DE19736393A1

DE19736393A1 - Profilsystem und Verfahren zur Herstellung von Fenstern oder Türen

Info

Publication number: DE19736393A1
Application number: DE1997136393
Authority: DE
Inventors: Norbert Dr Berndtsen; Martin Dr Londschien; Karl Obermeier; Helmut Dipl Ing Marzahn
Original assignee: Huels Troisdorf AG
Current assignee: Huels Troisdorf AG
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 1999-02-25
Also published as: WO1999010619A1; DE19881216D2; DE29880053U1; AU9619998A

Description

Technisches Gebiet

Fenster und Türen werden in hohem Umfang aus Hohlkammer-Profil systemen aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus Hart-PVC, hergestellt. Ein übliches Kunststoff-Profilsystem umfaßt ca. 10 bis über 50 verschiedene Hauptprofile und minde stens ebenso viele Nebenprofile, um alle marktüblichen Fenster- und Türarten darstellen zu können.

Stand der Technik

Da thermoplastischer Kunststoff im Vergleich zu Metallen einen relativ geringen E-Modul aufweist, müssen für die Herstellung größerer Fenster häufig Versteifungsprofile aus Stahl oder Alu minium eingesetzt werden. Da diese Versteifungsprofile im Eck bereich nicht mitverschweißt werden können, werden sie auf eine kürzere Länge geschnitten als die Hohlkammerprofile aus Kunst stoff, so daß im Eckbereich eine geringere Torsions- und Biege steifigkeit als in den verstärkten Mittenbereichen erreicht wird.

Ein weiterer Nachteil der metallischen Versteifungsprofile liegt in deren hoher Wärmeleitfähigkeit, die den an sich sehr guten Wärmedurchgangskoeffizienten (k-Wert) des fertigen Fen sters wesentlich erhöht.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, mechanisch steifere Kunst stoffprofile ohne Metallverstärkung herzustellen. Eine Möglich keit hierzu ist ein Profil für die Herstellung von Rahmen für Fenster oder Türen mit einem hohlen Kernprofil aus faserver stärktem Kunststoff und einer das Kernprofil stoffschlüssig um gebenden Ummantelung aus Kunststoff, das durch Coextrusion her gestellt wird (EP 0 087 515 B1). Dieses System hat sich zwar bezüglich der Wärmedämmung, der Biegesteifigkeit, des Wider standsmomentes und der Eckverschweißbarkeit bewährt, jedoch sind die Herstellkosten wegen des Coextrusionsverfahrens ver gleichsweise hoch, insbesondere, da für jedes Hauptprofil ein eigenes Coextrusions-Werkzeug benötigt wird.

Weiterhin ist der Einsatz dieser coextrudierten Profile trotz des gegenüber unverstärkten Kunststoffprofilen wesentlich er höhten Widerstandsmoments auf Fenster mit einer Breite bis ca. 1,4 m beschränkt.

Aufgabe

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Profilsy stem und Verfahren zur Herstellung von Fenstern und Türen zur Verfügung zu stellen, das diese Nachteile vermeidet.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Profilsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, bevorzugt in Verbindung mit einem oder mehreren der Merkmale der Unteransprüche, sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 7, bevorzugt in Verbindung mit einem oder mehreren der Merkmale der hiervon abhängigen Ansprüche.

Das erfindungsgemäße Profilsystem umfaßt zunächst wenigstens zwei Hauptprofile, bevorzugt aus thermoplastischem Kunststoff, die als Hohlkammerprofile ausgebildet sind und wenigstens eine Versteifungskammer zur Aufnahme eines Versteifungsprofils auf weisen. Solche Hauptprofile sind an sich bekannt. Weiterhin um faßt das erfindungsgemäße Profilsystem an sich bekannte Stahl- oder Aluminiumversteifungsprofile, die in die Versteifungskam mern der Hauptprofile eingeschoben werden können. Der Kern der Erfindung liegt darin, daß zusätzlich ein Versteifungsprofil aus faserverstärktem Kunststoff vorgesehen ist, das wahlweise anstelle des Stahl- oder Aluminiumversteifungsprofils in die Versteifungskammern der Hauptprofile eingeschoben werden kann.

