EP3833840B1 - System mit einem verstärkten flügelprofil und einem darin eingeklebten glaspaket - Google Patents

System mit einem verstärkten flügelprofil und einem darin eingeklebten glaspaket

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EP3833840B1
EP3833840B1 EP19746103.1A EP19746103A EP3833840B1 EP 3833840 B1 EP3833840 B1 EP 3833840B1 EP 19746103 A EP19746103 A EP 19746103A EP 3833840 B1 EP3833840 B1 EP 3833840B1
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EP
European Patent Office
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reinforcing element
sash profile
adhesive
glass
profile
Prior art date
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EP19746103.1A
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Kay BROCKMÜLLER
Matthias Dick
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Sika Technology AG
BASF SE
Original Assignee
Sika Technology AG
BASF SE
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Definitions

  • the present invention relates to sash profiles with a glass package, wherein the sash profile has a plastic reinforcement element that is mounted substantially under the entire support surface of the glass package, and wherein a material connection is provided between the reinforcement element and the glass package by means of an adhesive element.
  • the present invention further relates to methods for producing such sash profiles and the use of the combination of adhesive elements and reinforcement elements to improve the flexural strength of sash profiles.
  • Casement profiles are frequently used as window or door frame profiles. Due to the desire to improve thermal insulation properties, there has been a recent trend toward increased multi-glazing in modern window systems, with triple glazing now standard, and quadruple glazing not uncommon. This means that such windows and doors are relatively heavy and wide due to the multiple layers of glass.
  • the invention relates to a sash profile with a glass package comprising a plurality of glass plates, wherein the sash profile has a reinforcing element made of plastic that is attached to the sash profile essentially in the region of the entire contact surface of the glass package, wherein a material-to-material connection is provided between the reinforcing element and the glass package by means of at least two adhesive elements, and wherein the adhesive elements (4) have an E-modulus according to ISO 37 (at 23°C and 50% relative humidity) of at least 100 N/mm 2 .
  • a "glass package” refers to a plurality of glass panes arranged one above the other, which may be separated from each other by spacers.
  • the glass panes are generally fixed to one another in such a way that horizontal movement of one glass pane relative to another glass pane in the glass package is not possible.
  • the reinforcing element is angled so that one part of the reinforcing element is arranged on the front or rear side of the glass package and another part of the reinforcing element is arranged on the underside of the glass package. Further preferably, the reinforcing element is angled so that one part of the reinforcing element is arranged on the front side of the glass package and another part of the reinforcing element is arranged on the underside of the glass package. In this case, the angle is expediently approximately 90°.
  • At least two adhesive elements are provided between the reinforcing element and the glass package. Compared to the use of only one adhesive element, this allows for a reduction in material consumption while maintaining comparable stability.
  • a sash profile that has at least two adhesive elements is most preferred, with 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 one adhesive element being arranged in the region of the edge of the front side between the glass package and the reinforcing element.
  • Such an adhesion-promoting material can, in principle, be any material that provides favorable adhesion between the reinforcing material and the adhesive elements.
  • a particularly suitable adhesion-promoting material for this purpose is, for example, polyvinyl chloride (PVC).
  • PVC polyvinyl chloride
  • the reinforcing element is firmly bonded to the glass package by adhesive elements. It is preferred that the reinforcing element is directly bonded to the adhesive material in this connection and comes into contact with it, i.e., that no other material, such as the material of the hollow profile of the sash element, is present between the reinforcing element and the adhesive material. Since the adhesive element is in the form of several adhesive elements, a cavity can form in the area not covered by the adhesive elements.
  • the order of the steps is not critical, with the exception that the glass package is joined to the reinforcement element last in the process.
  • the reinforcement element be attached to the hollow profile at an early stage of production, as this allows the hollow profile and reinforcement element to be manufactured in a single step, for example, by co-extrusion.
  • Yet another aspect relates to the use of a combination of adhesive elements and a reinforcing element to improve the bending strength of a sash profile, wherein the glass package is firmly bonded to the reinforcing element arranged on the sash profile via the adhesive elements and wherein the adhesive elements (4) have an E-modulus according to ISO 37 (at 23°C and 50% relative humidity) of at least 100 N/mm 2 .
  • the flexural rigidity of various glass sashes consisting of a PVC sash, a glass package, an Ultradur reinforcement element, and various adhesives was calculated using a Finite Element Model (FEM).
  • FEM Finite Element Model
  • a structure with a typical silicone adhesive with a modulus of elasticity (in the cured state) of approximately 2 MPa was used.
  • a rigid adhesive with a modulus of elasticity (in the cured state) of approximately 100 MPa or an adhesive with a modulus of elasticity of 1000 MPa was used.
  • the adhesives should be as described in Figure 1 shown attached to the glass package.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Securing Of Glass Panes Or The Like (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Wing Frames And Configurations (AREA)

Description

  • 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 A1 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 A1 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 A1 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, wobei 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 µm bis 1 cm, bevorzugt im Bereich von 10 µm bis 600 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 30 µm bis 300µm. 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 µm bis 1 cm, bevorzugt im Bereich von 10 µm bis 600 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 30 µm bis 300µm, 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 A1 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 A1 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 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: Tabelle 1:
    Biegung über die lange Seite
    E-Modul Klebstoff [MPa] Durchbiegung [mm] Faktor zu Klebstoff E = 2 MPa
    2 12,5
    100 2,1 6
    1000 0,84 15
    Biegung über die kurze Seite
    E-Modul Klebstoff [MPa] Durchbiegung [mm] Faktor zu Klebstoff E = 2 MPa
    2 2,95
    100 0,92 3
    1000 0,36 8
  • 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 (15)

  1. Flügelprofil mit einem Glaspaket (2) umfassend mehrere Glasplatten, wobei das Flügelprofil 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,
    dadurch gekennzeichnet, dass 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. Flügelprofil 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. Flügelprofil 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. Flügelprofil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (3) zusätzlich Fasern und bevorzugt Glasfasern zur Verstärkung enthält.
  8. Flügelprofil 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. Flügelprofil 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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