DE2820043A1 - Verfahren zum herstellen von verbundprofilstuecken fuer fenster- und tuerrahmen aus metall mit thermischer sperre - Google Patents

Verfahren zum herstellen von verbundprofilstuecken fuer fenster- und tuerrahmen aus metall mit thermischer sperre

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DE2820043A1 DE19782820043 DE2820043A DE2820043A1 DE 2820043 A1 DE2820043 A1 DE 2820043A1 DE 19782820043 DE19782820043 DE 19782820043 DE 2820043 A DE2820043 A DE 2820043A DE 2820043 A1 DE2820043 A1 DE 2820043A1
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Description

DR. ING. F. "WUESTHOFF DR-E. ν. PECHMANN
DR. ING. D. BEHRENS DIPL. ING. R. GOETZ
PATENTANWÄLTE
8OOO MÜNCHEN ÖO SCIIWEIÜEHSTHASSE S TELEFON (089) 68 20 TfLEI 5 24 070
TELXOHiHUI ι PBOTEOTPATEHT MÜNOHEJr 1A-50 671 8.Mai 1978
Patentanmeldung
Anmelderin:
SOCIETE DE VENTE DE L'ALUMINIUM PECHINEY 23bis, rue Balzac 75008 Paris, Frankreich
Titel:
Verfahren zum Herstellen von Verbundprofilstücken für Fenster- und Türrahmen aus Metall mit thermischer Sperre
109846/0875
DR. ING. F. WTJESTHOFF DR, E. ν. PEOHMANN
DR. ING. D. BEHRENS DIPL. ING. R. GOETZ
PATENTANWÄLTE
80OO MÜNCHEN OO SCHWEIGERSTRASSE 2 TELEFON (080) 66 20 51 TELEX 5 24 070
München
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Beschreibung
Verfahren zum Herstellen von Verbundprofilstücken für Fenster- und Türrahmen aus Metall mit thermischer Sperre
Sie Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundprofilstückes, das die Anfertigung von Fenster- und Türrahmen mit thermischer Sperre gestattet.
Der technische Fortschritt, das Streben nach Annehmlichkeit und das Bemühen um sparsames Heizen haben zu einer kräftigen Entwicklung der Fenster- und Türrahmen aus Metall und dann der Fenster- und Türrahmen mit thermischer Unterbrechung oder Sperre geführt. Gegenüber den herkömmlichen Fenster- und Türrahmen aus Holz weisen die Fenster- und Türrahmen aus Metall Vorteile durch größere Festigkeit, Schutz gegen Fäulnis und feuohtigkeitsbedingte Verformung sowie durch das leichtere Herstellen in der Serienfertigung auf.
Es hat sich jedoch rasch herausgestellt, daß der dem Metall eigene gute Wärmeaustauschkoeffizient für die thermische oder Wärmeisolierung des Gebäudes nachträglich war und schädliche Schwitzwasserbildung im Innern der Bäume mit sich brachte. Zur Milderung dieser Nachteile wurden verschiedene Verbundfenster- und Verbundtürrahmen mit sogenannter
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thermischer Sperre verwirklicht. Diese Verbundfenster- und -türrahmen verbessern nicht nur die Wärmeisolierung der Gebäude, sondern auch ihre Schallisolierung.
Bestimmte Vorrichtungen, wie z.B. die in der FR-PS 1 138 912 beschriebene, verwenden zwei Halbprofile aus Metall mit Ausnehmungen darin zum Einführen von zwei Bändern aus Isolierstoff, die, sobald sie in Stellung gebracht worden sind, die beiden Halbprofile aus Metall unter Bildung eines Rohrkörpers miteinander verbinden, in welchen ein sich ausdehnender und polymerisierender Isolierstoff eingespritzt wird, der durch sein Ausdehnen die Bänder aus Isolierstoff in ihrer Aufnahme blockiert, wobei er das Ganze fest macht und sicher zusammenhält. Die beiden Bänder aus Isolierstoff müssen ausreichend fest, also aus dichtem Kunststoff sein, damit sie beim Einspritzen des sich ausdehnenden Isolierstoffs dessem Druck von allein standhalten können.
