EP3833840A1 - Adhäsive anbindung und verstärkung von glaspaketen in flügelprofilen - Google Patents

Adhäsive anbindung und verstärkung von glaspaketen in flügelprofilen

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EP3833840A1
EP3833840A1 EP19746103.1A EP19746103A EP3833840A1 EP 3833840 A1 EP3833840 A1 EP 3833840A1 EP 19746103 A EP19746103 A EP 19746103A EP 3833840 A1 EP3833840 A1 EP 3833840A1
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EP
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reinforcing element
adhesive
glass
wing profile
glass package
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EP19746103.1A
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Kay BROCKMÜLLER
Matthias Dick
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Sika Technology AG
BASF SE
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Sika Technology AG
BASF SE
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    • E06B3/5454—Fixing of glass panes or like plates inside U-shaped section members

Definitions

  • the present invention relates to wing profiles with a glass package, the wing profile having a reinforcing element made of plastic that in
  • the present invention further relates to methods for producing such wing profiles and the use of the combination of adhesive elements and reinforcing elements to improve the bending strength of wing profiles.
  • Sash profiles in particular profiles in the form of multi-chamber hollow profiles made of extruded thermoplastic materials, are often used as window or door frame profiles. In modern window systems, for some time, due to desired improvements
  • Thermal insulation properties are a trend towards stronger multiple glazing, whereby triple glazing is now standard and quadruple glazing is not uncommon. This means that such windows and doors are relatively heavy and wide due to the multiple layers of glass.
  • DE 10 2014 014 658 discloses reinforcement profiles for windows that have a glass package and a reinforcement element attached underneath.
  • the reinforcing element is connected to the glass package with an adhesive strip.
  • Adhesives of this type are generally relatively soft and have moduli of elasticity of less than 10 MPa.
  • the object of the present invention was therefore to propose a sash profile for door and window systems, which has an improved bending stiffness with respect to external forces compared to known systems.
  • the invention relates to a wing profile with a glass package comprising a plurality of glass plates, characterized in that the wing profile has a reinforcing element made of plastic that in the
  • a material connection is provided between the reinforcing element and the glass package by at least two adhesive elements, and wherein the adhesive elements (4) an E-module according to ISO 37 (at 23 ° C and 50% relative humidity) of at least 100 N / mm 2 .
  • a “glass package” is understood to mean a plurality of glass panes arranged on one another, which can be separated from one another by spacers.
  • the glass panes are generally fixed to one another in such a way that horizontal movements one glass pane compared to another glass pane in the glass package are not possible.
  • wing profile denotes the part of the profile that is in contact with the glass package.
  • the term “wing profile” covers not only the entire profile surrounding the glass package, but also parts thereof, such as the upper or lower one Part, or the side parts of the profile.
  • the contact surface denotes only the area in which the glass packet is in contact with the wing profile in the direction of its expansion (i.e. not its thickness).
  • the reinforcing element in the wing profile should cover at least 70%, preferably at least 80% and even more preferably at least 90% of the contact surface of the glass package on the wing profile.
  • the glass package can protrude on the front or back, so that no reinforcing element is arranged between the glass package and the wing profile in this area.
  • the reinforcing element is missing at the ends of the profile or that the reinforcing element is discontinuous, with gaps between individual sections of the reinforcing element, or that
  • Reinforcing element has holes that form cavities between the glass package and the wing profile.
  • Reinforcing element is attached in the area of the entire bearing surface of the glass package. It is further preferred if the reinforcing element has a greater extension than the support surface of the glass package, so that it forms a projection over the glass package.
  • the reinforcing element is angled, so that part of the reinforcing element on the front or back of the glass package and another part of the
  • Reinforcing element is arranged on the underside of the glass package. More preferably, the reinforcing element is angled so that part of the
  • the angle is expediently about 90 °.
  • the angled reinforcing element is particularly preferably L-shaped, i.e. one area of the reinforcing member is larger than the other area.
  • the larger of the surfaces is positioned under the glass package and the smaller surface is positioned on the front or rear side, preferably on the front side, of the glass package.
  • the “front side” of the glass package here designates that side of the window which is directed towards a bead of the outer profile, while the “rear side” of the glass package designates the side that is opposite this bead.
  • At least two adhesive elements are provided between the reinforcing element and the glass package.
  • Reinforcing element is arranged.
  • the adhesive element is arranged on the underside of the glass package. It is also preferred if one of the adhesive elements of the wing profile has an adhesive element which is arranged in the region of the edge of the end face between the glass package and the reinforcing element. In this case, it is particularly useful if that
  • Adhesive element is arranged on the end face of the glass package.
  • a wing profile that has at least two adhesive elements is most preferred, one of these adhesive elements being arranged in the region of the edge of the rear side between the glass package and the reinforcing element and an adhesive element in the region of the edge of the end face between the glass package and the reinforcing element.
  • the present invention is not subject to any relevant restrictions, with the proviso that the material of the
  • Reinforcing element must have a higher flexural strength than the material from which the hollow profile of the wing profile is formed.
  • Reinforcing element can therefore in principle be made of any thermoplastic processable plastic.
  • thermoplastic processable plastic such thermoplastic
  • thermoplastic semi-crystalline or amorphous plastics such as polyamides
  • Polybutylene terephthalates polyoxymethylenes, polysulfones or polyether sulfones, furthermore polyphenylene sulfides, polyethylenes, polypropylenes, polyvinyl chloride or styrene polymers and copolymers such as acrylonitrile-butadiene-styrene are suitable.
  • Polyethylene terephthalates, polybutylene terephthalates and mixtures thereof are particularly suitable.
