Profilleiste insbesondere für die Herstellung von Rahmen für Fenster oder Türen

Abstract

 Profilleiste insbesondere für die Herstellung von Rahmen für Fenster oder Türen mit einem ggf. hohlen Kernprofil (1) a us einer glasfaserverstärkten PVC-Zusammensetzung und mit einer Ummantelung (2) aus einem mit dem PVC verträglichen die Schlagzähigkeit des Kernprofils übertreffenden Kunststoff.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Profilleiste insbesondere für die Herstellung von Rahmen für Fenster oder Türen mit einem ggf. hohlen Kernprofil aus verstärktem Kunststoff und einer das Kernprofil umgebenden Ummantelung aus Kunststoff.

[0002] Es sind Hohlprofile zum Herstellen von Fenster- oder Türrahmen bekannt, die aus einem Kernprofil aus Stahl o.dgl stehen, der mit einer Kunststoffschicht, insbesondere aus Weich-PVC überzogen ist. Des weiteren sind eigenstabile Hohlprofile aus Kunststoff, insbesondere Hart-PVC zum Herstellen von Fenster- oder Türrahmen seit langem bekannt, die jedoch bei sehr großen Dimensionen von Fenster- und Türöffnungen zusätzlich im Hohlraum durch Einschieben von Verstärkungsprofilen aus Stahl oder Alu versteift werden müssen.

[0003] Man hat auch bereits versucht, mechanisch steifere und festere Kunststoffhohlprofile für Fenster- und Türrahmen zu schaffen, wie beispielsweise in der deutschen Patentschrift 10 86 032 beschrieben, bei denen die zum Rahmen zusammengesetzten Hohlprofile anschließend mit einer flüssigen oder plastischen Füllmasse gefüllt werden, wodurch nach dem Erhärten zugleich die einzelnen Rahmenteile miteinander verbunden werden, wobei als Füllmasse beispielsweise Phenolharze oder Steinholz eingesetzt wird. Auch bei den Rahmen für Fenster oder Türen nach der schweizer Patentschrift 411 301 werden Hohlprofile aus elastischem Kunststoff, insbesondere auf Basis von Polyvinylchlorid mit einer erhärtenden Füllmasse auf Basis Kunstharzbeton, z.B. geschäumtem Polystyrol mit Zusatz von Zement oder Epoxydharz mit Zuschlägen aus körnigem Material wie Sand, Aluminiumschrott, Vermiculiten, o.dgl. zur Erhöhung der Festigkeit" gefüllt. Die Bauprofilleiste nach dem deutschen Gebrauchsmuster 19 94 127 benutzt einen Kern aus billigen Werkstoffen, wie geringwertigen Kunststoffen, Schaumsteinen, gepreßten Holzabfällen o.dgl.,der mit einer den Kern allseits umgebenden Hülle aus einem hochwertigen Kunststoff versehen wird. Man hat auch schon versucht, gem. der deutschen Offenlegungsschrift 23 26 911 kunststoffummantelte Fensterrahmen-Profile herzustellen, bei denen ein Kern aus geschäumtem Kunststoff von einem kompakten Kunststoffmantel umgeben wird, wobei zur Erhöhung der Steifigkeit der Kern Verstärkungseinlagen aus Leichtmetallrohren oder Kunststoffrohren enthalten kann. Ein weiteres Beispiel einer kompakten mehrschichtigen Bauprofilleiste wird in der deutschen Offenlegungsschrift 28 27 851 beschrieben, bei der ein Kunststoffhohlprofil insbesondere aus PVC mit einer Kunststoffüllung aus einer Matrix aus Methylmethacrylat mit hohlen Silikatkügelchen gefillt wird und zusätzlich zur Erhöhung der Steifigkeit in Längserstreckung der Profilleiste verlaufende Glasfäden eingebettet werden. Bei allen diesen massiven mehrschichtigen Profilleisten ergeben sich jeweils Schwierigkeiten einwandfreie dichte Verbindungen an Ecken und Stoßstellen der Profilleisten herzustellen, die sowohl wasser- dicht und winddicht sind und eine genügend hohe Festigkeit aufweisen und leicht mit herkömmlichen Methoden herstellba sein sollen. Darüber hinaus ist gem. der französischen Patentschrift 1 602 375 bereits eine zweischichtig aufgebaute Hohlprofil leiste bekanntgeworden, die aus einem den Kern bildenden Hohlprofil aus glasfaserverstärktem Polyester besteht, das außenseitig mit einer weiteren kunstharzgetränkten Glasfaserlage umhüllt ist. Auch bei diesem Profil, erweist es sich als schwierig, einwandfreie feste Verbindungen an Ecken und Stoßstellen der Profile herzustellen.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Profilleist für die Herstellung von Fenster- oder Türrahmen zu schaffe, die die Anforderungen an die Witterungsbeständigkeit erfüllt, die Anforderungen an mechanische Festigkeit und Steifigkeit, die eine möglichst einfache verbindungstechnik der Profile zu Rahmen insbesondere durch Schweißen ermöglicht, die durch Einsatz preiswerter Materialien die Wirtschaftlichkeit eines Massenproduktes ermöglichen und sich durch möglichst einfache Verarbeitbarkeit auszeichnet

[0005] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch eine Profil leiste, bei der das Kernprofil aus einer glasfaserverstärkten Polyvinylchlorid-Zusammensetzung enthaltennd auf 100 Gew.-Teile Polyvinylchlorid, das einen K-Wert zwischen 55 und 75 aufweist, 40 bis 100 Gew.-Teile Glasfasern mit einem Durchmesser zwischen 5 und 25 µm bei einer Länge bis zu 12 mm und 0 bis 25 Gew.-Teile mineralischem Füllstoff mit einem mittleren Teilchendurchmesser unter 50 µm aufgebaut ist und eine mikroporöse leicht aufgerauhte Oberfläche auf weist und mit einer Ummantelung aus einem mit dem Poly- 'vinylchlorid verträglichen die Schlagzähigkeit des Kernprofils übertreffenden Kunststoff verbunden ist.

