Beschreibung
Hohlkammerprofil aus thermoplastischem Kunststoff
Die Erfindung betrifft ein Hohlkammerprofil aus thermoplasti¬ schem Kunststoff sowie seine Verwendung für Fenster und Türen.
Technisches Gebiet
Hohlkammerprofile aus thermoplastischem Kunststoff werden in großem Umfang zur Herstellung von Kunststofffenstern und Kunst¬ stofftüren eingesetzt. Diese Profile werden ganz überwiegend durch Extrusion aus Hart-PVC (PVC-U) hergestellt. Sie weisen in der Regel mehrere Hohlkammern auf, die durch Innenstege vonein¬ ander abgegrenzt sind.
Der größte Teil der Kunststofffenster wird in weißer Ausführung hergestellt. Aus ästhetischen Gründen werden jedoch zunehmend Kunststofffenster eingesetzt, die zumindest an ihrer Außenseite farbig ausgestaltet oder mit einem Dekor versehen sind.
Stand der Technik
Zur Herstellung farbiger Hohlkammerprofile sind insbesondere folgende Verfahren bekannt : - Einsatz durchgefärbter PVC-Massen;
Farbige Lackierungen;
Aufbringen einer Färb- oder Dekorfolie auf die Außenseite des extrudierten Profils,-
Coextrusion einer dünnen, transparenten oder eingefärbten Außenschicht; insbesondere aus PMMA auf ein PVC-U-Grundprofil
(PMMA-Coextrusionsverfahren, siehe DE 26 05 325 Al,
DE 2 246 497 Al) ;
Aufklipsen farbiger Aluminium-Vorsatzblenden auf die Außen¬ seite, z. B. gemäß der DE 100 02 658 Al.
Bei allen genannten Verfahren - mit Ausnahme der Aluminiumblen¬ den - heizt sich insbesondere bei dunklen Farben die dem Son¬ nenlicht ausgesetzte Außenseite des Profils so hoch auf, dass die Erweichungstemperatur des eingesetzten PVCs bzw. dessen Vicat-Erweichungstemperatur, die bei ca. 8O0C liegt, annähernd
erreicht oder sogar überschritten wird. Die Folge davon ist ein Verzug des Fensters durch frei werdende Spannungen der Profile oder die Schwächung der statischen Eigenschaften infolge dra¬ stischen Absinkens des E-Moduls, insbesondere im Eckenbereich des Fensters.
Der Einsatz aufgeklipster farbiger Aluminium-Vorsatzblenden ist relativ aufwendig, da die Fertigung der Aluminium-Vorsatz- blenden getrennt von den Kunststoffprofilen erfolgen muss und eine höhere Fertigungsgenauigkeit des Fensterbauers erfordert. Zudem kann das unterschiedliche thermische Ausdehnungsverhalten der eingesetzten Werkstoffe insbesondere im Eck- bzw. Gehrungs¬ bereich zu Problemen führen.
Die DE 26 05 325 Al schlägt zur Begrenzung des Temperatur- Problems bei farbigen Profilen für die Fenster- und Türenher- Stellung vor, in die coextrudierte dünne Deckschicht aus PMMA spezielle Infrarot-reflektierende Pigmente einzusetzen. Diese Infrarot-reflektierenden Pigmente stehen im Markt bezüglich Farbe, Licht- und Temperaturbeständigkeit nur unzureichend zur Verfügung. Der Einsatz von Infrarot-reflektierenden Pigmenten ist auch aus der DE 2 247 980 Al für durchgefärbte Profile bekannt .
Aus der DE 296 20 249 Ul ist ein Holkammerprofil bekannt, bei der die gesamte Außenwandung transparent ausgeführt wird, um die Absoption des einfallenden Lichtes an der weiter innen liegenden Wandung des Profils stattfinden zu lassen, so dass eine gezielte Aufheizung des Profilsinneren bewirkt wird. Profile mit farbiger Außenwandung können so naturgemäß nicht hergestellt werden.
