DE3605066C1

DE3605066C1 - Hohlprofil aus einer Kunststoff-Fasermischung

Info

Publication number: DE3605066C1
Application number: DE19863605066
Authority: DE
Inventors: Hubert Moeller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-02-18
Filing date: 1986-02-18
Publication date: 1987-08-13
Also published as: GB8702959D0; GB2186655A; FR2594521A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Hohlprofil aus einer Kunststoff- Fasermischung mit einem oder mit mehreren sich in Längsrichtung des Hohlprofils erstreckendem Hohlraum bzw. erstreckenden Hohlräumen, wobei wenigstens in der Außenwand des Hohlprofils eine sich über die gesamte Länge des Hohlprofils erstreckende Verstärkungseinlage aus einem nicht dehnbaren Material eingebettet ist.

In der Deutschen Patentanmeldung P 35 07 640.2 ist ein Verfahren zur Herstellung verstärkter Profilteile beschrieben, wonach zunächst ein Hohlprofil mit einem oder mehreren Hohlräumen nach dem Extrudierverfahren hergestellt und dann in den wenigstens einen Hohlraum des Hohlprofils eine verstärkende, aushärtbare Kunststoff-Füllung eingebracht wird und gleichzeitig mit dem Einbringen der Kunststoff-Füllung wenigstens eine sich über die gesamte Länge des Profilteils erstreckende Verstärkungseinlage aus einem nicht dehnungsfähigen Material eingebettet wird. Das Material für die Kunststoff-Füllung kann aus einer Kunststoff- Holzfasermischung bestehen, wonach das Profilteil gewichtsmäßig leicht gehalten werden kann.

Um einen festen Halt der Verstärkungseinlage innerhalb der Kunststoff-Füllung zu erreichen, kann die Verstärkungseinlage an ihrer Außenfläche mit Ausnehmungen, Rillen oder Kerben versehen sein, die sich quer zur Längsrichtung der Verstärkungseinlage erstrecken. Ferner ist wenigstens eine Verstärkungseinlage in dem Profilteil in einer solchen Lage angeordnet, daß bei einer Biegebeanspruchung des Profilteils quer zu seiner Längenausdehnung die Verstärkungseinlage auf Zug beansprucht wird.

Durch diese spezifische Ausbildung eines Profilteils kann die Biegefestigkeit des Profilteils erheblich verbessert werden, so daß derartige Profilteile bevorzugt beispielsweise für die Verschalung von Balkonen, Herstellung von Balkonböden, aber auch als Bodenbeläge verwendet werden können.

Derartige Profilteile eignen sich jedoch noch nicht, um im Inneren ein flüssiges oder gasförmiges Medium zu leiten, welches auf einem relativ hohen Druck steht.

Aus der DE-OS 23 52 086 ist ein starrer rohrförmiger Körper aus armiertem Polymer-Kunststoff bekannt, dessen mechanische Eigenschaften denen von Stahlrohren gleicher Abmessungen vergleichbar sein sollen. Um dies zu erreichen, hat die verstärkende Armierung die Form einer Mehrzahl von parallelen Schichten in der Dicke der Wand des Körpers, und sie ist von mindestens einem Metallband gebildet, welches schraubenförmig um die Längsachse des Körpers gewickelt ist, wobei jede Windung des Bandes von den benachbarten Windungen durch die Grundmasse des Polymer-Kunststoffes getrennt ist, in dem die Windungen eingebettet sind und wobei die kleinste Breite der gegenseitigen Überlagerung der benachbarten Windungen der parallelen Schichten durch die folgende Beziehung gegeben ist:

wobei e die Dicke des Bandes, s _r seine Zerreißfestigkeit und τ die Scherfestigkeit an der Berührungsfläche Metall/Polymer- Kunststoff ist.

Aus der DE-OS 21 05 120 ist ein Metalldraht verstärktes Kunststoffrohr aus thermoplastischen Kunststoffen und ein Verfahren zur Herstellung dieses Rohres bekannt.

