DE3146660C2

DE3146660C2 - Verfahren zum Verbinden von Profilen aus Kunststoff

Info

Publication number: DE3146660C2
Application number: DE3146660A
Authority: DE
Inventors: Hans 8671 Oberkotzau Pentner; Karl 8673 Rehau Zapf
Original assignee: Rehau Plastiks GmbH
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 1981-11-25
Filing date: 1981-11-25
Publication date: 1984-04-26
Also published as: DE3146660A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Zierprofilen aus Kunststoff. Die Profilenden werden erfindungsgemäß von der Oberfläche aus divergierend zur Profilbasis angeschnitten und anschließend derart gegeneinander fixiert, daß der Schnittpunkt der divergierenden Schnittlinien außerhalb der Profiloberfläche liegt. Dadurch wird ein Spaltbereich an der Profiloberfläche gebildet, welcher zusammen mit dem durch die divergierenden Schnittflächen gebildeten Aufnahmeraum mittels einer heißen, unter Druck stehenden Kunststoffschmelze ausgefüllt wird, wobei die Enden der Profilzuschnitte in einer umgreifenden Spritzgußform festgehaltert sind.

Description

^rofilzuschnitten eingespritzt werden kann. Druck und Temperatur bewirken dabei, daß die Profilzuschnitte an ien Schnittflächen aufschmelzen und sich homogen mit ier eingespritzten Kunststoffmasse verbinden. Auf diese Weise wird eine Profilverbindung geschaffen, die eine iierkömmliche Klebeverbindung solcher Profilzuschnitte in ihrer Wirkung bei weitem übersteigt und die bekannte homogene Wirkung einer Schweißverbindung erzielt, ohne die Nachteile der bekannten Schweißverfahren zu beinhalten. Dabei schaffen die divergierend zuelnanderverlaufenden Profilenden einen vergrößerten Aufnahmeraum, so üaß eine größere Menge von Kunststoffschmelze zwischen die Profilenden eingebracht werden kann, wodurch die zur Herstellung der Schweißverbindung erforderliche Wärmemenge aus der Schmelze vergrößert wird.

Wesentlich ist hierbei, daß die Profilenden selbst bei der Herstellung der Schweißverbindung nicht vorgewärmt sind, um thermische Beeinträchtigungen von vornherein zu vermeiden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren muß also die zur Herstellung der homogenen Schweißverbindung erforderliche Schweißwärme aus der in den Aufnahmeraum zwischen den Profilzuschnitten eingespritzten Kunststoffschmelze selbst in die Schnittbereiche der Profilenden einfließen. Hierzu ist erforderlich, daß eine ansprechende Menge der Kunststoffschmelze zur Verfügung steht, da andernfalls bei zu wenig Schmelze im Aufnahmeraum zwischen den beiden Profilzuschnitten eine zu rasche Abkühlung der Schmelze erfolgen kann, noch bevor der eigentliche Schweißvorgang beendet ist. Dies wäre z. B. dann der Fall, wenn die Profilenden mit den zueinander gerichteten Schnittbereichen durchgehend einen Spaltabstar.d von beispielsweise nur 0,3 mm aufweisen würden.

Die Erfindung vermeidet diese Schwierigkeit mit der Schaffung eines vergrößerten Aufnahmeraumes für die Kunststoffschmelze durch die divergierend zueinander verlaufenden Profilenden. Dieser Aufnahmeraum wird mit seinem Kernbereich nach der Füllung mit der Schmelze als Wärmereservat benutzt. Dabei wird berücksichtigt, daß die Schmelze im Augenblick des Einspritzens an den divergierend zueinander gerichteten Profilschnitten schneller abkühlt als im Inneren des Aufnahmeraumes.

Diese schnelle Abkühlung erfolgt bei der Berührung der Schmelze mit den beispielsweise auf Raumtemperatur liegenden Profilzuschnitten. Diese Abkühlung wird jedoch unmittelbar wieder aufgehoben durch die aus dem Mittelbereich des Aufnahmeraumes, d. h. aus dem Kern der eingespritzten Schmelze an die Schnittflächen abfließende Schmelzwärme. Diese Schmelzwärme bewirkt die Schaffung eines Schmelzbereiches in die Profilschnlttflächen hinein, d. h., die Schnittfläche wird in einer bestimmten Tiefe durch die nachfließende Schmelzwärme aufgeschmolzen und bildet somit mit der in den Aufnahmeräumen eingespritzten Kunststoffschmelze eine homogene Masse. Diese homogene Masse schafft letztlich die homogene Schweißverbindung zwischen den beiden Profilteilen. Hierbei erscheint es erforderlich, daß die in den Aufnahmeraum zwischen den Profilzuschnitten eingespritzte Kunststoffschmelze in der chemischen Zusammensetzung dem Profilmaterial der Profilzuschnitte selbst entspricht.

Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt im oberen Bereich der Profilzuschnitte, d. h. im Bereich der Spaltöffnung, wenigstens einen Abstand von 0.3 mm der Profilzuschnitte voneinander. Dies ist erforderlich, damit die in den Aulnahmeraum eingespritzte Kunststoffschmelze

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auch die gewünschte homogene Verbindung bis hinauf in die Spitzen im Bereich der SpaltCffnung bewirkt. Würden nämlich die Profilzuschnitte keine solche Spaltöffnung aufweisen, wäre keine Gewähr dafür gegeben, daß die homogene Profilverbindung auch im Bereich der Spitzen der Profilzuschnitte stattfinden würde. Die Breite der Spaltöffnung ist über den erforderlichen Bereich von 0,3 mm hinaus beliebig, so daß hier optische und geschmackliche Anforderungen an die Profilverbindung befriedigt werden können. Es besteht au^h keine Gefahr, daß die Kunststoffschmelze aus der Spaltöffnung ausdringt und somit über den Oberflächenbereich der Profilzuschnitte hinausdringen könnte. Der Oberflächenbereich der Profilzuschnitte ist vielmehr fest in der Spritzform gelagert, so daß die Kunststoffschmelze nicht über die Spaltöffnung hinausdringen kann.

Durch die Schaffung der homogenen Schweißverbindung über den gesamten Schnittbereich der Profilzuschnitte durch Zuführung der Schweißwärme aus der in den Aufnahmeraum zwischen den Profilzuschnitten eingespritzten Kunststoffschmelze wird auch bewirkt, daß bei Profilen mit eingebetteter Metall- oder metallisierter Folie eine Oxydation der Folie ausgehend vom Schnittbereich unterbleibt. Die Verschweißung zwischen den Profilzuschnitten und der Kunststoffschmelze schafft gleichzeitig eine Versiegelung der Folienschnittstelle bei der Verwendung von Profilen mit innenliegender Metallfolie, so daß jedes Eindringen von Feuchtigkeit in diesen empfindlichen Bereich des Profils verhindert wird.

Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachstehend wie folgt beschrieben, wobei die beigefügte Schemazeichnung eines Verbindungsbereiches zwischen zwei Profilzuschnitten zugrundegelegt wird. Die beiden Profilzuschnitte 1, 2 sind Zierprofile und bestehen aus einem Kunststoff-Unterteil 11, 21, einer Zierfolie 12, 22 und einer Kunststoffschicht 13, 23. Das Profil 1, 2 kann beispielsweise im Koextrusionsverfahren hergestellt sein, wobei erst das Unterteil 11, 21 beispielsweise aus einem weich bzw. halbhart eingestellten PVC extrudiert wird. Daraufhin wird auf dieses Extruslonsprofil die Zierfolie 12, 22, welche aus dünnem Aluminium, Stahl oder sonstigen andersfarbigen Einlagen bestehen kann, aufgebracht. Die Zierfolie 11, 21 kann dabei ein- oder beidseitig mit einem Haftvermittler präpariert sein, um eine einwandfreie Verbindung mit dem extrudieren Profilmaterial herzustellen. Über die Zic folie 12, 22 ist zusätzlich eine Schutzschicht 13, 23 aufgebracht, z. B. durch Extrusion, welche ebenfalls aus einem weich oder halbhart eingestellten PVC-Material bestehen kann. Diese Schutzschicht 13, 23 besteht aus einem transparenten PVC-Material, um das Durchscheinen der Zierfolie 12, 22 zu ermöglichen, sie dient andererseits dazu, mechanische oder auch chemische Schädigungen der Zierfolie 12, 22 zu verhindern.