[0006] Durch den erfindungsgemäßen Einsatz eines hohlen Kernprofils auf Basis von glasfaserverstärktem PVC wird ein steifes festes Gebilde erzielt, das einen hohen E-Modul aufweist und sehr-dimensionsstabil ist, d.h. die bei einer Verarbeitung der Masse zur Profilleiste eingebauten Spannungen auch bei hohen Temperaturen bis zu ₁00°C nicht ausgelöst. Da das Kernprofil aufgrund des hohen Glasfaseranteiles schlecht färbbar ist, d.h. im wesentlichen eine graugelbe Farbe, bestimmt durch die Glasfaser, aufweist, übernimmt der Mantel nicht nur die Farbgebung des Profiles sondern zugleich auch die Bildung einer glatten Oberfläche Darüber hinaus ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß die Schlagzähigkeit des kombinierten Profiles, dessen Kern aufgrund des Glasfaseranteiles relativ spröde ist, durch eine entsprechende Auswahl eines schlagzähen Materials für den Mantel erhöht wird . Es erweist sich als besonders vorteilhaft, daß das Kernprofil durch den hohen Glasfaseranteil eine leichte rauhe Oberfläche mit mikroporöser Struktur aufweist, wodurch die Ummantelung aus Kunststoff sich besonders gut verankern kann und eine besonders gute Haftung bzw. hohe Haftfestigkeit zwischen Kernprofil und Ummantelung direkt ohne zusätzliche Mittel erreicht wird.

[0007] Die für das Kernprofil erfindungsgemäß ausgewählte glasfaserverstärkte Polyvinylchloridmasse zeigt, selbst bei Einsatz relativ geringer Anteile an mineralischen pulvrige Füllstoffen noch zusammen mit relativ hohen Anteilen von Glasfasern eine sehr gute Verarbeitungsmöglichkeit durch Strangpressen und ein ausgewogenes physikalisches Eigen-schaftsbild. Insbesondere weist sie in Strangpreßrichtung einen Elastizitätsmodul von mindestens 8000 N/mm² bei 2₃0C gemessen nach DIN 53457 auf.

[0008] Unter Polvinylchlorid wird Masse-, Suspensions-, oder Emulsions-PVC mit einem K-Wert zwischen 55 und 75 verstanden, ebenso Polyvinylidenchlorid, nachchloriertes Polyvinylchlorid und die aus einem chlorierten Monomeren und mindestens einem damit copolymerisierbaren Monomeren erhaltenen Copolymeren, z.B. Homopolymer oder Co- bzw. Pfropf-Polymere mit z.B. Ethylen-Vinylacetat, Acrylat, Vinylacetat, chloriertem Polyethylen, Butadien, Polyolefinen o.ä. als Co- bzw. Pfropf-Componente und Mischungen.

[0009] Die mineralischen Füllstoffe zusätzlich zu den Glasfasern dienen in diesen geringen Mengen kaum der Verbilligung der Zusammensetzung, sondern im wesentlichen zur Verbesserung des Verarbeitungsverhaltens wobei die mechanischen Eigenschaften der Masse nur geringfügig beeinflußt werden. Ein zu hoher mineralischer Füllstoffgehalt beeinflußt die gerade durch den Einsatz von Glasfasern gewünschten Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften negativ. Als Füllstoff sind mineralische Füllstoffe, wie z.B. natürlich oder gefällte Kreide, Kieselkreide, kolloidale Kieselsäure Aluminosilikate, oder hydratisierte Tonerde ohne oder mit entsprechender Oberflächenbehandlung, allein oder in Abmischungen untereinander verwendbar. Die Korngröße der Füllstoffe soll den Faserdurchmesser der Glasfasern möglichst nicht wesentlich überschreiten, d.h. der maximale Korndurchmesser des Füllstoffes soll kleiner 50_/um, bevorzugt kleiner 20 µm sein. Als Ausgangsmaterial für Glasfasern dienen je nach Aufbereitungsverfahren entweder endlose oder geschnittene Glasfasern mit einem bevorzugten Filamentdurchmesser zwischen 5 und 25 µm. Bei geschnittene Fasern soll die Ausgangslänge mindestens 0,5 mm betragen, bevorzugt zwischen 3 und 12 mm. Durch Aufbereitung und Ver arbeitung wird die Ausgangslänge sowieso auf eine Endlänge zwischen ca. 0,3 bis 1,5 mm gebrochen, beispielsweise beim Strangpressen. Grundsätzlich sind alle Typen von Glasfaser für die Erfindung verwendbar, welche mit PVC verträglich sind. Bevorzugt werden jedoch solche Fasern verwendet, die durch eine entsprechende Oberflächenbehandlung mit Zusatz von Haftvermittlern wie z.B. Vinylsilan und substituierten Alkylsilanen, z.B. Chloralkyl-, Aminoalkyl-, Diaminoalkyl-Silane u.a. vorbehandelt sind. Diese Vorbehandlung findet in der Regel jedoch beim Herstellungsprozeß der Glasfasern statt und nicht bei der Verarbeitung der PVC-Massen. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von 40 bis 100 Gew.-Teilen Glasfasern auf 100 Gew.-Teile PVC wird ein E-Modul von mindestens 8000 N/mm2 im verarbeiteten Produkt erreicht.