Zur Erhöhung der Festigkeit der thermoplastischen Rohre, insbesondere der Standfestigkeit bei höheren Temperaturen, besteht dieses bekannte Rohr aus einem hohlzylindrischen Kunststoffkern mit einem mehrschichtigen Mantel aus in Kunststoff eingebetteten Metalldrähten oder Metallbändern, wobei mindestens eine innere Schicht des Mantels aus dicht gewickelten Lagen und mindestens eine äußere Schicht aus relativ weitmaschig gewickelten Verstärkungslagen aufgebaut ist. Die Metalldrähte oder Metallbänder können aus Stahl bestehen. Dieses bekannte Metalldraht oder Metallband verstärkte Rohr wird dadurch hergestellt, daß zunächst eine Vielzahl von Metalldrähten oder Metallbändern untereinander mit thermoplastischem Kunststoff zu Flachbändern zusammengefügt und mit diesen Flachbändern sodann der Mantel des Rohres gewickelt wird.

Aus der DE-OS 28 27 851 ist eine Bauprofilleiste bekannt, insbesondere Profilleiste für die Herstellung von Fensterrahmen, bei der das Hohlprofil aus einem thermoplastischen Kunststoff wie PVC besteht und in Hohlräume des Hohlprofilteils eine Füllung mit einer Kunststoffmatrix eingebracht wird. Das Besondere dieses bekannten Bauprofilteils besteht darin, daß die genannte Füllung eine Matrix aus Methylmetacrylat mit hohlen Silikatkügelchen als Füller aufweist. Ein derartiges Bauprofil kann auch so ausgebildet werden, daß in die Füllung in Leistenlängsrichtung verlaufende Fäden, insbesondere Glasfäden eingebettet werden.

Aus der GB-PS 12 98 823 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Profilteils bekannt, bei dem über den Querschnitt des Profilteils gesehen zwei verschiedene Kunststoffarten vorgesehen werden, wobei eine äußere Mantelschicht aus einem Thermoplast besteht, während ein innerer Kern aus einem Duroplast besteht. Eine Verstärkungseinlage gelangt jedoch bei diesem bekannten Profilteil nicht zur Anwendung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Hohlprofil aus einer Kunststoff-Fasermischung zu schaffen, welches bei besonders geringem Gewicht und einfacher Herstellbarkeit geeignet ist, einen hohen Innendruck auszuhalten, wobei das Hohlprofilteil gleichzeitig auch ausgezeichnete thermische Isoliereigenschaften aufweisen soll.

Ausgehend von dem Hohlprofil aus einer Kunststoff-Fasermischung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) die Kunststoff-Fasermischung aus einer Kunststoff-Holzfasermischung besteht,
b) die Verstärkungseinlage aus einem flachen, bandförmigen Verstärkungsmaterial besteht,
c) das bandförmige Verstärkungsmaterial mit Durchbrechungen versehen ist, und
d) die aneinanderstoßenden Enden des bandförmigen Verstärkungsmaterials mit ineinandergreifenden Fortsätzen ausgestattet sind.

Durch die Verwendung einer Kunststoff-Fasermischung in Form einer Kunststoff-Holzfasermischung kann das gesamte Gewicht des Hohlprofils zunächst vergleichsweise gering gehalten werden.

Durch die Verwendung einer flächigen bandförmigen Verstärkungseinlage wird eine sehr ausgeprägte mechanische Verstärkung des Hohlprofils, insbesondere der Außenwände des Hohlprofils erreicht, wobei eine innige Verbindung zwischen dem Material des Hohlprofils und der Verstärkungseinlage durch die Durchbrechungen erreicht wird, die in der Verstärkungseinlage in einer Vielzahl ausgebildet sind. Diese Durchbrechungen können jede beliebige Form haben, also beispielsweise rechteckförmige, schlitzförmige oder kreisförmige.

Als bandförmige Verstärkungseinlage wird ein Ausgangsmaterial verwendet, welches sich im wesentlichen in einer Ebene erstreckt. Dieses bandförmige Verstärkungsmaterial wird dann in die Querschnittsform des betreffenden Hohlprofils gebogen, wobei zwangsläufig zwei sich gegenüberliegende Enden (Endrandbereiche) entstehen, so daß an dieser Stelle die Verstärkungseinlage eine durch das Herstellungsverfahren bedingte Unterbrechung aufweist.

