Die Erfindung bezieht sich auf ein extrudiertes Kunststoffhohlprofil gemäß einem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit eingelagerter Metallverstärkung, vorzugsweise auf ein Rahmenprofil für Fenster oder Türen.
Ein derartiges Kunststoffrahmenprofil ist aus der DE-GM 81 11 425 bekannt, bei dem die faserverstärkten Kunststoffbänder entweder in den Außenwandungen eingebettet oder an der Innenseite der Außenwand durch einen Schaumkern oder durch einen Kleber festgelegt sind. Die Befestigung dieser faserverstärkten Kunststoffbänder erfolgt ausschließlich über die Haftung zwischen den einzelnen Materialien. Diese Haftung entsteht durch eine klebende Wirkung der Rahmenmaterialien mit den Verstärkungsbändem bzw. zwischen dem Verstärkungsband und dem Schaumkem. Diese Haftung durch Kleben bzw. durch Kraftschluß reicht bei der Kraftübertragung durch dynamische Belastungen auf das Kunststoffhohlprofil nicht aus, um die Schubfestigkeit zwischen dem Verstärkungsband und dem Rahmenprofil sicherzustellen.
Es kommt hinzu, daß das bekannte Rahmenprofil eine Innenkammer mit großem Querschnitt aufweist, so daß sich in diesem großvolumigen Innenraum eine Wärmekonvektionsströmung ausbilden kann, durch die die Wärmedämmung beeinträchtigt wird.
Ein weiteres Kunststoffrahmenprofil ist aus der DE 28 33 738 A1 bekannt, bei dem die Kunststoffwände eine großvolumige Innenkammer umschließen, in die rohrförmige Versteifungsprofile eingesetzt sind, die sich über die lichte Weite der Innenkammer erstrecken und an den Innenseiten der Kammerwände anliegen. Diese rohrförmigen Metallprofile sind ein guter Wärmeleiter zwischen den Außenflächen des Rahmenprofils. Eine Wärmedämmung wird ferner dadurch beeinträchtigt, daß sich im großvolumigen Innenraum eine Wärmekonvektionsströmung ausbilden kann und auch eine Wärmeabstrahlung von den Metallflächen stattfindet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kunststoffhohlprofil der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß mit geringem konstruktiven Aufwand eine hohe Wärmedämmung sowie eine große statische Belastbarkeit gegeben sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kunststoffhohlprofil mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Durch die Mehrzahl der Innenkammern, die jeweils ein kleines Volumen aufweisen, wird eine die Wärmedämmung beeinträchtigende Konvektionsströmung verhindert. Da die leistenförmigen, aus vorzugsweise Metall gefertigten Versteifungselemente nicht miteinander verbunden sind, entfällt auch eine Wärmeleitung zwischen diesen Versteifungselementen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Kunststoffhohlprofil mehrere, durch in Profillängsrichtung sich erstreckende Trennwände begrenzte Innenkammern mit kleinem Querschnitt auf, wobei die Versteifungselemente im Längsbereich oder im Bereich zwischen den Längsrändern mit Formschluß bildenden Ausstanzungen ausgerüstet sind.
Durch diese Formschlussmittel wird zwischen den faserverstärkten Versteifungselementen aus Kunststoff und dem Rahmenprofil eine hohe Schubfestigkeit erreicht
Durch die Mehrzahl der Innenkammern, die ausschließlich einen kleinen Querschnitt und ein kleines Volumen aufweisen, wird eine die Wärmedämmung beeinträchtigende Konvektionsströmung verhindert.
Die Versteifungselemente, die vorzugsweise im Querschnitt rechteckförmig ausgebildet sind, können eine Oberfläche mit hoher Strahlungsreflektion aufweisen, so daß durch Wärmestrahlung die Wärmedämmung des Kunststoffhohlprofils nicht beeinträchtigt wird.
Die Versteifungselemente sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aus faserverstärktem Kunststoff ausgebildet. Bei den Fasern zur Herstellung der Kunststoffversteifungselemente kommen alle derzeit bekannten Materialien in Frage, wie Glasfasern, Kohlfasern, Naturfasern - wie Hanf und Sisal - und dgl. Die Versteifungs- bzw. Verstärkungselemente können beispielsweise aus PVC, Polyamid, Polyester oder Epoxidharz gefertigt werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen herausgestellt.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kunststoffhohlprofils sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beschrieben.
