EP1242709A1 - Voll- oder hohlkammerkunststoffprofile, insbesondere für verbundprofile - Google Patents

Voll- oder hohlkammerkunststoffprofile, insbesondere für verbundprofile

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EP1242709A1
EP1242709A1 EP00956430A EP00956430A EP1242709A1 EP 1242709 A1 EP1242709 A1 EP 1242709A1 EP 00956430 A EP00956430 A EP 00956430A EP 00956430 A EP00956430 A EP 00956430A EP 1242709 A1 EP1242709 A1 EP 1242709A1
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Wilfried Ensinger
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Definitions

  • the invention relates to solid or hollow chamber plastic profiles, in particular for absorbing tensile, bending and / or compressive loads, such as are used in particular as insulating webs in composite profiles made of metal profile parts.
  • Known profiles of this type are known for example from DE 32 03 361 AI or DE 38 01 564 AI and serve as thermal insulation profiles between metal profile parts and consist of high-strength plastic with poor thermal conductivity properties, for example of a glass fiber reinforced polyamide. These composite profiles are mainly used in the manufacture of window or facade elements.
  • the object of the invention is to develop the full or hollow chamber profile mentioned at the outset in such a way that the disadvantages described above are suppressed as far as possible.
  • a hollow chamber profile which is characterized by a surface layer made of a compact, non-porous first plastic material, a core area with a fine-pored, closed-cell cell structure made of a second plastic material and an inner surface layer defining the hollow chamber and made of a compact, non-porous third plastic material.
  • the cell structure of the core area is selected to be closed-cell, so that a large number of insulating gas volumes are present in the plastic profile. An optimal thermal resistance is thus obtained.
  • the fine porosity and closed cell structure of the core area is also important from the point of view that the mechanical properties do not decrease in parallel with the decrease in density, but are retained to a large extent.
  • the profiles according to the invention can be produced analogously to the methods described in DE 32 03 631 C2 and DE 195 10 944 CI.
  • the fine-pored core is by foaming the second plastic material using known agents such as. B. liquid C0 2 , nitrogen or azodicarbonamide.
  • the profile thickness can be dimensioned larger with the same meter weight, which results in considerably higher rigidity or bending strength of the plastic profile.
  • doubled lateral stiffness factors are obtained with only a slightly increased wall thickness, and this results in particular from the use of fine-pored structures in the core area, the mechanical properties of which have no linear relationship with the density, as is known from free-foamed, known large-pored cell structures.
  • the structure of the profile will preferably be designed such that the core area with its cell structure is completely enclosed by the surface layer and the inner surface layer defining the hollow chamber or hollow chambers.
  • the surface layer, the core region and the inner surface layer are preferably formed at least in partial regions of the profile as a sandwich structure in which the surface layer, the inner surface layer and the core region enclosed between them form layers arranged essentially parallel to one another.
  • the first, second and third plastic materials used to produce the profiles according to the invention can be the same or different and can contain reinforcing materials, fillers, modifiers and / or additives.
  • the reinforcing materials used are short, long and / or continuous fibers, in particular glass, carbon, aramid or natural fibers. Glass spheres, hollow glass spheres, wollastonite, mica and nanoparticles are suitable as fillers.
  • the group of modifiers includes impact modifiers, UV heat stabilizers, conductivity substances, nucleating agents, coupling agents, etc.
  • the average cell size of the cell structure of the core area should in particular be in the range from 0.005 to 0.1 mm (diameter), preferably in the range from 0.02 to 0.05 mm. In these areas there is an optimum of mass savings and preservation of the mechanical properties.
  • the density of the material in the core area can be reduced by up to approx. 60% compared to the density of the raw material.
  • plastic materials that can be used as raw materials for the production of the profiles according to the invention range from thermoplastic, thermosetting to elastomeric plastic materials or mixtures thereof.
  • the same raw material will be used for the first, the second and, if applicable, the third plastic material, whereby it can be achieved through appropriate process control that the compact surface layer results almost automatically and for the formation of the compact surface layer next to the porous core area does not necessarily involve a coextrusion process must be used.
  • the core area of the profile according to the invention is produced from a second plastic material which differs from the plastic material of the surface layer (first plastic material). This then opens up the possibility that a high-quality plastic material is used for the formation of the surface layer, while a plastic material which is considerably cheaper in price can be used in the core area. The same applies to the third plastic aterial.
