DE202006007793U1 - Profil mit Oberfläche - Google Patents

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Abstract

Profil mit einer holzähnlichen Oberfläche, bestehend aus
– (1) Polymermaterial,
– (2) Holzteilchen,
– (3) Farbmittel, und
– (4) Gas
wobei die Polymermischung zu einem Profil, insbesondere durch Extrusionsverarbeitung, geformt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Profil mit einer holzähnlichen Oberfläche.
  • Derartige Profile sind durch offenkundige Vorbenutzung seit längerer Zeit bekannt.
  • So nennt die japanische Schrift JP 9-228739 beispielsweise einen Kunststoff-Fensterrahmen mit Holzmusterung, der eine Oberflächenschicht aufweist, in die feines Zellulosepulver, also Holzteilchen, gemischt ist.
  • Formmassen mit einem Polymer- und einem Holzbestandteil, die unter anderem zur Herstellung von Profilen eingesetzt werden, sind darüber hinaus beschrieben in der US 5951927 A , der WO 95/13179 A1, der EP 1396332 A1 , der EP 1140448 B1 , der WO 98/19838 A2, der WO 97/36720 A1, der WO 90/14935 A1 und der WO 95/04111 A1.
  • Aus der DE 102 47 881 A1 ist ein Verfahren zur Strukturierung der Oberfläche von Profilen bekannt, wobei Bürsten in einer bestimmten Anordnung in der Oberfläche des Profils Riefen einbringen.
  • Nachteilig an den bekannten Profilen mit holzähnlicher Oberfläche ist, dass die Oberfläche, welche die Holzteilchen enthalten kann, in Optik und Haptik zu einer Echtholzschicht nur sehr bedingt vergleichbar ist und wenig Ähnlichkeit zeigt.
  • Insbesondere Glätte und Glanz der Oberfläche vermitteln dem Betrachter ein kunststoffartiges Aussehen, die Oberfläche fühlt sich kalt an, was nicht dem vom Holz her bekanntem Empfinden entspricht.
  • Solche Oberflächen, die zwar das Aussehen von Holz nachahmen, sind in Optik und Haptik weit von einer Echtholzlösung entfernt.
  • Nachteilig ist auch die Dichte dieser Profile, die höher als die von Holz ist, und auch die im Vergleich zu Holz schwierigere Verarbeitung, da die Profile zum Splittern und Reißen neigen.
  • Des Weiteren handelt es sich bei den Profilen nach dem Stand der Technik um Hohlprofile oder Profile in U-Form.
  • Auf Länge abgetrennte Profile dieser Art sind daher aufwendig an den Stirnflächen zu verschließen.
  • Dazu sind technisch aufwendige Lösungen notwendig, wie beispielsweise Abdeckkappen oder ähnliches, die auch erhebliche Kosten verursachen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Profil anzugeben, das eine zu Echtholz sehr ähnliche Oberfläche, die Holzteilchen enthält, aufweist und nach Abtrennung keiner weiteren Nachbearbeitung an der Stirnfläche bedarf sowie eine zu Holz vergleichbare Bearbeitung ermöglicht.
  • Darüber hinaus soll die aus Profilen zusammengesetzte Rahmenanordnung genannt werden.
  • Die vorliegende Aufgabe wird durch ein Profil mit einer holzähnlichen Oberfläche gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Weitere Merkmale der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
  • Das Profil mit einer holzähnlichen Oberfläche besteht aus
    • – (1) Polymermaterial,
    • – (2) Holzteilchen,
    • – (3) Farbmittel und
    • – (4) Gas
    wobei die Polymermischung zu einem Profil, insbesondere durch Extrusionsverarbeitung, geformt ist.
  • Optional kann mindestens ein Abschnitt mindestens einer Oberfläche des Profils unter teilweisem Abtrag von Material der Oberfläche gebürstet sein.
  • Optional kann die gebürstete Oberfläche des Profils mit einer härtenden Oberflächenbeschichtung versiegelt sein.