Bei anderen Vorrichtungen wird zum Verbinden der beiden Halbprofile aus Metall eine Profilschnur aus steifem Kunststoff verwendet, die in Aufnahmen von zur Isoliersehnur komplementärer Gestalt eingeschoben wird. Die Querschnitte der Aufnahmen sind stärker als die der Isolierschnur, um deren Gleiten auf der länge der Halbprofile aus Metall zu erleichtern. Nach dem Einschieben des Verbindungs- bzw. Dichtgliedes werden die Auf "nahmen der Halbprofile aus Metall ver formt, um eine Verblockung des Ganzen zu erhalten.
Die Schnur aus Kunststoff muß eine ausreichende mechanische Festigkeit besitzen, damit sie die Verbindung zwischen den beiden Halbprofilen aus Metall sicherstellen kann. Sie ist folglich aus einem dichten Kunststoff, also verhältnismäßig teuer und wärmeleitend. Das Instellungbringen des Verbindungsbsw. Dichtgliedes ist verhältnismäßig zeitraubend und kostspüig. Selbst bei sorgfältigstem Vorgehen ist die mechanische Verbindung zwischen den beiden Halbprofilen aus Metall schlecht. Jedes muß für sieh den mechanischen Beanspruchungen
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standhalten und entsprechend dimensioniert sein. Deshalb sind die Halbprofile selbst schwer und teuer.
Bei anderen Vorrichtungen wird das bekannte Prinzip des Ausschäumens angewandt. Es besteht darin, in ein rohrkörperförmiges Profilstiick aus Metall eine polymerisierende Masse, vorzugsweise eine schäumbare Masse einzuspritzen, die den vom Profilstiick aus Metall gebildeten Rohrkörper ausfüllt, und sodann an den beiden parallelen, eine Außen- und eine Innenfläche miteinander verbindenden Seiten einen Abschnitt bzw. Querschnitt von einigen Millimetern zu entfernen, um die thermische Unterbrechung bzw. Sperre zu schaffen. Die nach diesem Arbeitsgang verbleibende eingespritzte Masse verbindet die beiden durch dieses maschinelle Bearbeiten erhaltenenen Halbprofile aus Metall miteinander. Ein derartiges Herstellungsverfahren wird in der PR-PS 2 100 177 beschrieben. Auch hier müssen die Wände des anfänglichen Hohlprofils ausreichend dick sein, um für sich allein dem Druck des Kunststoffs im Augenblick des Schäumens widerstehen zu können. Das maschinelle Bearbeiten des Hohlprofils an zwei Flächen ist ein verhältnismäßig schwieriger und kostspieliger Arbeitsgang und führt zu einem Metallverlust.
Es sind auch Ganzkunststoff-Profilstüeke hergestellt worden, wie es z.B. in der DOl-GM 1 995 167 beschrieben wird. Diese Profilstücke sind aus einem Kunststoff von hoher Dichte, damit sie eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen. Sie sind dennoch zu sehr bruchempfindlich, insbesondere in den Ecken, und lassen sich schlecht reparieren.
Es ist auch daran gedacht worden, Profilstücke aus dichtem Kunststoff herzustellen, die zur Verbesserung ihres Aussehens mit einer Aluminiumfolie von etwa 0,2 bis 0,3 mm Dicke= überzogen sind. Diese dünne Aluminiumfolie trägt dann praktisch nicht zur mechanischen Festigkeit des Profilatüekes bei.