  • profiles according to the invention are completely or at least partially coated on the surface with primers, adhesive lacquers and / or conductive lacquers for special applications.
  • profiles of the invention to Nachbehand can profit from con- l as the powder-Najilackier- or Anodisierverfah- prepare reindeer.
  • Intended use of the profiles according to the invention are in particular thermal insulation profiles in the production of metal-plastic composite profiles.
  • the invention finally relates to thermally insulated composite profiles, in particular for the production of windows, doors, facades or the like with an inner and an outer metal profile, which are connected via at least one plastic profile according to the invention as described above and are kept at a predetermined distance from one another.
  • Figure 1 A schematic sectional view through a first plastic profile according to the invention
  • Figure 2 is a schematic sectional view through a further embodiment of a plastic profile according to the invention.
  • FIG. 3 a schematic sectional view through a hollow-chamber plastic profile according to the invention.
  • FIG. 4 a schematic sectional view through a further variant of a hollow-chamber plastic profile according to the invention.
  • Figure 5 is a schematic sectional view through a variant of the hollow profile according to the invention according to Figure 4.
  • FIG. 6 shows a schematic sectional view through a variant of the full profile according to the invention according to FIG. 2.
  • FIG. 1 shows a plastic full profile, generally designated by reference number 10, with a surface layer 12 made of a compact, non-porous first plastic material and a core area 14 made of a fine-pored second plastic material with a closed cell structure.
  • the profile itself is composed of a web 16 and a flange 18, which has a trapezoidal shape in cross section.
  • the flange 18 is designed so that it can be received by a complementary groove of a metal profile part, which forms part of a composite profile.
  • a metal profile part which forms part of a composite profile.
  • the profile 10 in its simplest form will have a further flange arranged in mirror image to the flange 18 shown, so that two metal profile parts can be kept at a distance via the profile 10 and connected to one another.
  • the thickness S j of the core area is 1.76 mm (measured on the web 16) and the wall thickness s 2 of the surface layer 12 is approximately the same on the entire profile 10, that is to say both in the web area 16 and in the flange area 18, and is 0.12 mm, for example.
  • the closed-cell, fine-pored core region 14 extends into the trapezoidal structure of the flange 18.
  • the pore size of the cells in the core area of the profiles according to the invention is in the range of approximately 0.02 to 0.05 mm.
  • the lateral stiffness factor is given per mm web height h, the meter weight for a web with approx. 20 mm web height h.
  • Liquid CO 2 was used to form the core area.
  • Table I clearly shows that a reduction in weight of 28% can be achieved with the profile according to the invention without the transverse rigidity suffering appreciably. Only a 6.8% drop is observed.
  • Table II shows that with a slight increase (instead of 2.00 mm: 2.50 mm) of the total thickness, a considerable increase in the lateral stiffness factor can be achieved with the profile according to the invention (> 100%), the profile always still has a lower weight per meter compared to the conventional profile of the comparative example.
  • FIG. 2 shows a variant of the exemplary embodiment in FIG. 1, a profile 20 being presented here which, in addition to a surface layer 22, has a fine-pored and closed-cell core region 24.
  • it is a so-called solid material, with the core region only extending into the region of the web 26, but not into the flange region 28, compared to the embodiment in FIG. 1.
  • the reduction in weight observed in this profile is not quite as great as that in FIG. 1, and the improved ductility in the flange area 28 is also eliminated here in comparison to the profile according to FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a hollow-chamber plastic profile 30 according to the invention with a compact surface layer 32 and a fine-pored, closed-cell core region 34.
  • the cavity of the hollow profile 30 is divided by a web 36, the core region 34 extending into the web 36.
  • the core area does not form the inner surface 38 of the hollow profile, but this is formed by a compact material made of the first plastic material, as is the (outer) surface layer 32.
  • a type of sandwich structure with an outer surface layer arranged in parallel is created in partial areas of the profile 32, core region layer 34 and inner surface layer 38.
  • the profile again has a web area 40, to which a flange 42 connects at the free end.
  • a variant of the hollow chamber profile shown in FIG. 3 is in the embodiment of FIG. 4, in which the profile 44 is formed by a surface layer 46 made of a compact, non-porous plastic material and a fine-pored, closed-cell core area 48, which is now directly connected to the cavity of the Hollow section 44 adjoins. This cavity is in turn divided by an inner web 50, which at This embodiment is made entirely of the material of the core region 48.