Um diese Unterbrechung wirksam auszuschalten, sind ferner erfindungsgemäß die aneinanderstoßenden Enden des bandförmigen Verstärkungsmaterials mit ineinandergreifenden Fortsätzen ausgestattet, so daß auch an den Endbereichen der Verstärkungseinlage keine Unterbrechung der Verstärkungswirkung auftritt.

Eine sehr vielfältige Verwendungsmöglichkeit ergibt sich ferner dann, wenn man auf der inneren Wandung des wenigstens einen Hohlraum eine Sperrschicht gegen Gase aufträgt. Das Hohlprofil kann dann beispielsweise als Leitung zum Übertragen von Gasen oder von Flüssigkeiten bevorzugt eingesetzt werden, wobei hohe Innendrücke möglich sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht ferner darin, daß auch auf der Außenfläche des Hohlprofils eine Sperrschicht gegen Gase aufgetragen wird. Diese Sperrschichten können in vorteilhafter Weise aus einem Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) bestehen. Dieser spezifische neue Kunststoff besitzt hervorragende Sperreigenschaften gegen O₂, CO₂ und andere Gase. Derartige Copolymerisate können besonders vorteilhaft für die Koextrusion von Folien, Rohren - in Verbund mit Polyolefinen, Polyestern und anderen Kunststoffen - zum Einsatz gelangen.

Dieser spezifische Kunststoff hat eine sehr hohe Sperrwirkung gegen trockene Gase, läßt sich besonders gut verarbeiten, ist ferner beständig gegen Fette, Öle und eine große Anzahl von Chemikalien, ist ferner UV-strahlenbeständig, hat eine sehr geringe elektrostatische Aufladung und ist auch physiologisch unbedenklich.

Ein mit dieser Sperrschicht beschichtetes Hohlprofil (innen und/oder außen) kann daher besonders vorteilhaft beispielsweise als Kalt- und Heißwasserleitung verwendet werden, wobei noch hinzukommt, daß das Hohlprofil auch noch eine ausgezeichnete thermische Isolierfähigkeit besitzt.

Das Hohlprofil kann einen rechteckigen Querschnitt mit mehreren nebeneinanderliegenden Hohlräumen aufweisen, oder es kann einen kreisrunden Querschnitt mit einem einzigen durchgehenden Hohlraum oder ebenfalls mit mehreren durch Zwischenwände voneinander getrennten Hohlräumen aufweisen.

Die Verstärkungseinlage besteht zweckmäßigerweise aus einem Blechteil, welches mit einer Vielzahl von Öffnungen bzw. Bohrungen ausgestattet ist.

Die Verstärkungseinlage kann jedoch auch aus einem Drahtgitter oder auch aus einem Textilgewebe bestehen.

Das Material der Verstärkungseinlage kann aus den verschiedensten Metallen, Metall-Legierungen oder auch aus einem besonders harten Kunststoff mit geringer Dehnbarkeit bestehen.

Eine zusätzliche Verstärkung des Hohlprofils gegenüber einer Durchbiegung kann dadurch erreicht werden, daß in die Wand des Hohlprofils zusätzlich eine faserförmige oder fadenförmige Verstärkungseinlage eingebettet wird. Der Kunststoff der Kunststoff- Holzfasermischung besteht zweckmäßigerweise aus Polyvinylchlorid (PVC).

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Endansicht auf ein rechteckförmiges Hohlprofil mit Merkmalen nach der Erfindung; und

Fig. 2 eine Teilansicht der Verstärkungseinlage, die bei dem Hohlprofil nach Fig. 1 verwendet ist.

In Fig. 1 ist ein Hohlprofil mit Merkmalen nach der Erfindung allgemein mit 1 bezeichnet, und dieses Hohlprofil hat einen rechteckförmigen Querschnitt. Das Material des Hohlprofils besteht aus einer Kunststoff-Holzfasermischung 2, und in dieses Material ist eine Verstärkungseinlage 3 eingebettet, die vor der Herstellung des Hohlprofils aus einem ebenen flachen Blechteil vorgefertigt wird.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die innere Wandfläche des Hohlprofils mit einer Sperrschicht 4 gegen Gase ausgestattet, wobei diese Sperrschicht entweder nachträglich dadurch ausgebildet wird, indem man ein Sperrschichtmaterial in flüssiger Form durch das Hohlprofil hindurchleitet, wodurch eine Schicht an der inneren Wandung haften bleibt, die dann zur Aushärtung gebracht wird, oder indem man die Sperrschicht 4 mit Hilfe eines Koextrudierverfahrens herstellt.

