EP1094189A2 - Fenster- oder Türprofil - Google Patents

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EP1094189A2
EP1094189A2 EP00121664A EP00121664A EP1094189A2 EP 1094189 A2 EP1094189 A2 EP 1094189A2 EP 00121664 A EP00121664 A EP 00121664A EP 00121664 A EP00121664 A EP 00121664A EP 1094189 A2 EP1094189 A2 EP 1094189A2
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EP
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foamed
foaming
profiles
degree
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EP00121664A
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EP1094189B1 (de
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Waldemar Klein
Hans-Willi Neumann
Helmut Dipl.-Ing. Marzahn
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Profine GmbH
Original Assignee
Huels Troisdorf AG
HT Troplast AG
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E06DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06BFIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B3/00Window sashes, door leaves, or like elements for closing wall or like openings; Layout of fixed or moving closures, e.g. windows in wall or like openings; Features of rigidly-mounted outer frames relating to the mounting of wing frames
    • E06B3/04Wing frames not characterised by the manner of movement
    • E06B3/06Single frames
    • E06B3/08Constructions depending on the use of specified materials
    • E06B3/20Constructions depending on the use of specified materials of plastics
    • E06B3/22Hollow frames

Definitions

  • the invention relates to a window or door profile with several Cavities formed by webs, a method of manufacturing such profiles and a profile system for the production of Windows and doors.
  • Hollow chambers are made in particular from hard PVC with wall thicknesses extruded between 2 and 3.5 mm.
  • the thermoplastic first plasticized in an extruder, in an extrusion die to the desired hollow chamber profile molded and then in a downstream Caliber calibrated.
  • so-called outer calibers used in which the outer contour of the profile is calibrated becomes certain tolerances while the inner chambers are.
  • Such hollow chamber profiles for windows or doors are, for example known from DE 197 36 393 A1. To meet the desired requirements to ensure the rigidity and thermal insulation these profiles are extruded with a wall thickness that differs between 2 and 3.5 mm depending on the country-specific standard.
  • the profiles usually have a large inner cavity on, in which a reinforcement profile, usually a Steel profile, to increase the rigidity can.
  • the object of the invention is to solve this problem.
  • the invention proposes a window or door profile with several Hollow chambers formed by webs, in which the outer contour walls forming and the boundaries delimiting the intermediate chambers Each have a wall thickness below 4 mm, preferably between Have 2 and 4 mm, so that the walls and / or webs at least partially made of foamed hard PVC with a degree of foaming between 1.05 and 1.2.
  • the degree of foaming is understood to be the quotient of the density of an unfoamed rigid PVC material and the density of the rigid PVC material foamed according to the invention.
  • a degree of foaming of 1.10 means that the material of the profile is foamed by 10%, the density thus corresponds to 0.91 times that of the non-foamed material.
  • a degree of foaming of 1.05 leads to a density of the foamed profile of 1.38 g / cm 3
  • a degree of foaming of 1.20 leads to a density of the foamed profile of 1.21 g / cm 3 .
  • the pore structure is so fine that it can hardly be seen with the naked eye.
  • the surface of the extruded profile is almost identical to that of an unfoamed profile.
  • the density of the slightly foamed profiles is preferably 1.20 to 1.40 g / cm 3 .
  • the window or door profiles produced according to the invention have thus 5 to 20% less weight than non-foamed Profiles with the same inside and outside dimensions, i.e. H. in particular the same wall thickness, which from the corresponding Compact material were extruded.
  • a window or window extruded from slightly foamed rigid PVC Door profile with a corresponding profile made of non-foamed Hard PVC with at least largely identical exterior and exterior Inner contours can be combined because of such a profile system the same side profiles and accessories are used can be.
  • the unfoamed and accordingly with one Differentiate degree of foaming between 1.05 and 1.2 extruded profile thus only in the density of the material, but not in the other dimensions or essential properties. In the Production of the foamed profile, however, will take 5 to 20 Weight% material saved.
  • the mixture is still foamed in the last Section of the extruder screw or in the transition between Snail and the mold.
  • the foaming should at least as far as possible when leaving the tool. So far the material only foams up in caliber is a dimensionally stable one extrusion of the bars almost impossible.
  • the profile or process becomes the profile in the coextrusion process extruded from two different approaches.
  • the core of the profile if necessary including the inner part of the outer walls, made of recycled material to extrude while the outer layer is made of fresh material is manufactured.
  • the foaming agent is advantageous in this case only in the core approach, for example the recyclate approach, used.