  • FIG. 5 shows a variant of the embodiment of FIG. 4, wherein the profile 52 according to the invention, similar to the profile 30 of FIG. 3, has the core area 54 enclosed between the outer compact, non-porous surface layer 56 and a compact inner surface layer 58. As in FIG. 4, the core area 54 extends into the area of the flange 59.
  • sandwich structures are present in partial areas, as described in connection with FIG.
  • FIG. 6 finally shows a profile 60 according to the invention with a surface layer 62 and a core area 64, the structure of the profile being divided into a web 66 and a flange 68.
  • the fine-pore core region does not extend into the region of the flange 68 here.
  • the increased ductility that is found in such embodiments can also be achieved in this variant in that a surface region of the surface layer 62 which is part of the flange 68 provides a fine-pored coating 70.
  • the advantages here are similar to those described in connection with FIG. 1.

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Abstract

Um bekannte Voll- oder Hohlkammerkunststoffprofile, insbesondere zur Aufnahme von Zug-, Biege- und/oder Druckbelastung, wie sie vor allem als Isolierstege in Verbundprofilen aus Metallprofilteilen zum Einsatz gelangen, so weiterzubilden, dass die normalerweise durch höhere Füllstoffgrade des verwendeten Kunststoffmaterials, die das Ausdehnungsverhalten desselben günstig beeinflussen sollen, entstehenden Probleme vermieden werden, wird vorgeschlagen, dass diese eine Oberflächenschicht aus einem kompakten, nichtporösen ersten Kunststoffmaterial und im Kernbereich eine feinporige Zellstruktur aus einem zweiten Kunststoffmaterial enthalten.

Description

VOLL- ODERHOHLKAMMERKUNSTSTOFFPROFILE, INSBESONDEREFÜRVERBUNDPROFILE
Die Erfindung betrifft Voll- oder Hohlkammerkunststoffprofile, insbesondere zur Aufnahme von Zug- , Biege- und/oder Druckbelastung, wie sie insbesondere als Isolierstege in Verbundprofilen aus Metallprofilteilen zum Einsatz gelangen.
Bekannte Profile dieser Art sind beispielsweise aus der DE 32 03 361 AI oder der DE 38 01 564 AI bekannt und dienen als Wärmedämmprofile zwischen Metallprofilteilen und bestehen aus hochfestem Kunststoff mit schlechten Wärmeleiteigenschaften, beispielsweise aus einem glasfaserverstärkten Polyamid. Diese Verbundprofile werden vor allem bei der Fertigung von Fensteroder Fassadenelementen eingesetzt .
Diese Verbundprofile und damit auch die Voll- oder Hohlkammerprofile aus Kunststoff sind erheblichen Einwirkungen ausgesetzt, beispielsweise Windbelastungen, lotrechten Lasten, insbesondere hervorgerufen durch das Eigengewicht einer Verglasung und vor allem herrührend von Temperaturdifferenzen zwischen dem außen und dem innen angeordneten Metallprofilteil des Verbundprofils. Je weniger sich das Kunststoffmaterial der Isolierprofile unter klimatischem Einfluß, nämlich Temperatur und Luftfeuchtigkeit, verändert, desto geringer sind die daraus resultierenden Spannungen an der Nahtstelle von Kunststoff- und Metallprofil.
Bislang wurde versucht, mit höheren Füllstoffgraden des verwendeten Kunststoffmaterials, insbesondere unter Verwendung von mineralischen Verstärkungs- und Füllstoffen, insbesondere Glasfasern, das Ausdehnungsverhalten der Kunststoffmaterialien gün- stig zu beeinflussen, nämlich deren Ausdehnungskoeffizienten herabzusetzen.
Höhere Füllgrade führen aber gleichzeitig zu einer Reihe von Nachteilen. Neben den erhöhten Rohstoffkosten und höherem Gewicht der Isolierprofile entstehen Probleme in der Verarbeitung des Rohmaterials, insbesondere im Hinblick auf Verschleiß und Produktivität. Glasfaserverstärkte Kunststoffe können nach dem Extrudieren und Erstarren unerwünschte Anisotropien, Eigenspannungen, eine stark abnehmende Duktilität und vor allem wiederum eine höhere Wärmeleitfähigkeit als der reine Kunststoff aufweisen.
