DE2605731A1

DE2605731A1 - Kraftschluessige verbindung von kunststoffprofilen ohne schweissen

Info

Publication number: DE2605731A1
Application number: DE19762605731
Authority: DE
Inventors: Helge Becker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-02-13
Filing date: 1976-02-13
Publication date: 1977-11-03
Also published as: DE2605731B2; FR2341058A1; FR2341058B3; BE851397A

Description

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An das

Deutsehe Patentaat

Zweibrückenstraße 12
8000 Hünchen 2

Hiermit beantrage ich Patentschutz für die nachstehend beschriebene

Erfindung.

Ich benenne mich selbst, wohnhaft unter obiger Anschrift,.als Erfinder.

Z»Zt. studiere ich als gelernter Stahlbauschlosser an der Fachhochschule

in Köln Bauing. Wesen·

Ich versichere, daß nach meinem Wissen weitere Personen nicht an der

Erfindung beteiligt sind·

Kraftschlüssige Verbindung τοη Kunststoffgrofilen entschweißen.

Die Erfindung bezweckt, die Verbindung von Kunststsoffprofilen zu vereinfachen und dabei gleichzeitig die Belastbarkeit solcher Verbindungen und deren Verwindungssteifigkeit zu erholten« Eck-, T- und Kreuzverbindungen von Kunststsoffprofilen werden im Bauwesen, beim Höbelbau, bei Dekorationen und in vielen anderen Branchen benötigt. Als Beispiel wird die Erfindung beim Einsatz im Bauwesen geschildert, und hier wiederum für das Teilgebiet Tür- und Fensterbau aus Kunststoffprofilen (vorwiegend extrudiertes Eart-PVC)·

Nach dem heutigen Stand der Technik werden ein- oder mehrkammerige Kunststoff profile mit oder ohne Metallverstärkung in Inneren, mit oder ohne eingeschobene Verbindungsteile auf Stumpfschweißmaschinen mittels Plastifizierung an Heizspiegeln verschweißt* Dieses Verfahren erfordert ein sehr zeitaufwendiges Abarbeiten der auf den Außenflächen austretenden Schweißwülste. Dieser bekannte preistreibende Nachteil bei der Herstellung von Kunststoffenstern hat zu verschiedenen Verbesserungen angeregt, die aber alle noch nicht voll befriedigen können« Es sind dies u.a. 1«) Schweißen in Schablonen, die den beim Schweißvorgang plastifizierten Teil der Kunststoffprofile in der Stauchphase am Austreten hindern und praktisch ins Profilinnere drücken.

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2.) Abscheren der Schweißwülste durch keilförmige Beilagen, die sich mit

dem Vorschub in der Stauchphase aufeinander zu bewegen. 3·) Automaten mit Fräs- und Schleifwerkzeugen, welche nach Erkalten die ausgetretenen Schweißwülste rasch abnehmen·

hm) Klebverbindungen mit oder ohne eingeschobene Verbindungsteile. Alle bisher bekannten Verfahren, welche die Herstellung von Verbindungen an Kunststoffprofilen beschleunigen sollen, können die erwartetes optische Perfektion der Oberfläche nicht herbeiführen, weil Kunststoffprofile nach dem heutigen Stand dear Technik noch nicht mit den dafür unabdingbaren geringen Toleranzen hergestellt werden können.

Eine andere Situation findet man z.B. in der Aluminiumindustrie. Sort hat man Tor Jahren auch Schweißverbindungen bevorzugt. Sie damit verbundenen Nachteile durch erforderliche Nacharbeit vermeidet man heute vor allem in der Massenproduktion durch Schraub-, Niet-, Spreiz- oder Klemmverbindungen. Aufgrund der bei Aluminiumprofilen gegenüber Kunststoff wesentlich geringeren Maßtoleranzen konnten diese Verbindungsarten zu einer Perfektion entwickelt werden, die sie marktbeherrschend werden ließ.

Sie Materialeigenschaften der vorwiegend für die Profilherstellung verwandten Kunststoffe lassen solche Verbindungen ohne Verwendung von Metalleinschüben nicht zu· Sie dabei auftretenden Kräfte durch Zug, Brück oder Scheren können auf die Sauer infolge des in zahlreichen Versuchen nachgewiesenen kalten Flusses nicht aufgenommen werden·

Sie Erfindung bezweckt, die Anwendung der beim Aluminium bekannten Terbindungsmethoden auch bei Kunststoffprofilen zu ermöglichen. Hierzu ist es erforderlich

1.) die Haßtoleranzen auszugleichen

2.) die dauerhafte Verbindung zwischen Kunststoffprofil und Verbindungeteil werkstoffgerecht sicher zu stellen·