  • Das Verfahren zur Herstellung eines Profils mit einer holzähnlichen Oberfläche weist folgende Verfahrensschritte auf:
    Bereitstellen einer Polymermischung, die
    • – (1) Polymermaterial,
    • – (2) Holzteilchen,
    • – (3) Farbmittel und
    • – (4) Gas
    enthält,
    Formen der Polymermischung zu einem Profil, insbesondere durch Extrusionsverarbeitung mit nachfolgendem Abkühlen und Kalibrieren.
  • Das Bürsten mindestens eines Abschnittes mindestens einer Oberfläche des Profils unter teilweisem Abtrag von Material der Oberfläche kann optional erfolgen.
  • Die Versiegelung der gebürsteten Oberfläche des Profils mit einer härtenden Oberflächenbeschichtung kann optional vorgesehen sein.
  • Nach diesem Verfahren sind in einfacher Weise Profile zugänglich, die die genannten Nachteile des Standes der Technik überwinden.
  • Insbesondere gelingt es gemäß des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens, Vollprofile, die durch den vorliegenden Schaum mit mikrofeinen Gasbläschen sowohl eine relativ geringe Dichte, die auch < 1g/cm3 sein kann, als auch bei der Herstellung und bei der Anwendung formstabil sind.
  • Im folgenden wird die Erfindung näher erläutert:
    Als Polymermaterialien können Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) sowie Blends und Compounds der vorgenannten Materialien eingesetzt werden.
  • Die in der Zusammensetzung vorhandenen Holzteilchen bestehen bevorzugt aus Nadelholz.
  • Hierzu eignet sich insbesondere Fichte, Kiefer, Tanne, Lärche, Eibe, Zeder, Redwood, Pinie, Zypresse, Douglasie und Sequoia oder eine Mischung der vorgenannten Hölzer.
  • Die Holzteilchen liegen dabei bevorzugt in einer faserigen Struktur vor. Sie können aber auch Holzmehl sein.
  • Der Anteil der Fasern in der Polymermischung beträgt 15 bis 80 Teile, wobei die Polymermischung bevorzugt aus 50 Teilen Polymer und 50 Teilen Fasern besteht.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Farbmittel zur Einfärbung der Formmasse Pigmente zu Einsatz kommen, die ausgewählt sind aus anorganischen Pigmenten wie Titandioxid, Zinkoxid, Eisenoxidschwarz, Spinellschwarz, Rotpigmenten, Gelbpigmenten, Grünpigmenten, Blaupigmenten, Braunpigmenten und/oder aus organischen Pigmenten wie Ruß, Schwarzpigmenten, Gelbpigmenten, Rotpigmenten, Grünpigmenten, Blaupigmenten, Violettpigmenten, Braunpigmenten.
  • Alternativ lassen sich Farbstoffe, wie gelbe, rote, grüne, blaue, violette, oder braune Farbstoffe vorteilhaft zur Einfärbung einsetzen.
  • Es ist auch möglich, die Einfärbung mit anderen Farbmitteln mit Trägerrohstoffen, wie flüssigen oder pastösen Trägerrohstoffen oder mit Farbmasterbatches vorzunehmen.
  • Der Anteil an Farbmittel in der Polymermischung beträgt 1 bis 7 %.
  • Die Polymermischung ist aufgeschäumt, um die Dichte zu reduzieren.
  • Hierzu kann der Polymermischung ein Treibmittel zugesetzt sein, das bei der Verarbeitung und Homogenisierung im Extruder Gas abspaltet und somit die Mischung in einen Schaum, der mikrofeine Gasbläschen enthält, überführt.
  • Alternativ kann eine Gasdosierung in die Schmelze vorgesehen sein, durch diese physikalische Begasung der Schmelze wird ebenfalls ein Schaum mit mikrofeinen Gasbläschen erhalten, als Gase eignen sich dazu beispielsweise Stickstoff, Argon und/oder Kohlendioxid.
