DE4409315C2

DE4409315C2 - Abstandshaltender Isolierprofilstab aus thermoplastischem Kunststoff an zweischaligen wärmedämmenden Bauelementen

Info

Publication number: DE4409315C2
Application number: DE4409315A
Authority: DE
Inventors: Erwin Brunnhoder
Original assignee: Technoform Caprano and Brunnhofer GmbH and Co KG
Current assignee: Technoform Caprano and Brunnhofer GmbH and Co KG
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2014-03-19
Also published as: EP0673747A1; DE4409315A1; DE59407538D1; ES2126047T3; EP0673747B1

Description

Die Erfindung betrifft einen abstandshaltenden Isolier profilstab aus thermoplastischem Kunststoff an zwei schaligen wärmedämmenden Bauelementen, der durch Extru dieren hergestellt ist und im Einrollverbund mit zumindest im Bereich des Verbundkontaktes gerändelten Profilen aus einer Aluminiumlegierung verwendet wird. - Zweischalige Bauelemente bezeichnet zwei profilförmige, plattenförmige oder scheibenförmige Bauteile, die mit Hilfe eines Isolier profilstabes aus thermoplastischem Kunststoff wie be schrieben in Verbund gebracht sind.

Als Beispiel für typische zweischalige wärmedämmende Bauelemente werden entsprechend ausgebildete Türrahmen und Fensterrahmen sowie Türzargen und Fensterzargen genannt. Isolierprofilstäbe der beschriebenen Zweckbestimmung müssen in bezug auf mechanische Beanspruchungen sowie in bezug auf thermische Beanspruchungen sehr hohen Anforderungen genügen und darüber hinaus eine ausreichende Wärmeisolierung bewirken. Die mechanischen Beanspruchungen sind festigkeitsmäßige und stabilitätsmäßige Beanspruchungen, aber auch Schubbe anspruchungen im Bereich des Verbandes mit den übrigen Bauteilen der zwei schaligen wärmedämmenden Bauelemente (vergl. Mitteilung IfBt/1986, S. 197-200). Die Isolier profilstäbe können als einfachwandige Profile oder als Hohlprofile ausgeführt sein. Die Hohlprofile können aus einfachwandigen Profilen zusammengesetzt sein.

Die aus der Praxis bekannten Isolierprofilstäbe der angegebenen Zweckbestimmung, die in zweischalige wärme dämmende Bauelemente integriert sind, besitzen eine den Isolierabstand bestimmende Breite von 8 bis 20 mm. Ihre Wanddicke liegt bei 2,5 mm. Sie können mit Kurzfasern in Form von Glasfasern, Kohlenstoffasern oder Metallfasern bewehrt sein. Die Faserlänge von Kurzfasern ist kleiner als 0,3 mm. Das reicht für eine hohe Isolationswirkung mit einem k-Wert von zwei und weniger nicht aus. Macht man die den Isolierabstand bestimmende Breite beachtlich größer als 20 mm, so muß wegen der auf zunehmenden Beanspruchung die Wanddicke der Isolierprofilstäbe auf über 2,5 mm erhöht werden. Darüber hinaus ist aus Festigkeits- und Stabilitätsgründen eine Erhöhung des Gehaltes an Kurzfasern erforderlich. Das erhöht die Wärmeleitfähigkeit. Das erhöht aber auch die Oberflächenhärte, macht die Oberfläche rauh und beeinträchtigt die Dauerfestigkeit und die Schlagfestigkeit. Im Rahmen der insoweit bekannten Maßnahmen wird folglich keine Verbesserung der Isolierwirkung erreicht, vielmehr muß eine erhebliche Verschlechterung der Isolierwirkung in Kauf genommen werden.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, einen abstandshaltenden Isolierprofilstab aus thermoplastischem Kunststoff an zwei schaligen wärmedämmenden Bauelementen, der durch Extrudieren hergestellt ist, zu schaffen, welcher bei einem Isolierabstand großer Breite in bezug auf die Isolierwirkung allen Anforderungen genügt.