[0010] Unmodifiziertes Polyvinylchlorid weist neben einer guten Schlagzähigkeit nur eine mäßige Kerbschlagzähigkeit auf. Durch den Zusatz von Glasfasern wird die Kerbschlagzähigkeit zwar nur gering beeinflußt, die Schlagzähigkeit jedoc herabgesetzt. Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß der Zusammensetzung Modifier wie beispielsweise Ethylen-Vinylacetat, Acrylate, chloriertes Polyethylen, Acryl-Butadien-Styrol, Metacryl-Butadien-Styrol o.dgl. bis zu 30 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile PVC zugesetzt.

[0011] Gegenüber den üblichen Mengen an Zusätzen von Gleitmitteln bei der Verarbeitung von PVC ergibt sich für die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ein gegenüber bekannten Zusammensetzungen wesentlich erhöhter Gleitmittelzusatz. Dieser liegt bei der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bevorzugt zwischen 2,5 bis 5,5 Gew.-Teilen Gleitmittel auf 100 Gew.-Teile Polyvinylchlorid, wobei der Gleitmittelanteil mit steigendem Glasfaser- und Füllstoff-Anteil steigt Verwendet werden die bei der Verarbeitung von PVC und PVChaltigen Formmassen bekannten Gleitmittel, d.h. in der Regel Gemische von sogenannten inneren, d.h. mit PVC gut verträglichen und sogenannten äußeren Gleitmitteln, d._h. mit PVC weniger gut verträglichen Produkten. Zur Gruppe de inneren Gleitmittel gehören z.B. Glycerin, Mono-, -di-, un -triester natürlicher oder oxidierter Carbcnsäuren mit Kettenlängen von C₁₂ bis C₄₀, Fettalkohole der o. gen. Kettenlängen, neutrale oder basische Metallseifen, bevorzugt Stearate der Metalle Blei, Cadmium, Barium, Calzium, Magnesium und Zinn, Wachsester wie z.B. C₁₀ bis C₄₀-Alkohole verestert mit C₁₂ bis C₃₆-Säuren, Phtalsäureester langkettiger Alkohole usw. Zur Gruppe der äußeren Gleitmittel gehören z.B. Fettsäuren C₁₂ bis C₄₀ bzw. substituierte (oxidierte) Fettsäuren, Paraffinöle und feste Paraffine, Polyethylene bzw. oxidierte Polyethylene, Fettsäureamide, Silikonöle und ähnliches.

[0012] Darüber hinaus werden die bei der Verarbeitung von PVChaltigen Mischungen üblichen sonstigen Zusätze, insbesondere thermische Stabilisatoren eingesetzt, wie z.B. komplexe Bariumcadmiumseifen, Bleisalze bzw. Bleiseifen, komplexe Calzium-Zinkseifen, Alkylzinnmerkaptoverbindungen oder Alkylzinn - Carbo.xylate , ferner organische Stabilisatoren wie epoxidierte Öle oder Ester, Diphenylthioharnstoffe, Phenlindol, arylische oder alkylische oder arylisch-alkylisch gemischte Phosphite einzeln oder in Abmischungen. Darüber hinaus können der Zusammensetzung zur Stabilisierung auch besonders die Modifizierungs- bzw. Co- oder Pfropf-Componenten bekannter Antioxydantien, wie z.B. sterisch gehinderte Phenole oder Bis-Phenol o.dgl. zugesetzt werden. Bevorzugte Mengen liegen zwischen 1 und 5 Gew.-Teilen Stabilisatoren auf 100 Gew.-Teile PVC. Weitere bekannte Zusätze sind Verarbeitungshilfen, auch Plastifizierhilfen und ggf. Farbmittel u.a.

[0013] Eine bevorzugte Zusammensetzung für das Kernprofil nach der Erfindung enthält auf 100 Gew.-Teile PVC, das ein K-Wert zwischen 55 und 75 aufweist, 40 bis 80 Gew.-Teile Glasfasern mit einem Durchmesser zwischen 5 und 25 µm bei einer Länge von 0,5 bis 12 mm, 1 bis 15 Gew.-Teile eines pulvrigen mineralischen Füllstoffes mit einem mittleren Teilchendurchmesser unter 50 µm und 2,5 bis 5,0 Gew.-Teile Gleitmittel und bis zu 30 Gew.-Teilen Modifier.

[0014] Die aus der Zusammensetzung hergestellten Kernprofile weisen je nach Glasanteil und Füllstoffanteil eine sehr feine mikroporöse Oberfläche auf, wodurch die Haftung zu nachfolgenden Überzügen, beispielsweise auf Basis PVC oder eines anderen Thermoplasten wesentlich verbessert ist. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann zum Herstellen von Kernprofilen, insbesondere hohlen Kernprofilen mit hoher mechanischer Steifigkeit und Festigkeit dienen, die dann nachträglich oder gleichzeitig mit einem unverstärkten Thermoplasten auf gleicher oder anderer Basis ummantelt werden, beispielsweise durch Extrusion, Laminierung oder Tauchen. Die Ummantelung kann auch nur über einen Teil der Oberfläche des Formkörpers vorgenommen werden. Für die Oberflächenveredelung kommen insbesondere mit PVC verträgliche Stoffe, die ggf. auch besonders wetterbeständig sind in Frage.