  • Als Treibmittel eignen sich:
    • – Organische Treibmittel, ausgewählt aus Azodicarbonamid Benzolsulfohydrazid Cyanursäuretrihydrazid Diphenylenoxid-4,4'-disulfohydrazid
    • – Anorganische Treibmittel, wie Natriumbicarbonat = Natriumhydrogencarbonat.
  • Der Polymermischung können auch anorganisches Hilfsmittel zur Schaumbildung, wie
    Magnesiumoxid oder
    Zinkoxid
    zugesetzt sein.
  • Durch das Schäumen wird bevorzugt eine Dichte von < 1g/cm3 erreicht.
  • In der Formmasse für die Herstellung von Profilen gemäß der vorliegenden Erfindung können optional Additive enthalten sein, wie Stabilisatoren, Gleitmittel, Bio- und Fungizide und Flammschutzmittel.
  • Zur weiteren Einstellung ausgewählter Materialparameter dient ein Füllstoff.
  • Als Füllstoffe kommen insbesondere in Betracht Naturfasern wie Hanf, Flachs, Sisal, Jute oder Zellulose; Kunstfasern wie Kohlenstofffasern, Polymerfasern z. B. auf Basis Polyamid, Polyester, Polyacrylnitril oder Regeneratzellulose sowie mineralische Füllstoffe wie Talkum, Wollastonit, Glasfasern oder Kreide.
  • Füllstoffe, ausgewählt aus synthetischem gefälltem Calciumcarbonat und/oder Kalkstein und/oder Marmor und/oder Dolomit und/oder Schwerspat und/oder Aluminiumhydroxid und/oder gefällter oder pyrogener Kieselsäure können in der Zusammensetzung ebenfalls enthalten sein.
  • Nachdem das Profil geformt ist, wird dieses nachfolgend abgekühlt und kalibriert.
  • Es ist vorteilhaft, wenn zur Einfärbung der Zusammensetzung zusätzlich Pigmentmasterbatches, die aus Polymermaterial und geeigneten Pigmenten hergestellt sind, verwendet werden.
  • Diese werden bevorzugt in Granulatform eingesetzt und zur Zusammensetzung mit in den Extruder dosiert.
  • Hierbei entstehen bei der Mischung der Materialien im Extruder unvollständig gemischte Phasen, die sich an der Oberfläche des Profils als Maserierungseffekt zeigen.
  • Dadurch wird der Eindruck von Echtholz weiter gesteigert.
  • Es werden bevorzugt zwei verschiedenfarbige Masterbatches zur Einfärbung einer solchen Zusammensetzung verwendet, es können aber auch drei oder mehr eingesetzt werden.
  • Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, dass die Zusammensetzung durch eine sogenannte Direktdosierung in den Extruder eingebracht werden kann.
  • Dazu werden die einzelnen Komponenten der Zusammensetzung nach gravimetrischer Verwiegung in den Trichter des Extruders kontinuierlich dosiert.
  • Im Extruder erfolgt mit Hilfe einer optimierten Faserschnecke eine Einarbeitung der Holzteilchen in die Polymermatrix und eine Homogenisierung der Zusammensetzung.
  • Hierbei wird die Zusammensetzung entgast, dies kann einmal oder auch mehrmals erfolgen, auch kann dies mit Hilfe einer Vakuumunterstützung in hoher Effektivität ausgeführt werden.
  • Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass an der Oberfläche des Profils durch eine gesteuerte Zugabe abweichend eingefärbter Formmassen an verschiedenen Stellen im Schmelzestromquerschnitt in einem Zuspritzwerkzeug farblich unterschiedliche Streifen ausgebildet sind.
  • Nachdem das Profil geformt ist, wird dieses nachfolgend abgekühlt und kalibriert.
  • An die Abkühlung/Kalibrierung kann sich ein Bürstarbeitsgang anschließen.