Gemäß der DE 38 01 654 AI wird versucht, die Wärmeleitfähigkeit des Isolierprofils durch die Inkorporation von kleinen Glashohlkugeln zu reduzieren. Diese Technologie findet aber sehr schnell ihre Grenzen, und im Hinblick auf die verschärften Anforderungen hinsichtlich der Energieeinsparung durch den Gesetzgeber und der Hersteller von Verbundprofilen wird diese Technologie nicht mehr allen Fällen gerecht.
Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs genannte Voll- oder Hohlkammerprofil so weiterzubilden, daß die vorstehend beschriebenen Nachteile möglichst weit zurückgedrängt werden.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Voll- oder Hohlkammerkunststoffprofil dadurch gelöst, daß dieses eine Oberflächenschicht aus einem kompakten, nicht-porösen ersten Kunststoffmaterial und einen Kernbereich mit einer feinporigen, geschlossenzelligen Zellstruktur aus einem zweiten Kunststoffmaterial aufweist.
Die Aufgabe wird ferner durch ein Hohlkammerprofil gelöst, welches gekennzeichnet ist durch eine Oberflächenschicht aus einem kompakten, nicht-porösen ersten Kunststoffmaterial, einen Kern- bereich mit einer feinporigen, geschlossenzelligen Zellstruktur aus einem zweiten Kunststoffmaterial und einer die Hohlkammer definierenden, aus einem kompakten, nicht-porösen dritten Kunststoffmaterial hergestellten, inneren Oberflächenschicht.
Die Zellstruktur des Kernbereiches wird geschlossenzellig gewählt, so daß eine Vielzahl von isolierenden Gasvolumina in dem Kunststoffprofil vorhanden ist. Damit wird ein optimaler Wärmedurchgangswiderstand erhalten. Die Feinporigkeit und Geschlos- senzelligkeit des Kernbereichs ist auch unter dem Gesichtspunkt wichtig, daß die mechanischen Eigenschaften nicht mit der Abnahme der Dichte parallel abnehmen, sondern in großem Umfang erhalten bleiben.
Herstellen lassen sich die erfindungsgemäßen Profile analog den in der DE 32 03 631 C2 und der DE 195 10 944 CI beschriebenen Verfahren. Der feinporige Kern wird dabei durch Aufschäumen des zweiten Kunststoffmaterials mittels hierfür bekannten Agentien wie z. B. flüssiges C02, Stickstoff oder Azodicarbonamid erhalten.
Durch die Beschränkung des kompakten, nicht-porösen ersten Kunststoffmaterials auf die Ausbildung einer Oberflächenschicht des Kunststoffprofils und die Verwendung eines Kernbereiches mit einer feinporigen Zellstruktur wird eine erhebliche Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit des Profils insgesamt erreicht. Die Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit ist im wesentlichen auf die Dichtereduzierung bzw. die Gaseinschlüsse in dem Kernbereich zurückzuführen. Diese ergibt parallel dazu ein geringeres Gewicht des Profils und führt zu erheblichen Einsparungen an Rohstoff bei der Herstellung des Kunststoffprofiles. Die möglichen Rohstoffeinsparungen betragen je nach Wanddicke der Oberflächenschicht(en) und dem Einsatzfall bis zu 60 %. Bei gleichen Abmessungen des Profils gelangt man bei nur geringen Einbußen beim Steifigkeitsfaktor (Querbiegesteifigkeit ) zu erheblich verminderten Metergewichten.
Gegenüber herkömmlichen Profilen kann bei gleichem Metergewicht die Profildicke größer dimensioniert werden, woraus sich erheblich höhere Steifigkeiten bzw. Biegefestigkeiten des Kunststoffprofils ergeben. Überraschenderweise erhält man beispielsweise verdoppelte Quersteifigkeitsfaktoren bei nur geringfügig erhöhter Wanddicke, und dies resultiert insbesondere aus der Verwendung von feinporigen Strukturen im Kernbereich, deren mechanische Eigenschaften keinen linearen Zusammenhang mit der Dichte aufweisen, wie dies von freigeschäumten, bekannten großporigen Zellstrukturen geläufig ist.