[0015] Die erfindungsgemäßen Kernprofile ermöglichen die Herstellung von Profilleisten mit wesentlich gegenüber dem unverstärkten Kunststoff verbesserten mechanischen Eigenschaften, so daß sie zu tragenden Konstruktionen herangezogen werden können und beispielsweise im Kunststoffanwendungsbereich vielfach üblicher Einsatz von metallischen Verstärkungen bei Profilkonstruktionen entfallen kann bzw. die Wanddicken verringert-werden können, wodurch Material eingespart werden kann. Die verschiedenen Bestandteile der erfindungsgemäßen Zusammensetzung können untereinander nach bekannten Techniken zur Herstellung von extrudierbaren Gemischen homogenisiert und dann extrudiert werden.

[0016] Eine bevorzugte Ummantelung baut auf Kunststoff auf Basis Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchbrid, nachchloriertem Polyvinylchlorid, aus einem chlorierten Monomeren und mindestens einem damit polymerisierbaren Monomeren erhaltenen Copolymeren wie Homo- oder Co- bzw. Pfropfpolymere mit z.B. Ethylenvinylacetat, Acrylat, Vinylacetat, chloriertem Polyethylen, Butadien, Polyolefinen o.a. und Mischungen hiervon auf, die zusätzlich Zusätze wie Stabilisatoren, Gleitmittel, Pigmente, UV-Absorber, Verarbeitungshilfsmittel und Modifier enthalten können. Eine andere Gruppe vorteilhaft für die Ummantelung geeigneter thermoplastischer Kunststoffe sind solche auf Basis von Acrylate oder Polymethylmethacrylaten, Acrylbutadienstyrol oder Methacrylbutadienstyrol oder Polyester oder Polyvinylfluorid oder Polyvinylidenfluorid bzw. Mischungen hiervon.

[0017] Zur Minimierung des Materialeinsatzes wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Kernprofile als Hohlprofile auszubilden, wobei Wanddicken zwischen 1,0 bis 10 mm, bevorzugt 2,0 bis 4 mm vorgesehen sind. Die Ummantelung, die im wesentlichen die Aufgabe der Oberflächenveredelung hat und ggf. zur Erhöhung der Schlagzähigkeit beiträgt und die Witterungsbeständigkeit erhöht, weist bevorzugt Wanddicken von 0,2 bis 4 mm, insbesondere 0,3 bis 1,5 mm auf. Es ist auch möglich, die Ummantelung partiell aus zwei voneinander verschiedene Materialien herzustellen, beispielsweise eine Sichtseite des Profils mit einer Ummantelung aus dem Stoff A und die übrige Seite des Profils mit einer Ummantelung aus dem Stoff B zu versehen bzw. unterschiedlich in einzelnen Bereichen einzufärben.

[0018] In Weiterbildung der Erfindung kann es darüber hinaus von Vorteil sein, die Ummantelung zumindest teilweise mehrschichtig aus verschiedenen Materialien aufzubauen. Damit ist es möglich, unterschiedliche Eigenschaften der einzelne Materialien vorteilhaft zu kombinieren unddabei unterschied lichen Anforderungen des Produktes gerecht zu werden, die mit nur einem einzigen Werkstoff nicht erreichbar sind-Eine bevorzugte Variante der Erfindung sieht vor, daß die Ummantelung mit einer dieselbe teilweise abdeckenden Deckschicht aus einem witterungsbeständigen Kunststoff, der auch gut einfärbbar ist, insbesondere auf Acrylat-Basis, in einer Dicke von 0,1 bis 1,2 mm bevorzugt zu versehen. Hierbei kann diese zusätzliche Deckschicht durch Coextrusion, jedoch auch durch Laminieren mit einer Folie oder Anstreichen aufgebracht werden.

[0019] Da das Kernprofil mit hohem Glasfaseranteil relativ spröde ist, jedoch schrumpfarm mit hoher Steifigkeit und Festigkeit, kann es von Vorteil sein, die Schlagzähigkeit des Mehrschichtprofiles durch eine entsprechende Ausstattung der Ummantelung zu verbessern. Hierzu wird vorgeschlagen, daß die Ummantelung neben dem Kunststoff bis zu 20 Gew.-% Schlagzäh-Modifier wie Ethylenvinylacetat chlorettes Polyethylen, Methacrylbutadienstyrol, Polybutylacrylat, Acrylate o.dgl. enthält.

[0020] Das Kernprofil aus glasfaserverstärktem Polyvinylchlorid soll im wesentlichen die Aufgabe des versteifenden Korsetts der Profilleiste übernehmen. Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, daß die Ummantelung mit Profilierungen der Profilleiste wie Nuten, Vorsprünge, Stege, Hinterschneidungen o.dgl. ausgebildet ist.

[0021] Die erfindungsgemäße mehrschichtige Profilleiste wird bevorzugt durch Coextrusion hergestellt, wobei sie außenseitig kalibriert ist und einen Restschrumpf unter 0,5 %, insbesondere unter 0,3 % aufweist. Das erfindungsgemäße mehrschichtige Produkt weist gegenüber reinen Kunststoffprofilen aus Hart-PVC einen wesentlich erhöhten Elastizitäts-Modul und damit eine größere Steifigkeit und Torsions festigkeit, größere Festigkeit und damit höhere Sicherheit gegen Bruch und eine fast gänzliche Minderung gegen 0 gehemle thermisch auslösbare Schrumpfung auf. Insbesondere bei Einsatz in Klimazonen mit hohen Temperaturunterschieden wird ein Profilverzug durch Wärmeeinstrahlung vermieden und eine wesentliche Verringerung des Wärmeausdehnungskoeffizienten erreicht, wodurch sich die Toleranzprobleme bei der Herstellung der Rahmen und damit die Verarbeitung - probleme erheblich verringern.

