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Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden zweier Metallprofile, insbesondere
Metallfensterrahmen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Vorrichtungen
zum Verbinden zweier Metaliprofile, insbesondere Metallfensterrahmen, durch eine
Kunststoffschicht, die gegebenenfalls in rinnenartige Vertiefungen der zu verbindenden
Profiloberflächen eingelassen ist.
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Im Prinzip geht die Erfindung von den an sich bekannten Klebstoffverbindungen
aus, bei denen ein flüssiger Klebstoff auf eine der beiden zu verbindenden Oberflächen
aufgetragen wird und alsdann die Teile miteinander verpreßt werden. Eine solche
Verbindung ist bei Metallprofilen recht schwierig, weil häufig das Lösungsmittel
des Klebstoffes keine Gelegenheit hat, aus der Verbindungsstelle herauszugelangen.
Man hat daher versucht, die Verbindung mit Hilfe von Folien herbeizuführen, die
zwischen die zu verbindenden Metallteile eingelegt und unter Wärmeeinwirkung verpreßt
werden. Die Folie wird unter dieser Wirkung thermoplastisch verformt und erhält
eine erheblich haftende Verbindung mit den Oberflächen der einzelnen Metallteile.
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Diese Klebeverbindungen versagen aber dann, wenn die zu verbindenden
Metallprofile einen größeren Abstand voneinander besitzen müssen und somit nicht
eng aneinanderliegen dürfen. Um diese Aufgabe zu erfüllen, ist es bekannt, Kunststoffprofilstangen
in vorbereitete Vertiefungen der zu verbindenden Oberflächen der Metallprofile schnappverschlußartig
einzudrücken und somit praktisch ein drittes Teil mit geeigneter Festigkeit und
Halterungseigenschaft zwischen die zu verbindenden Teile einzusetzen. Diese Methode
stößt aber dann auf Schwierigkeiten, wenn ausreichende Toleranzen gewährleistet
werden sollen und wenn es darauf ankommt, eine möglichst spielfreie Verbindung herbeizuführen.
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Diese Schwierigkeiten werden durch die Erfindung aus dem Wege geräumt,
indem im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens die zu verbindenden Profile zunächst
als ein einziges Profil mit einem durchlaufenden Hohlraum hergestellt werden, woraufhin
der Hohlraum mit einem flüssigen Kunststoff ausgegossen wird und nach dem Erstarren
des Kunststoffes die Hohlraumwandungen durchtrennt werden.
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Es ist bei dem heutigen Stand der Technik kein Problem, solche Ausgangsprofile
herzustellen, die nach der Erfindung verwendet werden sollen. Denkt man beispielsweise
an Leichtmetallprofile, insbesondere aus Aluminium, dann ist es lediglich eine Werkzeugfrage,
ob man einfache Profile oder solche mit durchgehenden Hohlräumen herstellt, weil
diese in der Regel im Strangpreßverfahren hergestellt werden.
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Es ist im Sinne der Erfindung sogar ein Vorteil, die
ursprünglich zu
verbindenden Profile in einem einzigen Strangpreßverfahren herzustellen, weil man
einen wesentlichen Prozentsatz notwendiger Arbeitszeit einsparen kann. Jedenfalls
wird durch das erfindungsgemäße Ausgangsprofil, welches also einen durchgehenden
kanalartigen Hohlraum besitzt, eine Form geschaffen, in die das Kunststoffmaterial
eingegossen werden kann, und zwar dergestalt, daß sämtliche Hohlräume vom eingegossenen
Kunststoff ausgefüllt werden und Spiel vermieden wird. Ein weiterer Vorteil der
Erfindung besteht darin, daß man praktisch über die gesamte Länge eines im Strangpreßverfahren
hergestellten Profils, beispielsweise über 6 m, den Kunststoff eingießen kann, ohne
zu befürchten, daß Stellen ungleicher Ausfüllung vorhanden sind.
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Im Rahmen eines besonderen Ausführungsbeispieles der Erfindung wird
vorgeschlagen, daß in den Hohlraumwandungen des Ausgangsprofils parallel zum Hohlraum
unterbrochene Längsschlitze eingearbeitet werden, bevor der Kunststoff eingegossen
wird. Dabei empfiehlt es sich aber, die Längsschlitze vor dem Ausgießen des Hohlraumes
von außer her abzudecken, beispielsweise mittels einer Klebefolie zu verschließen.
