluminiumschale zu ersetzen. Die Erfindung kann aber auch vorsehen, die Außenwand- und wenigstens eine Innenwandverstärkung in Kombination mit wenigstens einer herkömmlichen Verstärkungskomponente einzusetzen, z.B. mit einem Stahlverstärkungsprofil in einer Hohlkammer des Verbundprofils.
Vorzugsweise kann es vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Innenwandverstärkung die einzige Verstärkung der Innenwand des Kunststoffhohlprofils bildet. Insbesondere ist darunter zu verstehen, dass die Innenwand des Kunststoffhohlprofils außenseitig eine unverblendete Sichtfläche der Verbundprofils bildet.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Außenwandverstärkung und die wenigstens eine Innenwandverstärkung, insbesondere zusammen mit einer in einer Hohlkammer des Kunststoffhohlprofils angeordneten Stahlverstärkung die einzigen Verstärkungen des Kunststoffhohlprofils bilden.
Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verbundprofils kann auch vorsehen, dass es zusätzlich zur Außenwandverstärkung und der wenigstens einen Innenwandverstärkung wenigstens eine weitere Innenverstärkung aus zuschlagverstärktem Kunststoff aufweist. Eine jeweilige weitere Innenverstärkung kann vorzugsweise stoffschlüssig an oder in wenigstens einem Steg aus unverstärktem Kunststoff des Kunststoffhohlprofils befestigt sein, insbesondere durch Koextrusion. Innenwandverstärkung und Innenverstärkung können gleichzeitig mit dem Kunststoffhohlprofil durch Koextrusion hergestellt sein.
Eine Innenverstärkung im Sinne der Erfindung liegt innen im Profilquerschnitt des Kunststoffhohlprofils und ist von außerhalb des Kunststoffhohlprofils nicht sichtbar, liegt aber nicht an der Innenwand des Kunststoffhohlprofils. Insofern sind also Innenwandverstärkung und Innenverstärkung zu unterscheiden.
Die verstärkenden und/oder stabilisierenden Zuschlag-Substanzen in dem Kunststoff der Innenwandverstärkung und/oder Innenverstärkung ist vorzugsweise gebildet durch Fasern und/oder Flakes, insbesondere aus Glas oder Karbon oder Aramid. Grundsätzlich können auch Naturfasern zum Einsatz kommen.
Solche Zuschläge können beim Extrusionsprozess einen vermehrten Abrieb an den Werkzeugen verursachen. Um einem frühzeitigen Verschleiß entgegenzuwirken, werden vorzugsweise die zuschlagverstärkten Extrudate, insbesondere zumindest die wenigstens eine Innenwandverstärkung, vorzugsweise auch jede Innenverstärkung zumindest bereichsweise oder bei einer weiteren Ausführungsform vollständig von unverstärktem PVC ummantelt an- oder einextrudiert, insbesondere damit keine Berührung mit Extrusionswerkzeugen entsteht, was zu einer höheren Standzeit der Werkzeuge führt. In diesem Fall sind zumindest die wenigstens eine Innenwandverstärkung, vorzugsweise auch jede Innenverstärkung aus zuschlagverstärktem Kunststoff allseitig von unverstärktem Kunststoff umgeben, insbesondere durch Koextrusion in den unverstärkten Kunststoff eingebettet.
Die erfindungsgemäßen Verbundprofile können beispielsweise bei einer Flügel-Blendrahmenkombination eingesetzt sein. Auch ohne weitere Erwähnung können die Verbundprofile ebenso für Stulp- und Pfostenkonstruktionen, sowie für Festverglasung zum Einsatz kommen.
Die Außenwandverstärkung ist vorzugsweise aus Metall ausgebildet, insbesondere Aluminium, insbesondere in der Art einer Schale, welche mit der Schaleninnenseite die Außenwand überdeckt. Es können für die Außenwandverstärkung auch andere Materialien, wie zum Beispiel Edelstahl oder zuschlagverstärkter, z.B. faserverstärkte Kunststoff oder WPC eingesetzt werden.
Eine mögliche Ausführungsform kann vorsehen, dass die wenigstens eine Innenwandverstärkung und/oder die wenigstens eine Innenverstärkung im Querschnitt senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Kunststoffhohlprofils wenigstens zwei, vorzugsweise drei verbundene Schenkel aufweist, insbesondere zumindest im Wesentlichen L-förmig oder C-förmig oder U-förmig oder F-förmig oder T-förmig ausgebildet ist. Verschiedene Schenkel können dabei vorzugsweise unterschiedliche Dicken und oder unterschiedliche Längen haben.
Es kann vorgesehen sein, dass zwei an einem Verbindungsort verbundene Schenkel sich in verschiedene Richtungen vom Verbindungsort wegerstrecken, vorzugsweise wobei jeder Schenkel parallel zu einem Steg aus unverstärktem Kunststoff des Kunststoffhohlprofils verläuft.
Diese Ausführung erlaubt es, mit einem möglichst geringen Materialeinsatz eine möglichst hohe Eigenträgheit zu erzielen.
Die Variationen der geometrischen Gestaltungen sind vielfältig. Da das zuschlagverstärkte Extrudat fließfähig und schweißbar ist, ist es vorteilhaft, die Eckbereiche, wo Schenkel verbunden sind, gegenüber den übrigen Bereichen der Schenkel, mit einer größeren Wandstärke auszuführen..
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass im Bereich des Innenwinkels zwischen zwei Schenkeln an einem Verbindungsort eine Materialanhäufung aus zuschlagverstärkten Kunststoff angeordnet ist. Z.B. kann die Materialanhäufung um die Winkelhalbierende des Innenwinkels ungleichmäßig oder unsymmetrisch verteilt sein und/oder es kann durch die Materialanhäufung einer der Schenkel stärker verdickt sein als der andere und/oder die Materialanhäufung kann im Innenwinkelbereich zwischen den Schenkeln eine zumindest bereichsweise plane Fläche bilden, vorzugsweise die zu einem der Schenkel eine andere Neigung aufweist als zum anderen Schenkel.
Vorzugsweise weist die Innenverstärkung und/oder Innenwandverstärkung aus zuschlagverstärktem Kunststoff in einem Verbindungsbereich zwischen wenigstens zwei Schenkeln die größte Materialanhäufung auf, zugunsten einer hohen Verbindungsfestigkeit in diesem Bereich.
Diese möglichen Ausführungen führen auch zu einer höheren Festigkeit in den Rahmenecken und der Aufgabe wird Rechnung getragen, die Glaslasten aus der Profilmitte in die Innenwandverstärkung aus zuschlagverstärktem Material einzuleiten.
Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Schenkel, der parallel zur Innenwand des Kunststoffhohlprofils verläuft, im Querschnitt senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Kunststoffhohlprofils die längste Erstreckung und/oder größte Dicke aller Schenkel derselben Verstärkung hat.
Weiterhin kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Innenwandverstärkung im Querschnitt senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Kunststoffhohlprofils eine Höhe aufweist, die mindestens 40%, vorzugsweise mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 60%, vorzugsweise mindestens 70% der Höhe der Innenwand an deren Außenseite hat.