[0022] Für die Herstellung der mehrschichtigen Profilleisten gemäß der Erfindung ergibt sich darüber hinaus der Vorteil, daß das Kernprofil auf Basis glasfaserverstärktem PVC lediglich bezüglich des PVC thermisch stabilisiert werden braucht, während die Ummantelung auch mit zusätzlichen Stabilisatoren bezüglich der Witterungsbeständigkeit,UV-Absorbern sowie Pigmenten versehen werde muß. Damit ist aber insgesamt eine Verbilligung des Produktes durch den verringerten Einsatz teurer Materiali n bei gleichzeitiger wesentlicher Steigerung insbesondere der mechanischen Eigenschaften erzielbar.

[0023] Da die erfindungsgemäß mehrschichtigen Profile mit glasfaserverstärktem Polyvinylchloridkernprofil einen sehr geringen Schrumpf aufweisen, sind sie auch in der Bewitterung thermisch höher belastbar, d.h. sie können auch durch Sonneneinstrahlung höher aufgeheizt werden, ohne daß unzulässige Spannungen, die zu einer unzulässigen Schrumpfung des Profiles führen könnten, ausgelöst werden Damit ist es aber möglich, die erfindungsgemäßen mehrschichtigen Profile außenseitig in der Ummantelung bzw. Deckschicht auch in dunklen Farben wie braun, schwarz, dunkelgrün einzufärben wie sie aus ästhetischen Gründen von Architekten vielfach gefordert werden. Eine solche dunkle Einfärbung ist beispielsweise mit Hart-PVC-Profile nicht möglich, da sie bei Überschreiten bestimmter Aufheizungstemperaturen durch Auslösung von Spannungen so schrumpfen, daß die Rahmen aufreißen.

[0024] Überraschend hat sich herausgestellt, daß die Profilleiste gem. der Erfindung mit glasfaserberstärktem Kernprofil trotz des hohen Glasfaseranteiles sich einwandfrei verschweißen läßt und gute Schweißfestigkeiten erhalten werden, wie sie insbesondere auch beim Herstellen von Rahmen für Fenster oder Türen gefordert werden.

[0025] Die Erfindung wird in den Zeichnungen anhand einiger Beispiele erläutert. Es zeigen die

Figuren 1 bis 6 Querschnitte verschiedener mehrschichti ger Profilleisten in erfindungsgemäßer Ausführung.

[0026] In der Figur 1 ist schematisch ein hohles Kernprofil 1 aus glasfaserverstärktem Polyvinylchlorid dargestellt, das außenseitig mit einer dünnen Ummantelung 2 aus einem thermoplastischem Kunststoff, wie beispielsweise Hart-PVC oder ABS ummantelt ist. Zusätzlich ist ein Teil des Umfanges der Ummantelung noch mit einer Deckschicht 3 aus einem von der Ummantelung 2 verschiedenen Kunststoff, bei spielsweise einem witterungsbeständigen Kunststoff wie Polymethylmethacrylat direkt verbunden. Es ist auch möglich, hier beispielsweise eine sehr dünne Polyvinylidenfluorid- oder Polyvinylfluorid-Folie mittels einer Haftvermittler-Schicht aufzulaminieren.

[0027] In der Fig. 2 ist schematisch ein glasfaserverstärktes hohles Kernprofil 1 dargestellt, das außenseitig mit einer Ummantelung 2 versehen ist, die partiell in den Bereichen 2a und 2b aus unterschiedlichen Werkstoffen oder gleichen Werkstoffen in unterschiedlichen Einfärbungen zusammengesetzt ist.

[0028] In der Fig. 3 ist eine Profilleiste dargestellt, die zwei Kernprofile 1a, 1b aus glasfaserverstärktem Polyvinylchlorid als versteifendes inneres Korsett enthält und eine stabile thermoplastische profilgebende Ummantelung 2, beispielsweise aus Hart-PVC. Die profilgebende Ummantelung 2 gibt hier dem Profil die äußere Gestalt einschließlich von Vorsprüngen 21.

[0029] In der Fig. 4 ist eine T-förmige Profilleiste dargestellt, die ein mehrkammriges hohles Kernprofil 1 aus glasfaserver stärktem PVC aufweist, das dem Profil die notwendige Steifigkeit, Festigkeit, Torsionssteifigkeit und Elastizitäts-Modul verleiht. Dieses Kern^profil 1 ist mit einer Ummantelung 2 aus einem thermoplastischen Kunststoff versehen, wobei die Ummantelung zusätzliche profilgebende Ausgestaltungen in Gestalt von Vorsprüngen 21 usw. enthält. Zusätzlich kann dieses Profil noch z.B. auf der Bewitterungsseite mit einer Deckschicht 3, die besonders witterungsbeständig ist, und die anders eingefärbt sein kann als die Ummantelung 2, versehen sein. Bevorzugt wird ein solches Profil gem. Fig. 4 durch gemeinsame Extrusion hergestellt, wobei der Verbund der Schichten 1, 2, 3 ohne Haftvermittler erfolgt und das mehrschichtige Profil 1,2,3 in einem einzigen Kalibrierwerkzeug seine endgültige Gestalt erhält, vorausgesetzt, miteinander kompatible thermo plastische Materialien werden vorgesehen. In der Fig. 5 ist eine weitere Möglichkeit der Ausbildung und Anwendung der Erfindung dargestellt, wobei ein sehr einfach in rechteckiger Hohlprofilform gestaltetes Kernprofil 1 mit einer eine komplizierte Profilgestaltung verwirklichenden Ummantelung 2 aus einem geeigneten Kunststoff versehen wird. Auch ein solches Profil ist bevorzugt durch Coextrusion herstellbar.