  • plastics mentioned can be used in pure form or as a mixture with plastic auxiliaries known to those skilled in the art.
  • thermoplastic materials provided with fibrous or particulate fillers are used. suitable
  • Fillers are glass fibers, glass balls, mineral fillers, or so-called nanoparticles.
  • the thermoplastics are glass fibers, glass balls, mineral fillers, or so-called nanoparticles.
  • the thermoplastics are glass fibers, glass balls, mineral fillers, or so-called nanoparticles.
  • the thermoplastics are glass fibers, glass balls, mineral fillers, or so-called nanoparticles.
  • glass fiber reinforced glass fiber reinforced.
  • glass fiber-reinforced thermoplastic materials contain 10 to 60% by weight, preferably 20 to 60% by weight, particularly preferably 40 to 55% by weight, glass fibers, the weight percentages based on the total weight of the thermoplastic and the glass fibers.
  • Particularly suitable glass fibers have a length in the range from 1 pm to 1 cm, preferably in the range from 10 pm to 600 pm, particularly preferably in the range from 30 pm to 300 pm.
  • the average length-to-diameter ratio of glass fibers which can preferably be used in the component is in the range from 100: 1, preferably 50: 1, particularly preferably 30: 1.
  • thermoplastics for the production of the thermoplastics
  • Reinforcing elements have a modulus of elasticity according to test standard ISO 527-1 / -2 at 23 ° C of> 3,000 N / mm 2 , preferably> 10,000 N / mm 2
  • the reinforcing element is very particularly preferably made of thermoplastic, which is polybutylene terephthalate or a mixture of polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, which is 10 to 60% by weight, preferably 20 to 60% by weight, particularly preferably 40 to 55% by weight.
  • % Contains glass fibers, the weight percentages based on the total weight of the thermoplastic and the glass fibers, and wherein the
  • Glass fibers have a length in the range from 1 pm to 1 cm, preferably in the range from 10 pm to 600 pm, particularly preferably in the range from 30 pm to 300 pm, and an average length-to-diameter ratio in the component in the range from 100: 1 , preferably 50: 1, particularly preferably 30: 1, and at 23 ° C an elastic modulus> 3,000 N / mm 2 , preferably> 10,000 N / mm 2 , one
  • Softening temperature > 50 ° C, preferably> 100 ° C, particularly preferably> 150 ° C and an expansion coefficient ⁇ 6 10 5 K 1 , preferably ⁇ 5 10 5 K 1 , most preferably ⁇ 4 10 5 K 1 .
  • Reinforcing element made of such a material can be ensured in a suitable manner that stresses in the glass in the case of bending loads are a factor in the
  • the reinforcing element can be formed exclusively from the materials mentioned above, but it can, for. B. also have a casing, which is preferably formed from a plastic different from the thermoplastic.
  • a particularly suitable sheathing material e.g. B. PVC (polyvinyl chloride) can be specified.
  • the side of the reinforcing element which comes into contact with the adhesive element can be coated with a material which improves the adhesion between the adhesive element and the material of the reinforcing element.
  • the reinforcing element z. B. formed from a material that has a high glass fiber content the adhesion of an adhesive applied directly to such a material can be disadvantageously impaired. This disadvantage can be compensated for by a material which both adheres to the reinforcing element and can also form a good connection with the adhesive element.
  • Such an adhesion-promoting material can in principle be any material that has a favorable adhesion between the reinforcing material and the
  • Adhesive elements conveyed. A particularly suitable for this purpose
  • adhesion-promoting material is e.g. B. Polyvinyl chloride (PVC).
  • PVC Polyvinyl chloride
  • Reinforcing element and in particular a reinforcing element that made thermoplastic in the form of polybutylene terephthalate or a mixture of polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate with a glass fiber content of 10 to 60 wt .-%, and preferably from 20 to 60 wt .-%, is therefore in one embodiment on the with the adhesive elements in Contacting side coated with a layer of PVC, in particular in a thickness in the range of 0.2 to 2 mm and preferably 0.5 to 1 mm.
  • Such reinforcing elements can advantageously be produced, for example, by a co-extrusion process. Alternatively, it can
  • Reinforcing element as an adhesion-promoting layer have a metallic layer which on the side of the reinforcing element coming into contact with the adhesive elements, for. B. is applied via a PVD or other coating method.
  • the adhesive element can be based on any suitable adhesive material that is used for a stable connection of the
  • Glass packages can be used on the reinforcing element and which has a modulus of elasticity according to ISO 37 (at 23 ° C and 50% relative humidity) of at least 100 N / mm 2 in the hardened state.
  • both one-component and multi-component adhesive compositions are suitable for the adhesive element.
  • Adhesive composition in particular free-radically curable two-component (meth) acrylate adhesive composition.
  • Adhesive compositions are described, for example, in WO 02/70620. In particular, they are compositions based on
  • Tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate or methyl (meth) acrylate are commercially available, for example, under the trade name SikaFast® from Sika Sau AG. Further exemplary suitable adhesives are commercially available under the trade names SikaPower® and SikaForce®.
  • the adhesive element those materials are further preferred which, when cured, have an elastic modulus according to ISO 37 (at 23 ° C. and 50% relative atmospheric humidity) of at least 160 N / mm 2 and preferably at least 200 N / mm 2 and / or at most 2000 N / mm 2 , and preferably of at most 1500 N / mm 2 .
  • a Shore A hardness according to DIN 53505 of at least 60 can be specified as suitable for the adhesive elements, at least 70 as preferred and at least 80 as further preferred.