Eine bevorzugte Ausführung kann vorsehen, dass die wenigstens eine Innenwandverstärkung und/oder die wenigstens eine Innenverstärkung, insbesondere an einem Schenkel, wenigstens eine Ausnehmung, vorzugsweise eine hinterschnittene Ausnehmung aufweist, in welcher nicht verstärkter Kunststoff des Kunststoffhohlprofils angeordnet ist, insbesondere durch Koextrusion angeordnet ist, vorzugsweise wobei auf der der Ausnehmung gegenüberliegenden Seite der Innenwandverstärkung / Innenverstärkung ein Vorsprung aus zuschlagverstärktem Material angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich ein besonders sicherer Verbund zwischen dem verstärkten und unverstärkten Kunststoff.
Neben den Belastungskräften und der Aufnahme von Last auf die Sichtfläche der Außenwandverstärkung beispielsweise durch Wind, wirken in der Ebene des Kunststoffhohlprofils vorranging Lasten aus den Füllungen und deren Eigengewichte.
Dieses Eigengewicht belastet u.a. die Ecken eines geschweißten Rahmens aus Kunststoffhohlprofilen aus dem Verbundmaterial dauerhaft. Um hier einen möglichst hohen Widerstand der Rahmenecke gegen diese Belastungskräfte sicherzustellen ist es erforderlich eine möglichst große verschweißbare Fläche verwenden zu können. Zuschlagverstärkte Materialien sind schweißbar, erzielen aber nicht die hohe Stoff- und Kraftschlüssigkeit wie bei unverstärktem Kunststoff.
Da der Eckbereich in der äußeren Außenwandverstärkung, z.B. aus Aluminium schubfest verbunden ist, lässt sich dieser nicht für diese Aufgabe mit ansetzen und das Material der Außenwandverstärkung kann ggfs. kann nicht mit verschweißt werden. Die Außenwandverstärkung wird vor dem Eckschweißvorgang zurückgefräst, so dass nur der unverstärkte PVC-Kern (das Kunststoffhohlprofil) und die Verstärkungen aus zuschlagverstärkten Kunststoff mit Heizelementen aufgeschmolzen und zusammengeschweißt wird.
Um dies tun zu können, liegt der Erfindung ein Material für die wenigstens eine Innenwandverstärkung und/oder Innenverstärkung aus zuschlagverstärktem Kunststoff zugrunde, welches sich inkl. des unverstärkten Materials des Kunststoffhohlprofil verschweißen lässt, insbesondere um so einen möglichst hohen Widerstand gegen die Belastungskräfte auf den Ecken entgegen zu setzen. In einer möglichen Ausführung ist der Matrixkunststoff, in den der Zuschlag eingebettet ist und der für die Innenwandverstärkung und/oder Innenverstärkung genutzt wird, derselbe Kunststoff, wie er beim Kunststoffhohlprofil vorliegt. In anderer Ausführung kann der Matrixkunststoff ein teilkristalliner thermoplastischer, gesättigter Polyester auf der Basis von Polybutylenterephthalat (PBT) sein.
Die Belastungskräfte auf das Kunststoffhohlprofil werden maßgeblich aufgrund des Gewichtes der Glasscheibe, der Windlast und der thermischen Lasten verursacht. Die Glasklötze, die zwischen Glasscheibe und Rahmen in den diagonal gegenüberliegenden Ecken angeordnet sind, lenken den Kraftfluss im Rahmen.
Die Belastungskraft wird größtenteils durch die äußere Außenwandverstärkung, z.B. aus Alu-minium und die wenigstens einen Innenwandverstärkung und/oder Innenverstärkung aus zuschlagverstärktem Kunststoff aufgenommen.
Im wetterseitigen Bereich ist die Belastungskraft im Bereich der äußeren Außenwandverstärkung, z.B. aus Aluminium und die Außenwandverstärkung wirkt direkt gegen diese Belastungskraft.
Die wenigstens eine Innenwandverstärkung ist erfindungsgemäß, um eine möglich hohe Belastungskraft aus der Sichtfläche aufzunehmen, mit dem größtmöglichen Abstand zum Schwerpunkt des Kunststoffhohlprofilquerschnitts angeordnet.
Dies ist allerdings nachteilig in Bezug auf die Aufnahme der Belastungskräfte.
Um auch Belastungskräfte in Ebene des Kunststoffhohlprofils optimal aufnehmen zu können, kann es vorzugsweise vorgesehen sein, die Belastungskraft durch die zuvor genannten vorzugsweise vorgesehenen Schenkel zu führen, insbesondere die senkrecht zur Ebene der Innenwand verlaufen.
Um die Belastungskräfte beispielsweises der Glasscheibe optimal vom Kunststoffhohlprofil in solche Schenkel zu bringen und in andere Schenkel zu überführen sind die erhöhten Spannungen/Momentspannungen die im Eckübergang zwischen den Schenkel entstehen können, aufzunehmen. Dies wird in der Erfindung vorzugsweise dadurch gelöst, dass die Schenkel hin zum Verbindungsbereich größere, insbesondere in Richtung zum Verbindungsbereich zunehmende Wanddicken aufweisen, insbesondere wie zuvor erwähnt. Die Wanddicken können je nach Belastungskraft unterschiedlich dick ausgeführt werden um Spannungsspitzen optimal aufnehmen zu können.
Die zuschlagverstärkten inneren Verstärkungen (Innenwandverstärkung und/oder Innenverstärkung) weisen jeweils eine Außen- und eine Innenkontur auf, vorzugsweise die nicht kongruent zueinander sind, insbesondere auch durch Skalierung nicht kongruent zueinander werden. Die Außenkontur bildet vorzugsweise die Kontaktlinie zum unverstärkten Kunststoff des Kunststoffhohlprofils, insbesondere des Flügel- oder Blendrahmenprofils. Das zuschlagverstärkte Material der Verstärkungen bildet mit dem unverstärkten Kunststoffmaterial bei der Extrusion zusammen ein fließfähiges Extrudat, das in einem Arbeitsgang extrudiert wird. Die zuschlagverstärkte Kunststoffverstärkung haftet durch ihre raue Oberflächenbeschaffenheit sehr gut formschlüssig am unverstärkten Kunststoff, insbesondere dem PVC.
Die geometrische Gestaltung der Außenkontur, bildet die kontaktierende Oberfläche. Vorzugsweise kann diese wenigstens eine hinterschnittene Ausnehmung, z.B. in Schwalbenschwanzform oder Einkerbungen oder Nockenausformungen aufweisen. Diese führen zu einer zusätzlichen Formschlussverbindung durch eine größere Verbundfläche mit dem unverstärkten Kunststoff des Rahmens, insbesondere Flügelrahmens, Blendrahmens oder Setzpfosten, die das Übertragen von Kräften durch ineinanderpassende Formen begünstigt. Insbesondere Glaslasten können so besser abgeleitet werden.
Die Innenkontur bildet die zum Inneren einer Hohlkammer weisende Fläche, insbesondere aus der Hohlkammer sichtbare Fläche, vorzugsweise die wenigstens teilweise kontaktierend an- oder in den unverstärkten Kunststoff extrudiert ist.
In der Ausführungsform einer Innenwandverstärkung und/oder Innenverstärkung mit wenigstens zwei Schenkel, insbesondere die an einem Basisschenkel befestigt sind, können Schenkelenden in einer Befestigungsnut aufgenommen sein, die aus unverstärktem Kunststoff gebildet ist.
Die Erfindung schlägt weiterhin vor, die äußere Außenwandverstärkung aus einem metallischen Material, vorzugsweise Aluminium auszubilden. Durch die größtmögliche Beabstandung zur inneren Innenwandverstärkung, was mit einem erwünscht großen Abstand zwischen den versteifenden Elementen und dem Schwerpunkt des Kunststoffhohlprofil oder des Verbundprofils Profils einhergeht, wird der größte synergetische Effekt beider Verstärkungen erzielt.