  • co-extrusion processes are fundamentally known to the expert with different approaches.
  • the profile is advantageous both from the outside as well as in the area of the inner chambers by injecting a Air / water mixture cooled. In this way there is one higher extrusion performance and greater dimensional accuracy Interior chambers.
  • the blowing agent can either be mixed homogeneously into the basic batch and fed to the extruder together with it, but the foaming agent can also continuously in immediately the hopper of the extruder are added.
  • the profiles produced in this way are foamed and / or unfoamed Execution are regarding all external and internal dimensions in Framework of manufacturing tolerances the same, so that all secondary profiles and other accessories used for both profiles can be.
  • the mechanical properties of the foamed Profiles are almost the same as those of the non-foamed profile, in particular, the corner strength after welding in The measuring accuracy is identical to that of an unfoamed one Profiles.
  • Fig. 1 is a sash profile 1 according to this example shown with a degree of foaming of 1.11.
  • the inner chamber 2 is used to hold a steel reinforcement profile 4.
  • Fig. 2 is the same sash profile 3 in a non-foamed version shown.
  • the outer contours as well as the contours of the inner chambers including the booster chamber are exactly the same those of the profile 1 according to FIG. 1.
  • the microporous structure of the Hard PVC material is symbolically shown in Fig. 1.
  • the degree of foaming of the profile 1 is 1.11, so that 11% by weight of material are used less than profile 2.
  • Fig. 3 is a frame 5 according to an alternative embodiment presented the invention.
  • the hatched shown area 6 made of recycled material, the 0.6 wt .-% Azodicarbonamide have been added.
  • the degree of foaming was 1.11.
  • the outer area not hatched in FIG. 3 7 of the profile is the same from unfoamed fresh material Composition coextruded according to Table 1.
  • the invention can be advantageous both for the so-called main profiles for the manufacture of windows and doors, d. H. in particular for frame profiles, the wing profiles and the fighter or Post profiles, as well as for so-called secondary profiles including Widening, connection and cladding profiles used become.

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Abstract

Zur Anpassung von Fenster- oder Türprofilen an unterschiedliche Anforderungen bezüglich der Steifigkeit wurden bislang unterschiedliche Profilserien mit angepaßten Wandstärken verwendet. Hierzu wurden jeweils eigene Extrusionswerkzeuge benötigt. Für ein Profilsystem mit geringeren Anforderungen an die Steifigkeit sieht die Erfindung ein Fenster- oder Türprofil mit mehreren durch Stege gebildeten Hohlkammern vor, bei dem die die Außenkontur bildenden Wände und die die Hohlkammern begrenzenden Stege jeweils eine Wandstärke unter 4 mm aufweisen, wobei die Wände und/oder Stege wenigstens teilweise aus geschäumtem Hart-PVC mit einem Schäumgrad zwischen 1,05 und 1,2 bestehen. Insbesondere wird ein Profilsystem vorgeschlagen mit einem Profil aus ungeschäumtem Material und einem Profil aus geschäumtem Material mit einem Schäumgrad zwischen 1,05 und 1,2, wobei geschäumtes und ungeschäumtes Profil gleiche Abmessungen aufweisen. Beide Profile können auf den selben Anlagen mit der gleichen Verfahrenstechnik hergestellt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Fenster- oder Türprofil mit mehreren durch Stege gebildeten Hohlkammern, ein Verfahren zur Herstellung solcher Profile sowie ein Profilsystem zur Herstellung von Fenstern und Türen.
Fenster- oder Türprofile mit mehreren durch Stege gebildeten Hohlkammern werden insbesondere aus Hart-PVC mit Wandstärken zwischen 2 und 3,5 mm extrudiert. Bei der Extrusion wird der thermoplastische Kunststoff zunächst in einem Extruder plastifiziert, in einem Extrusionswerkzeug zu dem gewünschten Hohlkammerprofil geformt und anschließend in einem nachgeschalteten Kaliber kalibriert. In aller Regel werden sogenannte Außenkaliber verwendet, in der die Außenkontur des Profils kalibriert wird, während bei den Innenkammern gewisse Toleranzen zulässig sind.
Stand der Technik
Solche Hohlkammerprofile für Fenster oder Türen sind beispielsweise aus der DE 197 36 393 A1 bekannt. Um die gewünschten Anforderungen an die Steifigkeit und Wärmedämmung zu gewährleisten, werden diese Profile mit einer Wandstärke extrudiert, die je nach länderspezifischer Norm zwischen 2 und 3,5 mm differiert. Die Profile weisen in der Regel eine große innere Hohlkammer auf, in die ein Verstärkungsprofil, in der Regel ein Stahlprofil, zur Erhöhung der Steifigkeit eingeschoben werden kann.
