EP0077412B1

EP0077412B1 - Metallprofil zur Verstärkung von Kunststoffhohlprofilen, durch ein solches Metallprofil verstärktes Kunststoffhohlprofil und Rahmen aus einem solcherart verstärkten Kunststoffhohlprofil

Info

Publication number: EP0077412B1
Application number: EP19810108517
Authority: EP
Inventors: Ulrich Dettmar
Original assignee: Karlstadter Fenster- U Elementebau & Co KG GmbH
Current assignee: Karlstadter Fenster- U Elementebau & Co KG GmbH
Priority date: 1981-10-19
Filing date: 1981-10-19
Publication date: 1985-09-11
Also published as: EP0077412A1; DE3172248D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Metallprofil zur Verstärkung von Kunststoffhohlprofilen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, durch solche Metallprofile verstärkte Kunststoffhohlprofile gemäß Oberbegriff des Anspruches 4 sowie Rahmen gemäß Oberbegriff des Anspruches 7, insbesondere Fensterrahmen und Türrahmen, die zumindest teilweise aus solchen verstärkten Kunststoffhohlprofilen hergestellt sind.
Kunststoffhohlprofile werden insbesondere im Bereich der Hochbautechnik zur Herstellung von Rahmenelementen, insbesondere Fensterrahmen und Türrahmen, verwendet. Solche Kunststoffhohlprofile zeichnen sich in wirtschaftlicher Hinsicht durch besondere Preisgünstigkeit und in technischer Hinsicht durch gute thermische Kenndaten, speziell durch eine geringe Wärmeleitfähigkeit, und durch eine anderen Werkstoffen überlegene Verwitterungsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus. Nachteilig sind die Kunststoffhohlprofile jedoch hinsichtlich ihrer geringen Biegesteifigkeit und Verwindungssteifigkeit.
Aus der Druckschrift DE-U 8 030 522 ist es bekannt, die Biegesteifigkeit und Verwindungssteifigkeit solcher Kunststoffhohlprofile durch Einschieben offener, meist U-förmiger Metallprofile zu verbessern. Die erzielbaren Verbesserungen sind jedoch nicht zufriedenstellend, da einerseits die eingeschobenen Metallprofile selbst eine nicht ausreichende Biegesteifigkeit und Verwindungssteifigkeit aufweisen und andererseits der durch das Einschieben des Metallprofils in das Kunststoffhohlprofil bewirkte Verbund nicht schlüssig genug ist, um die Biegesteifigkeit und die Verwindungssteifigkeit des Gesamtprofils, also des durch das eingeschobene Metallprofil verstärkten Kunststoffhohlprofils in dem theoretisch zu erwartenden Ausmaß zu verbessern. Zwar wird bereits eine günstigere Biegesteifigkeit des Metallprofils durch die Ausbildung mit einer nur relativ flachen Sicke erzielt. Der ungünstigste Fall ist dabei jedoch der, daß in einer Längswand des Metallprofils jeweils nur eine flache Sicke in der Mitte der Längswand, bezogen auf deren Breite, angeordnet ist. Insgesamt trägt die flache Sicke daher nur wenig zur Verbesserung der Biegesteifigkeit des Metallprofils und praktisch .nichts zur Verbesserung der Verwindungssteifigkeit des Metallprofils bei.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Metallprofil zur effektiveren Verstärkung von Kunststoffhohlprofilen zu schaffen, das heißt ein Metallprofil, das in sich eine verbesserte Biegesteifigkeit und Verwindungssteifigkeit aufweist und diese Festigkeit verbessert auf das Kunststoffhohlprofil überträgt, ein durch ein solches eingeschobenes Metallprofil verstärktes Kunststoffhohlprofil mit verbesserten Steifigkeitskenndaten zu schaffen und schließlich ein Rahmenetement zu schaffen, das durch Verwendung der versteiften Kunststoffhohlprofile bei einseitiger Aufhängung eine verbesserte Verwindungssteifigkeit quer zur Rahmenebene und eine verbesserte Biegesteifigkeit in der Ebene der Rahmenebene aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung ein Metallprofil, das die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist.