  • the adhesive element or elements has a favorable rigidity which, in combination with the reinforcing element, gives the wing profile an extremely favorable bending rigidity.
  • these specifications ensure that the adhesive elements are exposed to temperature fluctuations, e.g. B.
  • glass packages with a higher weight can in particular also be used. It is therefore preferred if the glass package has at least three glass layers, and more preferably 3 or 4
  • the reinforcing element is cohesive
  • Adhesive elements connected to the glass package It is preferred here that the reinforcing element in this connection is connected directly to the adhesive material and comes into contact, i.e. that between the reinforcing element and the adhesive material no other material, such as. B. material of the hollow profile of the wing element is present. Since the adhesive element in the form of several
  • Adhesive elements are present, a cavity can form in the area that is not covered by the adhesive elements.
  • the wing profile can contain further reinforcement elements.
  • further reinforcement elements which are arranged on the outside in the area of the front or rear of the wing profile or in the wing profile, as is shown in FIG. 5 of WO 2009/098068 A1.
  • one or more reinforcing elements are arranged in an outer profile in which the wing profile is inserted.
  • the reinforcing element (s) run through the outer profile in the longitudinal direction, as shown in FIGS. 1 to 4 of WO 2009/098068 A1.
  • the additional reinforcement element (s) can be integrated vertically or inclined into the profile.
  • the material from which additional reinforcing elements are formed can be the same or a different material from that from which the reinforcing element is formed in the wing profile, but it is preferred that this Reinforcing element and additional reinforcing elements are formed from the same material.
  • Another aspect of the present invention relates to a method for
  • the adhesive elements (4) have an elastic modulus according to ISO 37 (at 23 ° C and 50% relative humidity) of at least 100 N / mm 2 , and
  • the order of the steps is not critical, with the exception that the connection of the glass package to the reinforcing element takes place last in the process. It is preferred, however, that the reinforcement element is attached to the hollow profile at an early stage of manufacture, since in this case the hollow profile and the reinforcement element can be produced in one step, for example by co-extrusion.
  • Yet another aspect relates to the use of a combination of
  • Flexural strength of a sash profile the glass package being cohesively connected to the reinforcing element arranged on the sash profile via the adhesive elements and the adhesive elements (4) having an elastic modulus according to ISO 37 (at 23 ° C. and 50% relative atmospheric humidity) of at least 100 N / mm 2 .
  • a wing profile according to the present invention is shown schematically.
  • the wing profile 1 comprises a hollow profile with a
  • Silicone adhesive with an elastic modulus (in the hardened state) of about 2 MPa is used as a basis.
  • a rigid adhesive with an elastic modulus (in the hardened state) of approximately 100 MPa or an adhesive with an elastic modulus of 1000 MPa was used as a basis.
  • the adhesives should be attached to the glass package as shown in FIG. 1.
  • Thickness of the two outer panes 4 mm each
  • Thickness of the reinforcement element 3mm, modulus of elasticity 14,000 MPa
  • Adhesive thickness 3 mm, width 4 mm

Landscapes

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  • Securing Of Glass Panes Or The Like (AREA)
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Abstract

Ein Flügelprofil mit einem Glaspaket (2) umfasst mehrere Glasplatten, wobei das Flügelprofil ein Verstärkungselement (3) aus Kunststoff aufweist, welches im Wesentlichen unter der gesamten Auflagefläche des Glaspakets (2) auf dem Flügelprofil aufgebracht ist, und wobei zwischen dem Verstärkungselement (3) und dem Glaspaket (2) eine stoffschlüssige Verbindung durch mehrere Klebeelemente (4) vorgesehen ist.

Description

Adhäsive Anbindung und Verstärkung von Glaspaketen in Flügelprofilen
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft Flügelprofile mit einem Glaspaket, wobei das Flügelprofil ein Verstärkungselement aus Kunststoff aufweist, dass im
wesentlichen unter der gesamten Auflagefläche des Glaspakets angebracht ist, und wobei zwischen dem Verstärkungselement und dem Glaspaket eine stoffschlüssige Verbindung durch ein Klebeelement vorgesehen ist. Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin Verfahren zur Herstellung solcher Flügelprofile und die Verwendung der Kombination von Klebeelementen und Verstärkungselementen zur Verbesserung der Biegefestigkeit von Flügelprofilen.
Stand der Technik
Flügelprofile, insbesondere Profile in Form von mehrkammerigen Hohlprofilen aus extrudierten thermoplastischen Kunststoffen, kommen häufig als Fenster- oder Türrahmen-Profile zum Einsatz. In modernen Fenstersystemen besteht seit einiger Zeit aufgrund von gewünschten Verbesserungen der
Wärmedämmeigenschaften ein Trend zu im stärker Mehrfachverglasung, wobei heute 3-Fach-Verglasungen zum Standard gehören und 4-Fach-Verglasungen nicht unüblich sind. Dies bringt es mit sich, dass derartige Fenster und Türen aufgrund der mehrfachen Glasschichten relativ schwer und breit sind.
Aufgrund der Hohlprofilkonstruktion, die Gewicht sparen und die Dämmwirkung verbessern soll, sind derartige Profile jedoch anfällig für Biegekräfte durch die sich das Profil verziehen oder beschädigt werden kann.