Aufgrund unterschiedlicher Anforderungen an die Steifigkeit der Profile fertigen größere Profilhersteller für einzelne Märkte unterschiedliche Profilserien mit jeweils an die Anforderungen angepaßten Wandstärken. Dieses erfordert naturgemäß einen hohen Fertigungs- und Investionsaufwand. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Profile bezüglich der Wandstärke dem Markt mit den höchsten Anforderungen anzupassen und diese Profile mit relativ großer Wandstärke auch in anderen Märkten mit geringeren Anforderungen einzusetzen. Dieses bedingt jedoch einen höheren Einsatz an Material, der zu höheren Fertigungskosten führt.
Aufgabe
Aufgabe der Erfindung ist es, dieses Problem zu beheben.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung schlägt vor, ein Fenster- oder Türprofil mit mehreren durch Stege gebildeten Hohlkammern, bei dem die die Außenkontur bildenden Wände und die die Zwischenkammern begrenzenden Stege jeweils eine Wandstärke unter 4 mm, bevorzugt zwischen 2 und 4 mm aufweisen, so auszubilden, daß die Wände und/oder Stege wenigstens teilweise aus geschäumtem Hart-PVC mit einem Schäumgrad zwischen 1,05 und 1,2 bestehen.
Als Schäumgrad im Sinne dieser Erfindung wird der Quotient aus der Dichte eines ungeschäumten Hart-PVC-Materials zur Dichte des erfindungsgemäß geschäumten Hart-PVC-Materials verstanden. Ein Schäumgrad von 1,10 bedeutet somit, daß das Material des Profils um 10 % aufgeschäumt ist, die Dichte somit dem 0,91-fachen des ungeschäumten Materials entspricht. Bei einer Dichte von 1,45 g/cm3 für ein ungeschäumtes Profil führt ein Schäumgrad von 1,05 zu einer Dichte des geschäumten Profils von 1,38 g/cm3, während ein Schäumgrad von 1,20 zu einer Dichte des geschäumten Profils von 1,21 g/cm3 führt.
Bei dem erfindungsgemäß gewählten geringen Schäumgrad zwischen 1,05 und 1,2 ist die Porenstruktur so fein, daß sie mit bloßem Auge kaum erkennbar ist. Auch die Oberfläche des extrudierten Profils ist mit der eines ungeschäumten Profils nahezu identisch. Die Dichte der leicht geschäumten Profile beträgt bevorzugt 1,20 bis 1,40 g/cm3.
Die erfindungsgemäß hergestellten Fenster- oder Türprofile weisen somit ein um 5 bis 20 % geringeres Gewicht auf als ungeschäumte Profile mit gleichen Innen- und Außenabmessungen, d. h. insbesondere gleicher Wandstärke, die aus entsprechendem Kompaktmaterial extrudiert wurden. Besonders vorteilhaft kann ein so aus leicht geschäumtem Hart-PVC extrudiertes Fenster- oder Türprofil mit einem entsprechendem Profil aus ungeschäumtem Hart-PVC mit wenigstens weitgehend übereinstimmenden Außen- und Innenkonturen kombiniert werden, da für ein solches Profilsystem die gleichen Nebenprofile und Zubehörteile verwendet werden können. Das ungeschäumte und das entsprechend mit einem Schäumgrad zwischen 1,05 und 1,2 extrudierte Profil unterscheiden sich somit nur in der Dichte des Materials, nicht aber in den sonstigen Maßen oder wesentlichen Eigenschaften. Bei der Herstellung des geschäumten Profils werden jedoch 5 bis 20 Gew.-% Material eingespart.
Von besonderer Bedeutung ist, daß die erfindungsgemäß geschäumten Profile genau so verarbeitet werden können wie die entsprechenden ungeschäumten Profile. Sie können insbesondere in gleicher Weise im Gehrungsbereich verschweißt werden, wobei sich überraschenderweise die gleichen hohen Eckfestigkeiten ergeben.