Auf diese Weise wird erreicht, daß man an Hand der vorher eingebrachten Schlitze
genau die Stelle ermitteln kann, an der das Ausgangsprofil zu zertrennen ist, damit
zwei Einzelprofile mit einer Kunststoflbrücke entstehen können.
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Ein wesentlicher Anwendungsfall für das erfindungsgemäße Verfahren
besteht in der Bildung der Unterbrechung einer Wärmebrücke bei Metallverbindungen,
insbesondere bei Metallfenstern. Dort muß man von den üblichen Betriebsbedingungen
ausgehen, wonach die Außenfläche des Metallfensters im Winter einer extremen Kälte
ausgesetzt ist und die Innenfläche des gleichen Fensters diese Kältestrahlung nicht
in den Innenraum hinein abstrahlen darf. Um dieses Problem zu lösen, sind außerordentlich
zahlreiche Vorschläge unterbreitet worden, die jedoch das Problem nur zum Teil lösen.
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Es wurde erkannt, daß eine Unterbrechung dieser Wärmebrücke nur dann
einwandfrei funktioniert, wenn die Distanz zwischen den zu verbindenden Metallprofilen
ungefähr 7 mm oder mehr beträgt. Man kommt daher bei solchen Metallfenstern nicht
mehr mit dem Zwischenlegen von Kunststoffdichtungen aus; auch helfen Klebemethoden
nicht zur Lösung des gestellten Problems. Wohl aber könnte die geschilderte vorbekannte
Lösung, Kunststoffleisten mit den Metallteilen zu verbinden, dem Grundsatz nach
einen Lösungsweg vorbereiten. In der Praxis ist die Ausführung jedoch schwierig,
weil die Kunststoffteile nicht genau passend mit den Metallteilen verbunden werden
können. Die Erfindung hingegen vermag das Problem vollständig zu lösen, weil das
Eingießen des Kunststoffes in eine vorbereitete kanalartige Höhlung kein Problem
darstellt und das Eingießen die Ausfüllung aller Hohlräume zur Folge hat. Das nachträgliche
Zertrennen der Stege ist zwar ein zusätzlicher Arbeitsvorgang; er ist aber immer
noch wesentlich billiger und durch den erzielbaren Erfolg gerechtfertigt gegenüber
dem vorbekannten Verfahren, zwei getrennte Profile auf getrenntem Wege herzustellen
und durch eine Zusatzmenge zu verbinden.
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Eine andere Anwendungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens ist bei
der Herstellung von Metallwänden, die untereinander aus Einzelprofilen bestehen,
durch Kunststoffeinsätze verbunden sind und dadurch eine Verformbarkeit besitzen,
indem man beispielsweise eine solche Metallwand in verschiedene Krümmungen - in
Draufsicht gesehen - verformen kann. Es wird im wesentlichen von der Beschaffenheit
der Kunststoffeinfüllung abhängen, ob die Verbindung mit den Metallprofilen starr,
wenig elastisch oder hochelastisch ist.
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Es hat sich im Sinne der Erfindung bewährt, als Kunststoff an sich
bekannte Klebstoffe, z. B. Äthoxylinharze, zu verwenden. Die Entwicklung solcher
Kunststoffe schreitet aber gerade im derzeitigen Augenblick rasch voran, so daß
auch je nach Erfordernis andere Kunstharzverbindungen angewendet werden können,
die sich zur Verbindung von Metallteilen bewähren.
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Ein geeignetes Metallprofil zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht darin, daß die Wandungen eines Hohlprofils parallel zur Hohlraumachse
sich erstreckende Längsschlitze aufweisen. Es ist dabei gleichgültig, ob diese Längsschlitze
während des Strangpreßverfahrens gebildet oder in das fertige Profil nachträglich
eingearbeitet werden.
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Im letzteren Falle hat man die Möglichkeit des Stanzens und des Sägens
dieser Zwischenräume. Beim Einarbeiten während des Strangpressens muß man besondere
Vorkehrungen treffen, um wiederholt in den noch plastischen Strang die Hohlräume
einzudrücken.
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Diese und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung.
In ihr ist die Erfindung schematisch und beispielsweise dargestellt, und es bedeutet
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Leichtmetall-Strangpreßprofils, F i g.