Es zeigen:
Das in der Figur 1 dargestellte Rahmenprofil 1 für Fenster oder Türen, das aus Kunststoff gefertigt ist, weist an den Innenseiten der Außenwandungen 2,3 band- oder leistenförmige Versteifungselemente 4,5 aus Metall oder faserverstärktem Kunststoff auf. Die Außenwandungen 2,3, die die Profilsichtflächen bilden, werden in ihrer Dimensionierung durch die Anordnung der leistenförmigen Versteifungselemente 4,5 nur geringfügig beeinflußt. Die Versteifungselemente 4,5 liegen in halboffenen oder geschlossenen Kammern und werden dort durch Fonnschluss festgelegt, indem sie bereits bei der Profilherstellung miteinextrudiert sind.
Die Längskanten der Versteifungselemente 4,5 werden bei dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel vom Kunststoffprofil durch Haltestege 6 umschlossen. Die Versteifungselemente sind im Längsrandbereich mit Formschluß bildenden Ausstanzungen. ausgerüstet, so daß sich eine innige Verbindung zwischen Rahmenprofil und den Versteifungselementen ergibt.
Der zwischen den Außenwandungen 2,3 liegende Profilhohlraum wird durch dünne Trennwände 7,8,9 in Hohlkammem aufgeteilt. Es können beliebig viele Hohlkammem vorgesehen werden, die in der Breite übereinstimmen können.
Es ist das Ziel, durch eine Mehrzahl von Hohlkammern die Ausbildung von Wärmekonvektionsströmen zu unterbinden.
Die Figur 2 zeigt ein Kunststoffrahmenprofil 10, das dahingehend gegenüber dem Rahmenprofil 1 nach der Fig. 1 abgewandelt ist, daß nicht nur vertikale Versteifungselemente 4,5 sondern zusätzlich horizontal sich erstreckende bandförmige oder leistenförmige Versteifungselemente 11,12 vorgesehen sind, und zwar an der Innenseite der Profilfalzwandungen.
Diese Versteifungselemente 11,12 dienen ebenfalls der Erhöhung der Profilstatik, jedoch zusätzlich der sicheren Festlegung von Beschlagteilen bzw. der Festlegung der gefertigten Bauelemente selbst mittels Schrauben und/oder sonstigen üblichen Befestigungsmitteln.
Diese Versteifungselemente, die im Längsrandbereich mit Formschluß bildenden Ausstanzungen ausgebildet sind, dienen dann ebenfalls der Erhöhung der Profilstatik, jedoch zusätzlich der sicheren Festlegung von Beschlagteilen bzw. der Festlegung der gefertigten Bauelemente selbst mittels Schrauben und/oder sonstigen üblichen Befestigungsmitteln.
Diese Versteifungselemente 11, 12 werden aus wärmetechnischen Gründen lediglich in bezug auf die Profillänge partiell angeordnet, und zwar an den Stellen, an denen sie zur Festlegung von Befestigungsmitteln erforderlich sind.
In der Figur 3 ist ein Rahmenprofil 13 dargestellt, bei dem die streifenförmigen Versteifungselemente 4,5 in Trennwänden 14, 17 angeordnet sind, die parallel zu den Außenwänden 2,3 verlaufen. Diese Trennwände sind in der Nähe der Außenwände 2,3 vorgesehen. Die Versteifungselemente 4,5 sind auch durch Formschluß bildende Ausstanzungen in den Trennwänden 14,17 verankert.
Das Profil weist weitere Trennwände 15,16 auf, die Innenkannmem mit geringem Volumen begrenzen und sich parallel zu den Außenwänden 2 und 3 erstrecken.
Die Versteifungselemente 4,5 sind an ihren Längskanten in Profillängsrichtung durch Haltestege 6 an der Trennwand 14 bzw. 17 gehalten.
Eine Besonderheit dieses Rahmenprofils 13 besteht darin, daß die Versteifungselemente 4,5 in einer Ebene liegen, die sich nicht durch eine Profilsichtkante des späteren Fensters oder der Tür erstreckt.
Die Außenwand 2 geht im Bereich des Flügel- bzw. Glasfalzes in einen Flügelanschlag 19 über, der nach oben eine Sichtfläche des Fensters oder der Tür bildet.
Verlängert man die Fluchtebene der Versteifungselemente 4,5 und bezeichnet diese Fluchtebene mit A, so ist zu erkennen, daß die beiden Fluchtebenen der Versteifungselemente 4,5 die Sichtfläche 20 nicht durchsetzen.