Das Versteifungsprofil aus faserverstärktem Kunststoff kann die gleiche Außenkontur aufweisen wie das Stahl- oder Aluminiumver steifungsprofil, ggf. können aber auch davon abweichende Außen abmessungen gewählt werden. Entscheidend ist lediglich, daß das Versteifungsprofil aus faserverstärktem Kunststoff mit seinen Außenmaßen kompatibel ist zu den Innenmaßen der Versteifungs kammer der Hauptprofile. Bei Versteifungsprofilen aus faserver stärktem Kunststoff können ohne besonderen Aufwand kunststoff gerechte Gestaltungen vorgesehen werden, so z. B. ein oder meh rere Innenstege zur zusätzlichen Versteifung.

Als Kunststoffmaterial sowohl für die Hauptprofile als auch für die faserverstärkten Versteifungsprofile wird Hart-PVC bevor zugt. Soweit halogenfreie Kunststoffe zum Einsatz kommen sol len, wird eine Rezeptur auf der Basis von Polypropylen, insbe sondere entsprechend der EP 0 426 716 B1, bevorzugt.

Rezepturen auf der Basis von halogenfreien Kunststoffen weisen allerdings meist einen wesentlich geringeren E-Modul auf als Rezepturen auf der Basis von Hart-PVC. Um dieses auszugleichen, müssen wesentlich höhere Wandstärken als bei PVC gewählt wer den, so daß die Profile entweder mit den Außenmaßen oder mit den Innenmaßen nicht mehr kompatibel zu denen vergleichbarer PVC-Profile sind. Kombiniert man jedoch Hauptprofile aus halo genfreien Kunststoffen mit Versteifungsprofilen aus faserver stärkten Kunststoffen, so kann man die geringe Steifigkeit der Hauptprofile hierdurch wieder ausgleichen.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das erfindungsgemäße Profilsystem daher wenigstens ein Hauptprofil auf der Basis von Hart-PVC und wenigstens ein Hauptprofil auf der Basis von halogenfreiem thermoplastischen Kunststoff mit im wesentlichen gleichen Außenabmessungen, wobei die Versteifungskammern ebenfalls gleiche Abmessungen aufweisen bzw. kompatibel sind zu den gleichen Verstärkungsprofilen. Für Flügelrahmen, die aus Hauptprofilen aus Hart-PVC gefertigt wer den, benötigt man dabei beispielsweise bis zu einer Breite von ca. 1 m kein Versteifungsprofil, für eine Breite von ca. 1 bis ca. 1,4 m ein Versteifungsprofil aus faserverstärktem Kunst stoff und für eine Breite über ca. 1,4 m ein Versteifungsprofil aus Metall. Für Flügelrahmen, die aus Hauptprofilen auf der Ba sis von Polypropylen gefertigt werden, benötigt man dagegen bis zu einer Breite von ca. 1,2 m ein Versteifungsprofil aus faser verstärktem Kunststoff und für eine Breite über ca. 1,2 m ein Versteifungsprofil aus Metall. Somit können mit dem gleichen Profilsystem sowohl Fenster bzw. Türen aus dem aus technischen Gründen bevorzugten Hart-PVC als auch nach Kundenwunsch aus ha logenfreiem Material hergestellt werden, wobei gleiche Zubehör teile verwendet werden können.

Als Verstärkungsmaterial für die faserverstärkten Versteifungs profile wird bevorzugt E-Glasfaser mit einem Durchmesser von 8 bis 15 µm und einer Länge von 0,5 bis 10 mm eingesetzt, es kön nen aber auch andere anorganische oder organische Fasermateria lien zur Verwendung kommen. Bezüglich der Rezeptur der faser verstärkten Kunststoffe wird im übrigen auf die EP 0 087 515 B1 verwiesen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden bei der Extrusion des Versteifungsprofils endlose Faserrovings, insbesondere Glasfaserrovings, o. dgl. in das Profilwerkzeug eingeführt und mit thermoplastischem, ggf. mit Kurzglasfasern verstärktem Kunststoff ummantelt. Hierdurch ergeben sich beson ders hohe Zugfestigkeiten und E-Module des Versteifungsprofils und damit eine Erhöhung der Biegesteifigkeit und des Wider standsmomentes des Profilsystems.