Um die Biegefestigkeit solcher Hohlprofile zu verbessern, ohne dass die
Wärmedämmung wesentlich beeinträchtigt wird, wurde in der WO 2009/098068 Al vorgeschlagen, das Außen- (d.h. den Teil des Profils, der mit der Fassade verbunden wird) und Innenprofil (d.h. den Teil des Profils, der mit dem Glas verbunden ist) mit Verstärkungselementen zu versehen, die senkrecht (d.h.
parallel zur im eingebauten Zustand sichtbaren Vor- und Rückseite) in den Hohlprofilen angeordnet sind. Bei Mehrfachverglasung und insbesondere 3- oder 4-fach Verglasung stellt sich in besonderem Masse das Problem des Gewichts des Glaspakets, das von oben auf das Hohlprofil wirkt und zu einer vertikalen Verformung des Hohlprofils führen kann. Dieses Problem wird durch die in der WO 2009/098068 Al beschriebenen Verstärkungselemente nicht in vollständig zufriedenstellender Weise gelöst.
Die DE 10 2014 014 658 offenbart Verstärkungsprofile für Fenster, die ein Glaspaket und ein darunter angebrachtes Verstärkungselement aufweisen. Das Verstärkungselement ist mit einem Klebstoffstreifen mit dem Glaspaket verbunden.
Die DE 35 43 524 Al offenbart Flügelprofile mit einem Glaspaket und einem darunter angebrachten Glasblockrahmen, der mit Hilfe von Silikon- oder
Butylverklebungen an dem Glaspaket befestigt ist. Dabei bildet die
Silikonverklebung die raumseitige Dichtung und die Butylverklebungen die wetterseitige Dichtung. Derartige Klebstoffe sind in der Regel verhältnismäßig weich und weisen Elastizitätsmodule von unter 10 MPa auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Flügelprofil für Tür- und Fenstersysteme vorzuschlagen, das eine im Vergleich zu bekannten Systemen verbesserte Biegesteifigkeit gegenüber äußeren Kräften aufweist.
Beschreibung der Erfindung:
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Flügelprofil mit einem Glaspaket umfassend mehrere Glasplatten, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelprofil ein Verstärkungselement aus Kunststoff aufweist, dass im
Wesentlichen im Bereich der gesamten Auflagefläche des Glaspakets auf dem Flügelprofil angebracht ist, wobei zwischen dem Verstärkungselement und dem Glaspaket eine stoffschlüssige Verbindung durch mindestens zwei Klebeelemente vorgesehen ist, und wobei die Klebeelemente (4) einen E-modul gemäß ISO 37 (bei 23°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit) von mindestens 100 N/mm2 aufweisen.
Unter einem„Glaspaket" wird im Kontext der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von aufeinander angeordneten Glasscheiben verstanden, die über Abstandshalter voneinander getrennt sein können. In einem Glaspaket sind die Glasscheiben in der Regel so aufeinander fixiert, dass horizontale Bewegungen einer Glasscheibe gegenüber einer anderen Glasscheibe im Glaspaket nicht möglich sind.
Unter einem„Flügelprofil" wird im Kontext der vorliegenden Erfindung der mit dem Glaspaket in Kontakt stehende Teil des Profils bezeichnet. Dabei erfasst die Bezeichnung„Flügelprofil" nicht nur das das ganze das Glaspaket umgebende Profil, sondern auch Teile davon, wie den oberen oder unteren Teil, oder die Seitenteile des Profils.
Die Auflagefläche bezeichnet in der vorliegenden Erfindung nur den Bereich, in dem das Glaspaket in Richtung seiner Ausdehnung (d. h. nicht seiner Dicke) mit dem Flügelprofil in Kontakt steht.
Mit "im Wesentlichen vollständig" wird im Vorstehenden angegeben, dass das Verstärkungselement im Flügelprofil mindestens 70 %, bevorzugt mindestens 80 % und noch weiter bevorzugt mindestens 90% der Auflagefläche des Glaspakets auf dem Flügelprofil abdecken soll. Dabei kann das Glaspaket auf der Vorder- oder Rückseite überstehen, so dass in diesem Bereich kein Verstärkungselement zwischen dem Glaspaket und dem Flügelprofil angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, dass das Verstärkungselement an den Enden des Profils fehlt oder dass das Verstärkungselement diskontinuierlich ist, wobei Lücken zwischen einzelnen Abschnitten des Verstärkungselements vorhanden sind, oder dass das
Verstärkungselement Löcher aufweist, die zwischen dem Glaspaket und dem Flügelprofil Hohlräume bilden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, wenn das
Verstärkungselement im Bereich der gesamten Auflagefläche des Glaspakets angebracht ist. Weiter bevorzugt ist es, wenn das Verstärkungselement eine größere Ausdehnung hat als die Auflagefläche des Glaspakets, so dass es gegenüber dem Glaspaket einen Überstand bildet.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin bevorzugt, wenn das Verstärkungselement gewinkelt ist, so dass ein Teil des Verstärkungselements auf der Stirn- oder Rückseite des Glaspakets und ein anderer Teil des
Verstärkungselements auf der Unterseite des Glaspakets angeordnet ist. Weiter bevorzugt ist das Verstärkungselement so gewinkelt so dass ein Teil des
Verstärkungselements auf der Stirnseite des Glaspakets und ein anderer Teil des Verstärkungselements auf der Unterseite des Glaspakets angeordnet ist. Der Winkel beträgt in diesem Fall zweckmäßig etwa 90°.
Das gewinkelte Verstärkungselement ist besonders bevorzugt L-Förmig, d.h. eine Fläche des Verstärkungselements ist größer als die andere Fläche. Hierzu ist es weiterhin bevorzugt, wenn die größere der Flächen unter dem Glaspaket positioniert ist und die kleinere Fläche auf der Stirn- oder Rückseite, bevorzugt auf der Stirnseite, des Glaspakets positioniert ist. Mit einer solchen Konstruktion wird dem Flügelelement eine günstige Steifigkeit sowohl in Längs- als auch in Querrichtung zum Flügelprofil vermittelt.