Sazu dient das Verfahren gemäß Erfindung, indem an Stelle der bisher übliohen Stumpfschweißmaschinen aus der Aluminiumverarbeitung bekannte geräte eingesetzt werden, die entsprechend zugeschnittene Profile in vorgegebenen Winkeln aufeinander zu führen. Vor dem endgültigen Zusammenführen der Zuschnitte werden entsprechende Verbindungeteile eingeführt. Sie Abbildung zeigt eine mögliche Fora eines Verbindungsteiles, das sowohl durch Schneiden von Meterware als auch nach anderen Verfahren wie z.B. Sprits- oder Druckguß hergestellt werden kann· Sa Kunststoffe bei Kaltverformung zu spröden Brüchen neigen, was bei Aluminium nicht so gravierend ist, müssen die zu verbindenden Profilstüoke in einer entsprechend großen Zone vor der Verfor-

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mung vorgewärmt werden· Hierbei genügt eine wesentlich geringere Temperatur (ca. 80 - loo°C) als für die" bei Stumpf verschweißungen erforderliche Tollplastifizierung (21o - 25o°C)· TTm die Aufheizzeit der zu verbindenden Kunststoffprofile bei reduzierter Temperatur zu verkürzen, können die einzuschiebenden Verbindungsteile vorgewärmt werden. Der Ablauf der Verbindung beginnt mit dem Einspannen der zu verbindenden, im Verbindungswinkel zugeschnittenen Profilstücke und deren Erwärmung mittels Heißluft, angelegt» ten Heizelementen oder ähnlichem« Zur Beschleunigung des eigentlichen Verbindungsvorganges kann auch eine gesonderte Vorwärmung erfolgen, so daß die Profilstücke in für die Verbindung geeigneter Temperatur eingespannt werden· Es ist dann zu beachten, daß der Einspanndruck auf den nicht plastifizierten Profilteil aufgebracht wird. Der Ausgleich etwa vorhandener Maßtoleranzen erfolgt durch beweglich gelagerte Andruckplatten wie in meiner Anmeldung vom 12.lo.1975, registriert unter Hr. P 25 k$ 9kk.3 beschrieben.

Fach dem möglichst fugendichten Zusammenschieben der Profilstücke über das Verbindungsteil werden die infolge der Erwärmung leicht verformbaren Wandungen von allen Seiten gleichmäßig gepresst. Auf den später sichtbar bleibenden Außenflächen erfolgt der Druck mit glatten Anlagen, die nur etwa vorhandene Toleranzen ausgleichen Auf der oder den später nicht mehr sichtbaren Seiten, kzv. dort, wo es aus optischen Gründen akzeptiert werden kann, erfolgt der Druck mit einem dem Verbindungsteil entsprechenden Gegenstempel, der die Jlastifizierte(n) Profilwandunfi(en) in die dafür vorgesehenen Vertiefungen der Verbindungsteile drückt und bis zum Erkalten festhält· Thermoplastische Kunststoffe haben das Bestreben, Verformungen beim Abkühlen wieder auszugleichen. Daher ist es zweckmäßig, die Druck-Gegenstempel aus wärmeabführendem Material herzustellen, bzw. diese in geeigneter Weise zu kühlen.

Um eine gegen Luft und Wasser dichte Verbindung zu erhalten, wird auf die Stoßstellen der zu verbindenden Kunststoffprofilstücke vor des Zusammen« drücken geeigneter Klebstoff oder ein Kunststofflösemittel angegeben. <9tX Die Festigkeit der Verbindung selbst wird durch Angeben eines Klebers zwischen Verbindungsteil und Kunststoffprofil erhöht.

Aus statischen Gründen ist es bei Überschreitung einer bestimmten freien Länge erforderlich, Hohlkammerprofile aus Hart-PVC z.B. für Fenster- und Türkonstruktionen mit eingeschobenen Stahl- oder Aluainiumprofilen zu ver-