Bevorzugt werden sowohl die Hauptprofile als auch die Verstei fungsprofile aus faservertärktem Kunststoff auf der Basis von thermoplastischem Kunststoff hergestellt. Hierdurch ist eine besonders rationelle Fertigung der Fenster oder Türen möglich: Die faserverstärkten Versteifungsprofile werden vor dem Zu schneiden der Hauptprofile in die Versteifungskammern der Hauptprofile eingeschoben, zusammen min diesen auf Gehrung ge schnitten und in an sich bekannter Weise durch Heizelementver schweißung zu den Fenstern und Türen verschweißt. Da die faser verstärkten Versteifungsprofile hierbei mit verschweißt werden, ergeben sich hohe Eckfestigkeiten und ein in allen Bereichen etwa gleiches Biegemoment bzw. Biegesteifigkeit.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Profilsystems bzw. Verfahrens zur Herstellung von Fenstern und Türen liegt darin, daß mit marktüblichen selbstschneidenden Schrauben ohne Vorboh ren Beschlagsteile mit den Fenstern und Türen bzw. die Haupt profile mit den faserverstärkten Versteifungsprofilen verbunden werden können. Hierbei ergeben sich sehr gute Schraubenauszugs festigkeiten.

Der Wärmedurchgangswert (k-Wert) des erfindungsgemäßen Profil systems liegt bei Verwendung von Versteifungsprofilen aus fa serverstärktem Kunststoff ca. 30% niedriger als bei einem ver gleichbaren Profil mit Stahl- oder Aluminiumversteifung. Dies ist von besonderer Bedeutung, weil die Verbesserung des k-Wertes ohne die sonst notwendige Erhöhung der Profiltiefe er reicht werden kann.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Profilsystems bzw. Verfahrens liegt darin, daß die Wärmeausdehnungskoeffizienten von Hauptprofil und faserverstärktem Versteifungsprofil ähnlich sind, so daß bei Temperaturwechselbelastung nicht mit größeren Scherkräften zwischen Haupt- und Versteifungsprofil gerechnet werden muß.

Bevorzugt erfolgt das Einschieben des Verstärkungsprofils in die Versteifungskammer der Hauptprofile bereits werkseitig, wo bei die Gesamtlänge dieser kombinierten Profile mehrere Meter betragen kann.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Profilsystems liegt in der ausgezeichneten Recyclingfähigkeit. Da die Hauptprofile und das Versteifungsprofil aus den gleichen Kunststoff-Werk stoffen hergestellt werden können, können diese auch zusam men recycelt werden. Soweit der Faseranteil des Versteifungs profils jedoch stört, können faserverstärktes Versteifungspro fil und Hauptprofil aber auch ohne Probleme wieder voneinander getrennt werden und getrennt recycelt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spiels sowie der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen dabei

Fig. 1 ein Versteifungsprofil aus faserverstärktem Kunst stoff

Fig. 2 ein Versteifungsprofil aus faserverstärktem Kunst stoff

Fig. 3 ein Versteifungsprofil aus faserverstärktem Kunst stoff mit Glasfaserrovings

Fig. 4 zwei als Blend- und Flügelrahmen ausgebildete Haupt profile

Fig. 5 ein als Monoblock-Profil ausgebildetes Hauptprofil

Fig. 6 ein als Pfostenprofil ausgebildetes Hauptprofil

Fig. 7 Blend- und Flügelrahmen, jeweils mit Versteifungspro fil aus faserverstärktem Kunststoff

Fig. 8 Blend- und Flügelrahmen, jeweils mit Versteifungspro fil aus Metall.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Das nachfolgend dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt zunächst an sich bekannte Hauptprofile, von denen bei spielhaft in Fig. 4 das Blendrahmenprofil 1 und das Flügelpro fil 2, in Fig. 5 ein sogenanntes Monoblock-Profil 3, und in Fig. 6 ein Pfostenprofil 4 dargestellt sind. Alle dargestellten Hauptprofile weisen eine Versteifungskammer 5, 5', 5'', 5''' auf, in die entsprechende Versteifungsprofile eingeschoben werden können.

In Fig. 8 ist dargestellt, daß das Blendrahmenprofil 1 und das Flügelrahmenprofil 2 zunächst mit herkömmlichen Versteifungs profilen aus Stahl 9, 9' versteift werden können. Wie in Fig. 7 dargestellt, können alternativ hierzu Versteifungsprofile aus glasfaserverstärktem Kunststoff 8, 8' verwendet werden.

In Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 sind verschiedene Ausführungsarten Versteifungsprofilen aus faserverstärktem Kunststoff 6, 7, 8 dargestellt. Das in Fig. 1 abgebildete Versteifungsprofil 6 ist als glasfaserverstärktes Hohlkammerprofil ausgebildet und dient zur Verstärkung des in Fig. 6 dargestellte Pfostenpro fils 4. Durch einen Quersteg ist das Pfostenprofil 6 in zwei Kammern 11, 11' unterteilt, wodurch eine erhöhte Biegesteifig keit erreicht wird. In Fig. 2 ist eine alternative Ausführungs form dargestellt, wobei dieses Profil ebenfalls als Hohlkammer profil mit einer Hohlkammer 11'' ausgebildet ist. Schließlich ist in Fig. 3 eine weitere alternative Ausführungsform darge stellt, wobei eine zusätzliche Versteifung aus Glasfaserro vings 10 eingesetzt wird.