Aufgabe Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Hohlkammerprofile zur Verfügung zu stellen, die zur Herstellung von Fenstern und Türen mit farbiger Außenseite geeignet sind, ohne dass bei Bestrahlung mit Sonnenlicht eine unzulässig hohe Aufheizung der Profile auftritt.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Hohlkammerprofil aus thermoplastischem Kunststoff mit einer Außenseite und einer Innenseite und wenigstens einer an die Außenseite angrenzenden Hohlkammer, wobei die an die Außenseite des Hohlkammerprofils angrenzende Wandung der Hohlkammer aus einem ersten thermopla¬ stischem Kunststoff A und wenigstens eine andere Wandung des Hohlkammerprofils aus einem anderen thermoplastischem Kunst- Stoff B gebildet wird, und wobei der thermoplastische Kunst¬ stoff A eine um wenigstens 5 K höhere Vicat-Erweichungs¬ temperatur, gemessen nach DIN EN ISO 306 (B50) , aufweist als der thermoplastische Kunststoff B. Außenwandung ist dabei diejenige Wandung der Hohlkammer bzw. des Hohlkammerprofils, die bei bestimmungsgemäßer Verwendung zumindest partiell dem direkten Sonnenlicht ausgesetzt wird, bei einem Fensterprofil also die im fertigen Fenster zur Gebäudeaußenseite zeigende Profilseite.
Im Gegensatz zu dem bekannten PMMA-Coextrusionsverfahren, bei dem eine relativ dünne PMMA-Schicht mit einem Grundprofil aus
PVC-U coextrudiert wird und bei dem der tragende Teil der
Profilaußenwandung aus PVC-U besteht, wird bei dem erfindungs- gemäßen Hohlkammerprofil der tragende Teil der Außenwandung aus dem höher wärmeformbeständigen thermoplastische Kunststoff A hergestellt. Es ist jedoch möglich, auch ein erfindungsgemäßes
Hohlkammerprofil außen zusätzlich mit einer Folie zu versehen oder mit einer zusätzlichen Schicht zu coextrudieren, da auch in diesen Fällen der tragende Anteil der Außenwandung aus dem höher wärmeformbeständigen thermoplastische Kunststoff A be- steht.
Bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Hohlkammerprofile zur Herstellung eines Kunststoff-Fensters oder einer Kunststoff-Tür verwendet, wobei die Außenwandungen der Hohlkammerprofile im eingebauten Zustand zumindest partiell dem direkten Sonnenlicht ausgesetzt sind.
Die Erfindung nimmt dabei in Kauf, dass sich die der Sonnenbe¬ strahlung ausgesetzte Außenwandung des Profils erheblich auf¬ wärmen kann. Da diese Außenwandung jedoch aus einem Material - dem Kunststoff A - besteht, das durch seine höhere Vicat- Erweichungstemperatur eine erhöhte Wärmeformbeständigkeit aufweist, ist die Gefahr eines Verzuges des Profils erheblich verringert. Da nur ein relativ geringer Anteil des Querschnitts aus dem Kunststoff A besteht, kann dieser auch aus einem höher- preisigen Material bestehen, ohne dass die Gesamt-Material- kosten übermäßig erhöht werden.
Zugleich können alle anderen Wandungen und die Innenstege des Profils - also der weitaus größte Teil des Querschnitts - aus dem Kunststoff mit geringerer Wärmeformbeständigkeit - in der Regel dem preisgünstigen PVC-U - bestehen, da diese Bereiche nicht der direkten Sonnenbestrahlung ausgesetzt sind und damit die Temperaturbelastung deutlich unter der Vicat-Erweichungs¬ temperatur dieses Materials bleibt. Da dieses Material jedoch in der Regel die besseren mechanischen Eigenschaften und eine hervorragende Verschweißbarkeit aufweist, bestimmen die Materi- aleigenschaften dieses Werkstoffes überwiegend die Gesamteigen¬ schaften des fertigen Profils.