Die "Stirnseite" des Glaspakets bezeichnet hierbei diejenige Seite des Fensters, die einem Wulst des Außenprofils entgegengerichtet ist, während die "Rückseite" des Glaspakets diejenige Seite bezeichnet, die diesem Wulst entgegengesetzt ist.
In dem erfindungsgemäßen Flügelprofil sind zumindest zwei Klebeelemente zwischen dem Verstärkungselement und dem Glaspaket vorgesehen sind.
Gegenüber der Verwendung von nur einem Klebeelement kann so der
Materialeinsatz bei vergleichbarer Stabilität vermindert werden.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn eines der Klebeelemente des Flügelprofils im Bereich der Kante der Rückseite zwischen dem Glaspaket und dem
Verstärkungselement angeordnet ist. In diesem Fall ist das Klebeelement auf der Unterseite des Glaspakets angeordnet. Ebenfalls ist es bevorzugt, wenn eines der Klebeelemente des Flügelprofils ein Klebeelement ausweist, das im Bereich der Kante der Stirnseite zwischen dem Glaspaket und dem Verstärkungselement angeordnet ist. In diesem Fall ist es besonders zweckmäßig, wenn das
Klebeelement auf der Stirnseite des Glaspakets angeordnet ist. Meist bevorzugt ist ein Flügelprofil, dass mindestens zwei Klebeelemente aufweist, wobei eines dieser Klebeelemente im Bereich der Kante der Rückseite zwischen dem Glaspaket und dem Verstärkungselement und ein Klebeelement im Bereich der Kante der Stirnseite zwischen dem Glaspaket und dem Verstärkungselement angeordnet ist.
Hinsichtlich des Verstärkungselements unterliegt die vorliegende Erfindung keinen relevanten Beschränkungen, mit der Maßgabe, dass das Material des
Verstärkungselements eine höhere Biegefestfestigkeit aufweisen muss als das Material, aus dem das Hohlprofil des Flügelprofils gebildet ist. Das
Verstärkungselement kann demzufolge prinzipiell aus jedem thermoplastisch verarbeitbaren Kunststoff hergestellt werden. Solche thermoplastisch
verarbeitbaren Kunststoffe als solche sind dem Fachmann bekannt und vielfach im Stand der Technik beschrieben.
Insbesondere sind zur Herstellung des Verstärkungselements thermoplastische teilkristalline oder amorphe Kunststoffe wie beispielsweise Polyamide,
insbesondere Polyamid-6 und Polyamid-6.6, Polyethylen- und
Polybutylenterephthalate, Polyoxymethylene, Polysulfone oder Polyethersulfone, ferner Polyphenylensulfide, Polyethylene, Polypropylene, Polyvinylchlorid oder Styrolpolymere und -Copolymere wie Acrylnitril-Butadien-Styrol geeignet.
Besonders geeignet sind Polyethylenterephthalate, Polybutylenterephthalate und deren Mischungen, verwendbar.
Die genannten Kunststoffe können in reiner Form oder als Mischung mit dem Fachmann bekannten kunststoffüblichen Hilfsstoffen eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden mit faserförmigen oder teilchenförmigen Füllstoffen versehene thermoplastische Kunststoffe eingesetzt. Geeignete
Füllstoffe sind Glasfasern, Glaskugeln, mineralische Füllstoffe, oder so genannte Nanopartikel. Insbesondere sind die thermoplastischen Kunststoffe
glasfaserverstärkt. Typisch enthalten glasfaserverstärkte thermoplastische Kunststoffe 10 bis 60 Gew.-%, bevorzugt von 20 bis 60 Gew.-%, besonders bevorzugt von 40 bis 55 Gew.-% Glasfasern, wobei sich die Gewichtsprozente auf das Gesamtgewicht des thermoplastischen Kunststoffs und der Glasfasern beziehen. Insbesondere geeignete Glasfasern haben eine Länge im Bereich von 1 pm bis 1 cm, bevorzugt im Bereich von 10 pm bis 600 pm, besonders bevorzugt im Bereich von 30 pm bis 300pm. Das mittlere Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis bevorzugt einsetzbarer Glasfasern liegt im Bauteil im Bereich von 100 : 1, bevorzugt 50 : 1, besonders bevorzugt 30 : 1.
Bevorzugte thermoplastische Kunststoffe zur Herstellung der
Verstärkungselemente weisen einen E-Modul gemäß Prüfnorm ISO 527-1/-2 bei 23°C von > 3.000 N/mm2, vorzugsweise > 10.000 N/mm2, eine
Erweichungstemperatur > 50°C, vorzugsweise > 100°C, besonders vorzugsweise > 150°C und einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten < 6 10-5 K 1, vorzugsweise < 5 10 5 K 1, höchst vorzugsweise < 4 10 5 K 1 gemessen bei 23°C auf. Ganz besonders bevorzugt wird das Verstärkungselement aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt, der Polybutylenterephthalat oder einer Mischung aus Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat ist, der 10 bis 60 Gew.-%, bevorzugt von 20 bis 60 Gew.-%, besonders bevorzugt von 40 bis 55 Gew.-% Glasfasern enthält, wobei sich die Gewichtsprozente auf das Gesamtgewicht des thermoplastischen Kunststoffs und der Glasfasern beziehen, und wobei die
Glasfasern eine Länge im Bereich von 1 pm bis 1 cm, bevorzugt im Bereich von 10 pm bis 600 pm, besonders bevorzugt im Bereich von 30 pm bis 300pm, und im Bauteil ein mittleres Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis im Bereich von 100 : 1, bevorzugt 50 : 1, besonders bevorzugt 30 : 1, aufweisen, und bei 23°C einen E- Modul > 3.000 N/mm2, vorzugsweise > 10.000 N/mm2, eine
Erweichungstemperatur > 50°C, vorzugsweise > 100°C, besonders vorzugsweise > 150°C sowie einen Dehnungskoeffizienten < 6 10 5 K 1, vorzugsweise < 5 10 5 K 1, höchst vorzugsweise < 4 10 5 K 1 aufweist. Durch ein
Verstärkungselement aus einem derartigen Material lässt sich in geeigneter Weise sicherstellen, dass Spannungen im Glas bei Biegebelastungen ein für die
Glasscheibe erträgliches Maß nicht übersteigen und so ein Bruch des Glases verhindert wird.