Die Hauptprofile 1, 2, 3, 4 sind aus schlagzäh-modifiziertem Hart-PVC extrudiert. Für die Versteifungsprofile aus faserver stärktem Kunststoff 6, 7, 8, 8' wird folgende Rezeptur verwen det:

Bezugszeichenliste

1

Hauptprofil (Blendrahmenprofil)

2

Hauptprofil (Flügelprofil)

3

Hauptprofil (Monoblock-Profil)

4

Hauptprofil (Pfostenprofil)

5

,

5

',

5

'',

5

''' Versteifungskammer

6

Versteifungsprofil aus faserverstärktem Kunststoff

7

Versteifungsprofil aus faserverstärktem Kunststoff

8

,

8

' Versteifungsprofil aus faserverstärktem Kunststoff

9

,

9

' Versteifungsprofil aus Stahl

10

Glasfaserrovings

11

,

11

',

11

'',

11

''' Hohlkammer

Claims

1. Profilsystem für die Herstellung von Fenstern und/oder Tü ren, umfassend

- wenigstens zwei als Kunststoff-Hohlkammerprofile ausge bildete Hauptprofile (1, 2, 3, 4) mit jeweils wenig stens einer Versteifungskammer (5, 5', 5'', 5''') zur Auf nahme eines Versteifungsprofils (6, 7, 8, 9),
- ein Stahl- oder Aluminium-Versteifungsprofil (9, 9'),
- ein Versteifungsprofil aus faserverstärktem Kunststoff (6, 7, 8, 8'),
wobei wahlweise
- das Stahl- oder Aluminium-Versteifungsprofil (9, 9'),
- oder das Versteifungsprofil aus faserverstärktem Kunst stoff (6, 7, 8, 8')
in die Versteifungskammer (5, 5', 5'', 5''') eingeschoben werden können.

2. Profilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptprofile (1, 2, 3, 4) und das faserverstärkte Ver steifungsprofils (6, 7, 8, 8') aus thermoplastischem Kunst stoff hergestellt sind.

3. Profilsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das faserverstärkte Versteifungsprofil (8, 8') einextru dierte Faserrovings (10) aufweist.

4. Profilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend wenigstens ein Hauptprofil (1, 2, 3, 4) auf der Basis von Hart-PVC und ein Hauptprofil auf der Basis von halogen freiem thermoplastischen Kunststoff mit im wesentlichen gleichen Außenabmessungen.

5. Versteifungsprofil aus faserverstärktem Kunststoff (6, 7, 8, 8') für ein Profilsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch wenigstens eine Hohlkammer (11, 11', 11'', 11''').

6. Verwendung eines Hohlkammerprofils aus faserverstärktem Kunststoff (6, 7, 8, 8') als Versteifungsprofil zur Ver steifung von Kunststoff-Hohlkammerprofilen zur Herstellung von Fenstern oder Türen.

7. Verfahren zur Herstellung von Fenstern und Türen unter Verwendung

- wenigstens eines als Hohlkammerprofil aus thermoplasti schen Kunststoff ausgebildeten Hauptprofils (1, 2, 3, 4) mit wenigstens einer Versteifungskammer (5, 5', 5'', 5''') zur Aufnahme eines Versteifungsprofils (6, 7, 8, 9) und
- eines Versteifungsprofils aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff (6, 7, 8, 8'),
umfassend folgende Verfahrensschritte:
- das Versteifungsprofil aus faserverstärktem thermopla stischen Kunststoff (6, 7, 8, 8') wird in das Hauptpro fil (1, 2, 3, 4) eingeschoben,
- das Hauptprofil (1, 2, 3, 4) wird zusammen mit dem ein geschobenen Versteifungsprofil aus faserverstärktem Kunststoff (6, 7, 8, 8') auf Gehrung geschnitten,
- die auf Gehrung geschnittenen Teile werden durch Ver schweißen zu den Fenstern und Türen weiterverarbeitet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsprofile aus faserverstärktem Kunststoff (6, 7, 8, 8') und die Hauptprofile (1, 2, 3, 4) durch zusätzliche Schrauben o. dgl. miteinander verbunden sind.