  • Beim Bürsten der Oberfläche des Profils erfolgt ein Abtragen von Material der Oberfläche, hierbei werden bevorzugt tiefen Riefen gebildet.
  • Diese verleihen dem derart behandelten Profil ein holzähnliches Aussehen.
  • Das Bürsten der Oberfläche geschieht mit Hilfe einer Bürstmaschine, die mehrere Bürststationen umfassen kann.
  • Durch Veränderung der Bürstenparameter, insbesondere des Anpressdruckes und der Drehzahl, lassen sich veränderliche Bürstbilder und damit eine „lebhafte", d. h. abwechslungsreiche, dem Aussehen von Echtholz angenäherte Oberfläche des Profils erzeugen.
  • Die Bürstenauswahl kann auch derart erfolgen, dass sehr unterschiedliche Bürsten eingesetzt werden, die deutlich verschiedene Bürstbilder erzeugen, wobei die Bürsten gesteuert abschnittsweise in variierender Intensität eingesetzt werden.
  • Hierdurch gelingt es ganz besonders vorteilhaft, ein holzähnliches Aussehen zu generieren.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass der Bürstungseffekt durch verschiedene Bürsten, die unterschiedliche Bürstungen erzeugen, auf der Oberfläche des Profils erzeugt wird, wobei der Effekt durch das zeitlich gesteuerte Einwirken einer oder mehrerer Bürsten hervorgerufen wird.
  • Hierdurch ist es möglich, einen besonders lebhaften und damit holzähnlichen Eindruck der Oberfläche des Profils zu schaffen.
  • Das Bürsten kann mittels eines digitalen neueo-fuzzy-kontrollierten Bildverarbeitungssystems überwacht und gesteuert werden
    Hierzu kann eine Kamera das Bild der gebürsteten Profiloberfläche aufnehmen, der Vergleich des Bildes mit einem im System gespeicherten Bild kann eine rechnergestützte Entscheidung herbeiführen, ob ein anderes Bürstungsbild zu erzeugen ist. Das System kann zur Herleitung neuer Bürstungsparameter eingesetzt werden, diese werden an die Bürststation übertragen. Anschließend kann ein Vergleich des Bildes mit dem im System hinterlegten Bild und mit dem auf den Parametern vor der Änderung basierenden Bild erfolgen.
  • Das Bürsten der Oberfläche kann auch derart bewerkstelligt werden, dass die Oberflächenschicht des Profils abschnittsweise abgetragen wird, so dass Flächenabschnitte des Körpers, der unter der Oberflächenschicht angeordnet ist, freiliegen.
  • Das Profil kann eine Oberflächenbeschichtung aufweisen.
  • Hierzu kann ein Oberflächenbeschichtungssystem basierend auf holztypischen Oberflächenbeschichtungen, z.B. handelsübliche Holzlasuren auf Acrylatharzbasis, eingesetzt werden.
  • Zum Einsatz kann dabei eine transparente Beschichtung kommen.
  • Die Oberflächenbeschichtung kann ein- oder mehrschichtig ausgeführt werden.
  • Eine solche Beschichtung trägt insbesondere zum Schutz des Profils bei, auf diese Weise wird eine pflegeleichte Oberfläche auf dem Profil erzeugt.
  • Der Auftrag des Beschichtungsmaterials kann durch Sprühen erfolgen.
  • Anschließend können die Profile gemäß der vorliegenden Erfindung abgelängt werden. Hierbei ist von Vorteil, dass gemäß des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens keine Nachbearbeitung der Stirnseiten notwendig ist.
  • Hierdurch wird eine besonders ansprechende Optik solcher Profile erreicht.
  • Derartige Profile sind leicht gemäß der in der Holzverarbeitung gebräuchlichen Techniken zu verarbeiten. Insbesondere sind die Profile der vorliegenden Erfindung gut säg-, schleif-, bohr-, fräs- und nagelbar, ohne dass das Profil splittert oder reißt.
  • Der Pflegeaufwand ist bei einem Profil gemäß der vorliegenden Erfindung geringer als bei einem solchen aus Holz.