Es sei darauf hingewiesen, daß auch zur Erzielung eines allgemeinen Korrosionsschutzes auf der Außenfläche des Hohlprofils eine weitere Sperrschicht (nicht gezeigt) aufgebracht werden kann. Bei dieser letzteren Ausführungsform ist dann das Material des Hohlprofils von allen Seiten von einer schützenden Sperrschicht eingeschlossen.

Der Kunststoff der verwendeten Kunststoff-Fasermischung besteht beispielsweise aus Polyvinylchlorid, während die Fasern zweckmäßigerweise aus Holzfasern bestehen, die eine Länge in der Größenordnung von 0,5 bis 5 mm haben können.

In Fig. 2 ist der Endbereich der Verstärkungseinlage in einer Seitenansicht gezeigt, wobei dieser Endbereich in Fig. 1 mit 5 bezeichnet ist. An diesem Endbereich stoßen die zwei Enden 5 a und 5 b der Verstärkungseinlage 3 aneinander. Um zu vermeiden, daß an dieser Stoßstelle eine Unterbrechung der Verstärkungswirkung entsteht, sind die Enden 5 a und 5 b jeweils mit Fortsätzen 7 ausgestattet, wobei zwischen den Fortsätzen halbkreisförmige Ausnehmungen ausgebildet sind. Dadurch besteht die Möglichkeit, daß die Fortsätze kammartig ineinandergreifen, wodurch keine Unterbrechung in der Verstärkungseinlage auftreten kann.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Blechteil mit mehreren Öffnungen 6 a, die in bestimmten Höhen (Zeilen) übereinander liegen und um Öffnungen 6 b (in dem anderen Ende 5 b) die auf einer unterschiedlichen Höhe gegenüber den Öffnungen 6 a ebenfalls in mehreren übereinanderliegenden Zeilen angeordnet sind.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen 6 a und 6 b kreisförmig ausgebildet, sie können aber ebensogut auch rechteckförmig, schlitzförmig oder sternförmig ausgebildet sein.

Als Verstärkungseinlage kann zweckmäßigerweise das Abfallprodukt bei der Herstellung von z. B. durch Stanzen hergestellter Beilegscheiben verwendet werden. Einzige Voraussetzung ist dabei, daß die Stanzlöcher in das betreffende Blechteil in mehreren Zeilen angeordnet werden, die zueinander in Längsrichtung versetzt sind, so daß dann automatisch Endbereiche entstehen, an denen die Vorsprünge 7 ausgebildet sind, welche durch halbkreisförmige Ausnehmungen voneinander getrennt sind.

Durch die versetzte Anordnung der Vorsprünge 7 an dem einen Ende 5 a gegenüber den Vorsprüngen am anderen Ende 5 b, können die zwei Enden 5 a und 5 b so aneinander gefügt werden, daß die jeweiligen Vorsprünge am einen Ende kammartig in die Ausnehmungen am gegenüberliegenden Ende 5 b hineinragen. Es läßt sich dadurch eine Verstärkungseinlage in das Material des Hohlprofils so einbetten, daß keinerlei Unterbrechung innerhalb der Verstärkungseinlage auftritt.

Die Verstärkungseinlage 3 kann sowohl aus einem Blechteil hergestellt werden und zwar beispielsweise aus Aluminiumblech, Kupferblech, Eisenblech, oder bei besonders hohen Anforderungen auch aus Stahlblech.

Ferner besteht auch die Möglichkeit, die Verstärkungseinlage 3 auch aus einem Drahtgewebe oder Drahtsieb herzustellen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Verstärkungseinlage aus einem großmaschigen Textilgewebe herzustellen.

Es sei darauf hingewiesen, daß in jedem Fall bei Verwendung eines nicht dehnfähigen Materials für die Verstärkungseinlage eine erhebliche Erhöhung der Biegesteifigkeit des Hohlprofils erreicht wird, wenn die Verstärkungseinlage - wie dies auch im Ausführungsbeispiel gezeigt ist - an einer Stelle im Material des Hohlprofils eingebettet wird, so daß die Verstärkungseinlage bei einer Biegebeanspruchung des Hohlprofils auf Zug beansprucht wird.