Um eine maximale Tragfähigkeit zu erzielen wird die Außenwandverstärkung vorzugsweise schubfest mit dem Kunststoffhohlprofil verbunden. Dies erfolgt vorzugsweise durch eine Verklebung der Außenwandverstärkung mit der Außenwand des Kunststoffhohlprofils, vorzugsweise in einer außenseitigen Befestigungsnut. Auch die Innenwandverstärkung aus dem zuschlagverstärktem Material ist durch den bevorzugten Extrusionsprozess schubfest mit dem unverstärkten Kunststoff des Kunststoffhohlprofils verbunden. Insbesondere ist es an allen Kontaktstellen zum unverstärkten Kunststoff durch Extrusion stoffschlüssig verbunden. Durch die Kombination einer metallischen äußeren Außenwandverstärkung und einer zuschlagverstärkten inneren Innenwandverstärkung wird eine hohe Tragfähigkeit unter Einhaltung einer hohen Wärmedämmung, unter Wahrung der raumseitigen Optik und bei gleichzeitiger hoher Aufnahme von Glaslasten erzielt.
Für die erfindungsgemäße zuschlagverstärkte Innenwandverstärkung und/oder Innenverstärkung kann es vorgesehen sein, dass Kunststoff als Granulat aufgeschmolzen und ein Zuschlag als Verstärkungszusatz, z.B. Glasfasern hinzugefügt werden. Das verwendete Materialgemisch für die innere Kunststoffverstärkung ist vorzugsweise ein teilkristalliner thermoplastischer, gesättigter Polyester auf der Basis von Polybutylen-terephthalat (PBT). Je nach Anforderung stehen standardmäßig verschiedene Materialmischungen mit verschiedenen Gehalten an Verstärkungszusatz zur Verfügung. Diese Materialmischung zeichnet sich durch eine sehr gute Fließfähigkeit aus und kann daher auf Extrusionsanlagen verarbeitet werden.
Durch einen Anteil, insbesondere geringen Anteil an anisotropen Füll- und Verstärkungsstoffen ist es möglich großflächige, maßhaltige Bauteile mit geringem Verzug herzustellen, was insbesondere für Kunststoffverarbeiter eine große Herausforderung darstellt.
Polybutylen-terephthalat mit Verstärkungszusatz, insbesondere faserarmiertes Polybutylen-terephthalat (PBT) zeichnet sich durch hohe Steifigkeit und Festigkeit, sehr gute Formbeständigkeit bei Temperatureinflüssen, geringe Wasseraufnahme und gute Widerstandsfähigkeit gegen viele Chemikalien aus.
Beim Co-Extrusionsverfahren bildet Polybutylen-terephthalat (PBT) mit Verstärkungszuschlag, insbesondere faserverstärktes PBT mit dem unverstärkten Kunststoff, insbesondere PVC eine hochsteife Materialkombination, die für die mechanische Verstärkung von Kunststoffhohlprofilen für Fenster oder Türen hervorragend geeignet ist. Im Vergleich zu einer Aussteifung mit Stahl wird das Verbundprofil leichter, kann kosteneffizienter produziert werden und dies bei reduzierter Wärmeleitung. Potentiell sind schlankere Fenster-profil-Geometrien machbar.
Im einer möglichen Ausführung ist die Positionierung und Ausformung der zuschlagverstärkten Innenwandverstärkung und/oder Innenverstärkung Versteifungen so konstruiert, dass sie eine herkömmliche Stahlverstärkung im Kunststoffhohlprofil hinsichtlich der Tragfähigkeit ersetzen kann. Das Verbundprofil weist im eingebauten Zustand eine hohe Formstabilität auf und zeigt nahezu kein Nachschrumpfen nach dem Einbau. Das deutlich geringere Gewicht erleichtert darüber hinaus die Verarbeitung und Handhabung.
Das Co-extrudierte Verbundprofil ist schweißbar, insbesondere im üblichen Heizelement-Schweißverfahren zur Fensterrahmenfertigung und ist auf dem existierenden Maschinenpark mechanisch gut weiter zu bearbeiten.
Das Materialgemisch für die zuschlagverstärkte Kunststoffverstärkung kann in mehreren Farbabstufungen, insbesondere von weiß-opak bis schwarz verwendet werden.
In allen Ausführungen kann es vorgesehen sein, dass der Anteil der Außenwandverstärkung am Flächenträgheitsmoment zum Anteil der wenigstens einen Innenwandverstärkung zum Flächenträgheitsmoment des Verbundprofils sich verhält wie 1:3,5 bis 7, vorzugsweise 1:4 bis 6, weiter bevorzugt 1:4,5 bis 5,5, insbesondere bei Ausbildung der Außenwandverstärkung aus Metall, vorzugsweise Aluminium, vorzugsweise um im Wesentlichen gleichen Anteil beider Verstärkungen an der Versteifung des Kunststoffhohlprofils zu erzielen.
Weiterhin kann vorzugsweise die Außenwand, insbesondere der den Nutgrund der Befestigungsnut bildende Profilsteg des Kunststoffhohlprofils, zumindest im Wesentlichen dieselbe Dicke aufweisen, wie der Steg der Innenwand des Kunststoffhohlprofils oder wie der Steg der Innenwand des Kunststoffhohlprofils zuzüglich der Dicke eines Steges des Kunststoffhohlprofils, der eine Innenwandverstärkung stoffschlüssig überdeckt. Diese Steganteile tragen überwiegend zur Stabilität der Eckverschweißung bei.
Die Erfindung umfasst das Verfahren zum Eckverbinden zweier Verbundprofilen in folgenden Schritten:

a. an jedem von zwei Verbundprofilen wird jeweils ein Gehrungsschnitt unter einem vorbestimmten Winkel, insbesondere von 45 Grad, vorgenommen, bevorzugt der das Kunststoffhohlprofil und alle Verstärkungen des Verbundprofils gleichzeitig fluchtend durchtrennt,
b. an jedem von zwei Verbundprofilen wird parallel zur Gehrungsschnittebene in einer vorbestimmten Abtragungslänge Material von der Außenwandverstärkung entfernt, insbesondere wobei nach außen über den Grund der Befestigungsnut in der Außenwand vorstehendes Kunststoffmaterial und/oder zuschlagverstärktes Kunststoffmaterial entfernt wird, bevorzugt ohne einen Materialabtrag an dem Steg der Außenwand vorzunehmen, welcher den Grund einer Befestigungsnut bildet,
c. eine ggfs. vorhandene Stahlverstärkung wird in der Länge eingekürzt,
d. die auf Gehrung geschnittenen Endbereiche der zwei Verbundprofile werden nach Erwärmen und Aufschmelzen von unverstärktem und zuschlagverstärktem Kunststoffmaterial in der Gehrungsschnittfläche aneinandergepresst und hierdurch über Eck miteinander verschweißt, wobei die Außenwandverstärkungen der zwei Verbundprofile miteinander in Kontakt gebracht werden.

Hierbei können die faserverstärkten Kunststoffverstärkungen ebenso aufgeschmolzen werden, und eine zusätzliche, stoff- und kraftschlüssige, tragfähige Verbindung bilden, die ansonsten im Wesentlichen durch die PVC-Schweißstege gewährleitet wird.
