EP1094189B1 - Fenster- oder Türprofil - Google Patents

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EP1094189B1
EP1094189B1 EP00121664A EP00121664A EP1094189B1 EP 1094189 B1 EP1094189 B1 EP 1094189B1 EP 00121664 A EP00121664 A EP 00121664A EP 00121664 A EP00121664 A EP 00121664A EP 1094189 B1 EP1094189 B1 EP 1094189B1
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EP
European Patent Office
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profile
foamed
foaming
profiles
degree
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EP00121664A
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EP1094189A2 (de
EP1094189A3 (de
Inventor
Waldemar Klein
Hans-Willi Neumann
Helmut Dipl.-Ing. Marzahn
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Profine GmbH
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Profine GmbH
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B3/00—Window 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
    • E06B3/04—Wing frames not characterised by the manner of movement
    • E06B3/06—Single frames
    • E06B3/08—Constructions depending on the use of specified materials
    • E06B3/20—Constructions depending on the use of specified materials of plastics
    • E06B3/22—Hollow frames

Definitions

  • the invention relates to a window or door profile with a plurality of hollow chambers formed by webs, a method for producing such profiles and a profile system for producing windows and doors.
  • thermoplastic is first plasticized in an extruder, shaped into the desired hollow chamber profile in an extrusion tool and then calibrated in a downstream caliber.
  • so-called outer calibers are used, in which the outer contour of the profile is calibrated, while certain tolerances are permissible for the inner chambers.
  • Such hollow chamber profiles for windows or doors are known for example from DE-A-197 36 393.
  • 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 hollow chamber into which a reinforcing profile, usually a steel profile, can be inserted to increase the rigidity.
  • the object of the invention is to solve this problem.
  • the invention proposes a window or door profile with a plurality of hollow chambers formed by webs, in which the walls forming the outer contour and the webs delimiting the intermediate chambers each have a wall thickness below 4 mm, preferably between 2 and 4 mm, so that the Walls and / or webs at least partially consist 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 leads from 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 thus have a weight which is 5 to 20% lower than non-foamed profiles with the same inside and outside dimensions, ie in particular the same wall thickness, which were extruded from the corresponding compact material.
  • a window pane extruded from lightly foamed rigid PVC can be particularly advantageous. or door profile can be combined with a corresponding profile made of non-foamed hard PVC with at least largely identical outer and inner contours, since the same secondary profiles and accessories can be used for such a profile system.
  • the unfoamed and the correspondingly extruded profile with a degree of foaming between 1.05 and 1.2 differ only in the density of the material, but not in the other dimensions or essential properties. However, 5 to 20% by weight of material is saved in the production of the foamed profile.
  • the foamed profiles according to the invention can be processed in exactly the same way as the corresponding unfoamed profiles.
  • they can be welded in the same way in the miter area, surprisingly resulting in the same high corner strengths.
  • the same method is advantageously used as is known for the production of profiles extruded from non-foamed rigid PVC, namely melting the batch in an extruder, shaping the profile in an extrusion tool and then calibrating at least the outer contours in a chilled caliber.
  • the batch In addition to the rigid PVC, customary pigments, stabilizers and possibly impact modifiers, the batch only contains 0.2 to 2% by weight of a chemical blowing agent.
  • Azodicarbonamide is advantageously used as the chemical blowing agent, if appropriate with conventional accelerators or additives which influence the decomposition temperature of the azodicarbonamide.
  • the mixture is foamed in the last section of the extruder screw or in the transition between the screw and the molding tool.
  • the foaming should have been largely at least when leaving the tool.
  • the material foams up in caliber dimensionally accurate extrusion of the webs is almost impossible.
  • the profile is extruded from two different approaches in the coextrusion method.
  • One possibility for this is to extrude the core of the profile, possibly including the inner part of the outer walls, from recycled material, while the outer layer is made from fresh material.
  • the foaming agent is advantageously used only in the core batch, for example the recyclate batch.
  • coextrusion processes with different approaches are known to the person skilled in the art.
  • the profile is advantageously cooled both from the outside and in the area of the inner chambers by injecting an air / water mixture. This results in a higher extrusion performance and greater dimensional stability of the inner chambers.
  • a particular advantage of the method according to the invention is that both a profile extruded from non-foamed material and the profile extruded according to the invention with a degree of foaming between 1.05 and 1.2 are produced with the same tools and calibres and, except for the foaming, with the same method parameters can be.
  • 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 be added continuously directly into the feed hopper of the extruder.
  • the profiles produced in this way in foamed and / or non-foamed design are the same with regard to all external and internal dimensions within the scope of the manufacturing tolerances, so that all secondary profiles and other accessories can be used for both profiles.
  • the mechanical properties of the foamed profile are almost the same as those of the unfoamed profile, in particular the corner strength after welding is identical to that of an unfoamed profile within the scope of the measurement accuracy.
  • a casement profile according to this example with a degree of foaming of 1.11 is shown.
  • the inner chamber is used to hold a steel reinforcement profile.
  • the outer contours and the contours of the inner chambers including the reinforcement chamber are exactly the same as those of an unfoamed profile.
  • the structure of the rigid PVC material is microporous.
  • the degree of foaming of the profile is 1.11, so that 11% by weight of material is used less than with an unfoamed profile.
  • a frame according to an alternative embodiment of the invention is shown.
  • the degree of foaming was 1.11.
  • the outer area of the profile is coextruded from unfoamed fresh material of the same composition according to Table 1.
  • the invention can be advantageous for both the so-called main profiles for the production of windows and doors, d. H. in particular for frame profiles, the sash profiles and the fighter or mullion profiles, as well as for so-called secondary profiles including widening, connecting and cladding profiles.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Wing Frames And Configurations (AREA)
  • Door And Window Frames Mounted To Openings (AREA)
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  • Glass Compositions (AREA)
  • Specific Sealing Or Ventilating Devices For Doors And Windows (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

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-A-197 36 393 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.
  • Weiterhin ist aus der US-A-5 487 937 ein Profil bekannt, wo die Außenhaut aus geschäumtem PVC besteht.
  • 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 Außenund 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 Fensteroder 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.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
    • 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: Tabelle 1
    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.
  • Ein Flügelrahmenprofil gemäß diesem Beispiel mit einem Schäumgrad von 1,11 wird dargestellt. Die Innenkammer dient zur Aufnahme eines Stahlverstärkungsprofils. Die Außenkonturen sowie die Konturen der Innenkammern einschl. der Verstärkungskammer sind genau gleich denen eines ungeschäumten Profils. Die Struktur des Hart-PVC-Materials ist mikroporös. Der Schäumgrad des Profils beträgt 1,11, so daß 11 Gew.-% Material weniger verbraucht werden als bei einem ungeschäumten Profil.
  • Ein Blendrahmen nach einer alternativen Ausführung der Erfindung wird dargestellt. Hier besteht ein Bereich aus Recyclingmaterial, dem 0,6 Gew.-% Azodicarbonamid zugefügt worden sind. Der Schäumgrad betrug 1,11. Der äußere Bereich 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 durch Stege gebildeten, 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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DE19947727 1999-10-05
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EP1094189A2 EP1094189A2 (de) 2001-04-25
EP1094189A3 EP1094189A3 (de) 2002-05-02
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