Um optimale mechanische Eigenschaften, insbesondere Festigkeit zu erreichen, wird darauf geachtet, daß die Porosität oder die Zellstruktur im wesentlichen über den gesamten Querschnitt des Kernbereichs gleichförmig ist. Insbesondere ist von Bedeutung die Zellgröße innerhalb eines vorgegebenen Rahmens zu halten, beispielsweise innerhalb des weiter unten empfohlenen, und gröbere Zellen an vereinzelten Stellen im Querschnitt zu vermeiden.
Im Falle der Hohlkammerprofile mit innerer Oberflächenschicht aus kompaktem Kunststoffmaterial wird man bevorzugt die Struktur des Profils so ausbilden, dass der Kernbereich mit seiner Zellstruktur von der Oberflächenschicht und der die Hohlkammer oder Hohlkammern definierenden inneren Oberflächenschicht vollkommen eingeschlossen ist.
Bevorzugt werden hierbei die Oberflächenschicht, der Kernbereich und die innere Oberflächenschicht mindestens in Teilbereichen des Profils als Sandwich-Struktur ausgebildet, bei der die Oberflächenschicht, die innere Oberflächenschicht und der dazwischen eingeschlossene Kernbereich im wesentlichen parallel zueinander angeordnete Schichten bilden.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Profile verwendeten ersten, zweiten und dritten Kunststoffmaterialien können gleich oder verschieden sein und können Verstärkungsstoffe, Füllstoffe, Modifier und/oder Zuschlagstoffe enthalten. Bei den Verstärkungsstoffen kommen Kurz-, Lang- und/oder Endlosfasern, insbesondere Glas-, Kohle-, Aramid- oder Naturfasern zum Einsatz. Als Füllstoffe eignen sich Glaskugeln, Glashohlkugeln, Wollastonit, Glimmer und Nanopartikel.
Unter die Gruppe der Modifier fallen Schlagzähmodifier, UV-Hitzestabilisatoren, Leitfähigkeitssubstanzen, Keimbildner, Kopp- lungsagentien etc..
Bei Profilen, welche einen angeformten Flansch aufweisen, der von einer entsprechenden Nut der Metallprofile eines Wärmedämm- verbundprofiles eingesetzt wird, empfiehlt es sich, den Flansch an seiner Oberfläche mindestens bereichsweise mit einer feinporigen Beschichtung, beispielsweise durch Koextrusion, zu versehen. Dadurch kann der Flansch gegenüber der ihn aufnehmenden Nut des zugehörigen Metallprofiles etwas untermaßig hergestellt werden, und die Nutwände können durch eine Rändeloperation an den Flansch angedrückt werden und die feinporige Beschichtung verformen. Dadurch wird ein besonders guter Formschluß zwischen dem Flansch des Profiles und der Nut des Metallprofiles erreicht.
Die mittlere Zellgröße der Zellstruktur des Kernbereiches sollte insbesondere im Bereich von 0,005 bis 0,1 mm (Durchmesser) liegen, vorzugsweise im Bereich von 0,02 bis 0,05 mm. In diesen Bereichen ist ein Optimum der Masseneinsparung und Erhalt der mechanischen Eigenschaften gegeben. Die Dichte des Materials im Kernbereich kann gegenüber der Dichte des Rohmaterials um bis zu ca. 60 % vermindert werden.
Die Kunststoffmaterialien, die als Rohstoffe für die Herstellung der erfindungsgemäßen Profile in Frage kommen, reichen von thermoplastischen, duroplastischen bis zu elastomeren Kunststoffmaterialien oder Mischungen hieraus.
Normalerweise wird man für das erste, das zweite und gegebenenfalls das dritte Kunststoffmaterial dasselbe Rohmaterial verwenden, wobei durch entsprechende Verfahrensführung erreicht werden kann, daß sich die kompakte Oberflächenschicht quasi automatisch ergibt und für die Bildung der kompakten Oberflächenschicht neben dem porösen Kernbereich nicht unbedingt auf ein Koextrusionsverfahren zurückgegriffen werden muß.