Das Koextrudat weist eine gute Schweißbarkeit im Rahmeneckbereich auf und verbindet sich stoff- und kraftschlüssig miteinander. Das lässt eine größere zu verschweißende Fläche zu, die sich in stärkeren Wanddicken darstellt.
Die Erfindung kann vorsehen, dass der Kunststoff-Steg des Kunststoffhohlprofils, welcher den Grund der Befestigungsnut für die Außenwandverstärkung bildet, der Steg mit der größten Wanddicke im Kunststoffhohlprofil ist. Im fertigen Rahmen, bilden dieser Steg der Befestigungsnut aus PVC eine stoff- und kraftschlüssige Verbindung, die sehr tragfähig ist.
Insbesondere die das Kunststoffprofil nach außen begrenzenden PVC-Stege, stellen die größten zu verschweißenden Flächen in den Rahmeneckbereichen dar.
Eine bevorzugte Ausführungsform kann vorsehen, dass der PVC-Schweißsteg, welcher der äußeren Außenwandverstärkung als Befestigungsnut dient, die gleiche Wanddicke oder eine größere Wanddicke aufweist, wie die PVC-Schweißstege zusammen, die eine einextrudierte zuschlagverstärkte Innenwandverstärkung beidseitig, das heißt an der Innen- als auch an der Außenkontur umgeben.
Durch die beispielsweise vorgesehene Ausführung mit Schenkeln bietet die zuschlagverstärkte Innenwandverstärkung und/oder Innenverstärkung vorzugsweise wenigstens einen waagerechten und wenigstens einen senkrechten Schenkel.
Dies ist zum Beispiel nützlich bei der Befestigung von Schließblechen im Fensterfalz des Blendrahmens mittels Schrauben. Dies darf zur Einbruchsicherung nicht nur in PVC erfolgen. Hier dient der waagerechte Schenkel der zuschlagverstärkten Innenwandverstärkung und/oder Innenverstärkung als ergänzendes, stabiles Montagematerial, vorzugsweise zusätzlich zur ggfs. vorgesehenen Stahlverstärkung. Insbesondere die Ausführung der zuschlagverstärkten Innenwandverstärkung und/oder Innenverstärkung bietet der Schraube mehr Halt.
Der senkrechte Schenkel der Innenwandverstärkung und/oder Innenverstärkung bietet vorzugsweise bei der festen Montage eines Drehbandes am Blendrahmen mit Schrauben ebenfalls eine zusätzliche Stabilität, insbesondere ergänzend zur Fixierung in der Stahlverstärkung.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.
Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1a ein Verbundprofil eines Flügelrahmens im Schnitt mit einer wetterseitig, schubfest verbundenen Außenwandverstärkung aus Aluminium und einer Innenwandverstärkung aus anextrudiertem zuschlagverstärkten Kunststoff, sowie einer Innenverstärkung aus einextrudiertem zuschlagverstärktem Kunststoff
1b eine Ausführung wie 1a mit einer abgewandelten Ausführung der Innenverstärkung
2a ein Verbundprofil eines Blendrahmens im Schnitt mit einer wetterseitig, schubfest verbundenen Außenwandverstärkung aus Aluminium und einer Innenwandverstärkung aus anextrudiertem zuschlagverstärkten Kunststoff, sowie einer Innenverstärkung aus einextrudiertem zuschlagverstärktem Kunststoff
2b eine Ausführung wie 2a mit einer abgewandelten Ausführung der Innenverstärkung
3 Verbundprofile einer Flügel- Blendrahmenkombination mit einer weiteren Ausführungsform der Innenwandverstärkung
3a zeigt eine Detailansicht der Innenwandverstärkung im Verbundprofil des Flügelrahmens gemäß der 3
3aa zeigt eine weitere Ausführungsform der Innenwandverstärkung in einem Verbundprofil eines Flügelrahmens
3b zeigt die Verbundprofile einer Flügel-Blendrahmenkombination mit einer Handbetätigung und zusätzlicher Befestigung eines Schließbleches in der Innenwandverstärkung
3c zeigt die Verbundprofile einer Flügel-Blendrahmenkombination mit Dreh-Kipplager und dessen Befestigung in der Innenwandverstärkung

In 1a ist ein Verbundprofil 100 eines Flügelrahmens im Schnitt dargestellt. Es umfasst ein Kunststoffhohlprofil 10 aus unverstärktem Kunststoff, z.B. aus PVC. Die Außenwand 20, welche in bestimmungsgemäßen Gebrauch zur Umwelt weist, ist mit einer wetterseitig, schubfest verbundenen Außenwandverstärkung 30 versehen, wobei die schubfeste Verbindung dadurch erzielt ist, dass die Außenwandverstärkung 30 zur Außenseite der Außenwand 20 weisende Klebefüße 31 aufweist, die an der Außenwand 20 mit Klebstoff 32 befestigt sind, hier in einem Bereich, der den Nutboden einer Befestigungsnut 21 der Außenwand 20 bildet. Zusätzlich ist die Außenwandverstärkung 30 mit Befestigungsstegen an den Nutwänden der Befestigungsnut befestigt, bzw. zumindest lagerichtig justiert. Die Außenwandverstärkung 30 aus Aluminium bildet hier eine Schale, welche die äußere Sichtfläche der Außenwand 20 des Kunststoffhohlprofils 10 vollständig überdeckt, insbesondere übergreift.
An der Innenseite der Innenwand 40 ist eine Innenwandverstärkung 50 aus zuschlagverstärktem Kunststoff, z.B. mit Glasfasern verstärktem Kunststoff durch das Verfahren der Koextrusion stoffschlüssig mit dem unverstärkten Kunststoff des Kunststoffhohlprofils 10 verbunden, also anextrudiert. Die Innenwand 40 ist diejenige Wand des Kunststoffhohlprofils 10, die bei bestimmungsgemäßem Gebrauch zum Rauminneren eines Gebäudes weist. Die Innenseite der Innenwand 40 weist zum Inneren des Kunststoffhohlprofils, z.B. zu oder in einen Hohlraum 60.
Die äußere Außenwandverstärkung 30 in der Form einer Schale aus einem metallischen Werkstoff, voranging Aluminium, verfügt als metallisches Material über eine im Vergleich zu einem Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff deutlich höheres Elastizitätsmodul und Biegefestigkeit. Dadurch ist die Biegesteifigkeit des Verbundprofils deutlich erhöht und so kann bei gleicher Geometrie des Kunststoffhohlprofils ein höheres Flächenträgheitsmoment und eine deutlich höhere Belastungskraft aufgenommen werden als von einem reinen Kunststoffhohlprofil oder einem mit zusätzlichem zuschlagverstärktem Kunststoffmaterial.
Bei der vorliegenden Erfindung wird das Flächenträgheitsmoment der äußere Außenwandverstärkung 30 aus Aluminium als Einzelkomponente geometriebezogen für die Aufnahme von Glaslasten bzw. für die Aufnahme von Teilglaslasten am wetterseitigen Flügelüberschlag verwendet.
Ziel der Tragwirkung ist es, die äußere Außenwandverstärkung aus z.B. Aluminium in maximalem Abstand zur Bezugsachse des Schwerpunktes des Verbundprofils 100 anzuordnen, was hier durch die Befestigung an der Außenseite der Außenwand 20 gelingt.
Durch die hohe Widerstandsfähigkeit eines metallischen Materiales wird die äußere Außenwandverstärkung 30 wetterseitig angebracht, um hier eine maximale Tragwirkung zu bewirken.