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Es wäre vorteilhaft, über Verbundprofilstüeke zu verfugen, die alle mechanischen und thermischen Eigenschaften der Metalle und der Kunststoffe von geringer Sichte in sich vereinen. Die Fläche, an der die größten mechanischen Kräfte, sowohl die Schlag- als auch die Zug- und Druckbeanspruchungen, angreifen, muß aus Metall von einer Dicke über 0,5 mm sein. Das Innere des Profilstückes, in dem der Beanspruchungsgrad geringer ist, kann aus Kunststoff von geringer Dichte sein, vorzugsweise aus geschäumtem Kunststoff mit einer Dichte von 80 biß 250 kg/m3, vor allem von 100 bis 200 kg/m3. Die Haftung zwischen dem Metall und dem Kunststoff muß ausgezeichnet sein, damit ein einwandfreies Zusammenwirken sichergestellt ist und die jedem Bauteil eigenen mechanischen Eigenschaften genutzt werden, insbesondere voller Vorteil aus einem sich aus der Anordnung der metallischen Bauteile an den beiden sich gegenüberliegenden Flächen ergebenden Trägheitsmoment und aus der ausgezeichneten Wärme- und Schallisolierung gezogen wird, welche die Kunststoffe, insbesondere die geschäumten Kunststoffe bieten. Es ließen sich dann Halbprofile aus Metall von einer/BS&ezfcfSehen 0,5 und 1 mm verwenden, die mit einem steifen Kern aus Kunststoff von geringer Dichte kombiniert sind. Das Ganze bildet ein System, das wie ein Verbund- oder Schichtwerkstoff arbeitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verbundprofiletücke dieses Typs wirtschaftlich herzustellen.
Die Erfindung besteht in erster Linie darin, ein afes zwei Schalen zusammengesetztes starres Formwerkzeug zu benutzen, an dessen Innenfläche sieh jedes der Profilstücke aus Metall anlegt, wobei die längsgerichteten Bänder provisorisch durch Dichtglieder aus Elastomer voneinander getrennt sind, welche mit dem Formwerkzeug fest verbunden und zwischen den Rändern der Profilstücke aus Metall zusammengepreßt sind. Das starre Formwerkzeug wird nachfolgend "Formgeber·* genannt. Die Profilstücke aus Metall haben vorzugsweise einen im wesentlichen L-förmigen Quersehnitt, wobei das obere Ende des L
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in der dem kurzen Schenkel des L entgegengesetzten Richtung nach außen gebogen und im Querschnitt N-förmig ist, wobei es eine Rippe und eine daran anschließende Nut mit zum langen Schenkel des L im wesentlichen paralleler Achse bildet. Beim Instellungbringen jedes Profilstückes aus Metall in der entsprechenden Backe oder Schale des Formgebers wird die Basis des L an die entsprechende Fläche des Formgebers angelegt. Aus diesem Grunde dringt die Nut am Ende des langen Schenkels des L in eine entsprechende Nut der Formgebers oder, vorzugsweise, in eine Nut des Dichtgliedes aus Elastomer ein.
Die die Oberfläche des Verbundprofilstückes bildenden Profilstüeke aus Metall sind vorzugsweise jaiminium-Profilstücke mit einer Dicke von 0,5 bis 1 mm, die aus einem Blech hergestellt wurden, das vor der Umformung beispielsweise durch Anstreichen oder Eloxieren eine Oberflächenbehandlung erfahren haben kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Sehnitt durch ein Verbundprofilstück nach der Erfindung,
Fig. 2 ein einzelnes Profilstück aus Metall, das die Oberfläche des Verbundprofilstückes bildet,
Fig. 3 einen Schnitt durch ein Profilstück aus Metall, das in der entsprechenden Hälfte des Formgebers angeordnet worden ist,
Fig. 4 einen Schnitt durch das Verbundprofilstück in seinem Formgeber im Augenblick des Einspritzens des Kunststoffschaumes, und
Fig. 5 dasselbe Verbundprofilstück, in das Dichtglieder eingesetzt worden sind.