Das Verstärkungselement kann ausschließlich aus den vorstehend genannten Materialien gebildet sein, es kann jedoch z. B. auch eine Ummantelung aufweisen, die vorzugsweise aus einem von dem thermoplastischen Kunststoff verschiedenen Kunststoff gebildet ist. Als besonders geeignetes Ummantelungsmaterial kann z. B. PVC (Polyvinylchlorid) angegeben werden. Darüber hinaus ist es möglich, dass die mit dem Klebeelement in Verbindung tretende Seite des Verstärkungselements mit einem Material beschichtet ist, dass die Haftung zwischen Klebeelement und dem Material des Verstärkungselements verbessert. Ist das Verstärkungselement z. B. aus einem Material geformt, dass einen hohen Glasfaseranteil aufweist, so kann die Haftung eines direkt auf ein solches Material aufgebrachten Klebstoffs unvorteilhaft beeinträchtigt sein. Dieser Nachteil lässt sich durch ein Material, was sowohl auf dem Verstärkungselement wünschenswert haftet, als auch eine gute Verbindung mit dem Klebeelement eingehen kann, kompensieren.
Ein solches haftvermittelndes Material kann prinzipiell jedes Material sein, dass eine günstige Haftung zwischen dem Verstärkungsmaterial und den
Klebeelementen vermittelt. Ein für diesen Zweck besonders geeignetes
haftvermittelndes Material ist z. B. Polyvinylchlorid (PVC). Das
Verstärkungselement, und insbesondere ein Verstärkungselement, dass aus thermoplastischem Kunststoff in Form von Polybutylenterephthalat oder einer Mischung aus Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat mit einem Glasfaseranteil von 10 bis 60 Gew.-%, und bevorzugt von 20 bis 60 Gew.-%, gebildet ist, ist daher in einer Ausführungsform auf der mit den Klebeelementen in Kontakt tretenden Seite mit einer Schicht aus PVC, insbesondere in einer Dicke im Bereich von 0,2 bis 2 mm und bevorzugt 0,5 bis 1 mm, beschichtet. Derartige Verstärkungselemente können beispielsweise vorteilhaft durch ein Co- Extrusionsverfahren hergestellt werden. Alternativ dazu kann das
Verstärkungselement als haftvermittelnde Schicht eine metallische Schicht aufweisen, die auf der mit den Klebeelementen in Kontakt tretenden Seite des Verstärkungselements, z. B. über ein PVD- oder anderes Beschichtungsverfahren, aufgebracht wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das Klebeelement auf jedem geeigneten Klebematerial beruhen, dass für eine stabile Anbindung des
Glaspakets an das Verstärkungselement eingesetzt werden kann und das im ausgehärteten Zustand ein E-modul gemäß ISO 37 (bei 23°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit) von mindestens 100 N/mm2 aufweist.
Für das Klebeelement kommen demzufolge sowohl einkomponentige als auch mehrkomponente Klebstoffszusammensetzungen in Betracht. Besonders
bevorzugt sind im Kontext der vorliegenden Erfindung zweikomponentige
Klebstoffzusammensetzung, insbesondere radikalisch härtbare zweikomponentige (Meth)acrylat-Klebstoffzusammensetzung. Derartige geeignete
Klebstoffzusammensetzungen sind beispielsweise beschrieben in WO 02/70620. Insbesondere handelt es sich um Zusammensetzungen auf Basis von
Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat oder Methyl(meth)acrylat. Kommerziell erhältlich sind solche geeigneten Klebstoffe beispielsweise unter der Handelbezeichnung SikaFast® bei Sika Schweiz AG. Unter den Handelbezeichnungen SikaPower® und SikaForce® sind weitere beispielhafte geeignete Klebstoffe kommerziell erhältlich.
Für das Klebeelement sind weiterhin solche Materialien bevorzugt, die im ausgehärteten Zustand ein E-modul gemäß ISO 37 (bei 23°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit) von mindestens 160 N/mm2 und bevorzugt mindestens 200 N/mm2 und/oder höchstens 2000 N/mm2, und bevorzugt von höchstens 1500 N/mm2 aufweisen. Weiterhin kann als für die Klebeelemente eine Shore A Härte gemäß DIN 53505 von mindestens 60 als geeignet, mindestens 70 als bevorzugt und von mindestens 80 als weiter bevorzugt angegeben werden. Durch diese Eigenschaften weist das oder die Klebeelemente eine günstige Steifigkeit auf, die dem Flügelprofil in Kombination mit dem Verstärkungselement eine äußerst günstige Biegesteifigkeit vermittelt. Andererseits wird durch diese Vorgaben gewährleistet, dass die Klebeelemente bei Temperaturschwankungen, z. B.
während des Transports, ausreichend flexibel sind, so dass durch ein
unterschiedliches Ausdehnungsverhalten von Klebstoff und Glas auftretende Spannungen abgemildert werden und nicht zu Rissen im Glas führen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können insbesondere auch Glaspakete mit einem höheren Gewicht verwendet werden. Es ist daher bevorzugt, wenn das Glaspaket mindestens drei Glasschichten, und weiter bevorzugt 3 oder 4
Glasschichten aufweist.