In besonderen Fällen wird der Kernbereich des erfindungsgemäßen Profils aus einem zweiten Kunststoffmaterial hergestellt, welches sich von dem Kunststoffmaterial der Oberflächenschicht (erstes Kunststoffmaterial ) unterscheidet. Dies eröffnet dann die Möglichkeit, daß für die Bildung der Oberflächenschicht ein hochwertiges Kunststoffmaterial verwendet wird, während im Kernbereich ein preislich wesentlich günstigeres Kunststoffmaterial Verwendung finden kann. Gleiches gilt für das dritte Kunststoff aterial .
Die erfindungsgemäßen Profile werden für besondere Anwendungszwecke an der Oberfläche vollständig oder mindestens bereichsweise mit Primern, Haftlacken und/oder Leitlacken beschichtet. Damit lassen sich die erfindungsgemäßen Profile auf Nachbehandlungsverfahren wie das Pulver-Naßlackier- oder Anodisierverfah- ren vorbereiten. Verwendungszweck der erfindungsgemäßen Profile sind insbesondere Wärmedämmprofile bei der Herstellung von Metall-Kunststoffverbundprofilen.
Gegenstand der Erfindung sind schließlich wärmegedämmte Verbundprofile, insbesondere für die Herstellung von Fenstern, Türen, Fassaden oder dergleichen mit einem inneren und einem äußeren Metallprofil, welche über mindestens ein erfindungsgemäßes Kunststoffprofil wie zuvor beschrieben verbunden und auf einem vorgegebenen Abstand voneinander gehalten sind.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:
Figur 1 : Eine schematische Schnittansicht durch ein erstes erfindungsgemäßes Kunststoffprofil;
Figur 2: eine schematische Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kunststoffprofils;
Figur 3: eine schematische Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Hohlkammerkunststoffprofil;
Figur 4: eine schematische Schnittansicht durch eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hohlkammerkunststoffprofiles;
Figur 5 eine schematische Schnittansicht durch eine Variante des erfindungsgemäßen Hohlprofils gemäß Figur 4; und
Figur 6 eine schematische Schnittansicht durch eine Variante des erfindungsgemäßen Vollprofils gemäß Figur 2. Figur 1 zeigt ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehenes Kunststoffvollprofil mit einer Oberflächenschicht 12 aus einem kompakten, nicht-porösen ersten Kunststoffmaterial und einem Kernbereich 14 aus einem feinporigen zweiten Kunststoffmaterial mit einer geschlossenen Zellstruktur.
Das Profil selber setzt sich im Querschnitt gesehen aus einem Steg 16 sowie einem Flansch 18 zusammen, welcher im Querschnitt eine Trapezform aufweist.
Der Flansch 18 ist so ausgebildet, daß er von einer komplementär ausgebildeten Nut eines Metallprofilteiles aufgenommen werden kann, welches einen Teil eines Verbundprofiles bildet. Üblicherweise wird das Profil 10 in seiner einfachsten Form spiegelbildlich zu dem gezeigten Flansch 18 angeordnet einen weiteren Flansch aufweisen, so daß zwei Metallprofilteile über das Profil 10 auf Abstand gehalten und miteinander verbunden werden können.
In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke Sj des Kernbreichs 1,76 mm (gemessen am Steg 16) und die Wandstärke s2 der Oberflächenschicht 12 ist am gesamten Profil 10 ungefähr gleich, d. h. sowohl im Stegbereich 16 als auch in dem Flanschbereich 18, und beträgt beispielsweise 0,12 mm.
Demzufolge reicht der geschlossenzellige, feinporige Kernbereich 14 bis in die trapezförmige Struktur des Flansches 18 hinein.
Dies verleiht dem Profil insbesondere auch in seinem Flanschbereich 18 eine besondere Duktilität, was sich beim Rändeln der den Flansch 18 aufnehmenden Nut des Metallprofilteiles positiv bemerkbar macht, indem die gerändelten Metallprofilbereiche leichter in das Material des Flansches 18 eindrückbar sind und somit leichter ein Formschluß zwischen dem Metallprofilteil und dem Flansch 18 des Profils 10 herstellbar ist.
Mit einem solchen Aufbau des Profiles 10 kann gegenüber einem Vollprofil aus demselben Material wie die Oberflächenschicht 12 eine erhebliche Gewichtsreduzierung bei einem allenfalls unerheblichen Steifigkeitsabfall erzielt werden.