Das in Fig. 1 dargestellte Verbundprofilstück nach der Erfindung ist durch Zusammenfügen von zwei gleichen metallischen Profilstüeken 1 von im wesentlichen L-förmiger
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aus Aluminium mit einer Dicke von 0,7 mm, welche die Oberfläche des Verbundprofilstückes bilden, und eines Kerns 2 aus einem Kunststoffschaum mit einer Dichte von 120 kg/m erhalten worden, der den Zwischenraum zwischen den beiden Profilstiicken 1 aus Metall ausfüllt und letztere einwandfrei miteinander verbindet. Diese einwandfreie Verbindung ist für das Zusammenwirken der eine gute mechanische Festigkeit aufweisenden Profilstücke 1 mit dem isolierenden Kern 2 unerläßlich. Die Profilstücke 1 des gezeigten Beispiels sind durch Walzen aus einem Blech erhaltene Profile. Zwischen den beiden Profilstücken 1 bestehen zwei Zwischenräume oder Lücken 3» welche eine doppelte Unterbrechung der Kontinuität in der metallischen Oberfläche des Verbundprofilstückes bilden. Die Lücken 3 stellen die angestrebten thermischen Sperren dar.
Die Schwierigkeit beim Herstellen eines solchen Verbundprofilstückes ergibt sich daraus, daß die dünnen Profilstücke 1 aus Metall, jedes für sich genommen, sowohl in Längsais auch in Querrichtung biegsam und verformbar sind. Andererseits wird der verwendete Schaumstoff von geringer Dichte aus einem Gemisch von Kunststoff und eines Blähmittels erhalten, d.h. eines Produktes, welches eine große Menge Gas freisetzt. Dieses Gas übt im Zeitpunkt seiner Entstehung, vor dem Erstarren des Kunststoffes, zwischen den beiden Profilstücken 1 aus Metall einen Druck aus, der bis zu 300 000 Pascal Effektivwert erreichen kann.
Die metallischen Profilstücke 1 mit einer Dicke von weniger als 1 mm können derartigen Drüeken nicht ohne Verformung widerstehen. Sie müssen durch Anlage an den Innenwänden eines starren Formwerkzeuges oder Formgebers fest gehalten werden, der sich aus zwei symmetrischen Backen oder Schalen zusammensetzt. Diese Wände des Formgebers sind es, die dem Verbundprofilstück genaue Abmessungen entsprechend den Normen geben, die Ofoleranzen in der Größenordnung von 1/10 mm vorschreiben.
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Es besteht demnach die Aufgabe, zwischen den beiden Profilstücken 1 aus Metall eine für die thermische Sperre notwendige Lücke 3 von etwa 5 bis 6 mm beizubehalten, ohne daß die schäumbare Masse im flüssigen Zustand vor dem Schäumen, oder wenn sie während des Schäumens unter Druck steht, übertritt und zwischen das Profilstück 1 und die Wand der Schale 4 des Formgebers eindringt. Diese Aufgabe wird mit einem Dichtglied 5 aus Silicon gelöst. Das Silicon haftet am Schaumstoff nicht und hat die Eigenschaft der Elastomere, sich unter Druck elastisch verformen zu können, jedoch praktisch ohne Volumenverkleinerung. Ein die beiden Profilstücke 1 voneinander trennendes Endstück 6 des Dichtgliedes 5 hat einen sich zum Ende hin verkleinernden trapezförmigen Querschnitt, damit es wie ein Keil zwischen die beiden Ränder der beiden Profilstücke 1 eindringen und selbst unter einem Druck von der Größenordnung von 300 000 Pascal eine gute Abdichtung herstellen kann.
Außerdem müssen die Halbprofile bildenden Profilstücke 1 aus Metall rasch in den Formgeber eingesetzt, an den Innenflächen der beiden Schalen 4 des Formgebers exakt in Stellung gehalten und das Verbundprofilstück rasch aus dem Formgeber herausgenommen werden können.