  • Aus den Profilen, die nach dem vorstehend geschilderten Verfahren hergestellt wurden, lassen sich Rahmenanordnung zusammensetzen, wobei die Profile an Enden miteinander verbunden sind.
  • Besonders vorteilhaft sind Rahmenanordnung, bei denen die holzähnliche Oberfläche der zusammengesetzten Profile jeweils in die gleiche Richtung weist.
  • Verwendung finden die erfindungsgemäßen Profil als Fenster- und Türbauprofile, als Wintergartenbauprofile, als Möbelbauteile, als Gartenmöbelbauteile, als Kantenelemente, als Bodenbelag, als Wandverkleidung, als Deckenverkleidung, als Abdeckprofile, als Bauprofile, als Fixlängen für den Bau von Gartenzäunen, Balkongeländer, Fassadenverkleidungen, etc.

Claims (33)

  1. Profil mit einer holzähnlichen Oberfläche, bestehend aus – (1) Polymermaterial, – (2) Holzteilchen, – (3) Farbmittel, und – (4) Gas wobei die Polymermischung zu einem Profil, insbesondere durch Extrusionsverarbeitung, geformt ist.
  2. Profil nach Anspruch 1, wobei das Polymermaterial Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), oder ein davon abgeleitetes Blend oder Compound ist.
  3. Profil nach Anspruch 1, wobei die Holzteilchen Fasern sind.
  4. Profil nach einem der Ansprüche 1 oder 3, wobei der Anteil der Fasern in der Polymermischung 15 bis 80 Teile beträgt.
  5. Profil nach Anspruch 14, wobei die Polymermischung bevorzugt aus 50 Teilen Polymer und 50 Teilen Fasern besteht.
  6. Profil nach Anspruch 1, wobei der Anteil der Farbmittel in der Polymermischung 1 bis 7 Teile beträgt.
  7. Profil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei als Farbmittel zur Einfärbung der Polymermischung Pigmente zu Einsatz kommen, die ausgewählt sind aus anorganischen Pigmenten wie Titandioxid, Zinkoxid, Eisenoxidschwarz, Spinellschwarz, Rotpigmenten, Gelbpigmenten, Grünpigmenten, Blaupigmenten, Braunpigmenten und/oder aus organischen Pigmenten wie Ruß, Schwarzpigmenten, Gelbpigmenten, Rotpigmenten, Grünpigmenten, Blaupigmenten, Violettpigmenten, Braunpigmenten.
  8. Profil nach einem der vorangehenden Ansprüchen, wobei Farbstoffe, wie gelbe, rote, grüne, blaue, violette, oder braune Farbstoffe zur Einfärbung ausgewählt sind.
  9. Profil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei für die Einfärbung der Polymermischung Farbmitteln mit Trägerrohstoffen, wie flüssigen oder pastösen Trägerrohstoffen oder Farbmasterbatches ausgewählt sind.
  10. Profil nach Anspruch 1, wobei das Gas aus einem Treibmittel, ausgewählt aus organischen Treibmitteln, wie Azodicarbonamid, Benzolsulfohydrazid, Cyanursäuretrihydrazid, Diphenylenoxid-4,4'-disulfohydrazid oder anorganische Treibmitteln, wie Natriumbicarbonat (= Natriumhydrogencarbonat) freigesetzt ist.
  11. Profil nach Anspruch 1, wobei das Gas der Schmelze des Polymermaterials zugeführt ist.
  12. Profil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in der Polymermischung Additive enthalten sind, wie Stabilisatoren, Gleitmittel, Bio- und Fungizide und Flammschutzmittel.
  13. Profil nach Anspruch 1, wobei dieses aus einer abschnittsweise Farbmittel aufweisenden Formmasse hergestellt ist und wobei die abschnittsweise Farbmittel aufweisende Formmasse eine dem jeweiligen Abschnitt zugeordnete Farbe aufweist.