Eine Lösung dieses Problems ist gegeben durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Eine andere Lösung des Problems ist gegeben durch die Merkmale des Patentanspruches 2. - Über raschenderweise erreicht die Erfindung zwei Effekte, nämlich einerseits eine beachtliche Erhöhung des Elastizitätsmoduls des Isolierprofilstabes, andererseits eine Härte, die so eingerichtet ist, daß ein allen Anforderungen genügender Einrollverbund eingerichtet werden kann.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine beachtliche Verbesserung der Isolierwirkung (bis zu einem k-Wert von unter 2 und beachtlich unter 2) zwar eine Vergrößerung der dem Isolierabstand bestimmenden Breite des Isolierprofils verlangen kann, daß jedoch im übrigen die Wanddicke des Isolierprofilstabes möglichst dünn gehalten werden sollte. Das läßt sich überraschenderweise erreichen, wenn in Kombination zu dem Merkmal a) der Patentansprüche 1 und 2 dafür Sorge getragen wird, daß die Fasern die in den Patentansprüchen 1 und 2 phänomenologisch über den Quotienten der Wärmeausdehnungen angegebene Orientierung aufweisen. Dem entspricht eine Anisotropie der Wärmeausdehnungen, für die der Zahlenwert 0,3 in dem angegebenen Temperaturbereich eine gute untere Grenze darstellt, die in Kombination mit den weiteren Merkmalen den erfindungsgemäß angestrebten Effekt sichert. Ein solcher Isolierprofilstab kann im Einrollverbund mit den Profilen aus einer Aluminiumlegierung verwendet werden, wenn der thermoplastische Kunststoff so eingestellt wird, daß der Isolierprofilstab im übrigen eine Härte aufweist, wie es das Merkmal d) der Patentansprüche 1 und 2 angibt. Überraschenderweise bewirken die im Vergleich zu den bekannten Maßnahmen längeren und sehr viel längeren Fasern der Faserbewehrung bei der angegebenen Orientierung eine ausreichende Festigkeit und Stabilität des Isolierprofilstabes für die Aufnahme der schon erläuterten beachtlichen Beanspruchungen. Nichtsdestoweniger ist eine extreme Härte des Kunststoffes des Isolierprofilstabes nicht erforderlich, so daß mit dem Merkmal d) der Patentansprüche 1 und 2 die Voraussetzungen für einen Einrollverbund mit Profilen aus einer Aluminiumlegierung gegeben sind. Die Langfasern können auf verschiedene Art und Weise in den Isolierprofilstab eingebracht werden. So können dem zu extrudierenden Kunststoff Pellets mit entwirrbaren Langfasern beigegeben werden. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird die Langfaserbewehrung im Wege der Direktverarbeitung von Endlosfasern eingebracht. Das stellt sicher, daß die Langfasern sich bei guter Dispergierung verteilen (vergl. Truckenmüller IKT, "Direktverarbeitung von Endlosfasern . . . " und DE 40 16 784 C2, DE 42 36 662 A1).

Weitere Ausbildungen und Gestaltungen sind Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche 3 bis 12.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in einem Querschnitt durch ein zweischaliges wärmedämmendes Bauelement einen abstandshaltenden Isolierprofilstab aus thermoplastischem Kunststoff, der in das zweischalige wärmedämmende Bauelement integriert ist und der durch Extrudieren hergestellt worden ist,

Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab den Isolierprofilstab aus dem Gegenstand der Fig. 1 und

Fig. 3 einen Schnitt in Richtung AA durch den Isolier profilstab der Fig. 2, ausschnittsweise,

Fig. 4 den nochmals vergrößerten Ausschnitt B aus dem Gegenstand der Fig. 3.

In der Fig. 1 erkennt man ein zweischaliges wärmedämmendes Bauelement 1 mit einem abstandshaltenden Isolierprofil stab 2 aus thermoplastischem Kunststoff. Der Isolier profilstab 2 ist durch Extrudieren hergestellt worden.

Die den Isolierprofilstab 2 bestimmende Breite des Isolier profilstabes ist im Ausführungsbeispiel, jedoch ohne Beschränkung, größer als 20 mm, die Wanddicke ist kleiner als 2,5 mm. Sie wurden im Ausführungsbeispiel übertrieben dick gezeichnet. Die Rändelung, die die Kontaktflächen an den Aluminiumprofilen 5 aufweisen, wurde durch einen Pfeil 6 angedeutet.

Insbesondere in der Fig. 3 erkennt man, daß der Isolier profilstab 2 eine Langfaserbewehrung 3 aus Langfasern aufweist, die eine beachtliche Länge besitzen. Die Lang fasern mögen aus Glasfasern, Kohlenstoffasern, Metallfasern oder Mischungen davon bestehen. Wird mit Glasfasern gearbeitet, so können Kohlenstoffasern oder Metallfasern zur Einstellung der elektrischen Leitfähigkeit beigemischt werden. Die Langfaserbewehrung in dem Isolierprofilstab macht etwa 10 bis 45 Masse% aus. Der Extrusionsvorgang wurde so geführt, daß die Fasern nach Maßgabe der Angaben über die Wärmeausdehnung in den Patentansprüchen 1 und 2 orientiert sind. Im Ausführungsbeispiel beträgt die den Isolierabstand bestimmende Breite des Isolierprofils etwa 30 mm. In bezug auf die Wanddicke wird auf die Patentansprüche 6 und 7 verwiesen. Die Länge der Langfasern der Langfaserbewehrung 3 liegt im Bereich von 3 bis 15 mm. Aus Maßstabsgründen ist nicht erkennbar, daß die Faserbewehrung 3 eine Beimischung von Fasern mit einer Länge von unter 3 mm aufweist, jedoch in der verhältnismäßig geringen Menge, die der Patentanspruch 2 festlegt. Der Kunststoff kann auch eine Beimischung aus feinteiligen mineralischen Füllstoffen aufweisen, was aus Maßstabsgründen ebenfalls nicht erkennbar ist. Das gilt auch für die Dicke der Langfasern, zu der auf den Patent anspruch 10 verwiesen wird. Die eingesetzten Kunststoffe ergeben sich aus den Patentansprüchen 11 und 12.