Eine weitere Ausführungsvariante besteht darin, zusätzlich zu der Verstärkungseinlage noch in das Material des Hohlprofils (beispielsweise in Zwischenwände) eine faserförmige oder fadenförmige Verstärkungseinlage einzubetten, wobei diese faserförmige oder fadenförmige Verstärkungseinlage auch aus miteinander verdrehten Fasern oder Fäden bestehen kann.

Versuche haben gezeigt, daß ein Hohlprofil mit den Merkmalen nach der Erfindung einem sehr hohen Innendruck standhalten kann und einem Eisenrohr durchaus gleichwertig ist.

Das Hohlprofil nach der vorliegenden Erfindung kann daher besonders vorteilhaft als Kaltwasserleitung oder als Heißwasserleitung bzw. als kombinierte Kalt- und Heißwasserleitung eingesetzt werden, wobei gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform (nicht gezeigt) der Hohlraum für die Leitung des Kaltwassers von dem Hohlraum für die Leitung des Heißwassers durch einen weiteren dazwischenliegenden Hohlraum getrennt ist, so daß eine äußerst wirksame thermische Isolierung zwischen Kaltwasser und Heißwasser erzielt wird.

Für den Fachmann sind eine Reihe weiterer Abänderungen und Abwandlungen möglich, ohne jedoch dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, das Hohlprofil als Mehrfach-Rohrleitung auszubilden und zwar mit jeweils kreisförmigen Querschnitt, wobei die einzelnen Rohrleitungen durch eine einzige Verbindungswand jeweils miteinander verbunden sind, so daß auch die Möglichkeit besteht bei Verlegung einer Mehrfach-Rohrleitung einzelne Rohrstränge von dem Verbund dadurch abzutrennen, indem man die Verbindungswand zwischen zwei Rohrleitungen durchschneidet.

Claims

1. Hohlprofil aus einer Kunststoff-Fasermischung mit einem oder mit mehreren sich in Längsrichtung des Hohlprofils erstreckendem Hohlraum bzw. erstreckenden Hohlräumen, wobei wenigstens in der Außenwand des Hohlprofils eine sich über die gesamte Länge des Hohlprofils erstreckende Verstärkungseinlage aus einem nicht dehnbaren Material eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Kunststoff-Fasermischung aus einer Kunststoff-Holzfasermischung (2) besteht,
b) die Verstärkungseinlage (3) aus einem flachen, bandförmigen Verstärkungsmaterial besteht,
c) das bandförmige Verstärkungsmaterial (3) mit Durchbrechungen (6 a, 6 b) versehen ist, und
d) die aneinanderstoßenden Enden (5 a, 5 b) des bandförmigen Verstärkungsmaterials (3) mit ineinandergreifenden Fortsätzen (7) ausgestattet sind.

2. Hohlprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der inneren Wandung des wenigstens einen Hohlraums eine Sperrschicht (4) gegen Gase aufgebracht ist.

3. Hohlprofil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenfläche des Hohlprofils (1) eine Sperrschicht gegen Gase aufgetragen ist.

4. Hohlprofil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (4) aus einem Ethylen- Vinylalkohol-Copolymer besteht.

5. Hohlprofil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil (1) einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.

6. Hohlprofil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hohlprofil (1) zwei durch eine Zwischenwand voneinander getrennte Hohlräume ausgebildet sind.

7. Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

8. Hohlprofil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage (3) aus einem Blechteil mit einer Vielzahl von Öffnungen bzw. Bohrungen (6 a, 6 b) besteht.

9. Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage (3) aus einem Drahtgitter besteht.

10. Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage (3) aus einem Textilgewebe besteht.

11. Hohlprofil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wandung des Hohlprofils (1) zusätzlich eine faserförmige oder fadenförmige Verstärkungseinlage eingebettet ist.

12. Hohlprofil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff der Kunststoff- Holzfasermischung aus Polyvinylchlorid (PVC) besteht.

13. Hohlprofil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Kalt- und Heißwasserleitung.