2 eine perspektivische Ansicht des Profils gemäß F i g. 1 mit einer eingefüllten
Kunststoffschicht, F i g. 3 eine perspektivische Ansicht des Profils gemäß Fig.
1 und 2, bei dem das Profil durch span-
abhebende Verarbeitung in zwei Einzelprofile
zerteilt ist, und F i g. 4 einen Längsschnitt durch ein Metallfenster in Anwendung
eines Profils gemäß F i g. 1 bis 3.
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Aus der Vielzahl der möglichen Profilformen ist in Fig. 1 ein Spezialprofil
ausgewählt worden, das mit 1 bezeichnet ist und welches später in Profile la und
1 b zertrennt werden soll. Wesentlich ist hierbei, daß das Profil 1 einen kanalartigen
durchlaufenden Hohlraum 2 beliebiger Querschnittform enthält, der zur Aufnahme eines
flüssig einzufüllenden Kunststoffes oder vergleichbaren anderen Verbindungsstoffen
dient. Dieser Hohlraum 2 wird von den Trennwänden 3, 4 einerseits und den Randwänden
5 begrenzt. Die Trennwände 3, 4 stellen die Stirnflächen der beiden Einzelprofile
1 a, 1 b dar, welche im wesentlichen die mechanischen Kräfte über die Kunststoffüllung
auf das jeweils andere Profil übertragen. Die Seitenwände 5 der Hohlraumwandung
dienen zunächst lediglich der Verschalung, damit der in den Hohlraum 5 einzufüllende
Kunststoff nicht seitlich ausfließen kann.
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Es ist im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 weiterhin angenommen,
daß das Profil 1 im übrigen eine der Verwendungsart zweckmäßige Formgebung besitzen
kann, beispielsweise dergestalt, daß ein besonderer Flansch 6 beim Profil 1 b mit
einer Schwalbenschwanznut sowie ein Steg 7 vorgesehen sind. Das obere Profilteil
la möge im Ausführungsbeispiel einen zusätzlichen Hohlraum 8 besitzen, der bei Anwendung
dieses Profils für die Herstellung von Metallfenstern im wesentlichen der Aufnahme
von Verschlußmitteln dienen kann. Es ist aber damit keineswegs angedeutet, daß ein
Profil nach der Erfindung unbedingt diese Formgebungen besitzen müsse. Es kommt
lediglich darauf an, daß zwischen den beiden später zu gewinnenden Profilteilenla
und lb ein Hohlraum 2 vorgesehen ist, dessen Querschnittsform ebenfalls beliebig
gestaltet sein kann und daß die Wandungen des Hohlraumes 2 ursprünglich vorhanden
und später beseitigt werden. Gemäß dem Beispiel der F i g. 2 wird dargestellt, daß
in den Hohlraum 2 des Profils 1 ein Kunststoff 9 in flüssiger Form eingefüllt wird,
der also die Möglichkeit hat, über die ganze Länge des Profils, beispielsweise über
6 m, einzufließen. Vorher kann es sich empfehlen, die Wandungen 5 an einzelnen Stellen
mit endlichen Schlitzen 10 zu versehen, zwischen denen Brücken 11 verbleiben. Will
man den Kunststoff 9 einfüllen, sollte man daher diese Schlitze 10 von außen her
abdecken, was beispielsweise durch Aufkleben von Klebefolien geschehen kann.
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Ist der Kunststoff 9 eingefüllt und abgebunden, dann werden die Wandungen
5 bzw. die zwischen den Schlitzen 10 befindlichen Stege 11 in spanabhebender Weise
entfernt, so daß durchgehende Bänder 12 gemäß F i g. 3 entstehen. Man ersieht aus
diesem Beispiel der F i g. 3, daß nunmehr effektiv zwei selbständige Profile la
und 1 b gebildet worden sind, die untereinander keine unmittelbare Berührung mehr
besitzen. Sie sind durch die nun abgebundene Kunststoffüllung 9 miteinander fest
verbunden, wobei darüber hinaus eine außerordentlich gute Toleranz und Genauigkeit
erzielt werden.