Das durch ein solches eingeschobenes Metallprofil verstärkte Kunststoffhohlprofil ist gemäß der Erfindung durch das Merkmal gemäß kennzeichnenden Teil des Anspruches 4 charakterisiert.
Der Rahmen gemäß Anspruch 7, insbesondere Fensterrahmen oder Türrahmen, der Erfindung schließlich ist dadurch gekennzeichnet, daß er ein das Kunststoffhohlprofil verstärkendes Metallprofil enthält und insbesondere ein verstärktes Kunststoffhohlprofil mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen enthält.
Wesentlich bessere Ergebnisse werden mit relativ tiefen Sicken erzielt. Das Metallprofil weist daher nach der Erfindung eine lichte Tiefe der Versteifungssicke bzw. der Versteifungssikken auf, die mindestens das Vierfache, vorzugsweise mindestens das Sechsfache der Materialstärke des Metallprofils beträgt. Unter »lichter Tiefe« wird dabei der Abstand von der an die Sicke angrenzenden äußeren Oberfläche der Wand des Metallprofils bis zum tiefsten Punkt der Sohle der Sicke verstanden.
Solche tiefen Versteifungssicken weisen gegenüber den flachen Versteifungssicken wesentliche Vorteile auf. So bewirken die tiefen Sicken eines bessere Biegesteifigkeit und insbesondere eine Verwindungssteifigkeit des Metallprofils. Sie bewirken für das Metallprofil weiterhin eine gewisse Elastizität senkrecht zur Längsrichtung der Versteifungssicken, wodurch eine besonders gute Anbindung des Metallprofils an das Kunststoffhohlprofil erhalten wird. Es kann dadurch insbesondere mit dünneren Materialstärken als bei einem Metallprofil mit flacher Sicke gearbeitet werden.
Die tiefen Versteifungssicken sind vorzugsweise so ausgebildet, daß sie nach außen zu eine lichte Öffnungsbreite, also einen lichten Abstand von einer äußeren Sickenkante zur gegenüberliegenden äußeren Sickenkante, aufweisen, der mindestens gleich der lichten Tiefe der Versteifungssicke ist. Vorzugsweise sind weiterhin in zumindest einer Längswand des Metallprofils mindestens zwei der tiefen Versteifungssicken in der Weise nebeneinanderliegend ausgebildet, daß die beiden nebeneinander verlaufenden tiefen Versteifungssicken eine durchgehende Wellung der Längswand ergeben.
Das Metallprofil kann die parallel zur Längsachse verlaufende Versteifungssicke entweder nur in einer Längswand des Profils oder in mehreren Längswänden oder schließlich auch in allen Längswänden des Profils ausgebildet enthalten. Außerdem kann jede Längswand, das heißt, bezogen auf den Querschnitt des Profils, jeder Schenkel des Profils, eine oder mehrere solcher Versteifungssicken aufweisen. Bei Ausbildung nur einer Versteifungssicke in einer Wand braucht diese Versteifungssicke nicht in der Mitte der Höhe bzw. Breite der Längswand angeordnet zu sein, sondern kann beispielsweise auch relativ dicht an einer Kante verlaufen, die durch diese Längswand gebildet wird.