Die zu verbindenden Profilenden 14, 24 sind derart zugeschnitten, daß sich durch den divergierenden Verlauf der Schnittflächen von der Profiloberfläche zur Profilbasis hin ein sich erweiternder Aufnahmeraum 3 ergibt, der mit der Kunststoffschmelze 31 ausgespritzt wird. Der Aufnahmeraum 3 besitzt eine Spaltöffnung 32 im Oberflächenbereich, welche wenigstens 0,3 mm betragen soll.

Zur Durchführung des Verfahrens werden die Enden der Profile 1, 2 in eine Spritzgußform eingelegt derart, CrQ sich von der Spaltöffnung 32 aus ein divergierend nach unten verlaufender Aufnahmeraum ergibt, wobei das Volumen des Aufnahmeraumes 3 von der Spaltöffnung im Oberflächenbcreich zur Basis der Profile hin ste-

Ug zunimmt. Der Aulnahmeraum 3 wird nach dem Schließen der Spritzgußform mit der Kunststoffschmelze 31 ausgespritzt. Dabei wird das Kunstsloffmaterial - im vorgenannten Beispiel weich oder halbhart eingestelltes PVC - in einem Kolben- oder Extruderspritzzylinder einer handelsüblichen Spritzgießmaschine aufgeschmolzen und mit einer Temperatur von ca. 180-195° C und mit ca. 140 bar Druck in den Aufnahmeraum 3 zwischen den Enden der beiden Profile 1, 2 eingespritzt.

Durch den Einspritzdruck und die Einspritztemperatur werden die Schnittflächen 14, 24 der Profile 1, 2 kurzzeitig so weit erhitzt, daß die Verschweißung zwischen der Kunststoffschmelze und den Schnittflächen 14, 24 der Profile 1, 2 einsetzt. Die bei der Berührung der heißen Kunststoffschmelze mit den auf Raumtemperatur liegenden Schnittflächen 14, 24 eintretende Abkühlung der Schmelze im Berührungsbereich wird durch die aus dem Kernbereich der in den Aufnahmeraum 3 eingespritzten Kunststoffschmelze 31 nachdringende Schmelzetemperatur aufgehoben und die zur endgültigen Verschweißung erforderliche Schweißwärme fließt aus diesem Schmelzekern in die Berührungsbereiche der Schmelze mit den Schnittflächen 14, 24 ab. Durch diese Schmelzwärme wird die beim Einspritzen begonnene homogene Verschmelzung zwischen der Schmelze und den Profilenden fortgesetzt und vollendet.

Nach der Abkühlzeit bei geschlossener Spritzform, die je nach Querschnittgröße der zu verbindenden Profilenden variieren kann, werden die miteinander verbundenen Profilenden aus der Spritzgußform entnommen. Im Bereich der Profilverbindung hat sich eine homogene Verbindung eingestellt, die sich durch eine innige Verschweißung der eingespritzten Kunststoffschmelze mit den Enden der Profile 1, 2 im Bereich der Schnittflächen 14, 24 auszeichnet. Durch entsprechende Formgestaltung bei der Spritzgußform ist ein Nacharbeiten der verbundenen Profilenden nicht erforderlich.

Durch ein Variieren der Zuschnitte an den Enden der Profile 1, 2 z. B. durch stufenförmiges, sägezahnförmiges oder sonstwie geformtes Ausschneiden kann zusätzlich zu der geschilderten Schweißverbindung ein Verzahnen und Verkraüen der eingespritzten Kunststoffschmelze erfolgen. Auch können durch eine Verbreiterung der Spaltöffnung im Oberflächenbereich der zu verbindenden Profile 1, 2 auf der Sichtseite verschieden geartete optische Effekte erzielt werden. Diese Verbreiterung kann im Oberflächenbereich beispielsweise auch partiell erfolgen, so daß hier z. B. zickzackförmige oder sonstwie geformte Schweißnähte möglich sind. In beiden Fällen muß das Volumen der eingespritzten Kunststoffschmelze entsprechend an die anderen Gegebenheiten angepaßt werden.