Zur Herstellung eines erfindungsgemäß aufgeschäumten Fenster- oder Türprofils wird vorteilhaft das gleiche Verfahren angewendet, wie es für die Herstellung von aus ungeschäumtem Hart-PVC extrudierten Profilen bekannt ist, nämlich Aufschmelzen des Ansatzes in einem Extruder, Formung des Profils in einem Extrusionswerkzeug und anschließendes Kalibrieren zumindest der Außenkonturen in einem gekühlten Kaliber. Der Ansatz enthält zusätzlich zu dem Hart-PVC, üblichen Pigmenten, Stabilisatoren und ggf. Schlagzäh-Modifiern lediglich noch 0,2 bis 2 Gew.-% eines chemischen Treibmittels. Vorteilhaft wird als chemisches Treibmittel Azodicarbonamid, ggf. mit üblichen Beschleunigern oder die Zersetzungstemperatur des Azodicarbonamids beeinflussenden Zusätzen, eingesetzt.
Zweckmäßig erfolgt das Aufschäumen des Ansatzes noch im letzten Abschnitt der Extruderschnecke oder im Übergang zwischen Schnecke und dem Formwerkzeug. Das Aufschäumen sollte zumindest beim Verlassen des Werkzeuges weitestgehend erfolgt sein. Soweit das Material erst im Kaliber aufschäumt, ist ein maßhaltiges extrudieren der Stege nahezu unmöglich.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Profils bzw. Verfahrens wird das Profil im Coextrusions-Verfahren aus zwei verschiedenen Ansätzen extrudiert. Eine Möglichkeit hierzu besteht darin, den Kern des Profils, ggf. einschl. des inneren Teils der Außenwände, aus Recyclingmaterial zu extrudieren, während die äußere Schicht aus Frischmaterial gefertigt wird. Das Schäummittel wird in diesem Fall vorteilhaft nur im Kernansatz, beispielsweise dem Recyclat-Ansatz, eingesetzt. Grundsätzlich sind solche Coextrusions-Verfahren mit unterschiedlichen Ansätzen dem Fachmann bekannt. Im Bereich des Kalibers wird das Profil dabei vorteilhaft sowohl von außen als auch im Bereich der Innenkammern durch Einspritzen eines Luft/Wasser-Gemisches gekühlt. Auf diese Weise ergibt sich eine höhere Extrusionsleistung und eine größere Maßhaltigkeit der Innenkammern.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß sowohl ein aus ungeschäumtem Material extrudiertes Profil als auch das erfindungsgemäß mit einem Schäumgrad zwischen 1,05 und 1,2 extrudierte Profil mit den selben Werkzeugen und Kalibern und bis auf das Aufschäumen mit den selben Verfahrensparametern hergestellt werden können.
Soweit zu große Mengen an Azodicarbonamid eingesetzt werden, die zu einem Schäumgrad größer als 1,2 führen, können die Innenstege ohne aufwendige zusätzliche Maßnahmen nicht mehr mit der notwendigen Maßhaltigkeit hergestellt werden, da durch das Aufschäumen der Stege deren Geradlinigkeit negativ beeinflußt wird. Zu geringe Mengen an Azodicarbonamid führen zu einer sehr geringen Aufschäumung, die keine merkliche Einsparung an PCV-Ansatz ergibt.
Das Treibmittel kann entweder in den Grundansatz homogen eingemischt und zusammen mit diesem dem Extruder zugeführt werden, das Schäummittel kann aber auch kontinuierlich unmittelbar in den Einfülltrichter des Extruders zugegeben werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen dabei:
Fig. 1
einen Querschnitt eines Flügelrahmenprofil gemäß der Erfindung;
Fig. 2
einen Querschnitt eines Flügelrahmenprofil wie in Fig. 1, jedoch nicht aufgeschäumt;
Fig. 3
einen Querschnitt eines Blendrahmenprofils in coextrudierter Ausführung;
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Zur Herstellung eines Profilsystems, bestehend aus je einem geschäumten und einem ungeschäumten Flügel- und Blendrahmenprofil mit einer Wandstärke von 3,0 mm und einer Dichte von 1,45 g/cm3 wird folgender Ansatz verwendet:
Komponente Menge in Gew.-%
PVC 76
Schlagzähmodifier 7
Stabilisator 6
Kreide 5
Titandioxid 6
Für den geschäumten Ansatz werden zusätzlich 0,6 Gew.-Teile Azodicarbonamid je 100 Gew.-Teile des Ansatzes zugegeben. Dieses führt zu einem Schäumgrad von 1,11 und einer Dichte von 1,31 g/cm3 bzw. einer Materialersparnis von ca. 11 %.