Zu diesem Zweck ist in den Profilstücken 1 am langen Schenkel des L eine längsgerichtete Nut 7 von 4 mm Breite ausgebildet. Die Profilstücke 1 sind in der entsprechenden Schale 4 durch wegnehmbare Finger 8 fest gehalten, die mit dem .Formgeber fest verbunden sind und in die Nut 7 eindringen. Der kurze Schenkel 9 ragt an seinem Ende nach oben, so daß er sich in einen entsprechenden konkaven Abschnitt der Schale 4 einfügen und darin blockieren kann. Die lange Seite oder der lange Schenkel des !-Querschnitts jedes Profilstückes 1 endet in einem von der Basis des L weg gebogenen Rand. Dieser - N-förmige - Rand bildet eine Rippe 10 und eine sich daran anschließende Nut 11, welche einer Nut an der Basis des Endstückes 6 des Dichtgliedes 5 aus Silicon entspricht, die zum Einhängen des von der Rippe 10 und der Nut 11 gebildeten Randes des Profilstückes 1 dient.
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Die in der entsprechenden Nut des Dichtgliedes 5 geführte Nut 11 zwingt den langen Schenkel des L, sich an die Innenfläche des Formgebers anzulegen.
Wenn die beiden Schalen 4 zusammengefügt worden sind, ist ein Umschlag 12 des kurzen Schenkels 9 des I durch das keilförmige Endstück 6 des Dichtgliedes 5 fest an die Wand des Formgebers angepreßt. Somit sind die beiden Profilstücke 1 aus Metall auch bei nichtausgefülltem Zwischenraum gut an die Wände des Formgebers angelegt, die ihnen eine recht genaue Gestalt geben. Die Abdichtung zwischen den Profilstücken 1 ist durch die Endstücke 6 von trapezförmigem Querschnitt der elastischen, jedoch inkompressiblen Dichtglieder 5 gewährleistet. Die beiden Dichtglieder 5 haben sich als dicht erwiesen, und der während des Ausschäumens erzeugte Druck trägt noch dazu bei, daß sich die beiden Profilstücke 1 sehr exakt eng an die Gestalt des Formgebers anlegen.
Die beiden Profilstücke 1 aus Metall lassen sich in den Schalen 4 durch andere Vorrichtungen als die Nuten 7 und die Finger 8 fixieren. In den Schalen 4 können beispielsweise Sauglöcher ausgebildet sein, um die Profilstücke 1 durch Erzeugen eines Unterdruckes an die entsprechenden Schalen 4 anzupressen.
Beim gezeigten Beispiel sind die beiden Profilstücke 1 aus Metall von gleicher Gestalt? es lassen sich aber auch Verbundprofilstücke aus zwei dünnen metallischen Profilstücken 1 verschiedener Gestalt herstellen.
Um eine Schwächungszone zu vermeiden, sind die die thermischen Sperren bildenden Lücken 3 nicht einander gegenüber anzuordnen. Jede der Ittcken 3 wird somit einer metallischen und vorzugsweise an den Enden des Verbundprofilstückes
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gelegenen Fläche/angeordnet, wie in Fig. 1 dargestellt.
Schließlich deutet jede eine thermische Sperre bildende lücke 3 einen Hals zwischen der Nut 11 eines Profilstückes
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und äem Umschlag 12 des anderen Profilstückes 1 an„ Der Kunststoff des Kerns 2 zeigt sich an der Oberfläche des Verbundprofilstückes nur am Grund des Halses und ist daher gegen jegliche mechanische Beschädigung gut geschützt. Es wird sogar geraten, jeden Hals, wie in Fig. 5 dargestellt, dazu zu benutzen, die Befestigungsansätze von Dicht gliedern 13 und 14 an der Schlagleiste bzw, am Fensterscheibenfalz darin einzusetzen. Die Dichtglieder 13 und H sind auf diese Weise am Verbundprofil stück gut festgeklemmt und bilden gleichzeitig einen wirksamen Schutz der thermischen Sperren gegen jegliche mechanische oder klimabedingte Beschädigung.