Bei Ausbildung von mehr als einer Versteifungssicke in einer Längswand des Metallprofils sind diese parallel zueinander und parallel zur Längsachse des Metallprofils verlaufenden Versteifungssicken vorzugsweise derart zueinander ausgebildet, daß sie im Schnitt quer zu ihrer Längsrichtung eine gleichmäßige Wellung der Längswand des Metallprofils ergeben. Diese Wellung kann sich entweder über die gesamte Breite der Längswand erstrecken oder kann alternativ auf einen Teilbereich einer solchen Längswand beschränkt bleiben, so daß die jeweilige Längswand also zusätzlich zu einem über die gesamte axiale Länge des Metallprofils sich erstreckenden gewellten Wandbereich plane, streifenförmige Wandbereiche aufweist.
Die mit solchen Metallprofilen verstärkten Kunststoffhohlprofile weisen ein im Querschnitt geschlossenes Innenprofil auf, das zumindest eine vollkommen plane und ebene unprofilierte Innenwandfläche aufweist, die an mindestens einer gesickten Wand des Metallprofils, vorzugsweise an der mit einer tiefen Doppelsicke versehenen gewellten Metallprofilwand anliegt. Mit anderen Worten, das Kunststoffhohlprofil, in das das mit den tiefen Sicken versehene Metallprofil eingeschoben oder eingeschlagen ist, greift zumindest in den Bereich, in dem die tiefen Sicken des Metallprofils ausgebildet sind, in keiner Weise in diese Sicken ein. Durch ein solches Fehlen eines formschlüssigen Eingriffs zwischen dem Metallprofil und dem Kunststoffhohlprofil wird überraschenderweise ein Verbundprofil, also ein verstärktes Kunststoffhohlprofil, erhalten, das hinsichtlich seiner Kenndaten sowohl für die Biegesteifigkeit als auch gleichzeitig für die Verwindungssteifigkeit optimale Ergebnisse zeigt. Diese Ergebnisse werden dadurch weiter verbessert, daß das Kunststoffhohlprofil das Metallprofil unter mechanischer Vorspannung umschließt und umspannt. Diese mechanische Vorspannung des tiefgesickten Metallprofils in dem Kunststoffhohlprofil kann dadurch herbeigeführt werden, daß das Metallprofil im entspannten Zustand mit geringem Übermaß ausgebildet und unter geringer federelastischer Verformung in das Hohlprofil eingeschlagen wird und/oder daß ein kaltes Metallprofil in ein gleichmäßig erwärmtes Kunststoffhohlprofil eingeschoben und die erhaltene Einschubstruktur anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Dadurch wird ein thermisches Aufschrumpfen des Kunststoffhohlprofils auf das Metallprofil erzielt. In jedem Fall wird auf diese Weise ein Verbundprofil erzielt, das durch allein formschlüssigen Eingriff zwischen einem verstärkenden Metallprofil und einem komplementär innenprofilierten Kunststoffhohlprofil nicht erzielbar ist. Dieser Verbund kann durch spannende und fixierende, insbesondere selbstschneidende Metallschrauben verbessert werden, die von außen her durch das Kunststoffhohlprofil hindurch in zumindest eine Wand zumindest einer Versteifungssicke eingesphraubt sind. Die Achse der Schraube kann dabei sowohl in Richtung der Tiefe der Sicke verlaufen, so daß also die Schraube die Sohle der Sicke durchsetzt, als auch senkrecht zu dieser Richtung liegen, so daß also die Schraube eine oder beide Seitenwände der Sicke durchsetzt.
Aus solchen verstärkten Kunststoffhöhlprofilen hergestellte Rahmen für den Hochbau, insbesondere Fensterrahmen und Türrahmen, zeichnen sich durch eine verbesserte Steifigkeit sowohl bei quer zur Rahmenfläche einwirkenden Kräften, beispielsweise Windkräften, als auch bei Kräften aus, die in der Ebene des Rahmens einwirken, beispielsweise also hinsichtlich der durch das Eigengewicht der Rahmen verursachten Kräfte bei einseitiger Aufhängung,
Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt

Fig. 1 im Querschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel des Metallprofils; und
Fig. 2 ein verstärktes Kunststoffhohlprofil mit einem zweiten Ausführungsbeispiel des Metallprofils.

In der Fig. 1 ist im Querschnitt ein Metallprofil 1 zur Verstärkung von Kunststoffhohlprofilen dargestellt. Das im Querschnitt offene Metallprofil hat im wesentlichen die Form eines C-Profils. Zwei der Längswände des Metallprofils 1, nämlich die beiden einander gegenüberliegenden Längswände 2 und 3, weisen jeweils eine Versteifungssicke 4 bzw. 5 auf. Bezogen auf die Breite bzw. Höhe der Längswände 2, 3 sind die Versteifungssicken 4, 5 nicht in der Mitte der Längswände 2, 3, sondern im Bereich der Profilkanten 6, 7 angeordnet, die die Längsflächen 2 bzw. 3 mit der diese beiden Längsflächen verbindenden Längsfläche 8 bilden. In der Längsfläche 8 sind aneinandergrenzend zwei tiefe Versteifungssicken 9 und 10 ausgebildet, deren Tiefe das Siebenfache der Materialstärke, das heißt der Wandstärke des Metallprofils, beträgt. Die tiefen Versteifungssicken und 1Q sind so zueinander angeordnet, daß sie eine gieiqhmäßige Wellung der Längsfläche 8 bilden. Die tnnenschenkel 11 und 12 des Metallprofils 1 verlaufen nicht im rechten Winkel zu den Längswänden 2 und 3, sondern schließen jeweils mit diesen Längswänden einen Winkel von etwas größer als 90° ein. Beim Einschlagen eines Solchen Metallprofils in ein rechtwinkliges Kunststoffhohlprofil werden diese Seitenschenkel geringfügig federelastisch verformt, so daß das Metallprofil unter Vorspannung in dem Kunststoffhohlprofil sitzt. Dabei ist zu beachten, daß die in Fig. 1 gezeigte Darstellung nicht maßstäblich, sondern der besseren Erkennbarkeit halber übertrieben worden ist.
Ein zweites Ausführungsbeispiel des Metallprofils 1' ist in der Fig. 2 dargestellt, und zwar eingeschoben in ein Kunststoffhohlprofil 13. Das Kunststoffhohlprofil 13, beispielsweise ein Fensterrahmenprofil, ist nur im Ausschnitt angedeutet, da die Gesamtgestaltung eines solchen Kunststoffhohlprofils nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung und dem Fachmann ohnehin geläufig ist. Das Kunststoffhohlprofil 13 weist einen Hohlraum 14 auf, der von vier rechtwinklig zueinanderstehenden vollkommen planen Innenwandflächen 17 umschlossen ist. Das Hohlprofil 13 ist thermisch auf das Metallprofil 1' aufgeschrumpft. Die seitlichen Schenkel oder Längswände 2' und 3' des Metallprofils 1' weisen keine Versteifungssicken auf. Die Innenschenkel 11' und 12' des Metallprofils 1' sind exakt rechtwinklig zu den Längswänden 2' und 3' angeordnet. Die Längswand 8' des Metallprofils 1' weist zwei tiefe Versteifungssicken 9, 10 auf, von denen jede eine lichte Tiefe von ungefähr dem Achtfachen der Materialstärke und eine lichte Öffnungsbreite von ungefähr dem 15fachen der Materialstärke aufweist. Die Sicken 9 und 10 öffnen sich zu der bzw. auf der vollkommen planen Innenwandfläche 15 des Hohlraumes 14 des Kunststoffhohlprofils 13. Auf dieser Innenwandfläche 15 sind also keinerlei Vorsprünge ausgebildet, die in die Sicken 9 oder 10 eingreifen. Der Verbund zwischen dem Metallprofil 1' und dem Kunststoffhohlprofil 13 ist durch eine Metallschraube 16 verstärkt.

Claims

1. Metallprofil zur Verstärkung von Kunststoffhohlprofilen, mit mindestens einer in mindestens einer Längswand des Metallprofils ausgebildeten, parallel zur Längsachse des Metallprofils verlaufenden und zum Inneren des Metallprofils vorspringenden, nach außen offenen Versteifungssicke, die sich zumindest im wesentlichen über die gesamte Länge des Metallprofils erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungssicke (9; 10) von außen gemessen eine lichte Tiefe von mindestens der vierfachen, insbesondere mindestens der sechsfachen Materialstärke des Metallprofils aufweist, und das Metallprofil so bemessen ist, daß es in eingebautem Zustand unter federelastischer Verformung der Versteifungssicke an dem Kunststoffhohlprofil anliegt.

2. Metallprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Breite der Versteifungssicke (9; 10) mindestens gleich der lichten Tiefe der Versteifungssicke ist.

3. Metallprofil nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit einem im Querschnitt offenen Profil, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer Längswand (8) des Metallprofils (1) mehr als eine Versteifungssicke (9, 10) derart ausgebildet sind, daß die Längswand (8) zumindest in einem Teilbereich im wesentlichen gleichmäßig und stetig gewellt ist.

4. Durch ein eingeschobenes Metallprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 3 verstärktes, im Querschnitt geschlossenes Kunststoffhohlprofil, das innen mit mindestens einer ebenen unprofilierten Fläche an mindestens einer gesickten Wand des Metallprofils anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffhohlprofil (13) das Metallprofil (1') unter mechanischer Vorspannung umspannt.

5. Verstärktes Kunststoffhohlprofil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffhohlprofil (13) auf das Metallprofil (1; 1') thermisch aufgeschrumpft ist und/oder das Metallprofil unter federelastischer Verformung in das Kunststoffhohlprofil eingeschlagen ist.

6. Verstärktes Kunststoffhohlprofil nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wand mindestens einer Versteifungssicke (9) von mindestens einer Schraube (16) durchsetzt ist, die von außen her durch das Kunststoffhohlprofil (13) hindurch eingedreht ist.

7. Rahmen, insbesondere Fenster- oder Türrahmen, gekennzeichnet durch ein verstärktes Kunststoffhohlprofil (1', 13) nach einem der Ansprüche 4 bis 6.