DE3339576C1

DE3339576C1 - Kunststoff-Hohlprofilstab und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE3339576C1
Application number: DE19833339576
Authority: DE
Inventors: Ernst 8670 Hof Wunderlich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-11-02
Filing date: 1983-11-02
Publication date: 1985-02-07

Description

beanspruchung.
Ausgegangen wird von einem 1,5 m breiten Fenster und einer in der Praxis üblichen PVC-Querschnittsfläche von 1000 mm2. Der Zug-E-Modul des PVC-Materials beträgt 2500 Nimm2. Wird dieses Fenster bei +293K eingebaut, so ergibt sich gegenüber einem angenommenen Abkühlungszustand von +268 K eine rechnerische Längenkontraktion von 3 mm. Die infolge der Starrheit des Systems an den Ecken entstehende Spannung beträgt 1,25 N/mm2 bzw. die gesamte auf die Eckverbindungen wirkende Zugkraft demzufolge 1250 N.
Während diese errechneten und in der Praxis auch tatsächlich auftretenden Kräfteverhältnisse an einem sachgerecht hergestellten Kunststoff-Fenster in gemäßigten Klimabereichen keine Schädigung herbeiführen, so kann andererseits eine Addition weiterer ungünstiger Umstände erfahrungsgemäß sehr wohl zum Aufreißen der Eckverschweißungen führen.
Letzteres ist dann kritisch, wenn Kunststoff hohe Temperaturen annimmt, also entweder bei dunklen Einfärbungen oder bei Einsatz in heißen Klimagebieten.
Die von der Extrusion her noch vorhandenen, eingangs beschriebenen Schrumpfspannungen kommen zur Auswirkung und erzeugen eine permanente Zugspannung an den Eckverschweißungen. Diese rechnerisch sehr schwer zu ermittelnde Größe, die aber, wie die Praxis beweist, unzweifelhaft vorhanden ist, addiert sich bei Abkühlung mit den eingangs errechneten Zugkräften aus den Längenkontraktionen und kann dann zum Aufreißen der Eckverschweißungen führen.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Stab der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem eine kraftschlüssige Halterung für Metallverstärkungen in der Hohlkammer des Profilstabes erreicht ist.
Ferner sollen Verfahren zur Herstellung der Stäbe geschaffen werden.
Erfindungsgemäß sind dazu zunächst die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale vorgesehen.
Der Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, daß dadurch die Längenänderung der Kunststoffhohlprofile auf ein Minimum reduziert wird. Entsprechende axiale Zug- und Druckkräfte werden auf die Metallprofile übertragen und dort absorbiert. Dies betrifft sowohl Kräfte, die durch Schrumpfungsbestreben des Kunststoffes bei erhöhten Temperaturen auftreten als auch durch Längenkontraktion entstehende. Während der
Schrumpf durch die kraftschlüssige Verbindung total unterbunden ist, kann sich die Längenkontraktion noch im Rahmen des Ausdehnungskoeffizienten des Metalls bewegen, bei Stahl ca. 12 10-bK-i, als etwa 1/7 dessen von PVC. Um den Faktor 7 werden also auch die durch Längenkontraktion auf die Eckverbindungen auftretenden Zugkräfte verringert. Sie gelangen dadurch in den absolut unschädlichen Bereich.
Vorteilhaft für die Erfindung ist ferner, daß die Kunststoffprofile im Gegensatz zu Systemen, bei denen der Kraftschluß durch Extrusionsummanteln der Metallprofile mittels Kunststoff hergestellt wird, in üblicher Weise zu Rahmen verschweißt werden können, indem die Verstärkung im Eckbereich ausgespart ist.
Die kraftschlüssige Verbindung zum Kunststoff wird erreicht durch Verwendung von Metallprofilen, die schneidenförmige, nach außen ragende Aufwerfungen besitzen.
Gemäß dem zweiten Teil der Erfindung vorgesehene Verfahren zur Herstellung des zunächst vorgeschlagenen verstärkten Kunststoff-Hohlprofilstabes sind in den Patentansprüchen 2 und 3 angegeben. Bei dem Verfahren nach Patentanspruch 2 werden Metallprofile nach dem Einschieben in die Kunststoffhohlkammern gespreizt, so daß sich die schneidenförmigen Aufwerfungen in der Kunststoffoberfläche verankern können.
Die Skizzen 1.1 und 1.2 zeigen ein 4seitiges Verstärkungsprofil unmittelbar nach dem Einführen in das Kunststoffprofil sowie nach dem Aufpsreizen und Einrasten. Das Aufspreizen kann mittels Druchstoßen eines Polyamid-Keilstückes durch das montierte Kunststoffprofil erfolgen. Zur Überbrückung von Fertigungstoleranzen beim Kunststoffprofil sind die Verstärkungsprofile zweckmäßigerweise leicht ballig auszuführen.
Die Skizzen 2.1 und 2.2 erläutern das Verfahren nach Patentanspruch 3 und zeigen ein U-förmiges Verstärkungsprofil, dessen Vorspannung von einem Halteprofil absorbiert ist. In diesem Zustand erfolgt die Montage.
Anschließend wird das Halteprofil entfernt, wobei die beiden Schenkel des U-Profils sich mit dem Kunststoff kraftschlüssig verbinden.
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Claims