Nach dem Vorstehenden ist das Verstärkungselement stoffschlüssig durch
Klebeelemente mit dem Glaspaket verbunden. Bevorzugt ist hierbei, dass das Verstärkungselement in dieser Verbindung direkt mit dem Klebematerial verbunden ist und in Kontakt tritt, d.h. dass zwischen dem Verstärkungselement und dem Klebematerial kein anderes Material, wie z. B. Material des Hohlprofils des Flügelelements, vorliegt. Da das Klebeelement in Form von mehreren
Klebeelementen vorliegt, kann sich hierbei in dem Bereich, der nicht von den Klebeelementen bedeckt ist, ein Hohlraum bilden.
Neben dem vorstehend erwähnten Verstärkungselement kann das Flügelprofil weitere Verstärkungselemente enthalten. Beispielsweise ist es denkbar, dass weiter Verstärkungselemente vorliegen, die im Bereich der Stirn- oder Rückseite des Flügelprofils außen oder im Flügelprofil angeordnet sind, wie dies in Fig. 5 der WO 2009/098068 Al dargestellt ist. Ebenso ist es möglich das ein oder mehrere Verstärkungselemente in einem Außenprofil, in das das Flügelprofil eingesetzt wird, angeordnet sind. Für diesen Fall ist es bevorzugt, wenn das oder die Verstärkungselemente das Außenprofil in Längsrichtung durchlaufen, wie dies in Fig. 1 bis 4 der WO 2009/098068 Al dargestellt ist. Dabei kann das oder die zusätzlichen Verstärkungselemente vertikal oder geneigt in das Profil integriert sein.
Das Material, aus dem zusätzliche Verstärkungselemente gebildet ist, kann das gleiche oder ein anderes Material sein als das, aus dem das Verstärkungselement im Flügelprofil gebildet ist, bevorzugt ist es jedoch, dass dieses Verstärkungselement und zusätzliche Verstärkungselemente aus dem gleichen Material gebildet werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung eines Flügelprofils, und vorzugsweise eines Flügelprofils wie vorstehend beschrieben, das die folgenden Schritte umfasst:
- Bereitstellen eines Hohlprofils,
- Anbringen eines Verstärkungselements auf dem Hohlprofil,
- Anbringen mehrerer Klebeelemente auf dem Verstärkungselement, wobei die Klebeelemente (4) einen E-modul gemäß ISO 37 (bei 23°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit) von mindestens 100 N/mm2 aufweisen, und
- Kontaktieren der mehreren Klebeelemente mit einem Glaspaket zur
Bildung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem
Verstärkungselement und dem Glaspaket über die Klebeelemente.
Dabei ist die Reihenfolge der Schritte nicht entscheidend, mit der Ausnahme, dass die Verbindung des Glaspakets mit dem Verstärkungselement im Verfahren zuletzt erfolgt. Bevorzugt ist dennoch, dass das Anbringen des Verstärkungselements auf dem Hohlprofil in einem frühen Stadium der Herstellung erfolgt, da in diesem Fall das Hohlprofil und das Verstärkungselement in einem Schritt, beispielsweise durch Co-extrusion, hergestellt werden können.
Ein noch weiterer Aspekt betrifft die Verwendung einer Kombination von
Klebeelementen und eines Verstärkungselements zur Verbesserung der
Biegefestigkeit eines Flügelprofils, wobei das Glaspaket über die Klebeelemente stoffschlüssig an das auf dem Flügelprofil angeordneten Verstärkungselement angebunden ist und wobei die Klebeelemente (4) einen E-modul gemäß ISO 37 (bei 23°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit) von mindestens 100 N/mm2 aufweisen.
In Figur 1 ist ein Flügelprofil gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Das Flügelprofil 1 umfasst ein Hohlprofil mit einem
Verstärkungselement 3, über dem ein Glaspaket 2 mit drei Glasplatten 5 angeordnet ist. Zwischen dem Glaspaket sind zwei Klebeelemente 4 angebracht, über die das Glaspaket 2 mit dem Verstärkungselement 3 verbunden ist. Im Bereich zwischen diesen Klebeelementen 4 befindet sich zwischen Glaspaket 2 und Verstärkungselement 3 ein kleiner Hohlraum. Das Flügelprofil kann mit einem io
Außenprofil verbunden werden, das ebenfalls Verstärkungselemente enthält (nicht gezeigt).
Im Folgenden wir die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher illustriert, die jedoch nicht als in irgendeiner Weise beschränkend für den
Schutzumfang der Anmeldung aufzufassen sind.
Beispiele:
Die Biegesteifigkeit von verschiedenen Glasflügel bestehend aus einem PVC- Flügel, einem Glaspaket einem Verstärkungselement aus Ultradur und
verschiedene Klebstoffen wurde mit Hilfe eines Finite Elemente Models (FEM) berechnet. Für einen Referenzflügel wurde ein Aufbau mit einem typischen
Silkonkleber mit einem E-modul (im ausgehärteten Zustand) von etwa 2 MPa zu Grunde gelegt. Für erfindungsgemäße Flügelprofile wurde entweder ein steifer Klebstoff mit einem E-modul (im ausgehärteten Zustand) von etwa 100 MPa oder ein Klebstoff mit eine E-modul von 1000 MPa zu Grunde gelegt. Die Klebstoffe sollen wie in Figur 1 gezeigt am Glaspaket angebracht sein.