Claims

1. Abstandshaltender Isolierprofilstab aus thermo plastischem Kunststoff an zwei schaligen wärmedämmenden Bauelementen, der durch Extrudieren hergestellt ist und im Einrollverbund mit zumindest im Bereich des Verbund kontaktes gerändelten Profilen aus einer Aluminiumlegierung verwendet wird, - mit den Merkmalen

a) der Isolierprofilstab besitzt eine Langfaserbewehrung aus Glasfasern, Kohlenstoffasern, Metallfasern oder Mischungen davon, Faserlänge mind. 3 mm,
b) der Isolierprofilstab ist mit Hilfe des Kühldüsenextrusionsverfahrens stranggepreßt,
c) die Langfaserbewehrung in dem Isolierprofilstab macht 10 bis 45 Masse% aus,
d) der thermoplastische Kunststoff des Isolierprofil stabes besitzt eine Härte von etwa Shore D 80 nach DIN 53505,

wobei der Extrusionsvorgang so geführt worden ist, daß der Quotient aus der Wärmeausdehnung in Längsrichtung des Isolierprofilstabes im Zähler und der Wärmeausdehnung in Querrichtung des Isolierprofilstabes im Nenner größer ist als 0,3 und zwar im Temperaturbereich von 23°C bis 125°C.

2. Abstandshaltender Isolierprofilstab aus thermo plastischem Kunststoff an zweischaligen wärmedämmenden Bauelementen, der durch Extrusion hergestellt ist und im Einrollverbund mit zumindest im Bereich des Verbund kontaktes gerändelten Profilen aus einer Aluminiumlegierung verwendet wird, - mit den Merkmalen

a) der Isolierprofilstab besitzt eine Faserbewehrung, die hauptsächlich aus einer Langfaserbewehrung aus Glasfasern, Kohlenstoffasern, Metallfasern oder Mischungen davon, Faserlänge mind. 3 mm, besteht,
b) der Isolierprofilstab ist mit Hilfe des Kühldüsen extrusionsverfahrens stranggepreßt,
c) die gesamte Faserbewehrung in dem Isolierprofilstab macht 10 bis 45 Masse% aus, wobei max. 30% der Gesamtfasermasse eine Länge von kleiner 3 mm aufweisen,
d) der thermoplastische Kunststoff des Isolierprofil stabes besitzt eine Härte von Shore D 80 nach DIN 53505,

wobei der Extrusionsvorgang so geführt worden ist, daß der Quotient aus der Wärmeausdehnung in Längsrichtung des Isolierprofilstabes im Zähler und der Wärmeausdehnung in Querrichtung des Isolierprofilstabes im Nenner größer ist als 0,3, und zwar im Temperaturbereich von 23°C bis 125°C.

3. Isolierprofilstab nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Langfaserbewehrung im Wege der Direktverarbeitung von Endlosfasern eingebracht ist.

4. Isolierprofilstab nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die den Isolierabstand bestimmende Breite des Isolierprofilstabes größer als 20 mm und die Wanddicke kleiner oder gleich 2,5 mm ist.

5. Isolierprofilstab nach Anspruch 4, wobei die Breite im Bereich von 25 bis 40 mm liegt.

6. Isolierprofilstab nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei bei einem im Querschnitt im wesentlichen geraden Profilstab die Wanddicke gleich 2 mm oder kleiner ist.

7. Isolierprofilstab nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei bei einem Profilstab, dessen Querschnitt Abkröpfungen aufweist, die Wanddicke gleich 2,5 mm oder kleiner ist.

8. Isolierprofilstab nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Länge der Langfasern der Langfaserbewehrung im Bereich von über 3 bis 15 mm liegt.

9. Isolierprofilstab nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Isolierprofil eine Beimischung von feinteiligen mineralischen Füllstoffen aufweist.

10. Isolierprofilstab nach einem der Ansprüche 1 bis 7, in der Ausführungsform mit Glasfasern, wobei die Glasfasern eine Dicke im Bereich von 5 bis 25 µm, vorzugsweise von etwa 15 µm, aufweisen.

11. Isolierprofilstab nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der thermoplastische Kunststoff aus einem Kunststoff der Gruppe "Polyamid, Polypropylen" oder Mischungen davon besteht.

12. Isolierprofilstab nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der thermoplastische Kunststoff aus einem Kunststoff der Gruppe "Polyethylenterephthalat" oder der Gruppe "Poly butylenterephthalat" oder Mischungen davon besteht.