[0030] In der Fig. 6 ist in weiterer Ausgestaltung der Frfindung dargestellt, daß es auch möglich ist, das Kernprofil 1 aus glasfaserverstärktem PVC mit einer komplizierten Profilierung und mehreren Hohlkammern auszubilden, wobei die Ummantelung 2 dann der Profilierung des Kernprofiles 1 folgt. Auch hier kann noch zusätzlich eine weitere Oberflächenveredelungsschicht 3 vorgesehen werden, die über einen Teil des Umfanges ggf. aber auch über den gesamten Umfang des Profiles reichen kann.

[0031] Aus den vorgenannten Figurenbeschreibungen geht hervor, daß in jedem Fall das tragende Profil das Kernprofil 1 aus glasfaserverstärktem Polyvinylchlorid ist. Die Ummantelung aus unverstärktem glasfaserfreiem thermoplastischem Kunststoff, wie beispielsweise Hart PVC oder Acrylat und ggf. noch eine weitere Deckschicht aus einem weiteren Material und ggf. auch anders eingefärbt als die Ummantelung,veredeln die Eigenschaften des Kernprofils. Das mehrschichtige Profil wird bevorzugt extrudiert, wobei die Dicken der einzelnen Schichten gleich sein können oder auch unterschiedlich, wobei sich dies insbesondere auch nach der statischen Beanspruchung unter optimaler Ausnutzung der Eigenschaften der Material schichten richtet. Da das Kernprofil aus glasfaserverstärktem PVC sehr gute mechanische Eigenschaften aufweist, kann es gegenüber reinen Hart-PVC-Profilen in vereinfachten Querschnitt hergestellt werden.

[0032] Die Ummantelungsschicht hat nicht nur die Aufgabe, die ggf. poröse und rauhe Oberfläche des Kernprofils zu glätten und zu versiegeln, sondern auch das Aussehen und die Witterungsbeständigkeit zu erhöhen. Darüber hinaus wird durch die thermoplastische Ummantelungsschicht beim Kalibrieren des mehrschichtigen Profiles das Kalibrierwerkzeug an den Wandungen weniger beansprucht, als wenn man ein glasfaserverstärktes Material direkt kalibrieren müßte. Auf diese Weise wird durch die Ummantelung auch de Verschleiß bei der Herstellung der Profile in metallischen Werkzeugen verringert.

[0033] In der Fig. 7 ist schematisch eine Extrusionsanlage zum Herstellen des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Profiles durch Coextrusion dargestellt. Mit 10 ist der Hauptextruder zum Extrudieren der glasfaserverstärkten Polyvinylchlordmasse für das Kernprofil dargestellt, dem das Extrusiönswerkzeug 12 zum Formen des Kernprofils vorgeschaltet ist. Daran schließt sich das Extrusionswerkzeug 13 für die Formgebung der Ummantelung 2 an, wobei der Kunststoff für die Ummantelung durch den Extruder 14 zugeführt wird. Abschließend ist noch für eine dritte Schicht das Extrusionswerkzeug 15 vorgeschaltet, dem über dem Extruder 16 das Deckschichtmaterial zugeführt wird. Das das Extrusionswerkzeug verlassende mehrschichtige Profil 11 wird dann den Kalibrierwerkzeugen 17 zugeführt, wobei beim Durchlaufen dieser Kalibrierwerkzeuge die endgültige äußere Dimensionie rung der Profilleiste und Abkühlung derselben erfolgt. Der Abzug erfolgt über die Abzugseinrichtung ₁₈. Zusätzlich können das Profil auch innen z.B.mittels Wasser gekühlt werden In den nachfolgenden Beispielen 1 bis 12 werden die Eigenschaften der erfindungsgemäß eingesetzten glasfaserverstärkten Kernprofile mit und ohne Modifier erläutert. Die Beispiele 13 und 14 zeigen Massen ohne Glasfaserverstärkung einmal ohne Füllstoff, einmal mit Füllstoff als Vergleich.

[0034] Die Beispiele sind in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben. Für die Zusammensetzung können die Teile in trockener pulvriger Form vermischt und plastifiziert werden, hieraus werden mittels eines z.B. Einspindel-Schneckenextruders Platten einer Dicke von ca. 4 mm und Breite von 500 mm extrudiert. Für die Extrusion wird eine Plastifizierungs-Temperatur im Zylinder von 160 bis 190°C bei einer Werkzeugtemperatur von 195°C benötigt.

[0035] Die Bestandteile der Zusammensetzung nach den Beispielen sind in Gewichtsteilen ausgedruckt, für die Beispiele 1 bis 7 und 13, 14 wird ein Suspensions-PVC mit einem K-Wert 64 und für die Beispiele 8 bis 12 ein Suspensions-PVC mit einem K-Wert 57 eingesetzt. Die in den Beispielen 4 bis 12 eingesetzten unterschiedlichen Modifier sind mit ihrer Abkürzung gekennzeichnet.