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stärken. Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Kunststoffes und der Einschöbe werden letztere bisher normalerweise in den Ecken nicht kraftschlüssig verbunden, obwohl dies zur Erhöhung der Terwindungssteifigkeit der Verbindungen wünschenswert wäre. Die--wird bislang in erster Linie bei Penstern aus Weich-PVC-Profilen praktiziert, die aber relativ teuer sind, weil sie unabhängig von der Größe überhaupt nicht ohne Verstärkung verarbeitet werden können· Ein Verbindungsteil nach dieser Erfindung bezweckt nicht nur die Herstellung einer Verbindung von Kunststoff prof ilen ohne Verschweißet» sondern auch die Aufnahae etwa notwendig werdender Verstärkungen in kraft schlüssiger Weise» Wie weiter oben schon erwähnt, wendet man bei der Verbindung von Aluminiumprofilen unter andern auch Klemmverbindungen an, bei denen eine ausgestanzte Zunge oder Delle federartig in eine Aussparung des Verbindungsteiles eingreift, so daß ein Lösen nur unter Zerstörung des Materials möglich wäre· Diese Technik wird im Sinne dieser Erfindung für die kraftschlüssige Terbindung von Verbindungsteil und Verstärkungseinschub angewandt, indes die Verbindungsteile sich an Ihren Enden verjüngen und eine gegen die Einschubrichtung der Verstärkungen stehende Verzahnung haben· degen diese stent sich dann die vorher angstanzte Zunge des eingeschobenen Verstärkungsprofils, wodurch ein kraftSchlussige Verbindung zustande kommt. Wird diese Verbinauf Zug beansprucht, spreizt sich der über das Verbindungsteil geschobene Teil des Verstärkungseinschubes gegen das ihn umgebende Profil, voduroh die Verbindung mit zunehmende» Zug nur noch fester werden kann. Bei Angriff in entgegengesetzter Sichtung durch Druck, kann die angestanzte Zunge nur weiter auf das Verbindungsteil zu geschoben werden, wo sie erneut in eine Aussparung der Verzahnung eingreift, wodurch ebenfalls die Verbindung nur noch fester werden kann·

Eine Variante der Verbindungeart kann praktiziert werden, indem das Veretärkungsprofil nicht vor dem Eischieben sit einer angestanzten Zunge versehen wird, sonder nach den Einschieben mit den vorerwähnten Segenstempel gleichzeitig mit dem umgebenden Plastikprofil «ungen- oder dellenartig in die Aussparungen des Verbindungsteile» gedrückt wird.

Da ja Kunstetoffprofile nicht iaaer rechtwinklig miteinander verbunden werden, müssen für andere als 90° Winkel verstellbare Verbindungeteile benutzt werden· Diese sind prinzipiell den beschriebenen Verbindungsteile gleich, bestehen aber aus 2 Teilen, die am Scheitelpunkt kammfSrmig ineinandergreifen und mittels einer Schraub-, Niet- oder ähnliehen Verbindung

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durch fluchtende Bohrungen in den' Kaamzinken in jedem beliebigen Winkel fixiert werden können·
— Bei T-förmigen Verbindungen (Pfosten und Riegel) im rechten Winkel genügt ein Verbindungsteil entsprechend den Eckteil, jedoch einschenklig» mit einem Gewinde in der Mitte der Kopffläche oder ein«fixierten Gewindemutter hinter einer Bohrung, in welche eine Schraube so eingreift, daß sie nach Anzug das Verbindungsteil fixiert, oder mit einer geschlossenen Kopffläche, die mittels einer sebstschneidenden Schraube das Verbindungsteil anzieht und fixiert.

Bei Fenster- und Türkonstruktionen können aber auch durch Torgegebene Öffnungen an Bau T-Verbindungen notwendig werden (Pfosten und Hiegel), die nicht rechtwinklig (» 9o°) zum Rahmen- oder Flügelprofi^/etehen· Ua nicht für jeden möglichen Winkel ein spezielles Verbindungsstuck mit erheblichen Werzeugkosten fertigen und häufig über sehr lange Zeiträume auf Lager vorhalten zu a&ssen, wird für solche Verbindungen ein dem gewünschten Winkel stufenlos anzupassendes Verbindungsteil eingesetzt. Ein solches Verbindungsteil im Sinne dieser Erfindung gleicht im Prinzip auch dem bereits beschriebenen Eck-Verbindungsteil. Es genügt aber hier auch wieder 1 Schenkel, wie für die rechtwinklige T-Verbindung beschrieben· TTm beliebige Winkel einstellen und kraftsohlüssig rerbinden zu können, ist der Kopf rund ausgebildet und gebohrt und geschlitzt· Sie Hälfte der Bohrung ist in der Längsrichtung ( 90° zur Bohrung) so geschlitzt, daß eine rechteckige Gewindemutter mittels einer Schraube durchgeetekt werden kann, die dann durch Drehen in die Bohrung eingreift· Die äußere Fläche der oberen Hälfte des Kreissegmentes ist zur Erhöhung der Reibungskräfte gerauht. Die im Grundriß rechteckige Gewindemutter ist im Querschnitt dreieckig, so daß die nach oben stehende Kante sich in die innere Fläche der Bohrung im Verbindungsteil eindrückt und so zusammen mit der aufgerauhten Außenfläche des Verbindungsteils dieses sicher im gewünschten Winkel fixiert«

Die Verbindung der Kunststoffprofile geschieht dann analog zur recht^tokligen Eckverbindung. Auch hier kann ein Verstärkungseinschub mit angestanxter Zunje oder Delle eine Verbindung bewirken, die nur unter Zerstörung des Materials wieder lösbar ist·