Bei nicht verbundenen Einzelkomponenten werden nur die jeweiligen Einzelträgheitsmomente zum Gesamtträgheitsmoment nach Steiner addiert.
Ziel der Erfindung ist es daher, durch einen schubfesten Verbund aller verstärkenden Komponenten, insbesondere abgesehen von einem evtl. eingeschobenen Stahlverstärkungsprofil, nicht nur eine Addition der einzelnen Trägheitsmomente zum Ansatz bringen zu können, sondern auch den Abstand zur Bezugsachse des Verbundes der einzelnen Komponenten zur Wirkung im Gesamtträgheitsmoment zu bringen.
Durch die Verklebung der äußere Außenwandverstärkung 30 aus z.B. Aluminium an das Kunststoffhohlprofil 10 z.B. aus unverstärkten PVC kommt es zu einer sehr hohen Verbundwirkung und damit verbundenen Schubfestigkeit und Schubfedersteifigkeit gemäß EN 14024 und es kann ein nahezu schubfester Verbund erzielt werden.
Damit kann neben den reinen Eigenträgheitsanteilen der Komponenten auch eine Angleichung der Bezugsachsen mit dem Satz von Steiner erfolgen. Die statische Wirkung des Verbundes stellt hier einen deutlich höheren Widerstand, voranging gegen Belastungskraft auf die Schalensichtfläche beispielsweise Wind, dar und so wird eine deutliche Erhöhung der Biegesteifigkeit des Verbundes gegenüber den Einzelkomponenten erzielt.
Auch die Innenwandverstärkung 50 aus zuschlagverstärktem Kunststoff, die als inneres Tragelement fungiert, soll möglichst schubfest verbunden sein, dies wird durch das Ein- bzw. Anextrudieren erzielt. Sie bildet den statischen Ausgleich zur gegenüberliegenden Außenwandverstärkung 30.
Die Innenwandverstärkung 50 aus zuschlagverstärktem Kunststoff stellt einen Gegenpol zur äußeren Außenwandverstärkung 30 aus z.B. Aluminium dar und sorgt so dafür, dass der Abstand der äußeren Außenwandverstärkung , welcher durch das hohe Elastizitätsmodul und der hohen Biegefestigkeit die Haupttragaufgabe in Bezug auf die Aufnahme von Last auf die Schalensichtfläche beispielsweise Wind zu Teil wird, durch eine innere Innenwandverstärkung 50 aus zuschlagverstärktem Kunststoff erhöht wird zur Bezugsachse des Gesamttragwerkes, bzw. des Verbundprofils 100.
Um hier auch die Tragwirkung der innere Innenwandverstärkung 50 aus zuschlagverstärktem Kunststoff zur Wirkung bringen zu können und die Bezugsachse möglichst mittig in dem Gesamttragwerk anzuordnen und so maximale Abstände der Verstärkungen zur Bezugsachse zu erzielen, soll vorzugsweise auch die innere Innenwandverstärkung aus zuschlagverstärktem Kunststoff ein höheres Elastizitätsmodul und eine höhere Biegefestigkeit aufweisen als das Kunststoffhohlprofil 10 aus unverstärktem PVC.
Um diesen Gegenpol zu erzielen ist es vorzugsweise vorgesehen, das geometrische Trägheitsmomentes inkl. des materialspezifischen Elastizitätsmodul der Innenwandverstärkung aus einem zuschlagverstärkten Kunststoff in ein vorbestimmtes Verhältnis zu bringen mit der Außenwandverstärkung aus vorrangig Aluminium und hier ein Gleichgewicht zu erzielen. Die für die Erfindung angedachten zuschlagverstärkten, vorzugsweise faserverstärkten Kunststoffe weisen ein Elastizitätsmodul von 5000 bis 22000 N/mm² auf, bevorzugt zwischen 10000 und 20000 N/mm² und besonders bevorzugt zwischen 12000 und 16000 N/mm². So sollte der Anteil der Außenwandverstärkung am Flächenträgheitsmoment zum Anteil der wenigstens einen Innenwandverstärkung zum Flächenträgheitsmoment des Verbundprofils sich verhalten wie 1:3,5 bis 7, vorzugsweise 1:4 bis 6, weiter bevorzugt 1:4,5 bis 5,5, insbesondere bei Ausbildung der Außenwandverstärkung aus Metall, vorzugsweise Aluminium, vorzugsweise um im Wesentlichen gleichen Anteil beider Verstärkungen an der Versteifung des Kunststoffhohlprofils zu erzielen.
Dieses Wirkprinzip wird in der Erfindung durch eine Innenwandverstärkung aus zuschlagverstärktem, vorzugsweise faserverstärkten Kunststoff gelöst.
Da hier die Optik und Oberflächeneigenschaften raumseitig durch das unverstärkte Kunststoffhohlprofil 10 dauerhaft erbracht werden sollen, wird die innere Innenwandverstärkung 50 aus zuschlagverstärktem Kunststoff nicht an der Sichtfläche der Innenwand 40 angebracht, sondern optisch verdeckt, aber in einem möglichst großen Abstand zum Bezugsschwer-punkt an/in das unverstärkte PVC Kunststoffhohlprofil 10 integriert bzw. vollständig ein- und/oder anextrudiert, insbesondere an der Innenseite der Innenwand 50.
Um die Verbindung zum Kunststoffhohlprofil 10 aus z.B. PVC noch zu stärken, ist bei dieser Ausführungsform vorzugsweise eine zusätzliche geometrische Gestaltung der sich kontaktierenden Oberflächen von Innenwand 40 und Innenwandverstärkung 50 vorgesehen, z.B. durch wenigstens eine Ausnehmung 52, vorzugsweise eine hinterschnittene Ausnehmung 52 der Innenwandverstärkung 50, in welcher nicht verstärkter Kunststoff des Kunststoffhohlprofils angeordnet ist, oder alternativ durch eine Ausnehmung, vorzugsweise eine hinterschnittene Ausnehmung der Innenwand 40, in welcher verstärkter Kunststoff der Innenwandverstärkung angeordnet ist, insbesondere durch Koextrusion angeordnet ist, z.B. durch eine rechteckige Einkerbungen oder einer Schwalbenschwanzverbindung..
Das Material der Innenwandverstärkung 50 bildet mit dem nicht verstärkten Kunststoff des Kunststoffhohlprofils 10 zusammen ein fließfähiges Extrudat, das in einem Arbeitsgang extrudiert wird. Das Material der Innenwandverstärkung 50 haftet durch die raue Oberflächenbeschaffenheit sehr gut am Kunststoff des Kunststoffhohlprofils 10. So werden durch Formschlussverbindungen Kräfte (Drehmomente) durch ineinanderpassende Formen übertragen.
Anders als bei dem Verbund der metallischen Außenwandverstärkung 30 an das unverstärkte Kunststoffhohlprofil 10, wo ein schubfester Verbund durch eine stoffschlüssige Verbindung erzielt wird, wird diese Aufgabe bei der Erfindung durch eine Stoffschlüssige und vorzugsweise auch formschlüssige Verbindung zwischen dem zuschlagverstärkten Kunststoff der Innenwandverstärkung 50 und dem unverstärkten Kunststoffhohlprofil 10 sichergestellt und die Tragwirkung erzielt.