Aus den in den Tabellen I und II gelisteten Werten verschiedener mechanischer Parameter lassen sich die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Aufbaus der Hohlprofile im einzelnen ablesen. Die Werte gelten für ein Vollprofil gemäß Fig. 1, hergestellt aus Polyamid 66 mit einem Kurzglasfasergehalt von 25 Gew.%. Das Vergleichsprofil weist dieselben äußeren Abmessungen auf, ist jedoch durchgängig aus dem kompakten, nichtporösen Kunststoffmaterial aufgebaut wie die Oberflächenschicht 12 des erfindungsgemäßen Profils 10. Die angegebenen Werte gelten für
Profile im Feuchtegleichgewicht ( 23°C und 50 % Luftfeuchtigkeit ) .
Die Porengröße der Zellen im Kernbereich der erfindungsgemäßen Profile liegt im Bereich von ca. 0,02 bis 0,05 mm.
Der Quersteifigkeitsfaktor ist pro mm Steghöhe h angegeben, das Metergewicht für einen Steg mit ca. 20 mm Steghöhe h.
Zur Bildung des Kernbereichs wurde flüssiges C02 verwendet.
Tabelle I zeigt anschaulich, daß bei dem erfindungsgemäßen Profil eine Gewichtsreduzierung um 28 % erzielbar ist, ohne daß die Quersteifigkeit darunter merklich leidet. Lediglich ein Abfall um 6,8 % wird beobachtet. Tabelle I
Tabelle II zeigt anhand der Beispiele 2 bis 4, daß bei einer geringfügigen Vergrößerung (statt 2,00 mm : 2,50 mm) der Gesamtdicke mit dem erfindungsgemäßen Profil eine erhebliche Steigerung des Quersteifigkeitsfaktors erzielbar ist (> 100 %), wobei das Profil immer noch ein geringeres Metergewicht, verglichen mit dem herkömmlichen Profil des Vergleichsbeispiels, aufweist. Tabelle II
Figur 2 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels in Figur 1, wobei hier ein Profil 20 vorgestellt wird, welches neben einer Oberflächenschicht 22 einen feinporig und geschlossenzellig aufgebauten Kernbereich 24 aufweist. Auch hier handelt es sich um ein sogenanntes Vollmaterial, wobei gegenüber der Ausführungsform von Figur 1 der Kernbereich sich nur in den Bereich des Steges 26, nicht jedoch in dem Flanschbereich 28 hinein erstreckt. Die Gewichtsreduzierung, die bei diesem Profil beobachtet wird, ist nicht ganz so groß wie die bei dem in Figur 1, und die verbesserte Duktilität im Flanschbereich 28 entfällt hier ebenfalls im Vergleich zu dem Profil gemäß Figur 1.
Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Hohlkammerkunststoffprofil 30 mit einer kompakten Oberflächenschicht 32 und einem feinporigen, geschlossenzelligen Kernbereich 34. Der Hohlraum des Hohlprofils 30 ist durch einen Steg 36 unterteilt, wobei sich der Kernbereich 34 in den Steg 36 hinein erstreckt. Allerdings bildet der Kernbereich nicht die innere Oberfläche 38 des Hohlprofiles, sondern diese wird durch ein kompaktes Material aus dem ersten Kunststoffmaterial gebildet, wie auch die (äußere) Oberflächenschicht 32. Dadurch entsteht in Teilbereichen des Profils eine Art Sandwich-Struktur mit parallel angeordneter äußerer Oberflächenschicht 32, Kernbereichsschicht 34 und innerer Oberflächenschicht 38.
Auch hier weist das Profil wieder einen Stegbereich 40 auf, an den sich am freien Ende ein Flansch 42 anschließt.
Eine Variante des in Figur 3 dargestellten Hohlkammerprofils liegt in der Ausführungsform der Figur 4 vor, bei der das Profil 44 von einer Oberflächenschicht 46 aus einem kompakten nicht-porösen Kunststoffmaterial und einem feinporigen, geschlossenzelligen Kernbereich 48 gebildet wird, der nun direkt an den Hohlraum des Hohlprofils 44 angrenzt. Dieser Hohlraum ist wiederum durch einen Innensteg 50 unterteilt, welcher bei dieser Ausführungsform vollständig aus dem Material des Kernbereichs 48 hergestellt ist.