[0036] Die Eigenschaften sind an den extrudierten Platten gemessen worden und zwar jeweils in Längs- und Querrichtung. Der Elastizitätsmodul ist nach DIN 53457 bestimmt, die Kerbschlagzähigkeit nach Izod FT-LOS/IN, die Reißfestigkeit nach DIN 53455, die Reißdehnung nach DIN 53455 und die Formbeständigkeit A in °C nach ISO R 75.

[0037] Im Vergleich der Beispiele 13 und 14 ohne Glasfasern mit den erfindungsgemäßen Beispielen ist ersichtlich, daß durch den Zusatz der Glasfasern der E-Modul ansteigt, während di Reißfestigkeit bereits etwas abnimmt. Durch den Zusatz von geringen Mengen von mineralischem Füllstoff, hier Calziumcarbonat gemäß Beispiel 2 kann jedoch gegenüber dem Beispiel 1 ohne mineralischen Füllstoff sowohl der E-Modul al auch die sonstigen mechanischen Eigenschaften bis auf die Dehnung bereits erheblich verbessert werden.

[0038] Die Beispiele 14 und 3 zeigen in einer Vergleichsreihe, wie bei unverstärktem PVC nach Zugabe von Glasfasern zur Verstärkung bei konstantem Anteil von mineralischem Füllstoff, hier Calziumcarbonat das Eigenschaftsbild der mechanischen Eigenschaften verändert wird. Ein sich erhöhender Zusatz mineralischer Füllstoffe zu den Glasfasern bringt keine wesentliche Verbesserung der Eigenschaften bielmehr befinden sich die Eigenschaften bei den erfin- _dungsgemäß gewählten Relationen annähernd in einem Gleichgewicht, d.h. bei leicht abfallendem E-Modul und Kerbschlagzähigkeit und noch ansteigender Reißfestigkeit werden auch im Vergleich zum Produkt ohne mineralische Füllstoffe, siehe Beispiel 1, gute Eigenschaften erzielt.

[0039] Das Beispiel 4 zeigt eine Zusammensetzung, die ein schlagzähes Modifizierungsmittel enthält, um die Kerbschlagzähigkeit zu erhöhen, dies geht jedoch zu Lasten des insbesondere Elastizitätsmoduls und der Reißfestigkeit. Diese kann dann gemäß Beispiel 5 durch geringe Zusätze von mineralischem Füllstoff wie Calziumcarbonat, bereits wieder angehoben werden. Die Beispiele 6 und 7 zeigen den weitere Zusatz von-Modifizierungsmitteln in höheren Anteilen, die sich jedoch trotz der Erhöhung der Kerbschlagzähigkeit insbesondere nicht verbessernd auf die mechanischen Eigenschaften, sondern verringernd auswirken. Die Beispiele 8 bis 12 zeigen den Zusatz geringerer Anteile von Modifizierungsmitteln zur Erhöhung der Kerbschlagzähigkeit, bei konstantem Zusatz von geringen Mengen von Calziumcarbonat bei steigendem Glasfaseranteil. Aus diesen Beispielen ist die Verbesserung des E-Moduls mit steigendem Glasfaseranteil bei gleichzeitigem Erhalt der Kerbschlagzähigkeit und der Reißfestigkeit im gewünschten Umfang zu ersehen. Mit der Kerbschlagzähigkeit wird auch die Schlagzähigkeit dieser Zusammensetzungen verbessert.

[0040] Die mit der erfindungsgemäß aufgebauten Profilleiste erzielbaren wesentlich verbesserten Eigenschaften gegenüber bekannten Profilen aus Kunststoff zum Herstellen von Fenster oder Türen wurden durch Herstellung von Profilen durch Coextrusion gemäß Fig. 6 jedoch obne Deckschicht 3 nachgeprüft. Hierbei wurde ein Kernprofil aus glasfaserverstärktem PVC gemäß Ansatz gemäß Beispiel 8 benutzt, wobei das Kernprofil eine Wanddicke von 3 mm aufwies. Zusätzlich wurde eine Ummantelung mit Profilierung aus einem Hart-PVC-Ansatz gemäß Beispiel 13 coextrudiert mit einer durchschnittlichen Wanddicke von 0,5 mm. Ausserdem wurde das Profil gemäß Fig. 6 nur aus dem Hart-PVC-Ansatz gemäß Beispiel 13 extrudiert.

[0041] 

[0042] An den Profilen wurden die wesentlichen Eigenschaften gemessen und in der beigefügen Tabelle A zusammengestellt. Hierbei werden die herausragenden Eigenschaften des erfindungsgemäßen Profils mit glasfaserverstärktem PVC-Kernprofil und Hart-PVC-Ummantelung z.B. gegenüber einem reinen Hart-PVC-Profil sehr deutlich erkennbar. Der für die Biege- und Torsionssteifigkeit der Profile bedeutsame Elastizitäts-Modul erreicht den mehr als dreifachen Wert beim erfindungsgemäßen Profilaufbau gegenüber reinem Hart-PVC-Profil. Auf diese Weise können mit den erfindungs gemäßen Profilleisten biegesteifere Fenster-und Türrahmen hergestellt werden, die höheren Belastungen gewachsen sind und keine zusätzliche Metallverstärkungen benötigen. Dieses gute Verhalten wird auch beim Vergleich der Zugfestigkeiten und auch beim Durchbiegungsversuch deutlich. Der Durchbiegungsversuch wurde bei einer Stützweite von 100 cm durchgeführt, wobei eine mehr als doppelt so hohe Kraft für die erfindungsgemäßen Profile erforderlich ist. Lediglich die Schlagzähigkeit der erfindungsgemäßen Profile nimmt aufgrund des spröden glasfaserverstärkten PVC-Kernprofiles gegenüber einem reinen Thermoplasten ab. Von besonderem Vorteil sind die geringen Schrumpfwerte des erfindungsgemäßen Profils, die auf eine hohe Dimensionsstabilität hinweisen und die sich auch besonders vorteilhaft bei einseitiger Erwärmung der Profile bei Einbau in Fenster- und Türrahmen bei einseitiger Sonneneinstrahlung erweisen. Durch den geringen Schrumpf der erfindungsgemäße: Profile und den hohen Elastizitätsmodul derselben wird auch bei einseitiger Erwärmung eine konkave Durchbiegung der Rahmen bzw. Rahmenprofile auf einen minimalen Wert ver ringert, der die Funktionstüchtigkeit der Rahmen nicht beeinträchtigt.