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erseite

Claims (10)

1A-50 671 PATENTANSPRÜCHE
f 1 .J Verfahren zum Herstellen von Verbundprofilstücken mit Thermischer Sperre für Fenster, die sich aus zwei dünnen Profilstücken aus Metall und einem mit ihnen verbundenen Kern aus geschäumtem Kunststoff zusammensetzen, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Profilstücke (1) aus Metall je an die Innenfläche einer Schale (4) eines zweiteiligen Formgebers angelegt werden, wobei die längsgerichteten Ränder der beiden Profilstücke (1) durch mit den Schalen (4) fest verbundene Dichtglieder (5) aus einem Elastomer voneinander getrennt sind, welche zwischen den entsprechenden Rändern der Profilstücke (1) zusammengepreßt sind, und daß dann eine schäumbare Masse an einem Ende des Formgebers zwischen die beiden Profilstücke (1) eingespritzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß an den Profilstücken (1) aus Metall, vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung, mit einer Dicke zwischen 0,5 und 1 mm und von im wesentlichen L-förmigem Querschnitt das obere Ende des L in der dem kurzen Schenkel (9) des L entgegengesetzten Richtung nach außen gebogen und im Querschnitt N-förmig ist, wobei es eine Rippe (10) und eine daran anschließende Nut (11) bildet, welche in eine entsprechende Nut des Formgebers eindringt, vorzugsweise in die Fläche des Dichtgliedes (5)ι die am Fuß eines im Querschnitt trapezförmigen Endstückes (6) des Dichtgliedes (5) gelegen ist.
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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der der Basis des L entsprechende Schenkel (9) jedes Profilstückes (1) an die Fläche des Formgebers angelegt wird, wodurch die Nut (11) des Profilstuckes (1) gezwungen ist, in die entsprechende Nut des mit dem Formgeber fest verbundenen Dichtgliedes (5) einzudringen.
4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Profilstücke (1) im langen Schenkel des L eine Nut (7) aufweisen, die im Zusammenwirken mit Fingern (8) das Profilstück (1) vor dem Ausschäumen in Stellung hält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß zum Herstellen des inneren Kerns (2) eine Masse verwendet wird, die einen geschäumten Kunststoff mit einer Dichte zwischen 80 und 200 kg/m^ ergibt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Profilstücke (1) mit großen Abmessungen von beispielsweise 6 m hergestellt und zur Anfertigung von Fenstern aller Formate maschinell auf die gewünschten Abmessungen bearbeitet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Dichtglieder (5) aus einem siliconhaltigen Werkstoff sind.
8. Verbundprofilstück, das gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellt worden ist, dadurch gekennzeichnet , daß die thermischen Sperren zwischen den Profilstücken (1) aus Metall am Grund eines Halses (Lücke 3) ausgebildet sind, der durch die Ränder der Profilstücke (1) geschützt ist.
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9. Verbundprofilstück nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Hälse (Lücken 3)» an deren Grund die thermischen Sperren ausgebildet sind, als Aufnahme für die Befestigungsansätze von Dichtgliedern (13,H) dienen.
10. Vorrichtung mit zwei starren Schalen für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß jede Schale (4) Hilfsmittel (Pinger 8) zum Pesthalten eines dünnen Profilstückes (1) aus Metall an ihrer entsprechenden Innenfläche sowie ein Dichtglied (5) aus einem Elastomer aufweist, von dem ein Endstück (6) keilförmig zwischen die Ränder der beiden Profilstücke (1) eindringt und das am Fuß des Endstückes (6) eine Nut aufweist, die einer Hut (11) des Profilstückes (1) aus Metall entspricht.
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DE19782820043 1977-05-11 1978-05-08 Verfahren zum herstellen von verbundprofilstuecken fuer fenster- und tuerrahmen aus metall mit thermischer sperre Withdrawn DE2820043A1 (de)

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