Figur 5 stellt eine Variante der Ausführungsform der Figur 4 dar wobei das erfindungsgemäße Profil 52, ähnlich wie das Profil 30 der Figur 3, den Kernbereich 54 eingefaßt zwischen der äußeren kompakten, nicht-porösen Oberflächenschicht 56 und einer kompakten inneren Oberflächenschicht 58 aufweist. Der Kernbereich 54 erstreckt sich wie in Figur 4 in den Bereich des Flansches 59. Auch hier liegen in Teilbereichen, wie im Zusammenhang mit Figur 3 beschrieben, Sandwich-Strukturen vor.
Figur 6 zeigt schließlich ein erfindungsgemäßes Profil 60 mit einer Oberflächenschicht 62 und einem Kernbereich 64, , wobei sich die Struktur des Profils in einen Steg 66 und einen Flansch 68 aufteilt. Der feinporige Kernbereich erstreckt sich hier nicht in den Bereich des Flansches 68. Die erhöhte Duktilität, die sich bei solchen Ausführungsformen findet (siehe z.B. Ausführungsform der Figur 1) läßt sich auch bei dieser Variante erreichen, dadurch, daß man auf einem Oberflächenbereich der Oberflächenschicht 62, die Teil des Flansches 68 ist eine feinporige Beschichtung 70 vorsieht. Hier ergeben sich ähnliche Vorteile wie sie in Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben sind.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Voll- oder Hohlkammerkunststoffprofil, insbesondere für Zug-, Biege- und/oder Druckbelastungen, gekennzeichnet durch eine Oberflächenschicht aus einem kompakten, nichtporösen ersten Kunststoffmaterial und einen Kernbereich mit einer feinporigen, geschlossenzelligen Zellstruktur aus einem zweiten Kunststoffmaterial.
2. Hohlkammerkunststoffprofil, insbesondere für Zug-, Biege- und/oder Druckbelastungen, gekennzeichnet durch eine Oberflächenschicht aus einem kompakten, nicht-porösen ersten Kunststoffmaterial, einen Kernbereich mit einer feinporigen, geschlossenzelligen Zellstruktur aus einem zweiten Kunststoffmaterial und eine die Hohlkammer definierende, aus einem kompakten, nicht-porösen dritten Kunststoffmaterial hergestellten, innere Oberflächenschicht.
3. Profil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernbereich von der Oberflächenschicht und der die Hohl- kammer definierenden inneren Oberflächenschicht vollkommen eingeschlossen ist.
4. Profil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht, der Kernbereich und die innere Oberflächenschicht mindestens in Teilbereichen des Profils eine Sandwich-Struktur bilden.
5. Profil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil mehrere Hohlkammern aufweist.
6. Profil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste, das zweite und/oder das dritte Kunststoffmaterial Verstärkungsstoffe, Füllstoffe, Modifier und/oder Zuschlagstoffe enthält.
7. Profil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß von den ersten, zweiten und dritten Kunststoffmaterialien mindestens zwei vom selben Typ sind.
8. Profil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil einen oder mehrere angeformte Flansche aufweist, die an ihrer Oberfläche mindestens bereichsweise eine feinporige Beschichtung aufweisen.
9. Profil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Zellgröße der Zellstruktur im Kernbereich im Mittel im Bereich von 0,005 bis 0,15 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,02 bis 0,05 mm (Durchmesser) liegt.
10. Profil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des den Kernbereich bildenden Materials gegenüber dessen Ausgangsmaterial um bis zu 60 % verringert ist.
11. Profil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste, zweite und dritte Kunststoffmaterial ein thermoplastisches, duroplastisches oder elastomeres Kunststoffmaterial oder Mischungen hieraus sind.
12. Profil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Kunststoffmaterial der inneren Oberfläche und das in der Oberflächenschicht verwendete erste Kunststoffmaterial gleich sind.
13. Profil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Profile vollständig oder bereichsweise mit Primern, Haftlacken und/oder Leitlacken beschichtet ist.
14. Verwendung eines Profils gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 als Wärmedämmprofil bei der Herstellung von Verbundprofilen.
15. Wärmegedämmtes Verbundprofil, insbesondere für die Herstellung von Fenstern, Türen, Fassadenteilen oder dergleichen, mit einem inneren und einem äußeren Metallprofil, welche über mindestens ein Profil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 verbunden und auf einem vorgegebenen Abstand voneinander gehalten sind.
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