Die Figur 4 zeigt ein Rahmenprofil, das weitgehend mit dem Rahmenprofil 13 der Figur 3 übereinstimmt. Lediglich anstelle der Haltestege 6 zur endseitigen Einfassung der Versteifungselemente 4,5 sind bei dieser Konstruktion durchgehende Wandungen 21, 22 angeordnet, die eine geschlossene Aufnahmetasche bzw. einen geschlossenen Aufnahmeraum für die Versteifungselemente 4,5 bilden.
Diese vollständige Einbettung der Versteifungselemente bietet die Möglichkeit, die Versteifungselemente durch entsprechende Ausnehmungen gewichtsmäßig zu reduzieren unter Aufrechterhaltung der erforderlichen Statik, so daß die eingesetzte Metallmasse vermindert wird. Dies wirkt sich einerseits wärmetechnisch vorteilhaft aus und andererseits wird ein Formschluss zwischen den Versteifungselementen und dem Kunststoffhohlprofil erreicht. Es bestehe auch die Möglichkeit, ausschließlich im Längsrandbereich der Versteifungselemente 4,5 aus faserverstärktem Kunststoff formschlusserhöhende Ausstanzungen vorzusehen, die im Material der Wände 21,22 verankert werden und somit die Schubfestigkeit zwischen den Versteifungselementen und dem Rahmenprofil erhöhen.
Die Figur 5 zeigt einen Schnitt durch eine Profilkombination eines Fensters oder einer Tür, die aus einem Blendrahmen 23 und einem Flügelrahmen 24 besteht.
Die Versteifungselemente 25 sind sowohl im Flügel als auch im Blendrahmen nahe der Außenwandungen 26, 27, 28, 29 vorgesehen, und bilden Trennwände zwischen zwei Innenkammern. Die Längskanten der Versteifungselemente 25, die mit Formschluß erhöhenden Ausstanzungen ausgerüstet sind, werden beidseitig durch Haltestege 6 bzw. durch Innenwandmaterial des Profils eingefaßt und gehalten.
Im Bereich des Blendrahmens 23 liegen die Außenebenen A der Versteifungselemente 25 so weit innerhalb der Profilkontur, daß diese Ebenen die Sichtfläche 30 nicht durchtreten.
Im Gegensatz dazu durchschneiden die seitlichen Begrenzungsebenen der Versteifungselemente 25 im Bereich des Flügelrahmens 24 die jeweilige Sichtfläche 31 bzw. 32. Hier ist aber sichergestellt, daß die zur Sichtfläche weisende Längskante des Versteifungselementes 25 eine ausreichend große Distanz zu dieser Sichtfläche hat. Die Versteifungselemente 25 erstrecken sich ausschließlich über den Kembereich des Flügelrahmenprofils 24, so daß die Anschlagbereiche 33 und 34 von dem Versteifungselement 25 freigehalten sind.
Im Blendrahmenprofil 23 ist zum oberen Falz hin eine Kammer 35 vorgesehen, die zur Aufnahme eines Versteifungselementes 11 dient. Dieses Versteifungselement wird während der Extrusion im Rahmenprofil 23 angeordnet.
Die Figur 6 zeigt ein band- oder leistenförmiges Versteifungselement 4,5,25, das zur formschlüssigen Festlegung im Rahmenprofil an den einander gegenüberliegen den Längskanten mit Ausstanzungen 36 versehen ist. Diese Ausstanzungen 36 sind so gestaltet, daß ein Formschluß zwischen dem Rahmenprofil und dem Versteifungselement sowohl in Längsrichtung als auch quer zum Versteifungselement entsteht. Die Ausstanzung 36 entspricht flächenmäßig dem verbleibenden Elementabschnitt 37.
Die Ausstanzungsreihen sind so angeordnet, daß der Ausstanzung 36 auf der einen Seite ein Elementabschnitt 37 exakt gegenüberliegt.
Hierdurch wird erreicht, daß beim Einextrudieren des Versteifungselementes zu jedem Zeitpunkt die extrudierte Kunststoffmasse identisch gleich ist. Es wird sichergestellt, daß pro Profillänge immer identisch die gleiche Kunststoffmenge für die Extrusion benötigt wird. Unterschiedliche Materialmengen pro Profillänge würden in der Extrusion zu einem Pulsieren mit unterschiedlichen Drücken führten, was eine Beeinträchtigung der Extrusion und der Profilqualität ergeben würde.
Dadurch, daß einer Ausklinkung ein entsprechend gleicher Elementabschnitt gegenübersteht, liegt bei jedem Schnitt durch das Versteifungselement die gleiche Querschnittsfläche vor. Die verdrängbare Masse bleibt somit immer exakt gleich.