Die Erfindung kombiniert so in synergistischer Weise die Vor¬ teile beider Werkstoffe, indem nur die hoch temperaturbelaste¬ ten Bereiche - die Außenwandung - aus dem Werkstoff mit erhöh- ter Wärmeformbeständigkeit und die anderen Bereiche aus Stan¬ dard-Material bestehen.
Die Außenwandung kann insbesondere farbig lackiert, mit einer farbigen Folie kaschiert und/oder auch durchgefärbt oder auf andere Weise farbig gestaltet sein. Die Außenwandung ist somit nicht transparent, sondern reflektiert einen Teil des auftref¬ fenden Lichts, während der größte Teil absorbiert wird. Es liegt dabei innerhalb der Erfindung, wenn sämtliche Außenwan¬ dungen des erfindungsgemäßen Profils farbig gehalten sind. Weiterhin liegt es innerhalb der vorliegenden Erfindung, wenn die Außenwandung aus dem höher temperaturbelastbaren Werkstoff A eine zusätzliche coextrudierte Beschichtung, insbesondere aus
gefärbtem PMMA, aufweist. Die unter der gefärbten äußeren Schicht liegende Wandung aus dem höher temperaturbelastbaren Werkstoff A heizt sich bei Sonnenbestrahlung dann zwar eben¬ falls auf, aufgrund dessen erhöhter Vicat-Erweichungstemperatur ist dieses jedoch unkritisch.
Bevorzugt wird der erste thermoplastische Kunststoff A ausge¬ wählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylnitril-Butadien-Styrol- Copolymerisat (ABS) , Acrylnitril-Styrol-Acrylester-Copolymer (ASA) , nachchloriertem PVC (PVC-C) , SAN, HIPS, MABS, S/B/S, PC, PMMA, Mischungen dieser Polymere untereinander und Mischungen eines oder mehrerer dieser Polymere mit PVC-U, wobei ABS, ASA und PVC-C besonders bevorzugt sind. Der thermoplastischem Kunststoff B ist bevorzugt Hart-PVC (PVC-U) . Während PVC-U eine Vicat-Erweichungstemperatur, gemessen nach DIN EN ISO 306 (B50) , von ca. 8O0C aufweist, liegt die Vicat-Erweichungs¬ temperatur, gemessen nach DIN EN ISO 306 (B50) , von ASA und die von ABS bei ca. 1000C. Besonders bevorzugt werden für den thermoplastischen Kunststoff A ABS und ASA eingesetzt.
Bevorzugt weist der thermoplastische Kunststoff A eine um wenigstens 15 K höhere Vicat-Erweichungstemperatur, gemessen nach DIN EN ISO 306 (B50) , auf als der thermoplastischem Kunst¬ stoff B. Besonders bevorzugt weist der thermoplastische Kunst¬ stoff A eine Vicat-Erweichungstemperatur von 95 bis 110 0C auf, während die Vicat-Erweichungstemperatur des thermoplastischen Kunststoffs B zwischen 75 und 85 0C liegt.
Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Hohlkammerprofil durch Coextrusion des ersten thermoplastischen Kunststoffs A mit dem thermoplastischem Kunststoff B hergestellt. Es liegt jedoch grundsätzlich innerhalb der Erfindung, wenn das Hohlkam- merprofil mit allen Wandungen und Stegen - mit Ausnahme der Außenwandung - aus dem thermoplastischem Kunststoff B und die Außenwandung getrennt aus dem thermoplastischem Kunststoff A extrudiert und anschließend beide durch Verschweißen, Klipsen o. dgl . zu einem Hohlkammerprofil verbunden werden.
Das Coextrusionsverfahren zweier thermoplastischer Kunststoffe ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt, siehe z. B. Walter Michaeli, Extrusionswerkzeuge für Kunststoffe und Kau¬ tschuk, 2. Aufl. 1991, Kapitel 6. Das Düsenwerkzeug muss dabei bezüglich der Fließkanäle an die speziellen Fließeigenschaften der Schmelzen bei der Extrusionstemperatur angepasst werden.