In der in den Figuren gezeigten Ausführung der Innenwandverstärkung ist diese aus mehreren Schenkeln 50a, 50b, 50c ausgebildet. Die Schenkel 50a, 50b, 50c sind über Verbindungsbereiche 51 verbunden, von denen sich je zwei Schenkel wegerstrecken.
Die zuschlagverstärkte Innenwandverstärkung 50 ist in den Verbindungsbereichen 51 mit mehr Material also einer Materialanhäufung versehen. Dies bewirkt einer höheren Festigkeit in den Verbindungsbereichen 51 und der Aufgabe wird Rechnung getragen, die Glaslasten aus der Profilmitte in die Innenwandverstärkung 50 aus zuschlagverstärktem Material einzuleiten.
Um die Belastungskräfte bei der bevorzugten C-förmigen, inneren Innenwandverstärkung 50 aus zuschlagverstärktem Kunststoff optimal einleiten zu können, weisen die Verbindungsbereiche 51 vorzugsweise eine größere Wandstärke gegenüber den geraden Abschnitten der Schenkel 50a, 50b, 50c außerhalb der Verbindungsbereiche 51 auf. Diese Materialverdickung in den Verbindungsbereichen 51 optimiert die Kraftflussübertragung und fängt Spannungsspitzen ab.
Die C-förmige, zuschlagverstärkte Innenwandverstärkung 50 wird hier aus drei Schenkeln 50a, 50b und 50c geformt und bilden mit dem Kunststoffhohlprofil drei Hohlkammern 60a, 60b, 60c. Die C-förmige Innenwandverstärkung 50 weist zwei offene Enden von Schenkel 50a, 50c auf, wobei ein freies Ende in einer kleiner Befestigungsnut 14 aufgenommen wird. Die zur Innenwand 40 weisende Außenkontur der Innenwandverstärkung 50 ist zumindest teilweise die Innenwand 40 kontaktierend, im Kontaktbereich vollständig an die Innenwand 40 anextrudiert.
Die Spannungsspitzen und die Überleitung von Kräften aus den Schenkeln 50a, 50b, 50c können in der Erfindung dadurch aufgefangen werden bzw. können höhere Spannungen übertragen werden, indem die Innenwandverstärkung 50 aus zuschlagverstärktem Kunststoff, vorzugsweise C-förmig mit 3 Schenkeln 50a, 50b, 50c ausgebildet ist und zwei Schenkel 50a, 50c unter einem Winkel, insbesondere rechtem Winkel von einem die Basis bildenden Schenkel 50b abgehen.. Vorzugsweise sind die Schenkel 50a, 50b, 50c jeweils zu bestimmten Profilstegen des Kunststoffhohlprofils 10 parallel ausgerichtete. Die Außen- und Innenkontur der Innenwandverstärkung 50 verlaufen vorzugsweise nicht kongruent zueinander und kennzeichnen sich durch unterschiedliche Konturverläufe und Wanddicken aus.
Für eine höhere Steifigkeit kann zusätzlich wenigstens einen Innenverstärkung 70, z.B. als Gegenzug, aus zuschlagverstärktem Kunststoff in die Außenwand 20 einextrudiert sein. Diese Innenverstärkung 70 liegt somit im Profilquerschnitt des Kunststoffhohlprofils 10.
Das Einextrudieren statt Anextrudieren, was auch bei der Innenwandverstärkung vorgesehen sein kann, verhindert einen vermehrten Abrieb an den Werkzeugen beim Extrusionsprozess. Bei dieser Ausführungsform befindet sich die zuschlagverstärkte Innenverstärkung 70 über dem Bodenniveau der Befestigungsnut 21, wo die Klebefüße 31 befestigt sind und liegt zwischen diesen, bzw. zwischen deren Klebemittel 32. Sie wird zur Vorbereitung einer Eckschweißverbindung zusammen mit der Außenwandverstärkung 30 zurückgefräst.
1b zeigt ein Verbundprofil 100 eines Flügelrahmens im Schnitt mit einer wetterseitig, schubfest verbundenen Außenwandverstärkung 30 und einer an die Innenwand 40 anextrudierten Innenwandverstärkung 50, sowie einer einextrudierten Innenverstärkung 70 in einer anderen Ausführungsform. Im Unterschied zur 1a ist hier eine andere Variante der schubfesten Verbindung der Extrudate gewählt. Die Innenwandverstärkung 50 weist hier nicht hinterschnittene Ausnehmungen 52 auf, die zu einer größeren Verbundfläche führen und mit der Innenwand 40 des Kunststoffhohlprofils 10 eine kammartige formschlüssige Verbindung bilden, insbesondere zusätzlich zum Stoffschluß durch Koextrusion.
Die zuschlagverstärkte Innenverstärkung 70 ist so ausgeführt, dass diese auch nach dem Zurückfräsen der Außenwandverstärkung bis zu dem von den Klebefüssen kontaktierten Boden der Befestigungsnut 21, als ein schweißfähiger Streifen aus zuschlagverstärktem Kunststoffverbleibt. Dafür ist die Innenverstärkung 70 in der Außenwand 20 parallel zu dieser liegend, insbesondere in den Boden der Befestigungsnut 21 einextrudiert und weist in der Dicke verjüngte Enden 70a auf gegenüber einem dickeren mittigen Bereich, wobei die verjüngten Enden 70a hinter dem Boden der Befestigungsnut 21 liegen, die von den Klebefüssen 31 kontaktiert ist und der dickere mittige Bereich zwischen den Klebefüssen 31 bzw. deren Klebemittel 32 liegt.
In den Ausführungen der 1a und 1b ist im Kunststoffhohlprofil keine eingeschobenen Stahlverstärkungsprofil vorgesehen, ein solches kann aber zusätzlich verwendet werden.
2a zeigt im Schnitt ein Verbundprofil 100 eines Blendrahmens mit einer wetterseitig, schubfest verbundenen Außenwandverstärkung 30 und einer Innenwandverstärkung 50 sowie einer Innenverstärkung 70 Die C-förmige, an deren Außenkontur vollständig an das Kunststoffhohlprofil 10 anextrudierte Innenwandverstärkung ist an der Außenkontur, die zur Innenwand weist, mit Ausnehmungen 52 und Vorsprüngen 53 versehen. Dies bietet zum einen zusätzlichen Formschluß und zum Anderen bei Bedarf für Befestigungsmittel, zum Beispiel für Schrauben verdickte Materialbereiche. In dieser Ausführung ist eine zur Innenwand 40 parallele Wand des Kunststoffhohlprofils 10 auf der Innenkontur der Innenwandverstärkung 50 abgestützt. Zusätzlich zeigt diese Ausführung ein eingeschobenes Stahlverstärkungsprofil. Die Innenverstärkung 70 ist gemäß den Merkmalen der Innenverstärkung von 1a angeordnet.
2b zeigt ein Verbundprofil 100 eines Blendrahmens im Schnitt mit einer wetterseitig, schubfest verbundenen Außenwandverstärkung 30 und einer Innenwandverstärkung 50, wie zur 2a beschrieben, sowie einer Innenverstärkung 70, wie zur 1b beschrieben. Diese Ausführung ist mit 1b vergleichbar und unterscheidet sich nur in den Dimensionierungen.