Für die Berechnungen wurde konkret weiterhin folgender Aufbau zu Grunde gelegt:
Abmessungen der Scheiben : 2,0 x 1,0 m
Dicke der beiden äußeren Scheiben: je 4 mm
Distanzen des 3-fachen Glaspakets: 4 mm Glas + 16 mm Luft + 4 mm Glas +
16 mm Luft + 4 mm Glas
Dicke des Verstärkungselements: 3mm, E-Modul 14.000 MPa
Dicke des Klebstoffs: 3 mm, Breite 4 mm
Für die Glasflügel wurde mit Hilfe eines vereinfachten Finite Elemente Models die Durchbiegung bei Belastung mit einer Kraft von jeweils 250 N bei Lagerung des Glasflügels in der Mitte der langen bzw. kurzen Seite des Glasflügels berechnet. Die Ergebnisse dieser Berechnungen sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben:
Die Berechnungen zeigen, dass sich bei gleichem Aufbau des Verbunds durch die Erhöhung des E-Moduls des Klebstoffs eine deutliche Verringerung der
Durchbiegung am Krafteinleitungspunkt einstellt.

Claims

Ansprüche
1. Flügel profil mit einem Glaspaket (2) umfassend mehrere Glasplatten, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügel profil ein Verstärkungselement (3) aus Kunststoff aufweist, welches im Wesentlichen unter der gesamten Auflagefläche des
Glaspakets (2) auf dem Flügelprofil angebracht ist, wobei zwischen dem
Verstärkungselement (3) und dem Glaspaket (2) eine stoffschlüssige Verbindung durch mindestens zwei Klebeelemente (4) vorgesehen ist, und wobei die
Klebeelemente (4) einen E-modul gemäß ISO 37 (bei 23°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit) von mindestens 100 N/mm2 aufweisen.
2. Flügelprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verstärkungselement (3) gewinkelt ist, so dass ein Teil des Verstärkungselements auf der Stirnseite des Glaspakets (2) und ein anderer Teil des
Verstärkungselements auf der Unterseite des Glaspakets (2) angeordnet ist.
3. Flügel profil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (3) auf der mit dem Klebeelement in Verbindung tretende Seite mit einem haftvermittelnden Material, insbesondere aus Metall oder PVC, beschichtet ist.
4. Flügel profil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass es ein Klebeelement (4) aufweist, das im Bereich der Kante der Rückseite zwischen dem Glaspaket (2) und dem Verstärkungselement (3) angeordnet ist.
5. Flügelprofil nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Klebeelement (4) ausweist, das im Bereich der Kante der Stirnseite zwischen dem Glaspaket (2) und dem Verstärkungselement (3) angeordnet ist, bevorzugt auf der Stirnseite des Glaspakets.
6. Flügelprofil nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (3) einen thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt einen Polyester und besonders bevorzugt
Polybutylenterephthalat, Poylethylenterephthalat und Mischungen davon umfasst.
7. Flügel profil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (3) zusätzlich Fasern und bevorzugt Glasfasern zur
Verstärkung enthält.
8. Flügel profil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verstärkungselement (3) einen Anteil von 10 bis 60 gew.-%, bevorzugt 20 bis 60 Gew.-% und besonders bevorzugt 40 bis 55 Gew.-% an Fasern enthält.
9. Flügel profil nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff im Verstärkungselement (3) eine Ummantelung aufweist, die vorzugsweise aus einem von dem thermoplastischen Kunststoff verschiedenen Kunststoff, weiter bevorzugt aus PVC, gebildet ist.
10. Flügelprofil nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeelement (4) auf einer radikalisch härtbaren zweikomponentigen (Meth)acrylat-Klebstoffzusammensetzung beruht.
11. Flügelprofil nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeelement (4) einen E-modul gemäß ISO 37 (bei 23°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit) von mindestens 160 N/mm2 und weiter bevorzugt mindestens 200 N/mm2 und/oder höchstens 2000 N/mm2 und bevorzugt höchstens 1500 N/mm2 aufweist.
12. Flügelprofil nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Glaspaket (2) mindestens drei Glasschichten (5) aufweist.
13. Flügelprofil nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (3) über die Klebeelemente direkt mit den Glaspaket (2) verbunden ist, und gegebenenfalls in Richtung des
Glaspakets (2) angrenzend an das Verstärkungselement (3) ein Hohlraum vorliegt.
14. Verfahren zur Herstellung eines Flügelprofils, vorzugsweise gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen eines Hohlprofils,
- Anbringen eines Verstärkungselements (3) auf dem Hohlprofil, - Anbringen mehrerer Klebeelemente (4) auf dem Verstärkungselement, wobei die Klebeelemente (4) einen E-modul gemäß ISO 37 (bei 23°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit) von mindestens 100 N/mm2 aufweisen, und
- Kontaktieren der mehreren Klebeelemente (4) mit einem Glaspaket (2) zur Bildung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem
Verstärkungselement (3) und dem Glaspaket (2) über das Klebeelement (4).
15. Verwendung der Kombination von Klebeelemenen (4) und eines
Verstärkungselements (3) zur Verbesserung der Biegefestigkeit eines
Flügelprofils, wobei das Glaspaket (2) über die Klebeelemente (4) stoffschlüssig an das auf dem Flügelprofil angeordnete Verstärkungselement (3) angebunden ist und wobei die Klebeelemente (4) einen E-modul gemäß ISO 37 (bei 23°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit) von mindestens 100 N/mm2 aufweisen.
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