Es hat sich überraschend herausgestellt, dass die bei der Hohlprofilextrusion benötigten, der Extrusionsdüse nachgeschal¬ teten Kalibriereinrichtungen in der Regel unverändert - im Vergleich mit der Extrusion mit einem einheitlichen Kunst¬ stoff - übernommen werden können. So ist es möglich, mit dem¬ selben Kaliber sowohl ein Hohlkammerprofil, das ganz aus PVC-U extrudiert wurde, als auch ein Profil, das aus PVC-U und einer Außenwandung aus z. B. ASA besteht, zu kalibrieren. Beide Profile weisen dann die gleiche Außen- und Innenkontur auf und können daher in einem System mit den gleichen Anschlussprofi¬ len, Verbindern etc. weiterverarbeitet werden, was für den Verarbeiter eine hohe Ersparnis an Lagerhaltung, Logistik und Kosten bedeutet. Auch können die erfindungsgemäßen Profile in der Regel auf den gleichen Standard-Maschinen gesägt und ver¬ schweißt werden.
Die Vorteile der Erfindung kommen besonders dann zum Tragen, wenn die Hohlkammerprofile an der Außenseite dunkel eingefärbt, lackiert oder foliert sind. "Dunkel" im Sinne dieser Erfindung ist eine Farbe, die mehr als 50 %, bevorzugt mehr als 60 % des senkrecht einfallenden Sonnenlichtes - einschließlich des relevanten IR-Bereiches - absorbiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei- spiels sowie der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen dabei:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Blend¬ rahmenprofil; Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Fenster.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Blendrahmenprofil mit zwei an die Außenseite 2 angrenzenden Hohlkammern 5, 6 dargestellt. Die beiden Hohlkammern 5, 6 werden an der Außenseite begrenzt durch die Außenwandung 4, nach innen durch die Wandungen 7' sowie 7'" und durch die Stege 8. Die in Fig. 1 schraffiert dargestellte Außenwandung 4 ist aus ASA mit einer Vicat- Erweichungstemperatur von 1000C7 während die anderen Wandun¬ gen 7, 7', 7", 7'" sowie die Stege 8 aus Hart-PVC mit einer Vicat-Erweichungstemperatur von 8O0C bestehen.
Das Hohlkammerprofil 1 wurde im Coextrusionsverfahren herge¬ stellt.
Die Außenwandung 4 ist in der Masse dunkelbraun eingefärbt und zusätzlich von der Außenseite mit einer dunkelbraunen Holzde- kor-Folie (in Fig. 1 nicht gesondert dargestellt) versehen. Alle anderen Wandungen sind weiß.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch ein fertiges Fenster 9 mit zwei Flügelrahmen 10 und einem Pfosten 11 im Schnitt dargestellt. Mit Bezugszeichen 12 ist symbolisch das Sonnenlicht gekenn- zeichnet, während mit 13 das Rauminnere bezeichnet ist. Die schraffiert dargestellten Außenwandungen sind aus dem thermo¬ plastischen Kunststoff ASA mit einer Vicat-Erweichungs¬ temperatur von 1000C hergestellt, während alle anderen Wandun¬ gen und Stege aus Hart-PVC bestehen. Durch Bestrahlung durch Sonnenlicht 12 erwärmt sich die dunkelbraun eingefärbte Außen¬ wandung des Profils auf eine Temperatur von bis zu 8O0C. Dieses würde sich bei PVC-U als unzulässige Temperaturbelastung erwei¬ sen, während das erfindungsgemäß eingesetzte höher wärmeformbe¬ ständige ASA bei dieser Temperatur noch eine ausreichende Festigkeit und E-Modul aufweist.
Legende
1 Hohlkammerprofil
2 Außenseite
3 Innenseite 4 Außenwandung
5 Hohlkämmer
6 Hohlkämmer 7, V, 7", 7'" Wandung
8 Stege 9 Fenster
10 Flügelrahmen
11 Pfosten
12 Sonnenlicht
13 Raumseite A thermoplastischer Kunststoff mit höherer Vicat-
Erweichungstemperatur
B thermoplastischer Kunststoff mit niedriger Vicat- Erweichungstemperatur