3 zeigt die Verbundprofile 100 einer Flügel- Blendrahmenkombination mit einer weiteren Ausführungsform der jeweiligen Innenwandverstärkung 50. Die Weiterentwicklung besteht vor allem darin, dass die der Wetterseite zugewandte zuschlagverstärkte Innenverstärkung entfällt. Stattdessen zeichnet sich die raumseitige zuschlagverstärkte Innenwandverstärkung 50 durch größere Wanddicken aus. Die eine Basis der Innenwandverstärkung bildenden Schenkel 50bsind dicker, gegenüber den daran anschließenden Schenkeln 50a, 50cf und vorzugsweise zumindest im Wesentlichen doppelt so lang oder mehr als doppelt so lang.
Die zuschlagverstärkte Innenwandverstärkung 50 des den Flügelrahmen bildenden Verbundprofils 100 reicht nicht bis in den Flügelüberschlag 11 des Kunststoffhohlprofil 10 hinein. Stattdessen sind die Eckbereiche 51, von denen aus sich die Schenkel 50a, 50c in verschieden Richtungen ausstrecken, kompakte und kompakte Knotenpunkte, mit der größten Materialanhäufung. Am Flügel ist die Ausführung der Innenwandverstärkung 50 so gewählt, dass diese einen die Basis bildenden Schenkel 50b verlängernden Bereich 50d aufweist, die über den Verbindungsbereich 51 hinaus erstreckt ist, aber nicht in den Flügelüberschlag hineinreicht. Der die Basis bildenden Schenkel 50b und der verlängerte Bereich 50d liegen parallel zur Innenwand 40.
Die zuschlagverstärkten Innenwandverstärkungen 50 sind in dieser Ausführung fest in den Kunststoff des Kunststoffhohlprofils 10 eingebettet, vorzugsweise einextrudiert, insbesondere hierdurch allseitig von dem unverstärkten Kunststoff des Kunststoffhohlprofils 10 mit Kontakt stoffschlüssig umschlossen. Zur Innenwand 40 sind die Innenwandverstärkungen 50 mit einer Schwalbenschwanzausnehmung 52 versehen, die eine formschlüssige Verbindung zur Innenwand 40 bildet.
Das Verbundprofil 100 des Flügelrahmens ist vorzugsweise frei von zusätzlichen Stahlverstärkungen. Das Verbundprofil 100 des Blendrahmens kann vorzugsweise eine Strahlverstärkung aufweisen.
3a zeigt eine Detailansicht der Innenwandverstärkung im Flügelrahmen gemäß der 3.
Die Außenkontur der Innenwandverstärkung 50 ist nicht kongruent zur Innenkontur, auch nicht durch Skalierung, und während die Außenkontur im Verbindungsbereich 51 mit einem Radius zwischen den Schenkel übergeht ist die Innenkontur im Verbindungsbereich 51 zwischen den Schenkeln mit einer Fase oder planen Fläche 56 versehen. Diese Konturführung mit einer Fase / planen Fläche 56 führt zu einer noch dickeren Wanddicke mit erhöhter Materialanhäufung im Verbindungsbereich 51. In der 3a ist deutlicher zu erkennen, dass die Innenwandverstärkung 50 allseitig mit unverstärkten Kunststoff umgebene ist, insbesondere an der Innenkontur mit der gegenüber der Innenwand dünneren Wand 41, die zur Innenwand 40 bereichsweise parallel verläuft.
3aa zeigt eine weitere Ausführungsform, die die Anordnung der hinterschnittenen Ausnehmung 52 an der Innenwandverstärkung 50 betrifft. Diese ist in dieser Ausführung von der Innenwand 40 aus Kunststoff abgewandten, insbesondere an der Innenkontur der Innenwandverstärkung 50 ausgebildet. Die zuschlagverstärkte Innenwandverstärkung 50 ist auch hier vollständig in reinem PVC eingebettet.
Figen 3b und 3c zeigen die Verbundprofile einer Flügel- Blendrahmenkombination mit einer Handbetätigung 90 und zusätzlicher Befestigung eines Schließbleches 91 in der zuschlagverstärkten Innenwandverstärkung 50und mit Drehband 92 und dessen Befestigung in der Innenwandverstärkung 50.
Durch die winkelige Geometrie, bietet die zuschlagverstärkte Innenwandverstärkung 50 wenigstens einen waagerechten Schenkel 50a und einen senkrechten Schenkel 50b.
Dies ist zum Beispiel nützlich bei der Befestigung von Schließblechen 91 im Fensterfalz des Kunststoffhohlprofils 1 0mittels Schrauben 93. Dies darf zur Einbruchsicherung nicht nur im reinem Kunststoff des Kunststoffhohlprofils 10 erfolgen. Hier dient der waagerechte Schenkel 50a der Innenwandverstärkung 50 als ergänzendes, stabiles Montagematerial, zusätzlich zur Stahlverstärkung 80. Insbesondere die Ausführung der Innenwandverstärkung mit verdickten BasisSchenkel gegenüber den anderen Schenkeln, bietet der Schraube 93 mehr Halt.
Der senkrechte Schenkel 50b der Innenwandverstärkung 50 bietet bei der festen Montage eines Drehbandes 92 am Verbundprofil 100 eines Blendrahmens mit Schrauben 93' ebenfalls eine zusätzliche Stabilität, insbesondere ergänzend zur Fixierung in der Stahlverstärkung 80.
Bezugszeichenliste

10: Kunststoffhohlprofil
11: Überschlag
14: Befestigungsnut für Schenkelende
20: Außenwand
21: Befestigungsnut
30: Außenwandverstärkung
31: Klebefüße
32: Klebemittel
40: Innenwand
41: dünnere Wand bereichsweise parallel zur Innenwand
50: Innenwandverstärkung
50a,b,c: Schenkel der Innenwandverstärkung
50d: verlängerter Bereich des Basis-Schenkels 50b
51: Verbindungsbereich
52: Ausnehmung, vorzugsweise hinterschnitten
53: Vorsprünge
56: Fase, plane Fläche an Verbindungsbereich
60: Hohlraum
70: Innenverstärkung
70a: verjüngte Enden der Innenverstärkung
80: Stahlprofil
90: Handbetätigung
91: Schließblech
92: Drehband
93: Schrauben

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004002397 A1 [0011]

Claims

Verbundprofil (100) zur Herstellung von Rahmen für Fenster oder Türen, umfassend ein Kunststoffhohlprofil (10), insbesondere aus Polyvinylchlorid, mit mehreren Hohlkammern (60), wobei an der Außenseite der Außenwand (20) des Kunststoffhohlprofils (10), insbesondere derjenigen Außenwand (20), die im bestimmungsgemäßen Gebrauch bewittert ist, eine Außenwandverstärkung (30), vorzugsweise aus Metall, insbesondere Aluminium, befestigt ist, insbesondere durch Verklebung schubfest befestigt ist, vorzugsweise an/in einer Befestigungsnut (21) der Außenwand (20), dadurch gekennzeichnet, dass an der zum Profilinneren weisenden Innenseite der Innenwand (40) des Kunststoffhohlprofils (10), insbesondere derjenigen Innenwand (40), welche im bestimmungsgemäßen Gebrauch zum Innenraum eines Gebäudes weist, wenigstens eine Innenwandverstärkung (50), vorzugsweise genau eine einzige Innenwandverstärkung (50) aus einem zuschlagverstärktem Kunststoff befestigt ist, insbesondere stoffschlüssig befestigt ist, vorzugsweise durch Koextrusion.
Verbundprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Innenwandverstärkung (50) die einzige Verstärkung der Innenwand (40) des Kunststoffhohlprofils (10) bildet, insbesondere die Innenwand (40) außenseitig eine unverblendete Sichtfläche bildet.