  14. Profil nach Anspruch 13, wobei die Abschnitte der abschnittsweise Farbmittel aufweisenden Formmasse unterschiedliche Farbtöne aufweisen.
  15. Profil nach Anspruch 14, wobei die sich farblich unterscheidenden Abschnitte als Streifen oder Bänder oder Flächen oder Flecken oder Punkte oder Maserierungen ausgebildet sind.
  16. Profil nach Anspruch 15, wobei die jeweils nebeneinander angeordneten Abschnitte alternierend in zwei Farben, die sich voneinander deutlich unterscheiden, eingefärbt sind.
  17. Profil nach Anspruch 16, wobei drei oder mehr unterschiedliche Farben vorgesehen sind.
  18. Profil nach Anspruch 12, wobei die Polymermischung einen Füllstoff enthält.
  19. Profil nach Anspruch 18, wobei als Füllstoffe Naturfasern wie Hanf, Flachs, Sisal, Jute oder Zellulose; Kunstfasern wie Kohlenstofffasern, Polymerfasern z. B. auf Basis Polyamid, Polyester, Polyacrylnitril oder Regeneratzellulose sowie mineralische Füllstoffe wie Talkum, Wollastonit, Glasfasern oder Kreide ausgewählt sind.
  20. Profil nach Anspruch 18, wobei als Füllstoffe synthetisches gefälltes Calciumcarbonat und/oder Kalkstein und/oder Marmor und/oder Dolomit und/oder Schwerspat und/oder Aluminiumhydroxid und/oder gefällte oder pyrogene Kieselsäure in der Polymerzusammensetzung enthalten sind.
  21. Profil nach Anspruch 13 bis 17, wobei an der Oberfläche des Profils durch eine gesteuerte Zugabe abweichend eingefärbter Formmassen an verschiedenen Stellen im Schmelzestromquerschnitt in einem Zuspritzwerkzeug farblich unterschiedliche Streifen ausgebildet sind.
  22. Profil nach Anspruch 21, wobei die Zugabe abweichend eingefärbter Formmassen bevorzugt kurz vor dem Werkzeug, welches den Profil aus dem Polymermaterial formt, erfolgt.
  23. Profil nach einem der Ansprüche 21 oder 22, wobei die Polymerschmelze nach der Zugabe der abweichend eingefärbten Formmassen einen Statikmischer passiert.
  24. Profil nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei mindestens ein Abschnitt mindestens einer Oberfläche des Profils unter teilweisem Abtrag von Material der Oberfläche gebürstet ist.
  25. Profil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei von der Oberfläche des Profils Material durch Bürsten abgetragen ist unter Ausbildung von bevorzugt tiefen Riefen.
  26. Profil nach Anspruch 25, wobei durch Veränderung der Bürstenparameter, insbesondere des Anpressdruckes und der Drehzahl, veränderliche Bürstbilder auf der Oberfläche des Profils erzeugen sind.
  27. Profil nach Anspruch 25 oder 26, wobei unterschiedliche Bürsten, die gesteuert abschnittsweise in variierender Intensität eingesetzt werden, vorgesehen sind.
  28. Profil nach Anspruch 27, wobei ein Bürstungseffekt durch verschiedene Bürsten vorgesehen ist, welche zeitlich gesteuert einwirken.
  29. Profil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Profil eine Oberflächenbeschichtung aufweist.
  30. Profil nach Anspruch 29, wobei eine härtende Oberflächenbeschichtungssystem eingesetzt ist.
  31. Profil nach Anspruch 29 oder 30, wobei die Oberflächenbeschichtung ein- oder mehrschichtig ist.
  32. Rahmenanordnung aus Profilen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 31, der aus Profilen zusammengesetzt ist, die an Enden miteinander verbunden sind.
  33. Rahmenanordnung aus Profilen gemäß Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die holzähnliche Oberfläche der zusammengesetzten Profile jeweils in die gleiche Richtung weist.
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