[0043] Überraschend ist jedoch auch die beim Verschweißen der erfindungsgemäßen Profile unter gleichen Bedingungen wie normale Hart-PVC-Profile erzielbaren Schweißfestigkeiten, d.h. sogenannten Eckfestigkeitswerte. Diese liegen praktis in unveränderter Höhe.

[0044] 

Ansprüche

1. Profilleiste insbesondere für die Herstellung von Rahmen für Fenster oder Türen mit einem ggf. hohlen Kernprofil aus verstärktem Kunststoff und einer das Kernprofil umgebenden Ummantelung aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet , daß das Kernprofil aus einer glasfaserverstärkten PVC-Zusammensetzung enthaltend auf 100 Gew.-Teile Polyvinylchlorid, das einen K-Wert zwischen 55 und 75 aufweist, 40 bis 100 Gew.-Teile Glasfasern mit einem Durchmesser zwischen 5 und 25 µm bei einer Länge bis zu 12 mm und O bis 25 Gew.-Teile mineralischen Füllstoff mit einem mittleren Teilchendurchmesser unter 50 µm aufgebaut ist . und eine mikroporöse leicht aufgerauhte Oberfläche aufweist und mit der Ummantelung aus einem mit dem PVC verträglichen die Schlagzähigkeit des Kernprofils übertreffenden Kunststoff verbunden ist.

2. Profilleiste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kernprofil außerdem noch bis zu 30 Gew.-Teil Modifier enthalten sind.

3. Profilleiste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem noch 2,5 bis 5,5 Gew.-Teile Gleitmittel in dem Kernprofil enthalten sind.

4. Profilleiste nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernprofil auf 100 Gew.-Teile Polyvinylchlorid, das einen K-Wert zwischen 55 und 75 aufweist, 40 bis 80 Gew.-Teile Glasfasern mit einem Durchmesser zwischen 5 und 25 µm bei einer Länge von 05, bis 12 mm, 1 bis 15 Gew.-Teile eines pulvrigen mineralischen Füllstoffes mit einem mittleren Teilchendurchmesser unter 50 µm und 2,5 bis 5,0 Gew.-Teile Gleitmittel und bis zu 30 Gew.-Teilen Modifier enthält.

5. Profilleiste nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Strangpreßrichtung einen E-Modul von mindestens 8000 N/mm² bei 23°C aufweist.

6. Profilleiste nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernprofil Wanddicken zwischen 1,0 bis 10 mm bevorzugt 2,0 bis 4,0 mm aufweist.

7. Profilleiste nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung eine Wanddicke von 0,2 bis 4 mm, bevorzugt 0,3 bis 1,5 mm aufweist.

8. Profilleiste nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung auf Basis PVC, Polyvinylidenchlorid, nachchloriertem PVC, aus einem chlorierten Monomeren und mindestens einem damit co- polymerisierbaren Monomeren erhaltenen Copolymeren, wie Homo- öder Co- bzw. Pfropfpolymere mit z.B. Ethylen Vinylacetat, Acrylat, Vinylacetat, chloriertem Polyethylen, Butadien, Polyolefinen o.a. und Mischungen hiervon, sowie enthaltend Zusätze wie Stabilisatoren, Gleitmittel, Pigmente, UV-Absorber, Verarbeitungshilfsmittel, Modifier aufgebaut ist.

9. Profilleiste nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung auf Basis Acrylate oder Acryl-Butadien-Styrol oder MBS oder Polyester oder PVF oder PVDF bzw. Mischungen hiervon aufgebaut ist.

10. Profilleiste nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung partiell aus zwei voneinander verschiedenen Materialien zusammengesetzt ist.

₁1. Profilleiste nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung mit Profilierungen der Profilleiste wie Nuten, Vorsprünge, Stege, Hinterschneidungen, o.dgl. ausgebildet ist.

₁2. Profilleiste nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung zumindest teilweise mehrschichtig aus verschiedenen Materialien-aufgebaut ist.

13. Profilleiste nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Ummantelung teilweise abdeckende Deck schicht aus witterungsbeständigem Kunststoff insbesondere auf Acrylatbasis, einer Dicke von 0,1 bis 1,2 mm vorgesehen ist.

14. Profilleiste nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernprofil thermisch stabilisiert und die Ummantelung thermisch und lichtstabilisiert ist.

15. Profilleiste nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Coextrusion hergestellt und außen kalibriert ist, wobei die Profilleiste einen Restschrumpf unter 0,5 % aufweist.

16. Profilleiste nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung neben dem Kunststoff bis zu 20 Gew.-% Modifier wie EVA, CPE, MABS enthält.

Zeichnung