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Diese Kunststoffzwischenlage 9 soll bei Fällen, wo es um eine Unterbrechung
der Wärmebrücke geht, so groß sein, daß auch eine Wärmestrahlung vom kalten Teil
1 a zum warmen Teil 1 b oder umgekehrt
nicht mehr wirksam werden
kann. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß eine solche wirksame Unterbrechung
der Wärmebrücke dann vorhanden ist, wenn die Distanz zwischen den Metallprofilen
ungefähr 7 mm oder mehr beträgt.
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Solche Probleme der Unterbrechung einer Wärmebrücke treten vorwiegend
bei der Herstellung von Metallfenstern auf, von denen in F i g. 4 ein beispielhafter
Längsschnitt gezeigt ist. Es ist dabei angenommen, daß das Profil 1 mit seinen Einzelteilen
1 a und 1 b den Flügelrahmen eines Metallfensters bildet, wobei mit 13 zwei Fensterscheiben,
mit 14 der Kitt und mit 15 die Halterungsprofile für die Fensterscheiben 13 dargestellt
sind. Im oberen Teil dieses Flügelrahmens 1 ist angedeutet, wie das Profil in der
ursprünglichen Ausführungsform aussieht, wobei aber zur Klarstellung bemerkt wird,
daß ein solches Profil in ein Fenster nicht eingebaut wird, sondern daß die Darstellung
nur zum Verständnis dient.
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Würde nämlich das Profil 1 in der in der oberen Fensterhälfte dargestellten
Weise eingebaut sein, dann könnte sich der Kältefluß bzw. Wärmefluß von der einen
Seite 18 des Fensters auf die andere Seite 19 ungehindert fortpflanzen. Würde also
beispielsweise auf der Seite 18 eine Temperatur unter dem Nullpunkt vorhanden sein,
dann würde an der Seite 19, also an einer Stelle, wo Innentemperaturen erwünscht
sind, eine empfindliche Kältestrahlung entstehen.
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Besitzt aber das Profil 1 die Form gemäß F i g. 3, wie sie im unteren
Teil des Fensters dargestellt ist, dann ist festzustellen, daß die Innenseite 19
von der Außenseite 18 effektiv durch die Kunststoffzwischenlage 9 getrennt ist.
Weil diese Einlage 9 eingegossen ist, können somit keine Differenzen zwischen Außenprofil
und Innenprofil entstehen. Infolgedessen wird das Fenster, obwohl es durch Kunststoff
unterbrochen ist, keine unerwünschten Deformierungen erleiden.
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Die gleiche Methode kann bei der Teilung des Blendrahmens 16 vorgesehen
sein, der ebenfalls in die Einzelprofile 16 a und 16 b zerteilt wird. Für die Ausbildung
dieses Blendrahmens 16 gelten die gleichen Voraussetzungen wie für den Flügelrahmen
1.
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Mit 17 ist schließlich der Schnitt durch ein Paneel dargestellt, wobei
angenommen werden kann, daß die Fassung eines solchen Paneels ebenfalls durch geeignete
Unterbrechungen der Wärmebrücken gelöst werden kann.
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Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verbindungsprinzipes auf Metallfenster
ist zwar eine sehr vorteilhafte Maßnahme, jedoch nicht unbedingt die
einzige Anwendungsart.
So ist es möglich, durch geeignete Zusammensetzung des Kunststoffes unterschiedliche
Elastizitätswirkungen zu erzielen und beispielsweise die Kunststoffzwischenlage
als eine Art Gelenk zu verwenden, was beispielsweise dann vorteilhaft ist, wenn
aus Profilen bestehende Metallwände eine aus der Ebene abweichende Form besitzen
sollen. Es werden beispielsweise bei dekorativen Räumen Metallwandverkleidungen
vorgenommen, die der Wand eine längsgestreifte Unterbrechung vermitteln. Da solche
Räume häufig Ecken und Rundungen aufweisen, kann man mit Hilfe des erfindungsgemäßen
Verfahrens den Metallprofilen eine der Wandform anpaßfähige Profilierung geben.
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Es ist somit schlechthin zu sagen, daß das erfindungsgemäße Problem
überall dort mit Vorteil zur Anwendung kommen kann, wo das einfache Verkleben von
zwei Profilen nicht mehr ausreicht oder genau genug ist und vo vor allen Dingen
zwischen den zu verbindenden Metallteilen eine größere Differenz vorhanden sein
soll, als dies bei Anwendung von Klebeverbindungen möglich ist.