Das Verfahren kann bei den verschiedensten Profilformen angewendet werden, wobei als Kunststoffmaterialien grundsätzlich thermoplastische Kunststoffe wie PVC, ABS, PE, PP, PA usw. in Frage kommen. Zur Durchführung des Verfahrens ist es vorteilhaft, die Materialzusammensetzung der einzuspritzenden Kunststoffschmelze mit dem Kunststoffmaterial der Profilzuschnitte 1, 2 abzustimmen. Auf diese Weise läßt sich eine gute und homogene Verbindung zwisghen den Profilen 1, 2 erzielen. Dabei ist es erforderlich, daß die einzuspritzende Schmelze den jeweiligen thermoplastischen Materialtypen entsprechend an der obersten Temperaturgrenze verarbeitet werden muß, damit die unmittelbar beim Einspritzen der Schmelze in den Aufnahmeraum zwischen den auf Raumtemperatur liegenden Profilzuschnitten 1, 2 einsetzende partielle Abkühlung durch Rückerwärmung aus dem Schmelzekern wieder aufgehoben und die Schweißtemperatur in den Verbindungsbereichen bis zur Herstellung der homogenen Verbindung über den gesamten Schnittbereich 14, 24 wieder eingestellt werden kann. Hierbei wird mit den verschiedenen Kunststoffen gemäß nachstehender Temperaturaufstellung gearbeitet:

PVC	180-190⁰C
ABS	210-22O⁰C
PE	190-210⁰C
PP	210-230°C
PA	240-260° C

Das Verfahren kann für Profil verbindungen sowohl im Innen- als auch im Außendienst eingesetzt werden. Eine negative Beeinträchtigung der Schnittstellen der zu verbindenden Profilenden ist bei der Anwendung des Verfahrens nicht mehr zu befürchten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Verbinden von Profilabschnitten aus Kunststoff, insbesondere von Zierprofilen, wobei die Profile an den gegenüberliegenden Enden derart zugeschnitten werden, daß der Zuschnitt von der Profiloberfläche aus divergierend nach unten zur Profilbasis hin verläuft und der Schnittpunkt der divergierenden Linien unter Schaffung einer Spaltöffnung in der Profilbasis außerhalb der Profiloberfläche liegt, und wobei der solcherart zwischen den zu verbindenden Profilen geschaffene Aufnahmeraum durch eine thermoplastische Kunststoffschmelze ausgefüllt wird und bei dem die Profilabschnitte in ihren zu verbindenden Endbereichen gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilabscl.nitte in eine Form eingelegt werden dergestalt, daß der Aufnahmeraum denr Profilquerschnitt entspricht, und daß die Kunststoffschmelze mit einem Druck von ca. 140 bar in den Aufnahmeraurn eingespritzt wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Profilabschnitten aus Kunststoff, Insbesondere von Zierprofilen, wobei die Profile an den gegenüberliegenden Enden derart zugeschnitten werden, daß der Zuschnitt von der Profiloberfläche aus divergierend nach unten zur Profilbasis hin verläuft und der Schnittpunkt der divergierenden Linien unter Schaffung einer Spaltöffnung in der Profilbasis außerhalb der Profiloberfläche liegt, und wobei der solcherart zwischen den zu verbindenden Profilen geschaffene Aufnahmeraum durch eine thermoplastische Kunststoffschmelze ausgefüllt wird und bei dem die Profilabschnitte in ihren zu verbindenden Endbereichen gehalten werden.

Zur bleibenden Verbindung von Kunststoff-Profilen sind die unterschiedlichsten Verfahren bekannt. Beispielsweise werden nach der Deutschen Offenlegungsschrift 20 17 461 Kunststoff-Profile derart miteinander verbunden, daß ihre gegeneinander gerichteten Schnittflächen auf eine Heizplatte gepreßt werden. Die Schnittflächen werden dabei erweicht und nach Entfernen der Heizplatte aufeinandergepreßt. Dabei verschmelzen die aufgeweichten Endbereiche der Kunststoff-Profile miteinander und bilden auf diese Weise eine bleibende Verbindung. Der Nachteil dieses Verfahrens ist es, daß Teile des aufgeweichten Kunststoffmaterials beim Aufeinanderpressen der Schnittflächen nach außen gepreßt werden. Wenigstens im Sichtbereich müssen diese nach außen gepreßten Kunststoffwülste nach dem Erkalten der Verbindung abgetrennt und die Profiloberfläche anschließend gesäubert werden, um ein ansprechendes Äußeres zu erreichen.