Die Ansätze für das ungeschäumte Profil und das geschäumte Profil unterscheiden sich somit nur durch den Zusatz von 0,6 Gew.-% eines Treibmittels Azodicabonamid. Beide Profile werden im selben Extruder mit einer Massetemperatur von 200 °C plastifiziert, im selben Werkzeug zu dem Profil gemäß Fig. 1 bzw. 2 geformt und im anschließenden Kaliber mit kombinierter Außen- und Innenkühlung kalibriert und dabei abgekühlt.
Die so hergestellten Profile in geschäumter/und ungeschäumter Ausführung sind bezüglich sämtlicher Außen- und Innenmaße im Rahmen der Fertigungstoleranzen gleich, so daß sämtliche Nebenprofile und sonstigen Zubehörteile zu beiden Profilen verwendet werden können. Die mechanischen Eigenschaften der geschäumten Profils sind nahezu gleich denen des ungeschäumten Profils, insbesondere ist die Eckfestigkeit nach dem Verschweißen im Rahmen der Meßgenauigkeit identisch mit der eines ungeschäumten Profils.
In Fig. 1 ist ein Flügelrahmenprofil 1 gemäß diesem Beispiel mit einem Schäumgrad von 1,11 dargestellt. Die Innenkammer 2 dient zur Aufnahme eines Stahlverstärkungsprofils 4. In Fig. 2 ist das gleiche Flügelrahmenprofil 3 in ungeschäumter Ausführung dargestellt. Die Außenkonturen sowie die Konturen der Innenkammern einschl. der Verstärkungskammer sind genau gleich denen des Profils 1 gemäß Fig. 1. Die mikroporöse Struktur des Hart-PVC-Materials ist in Fig. 1 symbolisch dargestellt. Der Schäumgrad des Profils 1 beträgt 1,11, so daß 11 Gew.-% Material weniger verbraucht werden als beim Profil 2.
In Fig. 3 wird ein Blendrahmen 5 nach einer alternativen Ausführung der Erfindung dargestellt. Hier besteht der schraffiert dargestellte Bereich 6 aus Recyclingmaterial, dem 0,6 Gew.-% Azodicarbonamid zugefügt worden sind. Der Schäumgrad betrug 1,11. Der in Fig. 3 nicht schraffiert dargestellte äußere Bereich 7 des Profils ist aus ungeschäumtem Frischmaterial gleicher Zusammensetzung gemäß Tabelle 1 coextrudiert.
Die Erfindung kann vorteilhaft sowohl für die sog. Hauptprofile für die Herstellung von Fenstern und Türen, d. h. insbesondere für Blendrahmenprofile, das Flügelprofile und die Kämpfer- oder Pfostenprofile, als auch für sog. Nebenprofile einschließlich Verbreiterungs-, Anschluß- und Verkleidungsprofile eingesetzt werden.

Claims (3)

  1. Fenster- oder Türprofil mit mehreren durch Stege gebildeten Hohlkammern, bei dem die die Außenkontur bildenden Wände und die die Hohlkammern begrenzenden Stege jeweils eine Wandstärke unter 4 mm aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände und/oder Stege wenigstens teilweise aus geschäumtem Hart-PVC mit einem Schäumgrad zwischen 1,05 und 1,2 bestehen.
  2. Profilsystem zur Herstellung von Fenstern und Türen umfassend wenigstens ein mehrere Hohlkammern aufweisendes Blendrahmen- und/oder Flügelprofil auf der Basis von ungeschäumtem Hart-PVC dadurch gekennzeichnet, daß das Profilsystem wenigstens ein weiteres Profil auf der Basis von geschäumtem Hart-PVC aufweist, wobei die Außen- und Innenkonturen des geschäumten Profils wenigstens weitgehend mit denen des ungeschäumten Profils übereinstimmen und der Schäumgrad des geschäumten Profils 1,05 bis 1,20 beträgt.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Hohlkammern aufweisenden Profils für Fenster- und/oder Türen, bei dem ein Ansatz auf der Basis von Hart-PVC in einem Extruder aufgeschmolzen, in einem Extrusionswerkzeug zu dem Profil geformt, das Profil anschließend in einem Kaliber zumindest an seinen Außenkonturen kalibriert und dabei bis unter die Erstarrungstemperatur des Hart-PVC-Ansatzes abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz zwischen 0,2 und 2 Gew.-% eines chemischen Treibmittels enthält, das zu einem Schäumgrad zwischen 1,05 bis 1,20 führt.
EP00121664A 1999-10-05 2000-10-04 Fenster- oder Türprofil Expired - Lifetime EP1094189B1 (de)

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