Patentansprüche: 1. Innen mit einem Metall-Verstärkungsprofil verstärkter Hohlprofilstab aus Kunststoff oder dgl. für Rahmen u. dgl., bei dem das Verstärkungsprofil innen an Hohlprofilwänden anliegende Wandungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Wandungen des Verstärkungsprofils schneidenartige, nach außen ragende Aufwerfungen besitzen, welche in die zugeordneten Innenwandbereiche des Hohlprofilstabes eingedrungen sind und das Verstärkungsprofil im Kunststoffhohlprofilstab kraftschlüssig festlegen.
2. Verfahren zum Herstellen eines Hohlprofilstabes nach Patentanspruch 1 mit im Querschnitt viereckiger Hohlkammer und entsprechend im Querschnitt viereckiges Verstärkungsprofil, bei dem das Verstärkungsprofil in den Hohlraum des fertigen Hohlprofils eingeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein aufspreizbares, längs offenes Verstärkungsprofil verwendet wird, daß durch Aufspreizen und Verrasten einander zugeordneter Ränder der Längsöffnung zu einer stabilen Raumform verschließbar ist und das außen die Aufwerfungen aufweist, daß das Einschieben des Verstärkungsprofils in ungespreiztem offenen Zustand vorgenommen wird und daß das Verstärkungsprofil nach dem Einschieben aufgespreizt und verschlossen wird, wobei die Aufwerfungen in die zugeordneten Innenwandbereiche des Hohlraumes des Hohlprofilstabes eindringen und das Verstärkungsprofil kraftschlüssig festlegen.
3. Verfahren zum Herstellen eines Hohlprofilstabes nach Patentanspruch 1 mit im Querschnitt viereckiger Hohlkammer, bei dem das Verstärkungsprofil in den Hohlraum des fertigen Hohlprofilstabes eingeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkungsprofil ein U-Profil verwendet wird, das die schneidenförmigen, nach außen ragenden Aufwerfu ;een an den Außenseiten der die Schenkel des U bildenden Wandungen aufweist, daß vor dem Einschieben des Verstärkungsprofils auf die freien Ränder der Schenkelwandungen des U-Profils ein Zusatzprofil in der Weise aufgebracht wird, daß von ihm die Schenkelwandungen gegeneinandergerichtet unter Verspannung gehalten werden, daß das Einschieben des Verstärkungsprofils mit dem Zusatzprofil erfolgt und daß das Zusatzprofil nach dem Einschieben des Verstärkungsprofils entfernt wird, so daß sich die Verspannung löst und sich die schneidenartigen Aufwerfungen der Schenkelwandungen des U-Profils in den zugeordneten Wandbereichen des Hohlprofilstabes verankern und das Verstärkungsprofil kraftschlüssig festlegen.

Die Erfindung betrifft einen Hohlprofilstab der im Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Art.

Kunststoffprofile, vornehmlich solche aus schlagzähmodifiziertem Hart-PVC, finden heute in sehr weitem Umfang Verwendung für Fensterrahmen. Dabei werden die Profile auf Gehrung geschnitten und verschweißt.

Ab bestimmten Fenstergrößen werden Metall-Verstärkungsprofile eingeschoben, um Durchbiegungen, vor- nehmlich bei Windbelastung, zu vermindern. Diese Metallprofile besitzen einen verhäl nismäßig lockeren Kontakt zur Kunststoffoberfläche, eine Kraftübertragung in Längsrichtung ist nicht gegeben und auch nicht vorgesehen. Von derart verstärkten bekannten Profilstäben wird ausgegangen.

Das zumeist verwendete Hart-PVC besitzt einen Längenausdehnungskoeffizienten von 80 10-6K-l. Es läßt sich auch herstellungstechnisch nicht vermeiden, daß die Profile noch ein gewisses Schrumpfungsbestreben haben. Die Schrumpfwerte, geprüft bei 373 K über 1 Std., liegen zumeist im Bereich zwischen 1,5 und 2%.

Es ist leicht einzusehen, daß Längenkontraktionen durch Abkühlung sich als erhebliche Zugbelastungen auf die Eckverschweißungen auswirken, zumal die üblichen und bekannten metallenen Versteifungsprofile aufgrund ihrer Konstruktion nicht in der Lage sind, die Längenkontraktionen zu bremsen und den Zugbelastungen an den Ecken entgegenzuwirken.

Das folgende Rechenbeispiel verdeutlicht diese Zug-