Verbundprofil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwandverstärkung (30) und die wenigstens eine Innenwandverstärkung (50), insbesondere zusammen mit einer in einer Hohlkammer (60) des Kunststoffhohlprofils (10) angeordneten Stahlverstärkung (80) die einzigen Verstärkungen des Kunststoffhohlprofils (10) bilden.
Verbundprofil nach einem der vorherigen Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich zur Außenwandverstärkung (30) und der wenigstens einen Innenwandverstärkung (50) wenigstens eine weitere Innenverstärkung (70) aus zuschlagverstärktem Kunststoff aufweist, vorzugsweise welche stoffschlüssig an oder in wenigstens einem Steg (20) aus unverstärktem Kunststoff des Kunststoffhohlprofils (10) befestigt ist, insbesondere durch Koextrusion.
Verbundprofil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die wenigstens eine Innenwandverstärkung (50), vorzugsweise auch jede Innenverstärkung (70) aus zuschlagverstärktem Kunststoff allseitig von unverstärktem Kunststoff umgeben ist, insbesondere durch Koextrusion in den unverstärkten Kunststoff eingebettet ist.
Verbundprofil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Innenwandverstärkung (50) und/oder die wenigstens eine Innenverstärkung (70) im Querschnitt senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Kunststoffhohlprofils (10) wenigstens zwei, vorzugsweise drei verbundene Schenkel (50a, 50b, 50c) aufweist, insbesondere zumindest im Wesentlichen L-förmig oder C-förmig oder U-förmig oder F-förmig oder T-förmig ausgebildet ist, vorzugsweise wobei verschiedene Schenkel (50a, 50b, 50c) unterschiedliche Dicken und/oder Längen haben, wobei zwei an einem Verbindungsort (51) verbundene Schenkel (50a, 50b, 50c) sich in verschiedene Richtungen erstrecken, vorzugsweise wobei jeder Schenkel (50a, 50b, 50c) parallel zu einem Steg aus unverstärktem Kunststoff verläuft.
Verbundprofil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Innenwinkels zwischen zwei Schenkeln (50a, 50b, 50c) an einem Verbindungsort (51) eine Materialanhäufung aus zuschlagverstärkten Kunststoff angeordnet ist, insbesondere a. die Materialanhäufung um die Winkelhalbierende des Innenwinkels ungleichmäßig oder unsymmetrisch verteilt ist, und/oder b. die Materialanhäufung einen der Schenkel (50a, 50b, 50c) stärker verdickt als den anderen und/oder c. die Materialanhäufung im Innenwinkelbereich zwischen den Schenkeln eine zumindest bereichsweise plane Fläche (56) bildet, vorzugsweise die zu einem der Schenkel (50a, 50b, 50c) eine andere Neigung aufweist als zum anderen Schenkel (50a, 50b, 50c).
Verbundprofil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schenkel (50b), der parallel zur Innenwand (40) des Kunststoffhohlprofils (10) verläuft, im Querschnitt senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Kunststoffhohlprofils die längste Erstreckung und/oder größte Dicke aller Schenkel (50a, 50b, 50c) derselben Verstärkung (50, 70) hat.
Verbundprofil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Innenwandverstärkung (50) im Querschnitt senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Kunststoffhohlprofils (10) eine Höhe aufweist, die mindestens 40%, vorzugsweise mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 60%, vorzugsweise mindestens 70% der Höhe der Innenwand (40) an deren Außenseite hat.
Verbundprofil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Innenwandverstärkung (50) und/oder die wenigstens eine Innenverstärkung (70), insbesondere an einem Schenkel (50a, 50b, 50c), wenigstens eine Ausnehmung (52), vorzugsweise eine hinterschnittene Ausnehmung (52) aufweist, in welcher nicht verstärkter Kunststoff des Kunststoffhohlprofils (10) angeordnet ist, insbesondere durch Koextrusion angeordnet ist, vorzugsweise wobei auf der der Ausnehmung (52) gegenüberliegenden Seite der Innenwandverstärkung (50) / Innenverstärkung (70) ein Vorsprung aus zuschlagverstärktem Material angeordnet ist.
Verbundprofil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuschlag in dem Kunststoff der Innenwandverstärkung (50) und/oder Innenverstärkung (70) gebildet ist durch Fasern und/oder Flakes, insbesondere aus Glas, Karbon, Aramid.
Verbundprofil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Außenwandverstärkung (30) am Flächenträgheitsmoment zum Anteil der wenigstens einen Innenwandverstärkung (50) zum Flächenträgheitsmoment des Verbundprofils sich verhält wie 1:3,5 bis 7, vorzugsweise 1:4 bis 6, weiter bevorzugt 1:4,5 bis 5,5, insbesondere bei Ausbildung der Außenwandverstärkung (30) aus Metall, vorzugsweise Aluminium, vorzugsweise um im Wesentlichen gleichen Anteil beider Verstärkungen (30, 50) an der Versteifung des Kunststoffhohlprofils (10) zu erzielen.
Verbundprofil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (20), insbesondere der den Boden der Befestigungsnut (21) bildende Profilsteg des Kunststoffhohlprofils (10), zumindest im Wesentlichen dieselbe Dicke aufweist, wie der Steg der Innenwand (40) des Kunststoffhohlprofils (10) oder wie der Steg der Innenwand (40) des Kunststoffhohlprofils (10) zuzüglich der Dicke eines Steges (41) des Kunststoffhohlprofils (10), der eine Innenwandverstärkung (50) stoffschlüssig überdeckt.
Rahmen für ein Fenster oder eine Tür, dadurch gekennzeichnet, dass er aus Verbundprofilen (100) nach einem der vorherigen Ansprüche gebildet ist, wobei die Verbundprofile (100) in den Eckbereichen des Rahmens miteinander in den sich kontaktierenden Gehrungsschnittflächenbereichen aus unverstärktem und aus zuschlagverstärkten Kunststoff thermisch verschweißt sind.
Verfahren zum Eckverbinden zweier Verbundprofile (100) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 13 umfassend folgende Schritte: a. an jedem von zwei Verbundprofilen (100) wird jeweils ein Gehrungsschnitt unter einem vorbestimmten Winkel, insbesondere von 45 Grad, vorgenommen, bevorzugt der das jeweilige Kunststoffhohlprofil (10) und alle Verstärkungen (30, 50, 70) des Verbundprofils (100) gleichzeitig fluchtend durchtrennt, b. an jedem von zwei Verbundprofilen (100) wird parallel zur Gehrungsschnittebene in einer vorbestimmten Abtragungslänge Material von der Außenwandverstärkung (30) entfernt, insbesondere wobei nach außen über den Grund der Befestigungsnut (21) in der Außenwand (20) vorstehendes Kunststoffmaterial und/oder zuschlagverstärktes Kunststoffmaterial entfernt wird, c. insbesondere wird eine ggfs. vorhandene Stahlverstärkung (80) in der Länge eingekürzt d. die auf Gehrung geschnittenen Endbereiche der zwei Verbundprofile (100) werden nach Erwärmen und Aufschmelzen von unverstärktem und zuschlagverstärktem Kunststoffmaterial in der Gehrungsschnittfläche aneinandergepresst und hierdurch über Eck miteinander verschweißt, wobei die Außenwandverstärkungen (30) der zwei Verbundprofile (100) miteinander in Kontakt gebracht werden.