Mit dem Verfahren nach dem bekannten Stand der Technik können beispielsweise Fensterprofile aus Kunststoff, Leistenprofile, Insbesondere Zierleistenprofile aus Kunststoff usw. fest zusammengefügt werden.

Leistenprofile, insbesondere Zierleistenprofile aus Kunststoff, können ferner durch mechanische Verbindungsmittel an den Schnittstellen aneinander festgelegt werden. Hierzu werden In der Regel clipsartige Verbinder verwendet, die auch bei der Herstellung von Zierleisten-Endstücken Verwendung finden können.

Diese Art der Verbindung 1st arbeitsaufwendig und daher teuer. Die Metallverbinder sind außerdem beim

Außeneinsatz solcher miteinander verbundener Leisten anfällig für Korrosion und daher für diese Anwendungsgebiete wenig brauchbar.

Nach dem Deutschen Gebrauchsmuster 19 20 307 sind Profilleistenverbindungen, auch Zierleisten zur Verwendung im Kraftfahrzeugbau, bekannt, die an den Schnittstellen mittels einer Klebemasse miteinander verbunden werden. Auch diese Verbindungsart erreicht im Außeneiraatz bei Zier- und ähnlichen Profilen nicht die erforderliche Witterungsbeständigkeit, was zu einer Ablösung der geklebten Zierleistenbereiche und damit zu einer Zerstörung der Leiste selbst führen kann.

Werden bei dem bekannten Verfahren Zierleisten mit einer Metalleinlage, beispielsweise mit einer eingebetteten metallischen Zierfolie, verwendet, kann die Witterungsunbeständigkeit der Profilverbindung dazu führen, daß Feuchtigkeit durch den Klebebereich in die nicht homogen verschlossenen Schnittstellen eintritt und die metallische Zierfolie nach und nach durch Korrosion zerstört.

Aus der britischen Patentschrift 848 967 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art zum Verschweißen thermoplastischer Profilabschnitte bekannt geworden. Die Leh.e dieser Druckschrift offenbart den divergierenden Zuschnitt der Profilenden, die derart gegeneinander angeordnet werden, daß sich zwischen den Profilenden ein Aufpahmeraum ergibt, welcher mit schmelzflüssigem Kunststoff angefüllt wird. Die Kunststoffschmelze wird bei dem bekannten Verfahren drucklos in den Aufnahmeraum gebracht, was derart geschieht, daß die Profile mit dem zwischen den geschnittenen Endbereichen gebildeten Aufnahmeraum an einer Düsenöffnung vorbeibewegt werden, während aus der Düsenöffnung die Schmelze in den Aufnahmeraum austritt. Der Aufnahmeraum füllt sich dabei mit der Kunststoffschmelze, welche die Schnittkanten der Profilenden durch ihre Schmelzwärme erweicht, wodurch eine Verschweißung der Profilenden stattfindet.

Der Nachteil dieses bekannten Verfahrens Ist darin zu sehen, daß sich durch den drucklosen Schweißvorgang sichtbare Schweißraupen sowohl an der Ober- als auch an der Unterseite der zusammengefügten Profilenden ergeben, welche anschließend mecfianlsch bearbeitet werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine Profilverbindung geschaffen wird, die eine Weiterverarbeitung ohne Nachbearbeitung zuläßt.

Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, daß die Profilabschnitte in eine· Form eingelegt werden dergestalt, daß der Aufnahmeraum dem Profilquerschnitt entspricht, und daß die Kunststoffschmelze mit einem Druck von ca. 140 bar in den Aufnahmeraum eingespritzt wird.

Die Spaltöffnung im Oberflächenbereich kann wenigstens 0,3 mm betragen, während der halbe Divergenzwinkel der Schnittflächen wenigstens 10° beträgt. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich derart durchführen, daß die Kunststoffschmelze mit dem Spritzdruck und der Spritztemperatur einer Kunststoff-Spritzeinrichtung in den Aufnahmeraum zwischen den Profilzuschnitten eingespritzt wird.

Die Vorteile des erflndungsgemäßen Verfahrens werden darin gesehen, daß durch die Kunststoff-Spritzelnrlchtung, die beispielsweise aus einer herkömmlichen Spritzgußmaschine bestehen kann, der Kunststoff mit einer entsprechenden Temperatur und einem entsprechenden Druck In den Aufnahmeraum zwischen den