Voraussetzung ist aber weiterhin, daß auch die Ausstanzung 36 und die Elementabschnitte 37 identisch gleich sind. Bei der Darstellung ist der Winkel α der Ausstanzung gleich 45°.
Natürlich sind auch andere Ausstanzungsformen denkbar, wie z.B. gestufte Rechteckausnehmungen, die ebenfalls eine Flächengleichheit ergeben, wie dies in der Figur 6 angedeutet ist. Weitere Formgebungen sind denkbar und anwendbar, die Ausstanzungen u.a. Kreise und Halbkreise aufweisen und die die Flächengleichheit mit Abweichungen annähernd erreichen.
Die Figur 7 zeigt ein Versteifungselement 4,5 das z.B. bei einem Rahmenprofil nach der Fig. 4 eingesetzt werden kann. Das Versteifungselement wird bei diesem Rahmenprofil vollständig von extrudiertem Kunststoffmaterial umschlossen. Zur Einsparung von Material zur Verminderung des Gewichtes wie auch zur Verbesserung der Wärmedämmung ist dieses Versteifungselement mit Ausstanzungen 3 8 versehen, zwischen denen sich Diagonalstäbe 39 ergeben. Die Ausstanzungen reihen sich wechselseitig aneinander, wobei es vorteilhaft ist, den Winkel α gleich auszubilden.
Es sind aber auch Ausstanzungen möglich, bei denen die eingestanzten Dreiecke mit unterschiedlichen Winkeln ausgestattet sein können.
Entscheidend ist auch hier, daß die Querschnittsfläche der Versteifungselemente bei einem beliebig gelegten Querschnitt immer gleich ist, so daß auch hier mit identisch gleicher Extrusionsmaterialmenge gearbeitet werden kann. Das Extrusionsmaterial wird von den Ausstanzungen aufgenommen. Die Versteifungselemente 4,5, 25 werden aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium herstellt. Zur Verbesserung der Wärmedämmung des Kunststoffprofils, d.h. zur Verschlechterung des Wärmeflusses, können die Oberflächen der Versteifungselemente so behandelt werden, daß eine hohe Strahlungsrefektion erzielt wird. Dies kann durch Reflektionsbeschichtungen erreicht werden.
Dies kann auch durch hochblanke Oberflächen, durch Eloxieren oder durch Reflektionsbeschichtungen erreicht werden.
In den Figuren 1 und 2 sind die Versteifungselemente auf der Innenseite der Außenwandungen 2,3 angeordnet, während in den Figuren 3 bis 5 die Versteifungselemente in der Nachbarschaft der Außenwände vorgesehen sind. Aus der Fig. 5 ergibt sich, daß die Versteifungselemente auch als Trennwände zwischen zwei Innenkammern verwendet werden können.
Wichtig ist, daß die Versteifungselemente eine ausreichende Distanz zu den Außensichtflächen haben, da für den Schweißvorgang zur Rahmenherstellung die Versteifungselemente gegenüber der Schnittfläche der Rahmenprofile geringfügig gekürzt werden können. Dies erfolgt durch Fräsen mittels Scheibenfräser oder Stimfräser oder durch Stanzen.
Die Bearbeitung des Stirnbereichs der Versteifungselemente muß in der Form gewährleistet sein, daß die Sichtflächen der Rahmenprofile nicht beschädigt werden und eine ausreichend gute Verschweißung in optischer wie in funktioneller Hinsicht sichergestellt ist.
Unter diesem Gesichtspunkt ist auch die Anordnung der Versteifungselemente 25 in der Figur 5 in bezug auf die Anschlagstege 30, 31 und 32 vorgenommen worden. Wird bei diesen Rahmenprofilen z.B. die Klinkung im Stirnbereich der Versteifungselemente mit Scheibenfräsern vorgenommen" so ist ausreichender Auslauf des Fräswerkzeuges sichergestellt, ohne daß die Sichtflächen des Rahmenprofils beschädigt werden.
Die Figur 2 zeigt, daß sowohl vertikal angeordnete Versteifungselemente 4,5 und horizontal sich erstreckende Versteifungselemente 11,12 in einem Rahmenprofil angeordnet werden können. Diese Versteifungselemente sind getrennt voneinander vorgesehen, so daß diese Elemente die Wärmeleitung nicht erhöhen.
Im allgemeinen erstrecken sich die horizontal angeordneten Versteifungselemente 11,12 nicht über die gesamte Profillänge, sondern erfassen nur einen Profilabschnitt.
Die Versteifungselemente 4,5,25 sind im Längsbereich oder im Bereich zwischen den Längsrändern mit formschlussbildenden Ausstanzungen ausgerüstet