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Wenn in den vorstehenden Beschreibungen die Hede von Kunststoffprofilen ist und die Anwendung der Erfindung am Beispiel von ¹SHt- und Fensterkonstruktionen geschildert wird, si sind in erster Linie die für diese Zwecke vorwiegend verwandten geschlossenen EohlkaBMerprofil· (Ein- oder Mehrkaaner) gemeint·' Biese werden üblicherweise mit Formstählen oder Aluminium als C-, IT- oder Rechteckrohr-Profil verstärkt« Selbstverständlich kann die Profilverbindung nach dieser Erfindung auch bei offenen Kunststoffprofilen angewandt werden, sowie bei Verstärkungen, in geschlossenen Profileai mit L-, T- oder Flachstählen, bzw· mit entsprechenden Aluminiuaprofilen. Zur kraftschlüssigen Verbindung solcher Verstärkungen werden im Prinzip gleiche Verbindungsteile verwandt, jedoch verjüngen sich diese an ihren Enden nicht um die Wandstärke des einzuschiebenden Verstärkungsprofiles sondern sind in Endteil geschlitzt und halten in diesen Hüten die an die Verstärkungen angestanzten Zungen mittels gegenläufigen Zahnreihen, deren Abstand zueinander der Dicke, des Einschubes entspricht·

Leerseite

Claims

Anspruch 1

Verbindung von Kunststoffprofilen ohne Verschweißung mittels eingeschobener Verbindungsteile, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsteile auf ihren Außenseiten Vertiefungen haben, welchen die plastifizieren Profilwände durch Druck von Außen angepasst und so in eine^ Form gebracht werden, die eine Bauerhafte, verwindungssteife und zug- und druckfeste Verbindung gewährleistet.

Anspruch 2

Verbindungsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Enden um die Wanddicke eines etwa erforderlich werdenden Verstärkungaeinschubes aus Stahl, Aluminium oder sonstigen der Verstärkung dienlichen Materialien, abgestuft und entgegen der Einschubrichtung verzahnt sind zur Aufnahme federnd in die Einschubprofile eingestanzter Zungen, Dellen oder Taschen·

Anspruch_3

Verbindungsteil nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß seine Außenseiten sich nicht verjüngen, dafür aber zur Aufnahme von L-, T- oder Flachprofilen Nuten iiaien, deren gegenüberliegende Wandungen gegen die Einschubrichtung verzahnt sind, um die An diese Verstärkungsprofile ein-

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gestanzten federnden Zungen, Dellen oder Taschen festzuhalten·

Verbindungsteil nach den Ansprüchen 1-5, gekennzeichnet, dadurch, dafi es aus zwei Haltstücken besteht, deren Kopfenden kaaeartig ineinandergreifen, und durch fluchtende Bohrungen in den Kammzinken mittels Schrauben» Nieten, Keilen ode* Ähnlichem eine Fixierung der beiden Halbstücke in beliebigen Winkel* zueinander ermöglicht«^:

Anspruch 5

Verbindungsteil nach Anspruch 1-4-, gekennzeichnet dadurch, daß es nur aus einem Schenkel besteht, dessen Kopffläche in 9o° zur Mittelachse steht, die in ihres Hittelpunkt ein Gbrinde oder in einer Aussparung hinter einer entsprechenden Bohrung eine gegen Verrutschen gesicherte Gevindeautter hat, oder ohne solche Vorkehrungen mittels selbstschneidender Schrauben befestigt wird«

Verbindungsteil nach Anspruch 5» gekenzeichnet dadurch, daß zur Herstellung von T- Verbindungen in beliebigen Winkeln der Kopf als Halbkreis ausgehülst, der auf seiner äußeren Fläche anrauht ist, eine dem äußeren Halbkreis entsprechende Bohrung hat, die bis zur Mitte ihres Durchmesser« in Querrichtung (9o° sur Bohrung) so geschlitzt ist, daß eine im Grundriß recht· •ckige, in Querschnitt jedoch dreieckige Mutter auf einer Schraube durchgesteckt werden kann, die nach Drehung ua optimal 9o° mit ihren überstehenden Enden in die Bohrung eingreift und zusammen mit der durch die spitz zulaufenden Oberkante erzielten Einkerbung im Inneren der Bohrung und deren aufgrauhter Außenfläche eine absolut stabile Verbindung nach Anziehen der Schraube garantiert.

Anspruch_7

Kombination der Verbindungen nach Anspruch 1-6 mit dem Verfahren nach meiner Anmeldung vom 12.lo.1975, Reg. »r· P 25 k$ 9^.3» gekenzeichnet dadurch £aß, der Tüeranzausgleich während des Verbindungsvorganges durch federnd gelagerte Druckplatten erfolgt»

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