Verfahren zur Herstellung eines Profilverbunds und Profilverbund

Abstract

 Ein Profilverbund eines Fensters, einer Tür oder einer Fassaden mit zumindest zwei Metallprofilen (2, 3) und einem zwischen den zwei Metallprofilen angeordneten Isoliersteg (1, 6), wobei der Isoliersteg (1, 6) aus einem temperaturbeständigen Kunststoff besteht, hergestellt durch die folgenden Schritte:
A) Bereitstellen eines Isoliersteges aus Kunststoffes und
B) Härten des Kunststoffes in einem Härtungsprozess,
sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Profilverbunds eines Fensters, einer Tür oder einer Fassade.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Profilverbunds sowie einen Profilverbund für ein Fenster, eine Tür oder eine Fassade.

[0002] Es sind Fenster- und Fassadenprofilverbunde mit zwei Metallprofilen und einem Isoliersteg bekannt, beispielsweise aus der DE 20 2008 006 398 U1. Der Isoliersteg wird dabei aus Kunststoffen hergestellt. Eine derartige Ausgestaltung eines Profilverbunds bringt verschiedene Nachteile mit sich. Einerseits erfolgt keine sortenreine Trennung des Profilverbunds bestehend aus Metall und Kunststoff, andererseits wirkt sich die Verwendung derartiger Kunststoffe negativ auf die CO₂-Bilanz aus.

[0003] Die DE 10 2009 046 554 offenbart eine Dämmleiste zum Verbinden von zwei Metallprofilen, die eine Isolierleiste aus einem Hartkunststoff und einen Isoliersteg aus einem Kunststoffschaumkörper aufweist. Die Isolierleiste wird und der Isoliersteg werden dabei zunächst extrudiert und dann gehärtet. Nach dem Härten wird dann die Dämmleiste hergestellt, die mit den Metallprofilen verbunden wird. Bei einem solchen Herstellungsverfahren erfolgt das Härten der Isolierleiste und des Isoliersteges im Wesentlichen durch das Abkühlen, so dass die Oberflächenhärte begrenzt ist.

[0004] Problematisch ist, dass sich allerdings nicht per se jeder Kunststoff zur Herstellung eines Profilverbunds eines Fenster, einer Tür oder einer Fassade eignet. Es ist üblich, die Profilverbunde mit Pulverlacken zu beschichten. Dabei zeigt sich ein wesentlicher Nachteil vieler Kunststoffe, die die Temperaturen bei der Pulverbeschichtung, die zum Schmelzen des Pulvers benötigt werden, einfach nicht standhalten. Es kommt zu Verformungen der Isolierstege bis hin zu Schmelzvorgängen.

[0005] Ausgehend davon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Profilverbund und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, der eine hohe Oberflächen härte und eine gute Wärmedämmung aufweist. Zudem soll der Profilverbund bei einer Pulverbeschichtung formstabil bleiben sowie den äußeren klimatischen, mechanischen und chemischen Einwirkungen dauerhaft gerecht werden.

[0006] Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Profilverbund mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0007] Erfindungsgemäß weist ein Verfahren zur Herstellung eines Profilverbundes eines Fensters, einer Tür oder einer Fassaden zumindest zwei Metallprofile und einen zwischen den zwei Metallprofilen angeordneten Isoliersteg auf, wobei der Isoliersteg aus einem vorzugsweise temperaturbeständigen Kunststoff besteht, der hergestellt ist durch die folgenden Schritte:

A) Bereitstellen eines Isoliersteges aus einem Kunststoff;

B) Zusammensetzen des Profilverbunds mit dem Isoliersteg,

C) Härten des Profilverbundes mit dem Isoliersteg in einem Härtungsprozess.

[0008] Durch die Härtung erhält der Isoliersteg eine ausreichende Temperaturstabilität um in einer Vielzahl von Fenstern, Türen oder Fassaden eingesetzt zu werden ohne, dass negative Materialverformungen bei der Pulverbeschichtung auftreten. Vorteilhaft hierbei ist, dass der Profilverbund als eine Einheit gehärtet und auch lackiert werden kann. Diese Einheit kann ein abgelängter Profilverbund, aber auch ein bereits zusammengefügter Rahmen, beispielsweise für ein Fenster sein.

[0009] Seit geraumer Zeit sind auch Biokunststoffe bzw. Biopolymere bekannt, welche aufgrund eines zumindest teilweisen Anteils an nachwachsenden Rohstoffen eine verbesserte CO₂-Bilanz in der Herstellung aufweisen. Insgesamt weist der Profilverbund mit Isolierstegen aus Biokunststoffen eine geringere CO₂-Bilanz gegenüber herkömmlichen Profilverbunden auf. Allerdings besitzen Biokunststoffe oder Mischungen mit Biokunststoffen meist nicht die notwendige Festigkeit und Oberflächenhärte, weshalb sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders für Kunststoffe eignet, die Biokunststoffe enthalten.

[0010] Der Härtungsprozess ist vorzugsweise ein nicht-thermischer Härtungsprozess, um Verformungen während des Härtens zu vermeiden. Ein solcher Härtungsprozess kann bevorzugt eine Elektronenstrahlhärtung, Strahlenvernetzung oder Laserhärtung sein. Ein thermischer Härtungsprozess ist hingegen ein Abkühlen durch Luft oder durch ein Wasserbad.

[0011] Es ist von Vorteil, wenn der Profilverbund zwischen den zwei Metallprofilen einen Dämmschaum aus Biokunststoff aufweist. Dies dient einerseits der Wärmedämmung und verbessert andererseits zusätzlich die CO₂-Bilanz des Profilverbunds.

[0012] Dabei ist es besonders von Vorteil, wenn der geschäumte Biokunststoff ebenfalls gehärtet wird. Als Verfahren zur Härtung kommen die gleichen Härtungsverfahren bevorzugt zum Einsatz wie bei der Härtung des Isoliersteges.

[0013] Nach einer bevorzugten Variante der Erfindung weisen der Isoliersteg und der Dämmschaum das gleiche Material, vorzugsweise ein Polyamid, auf. Aufgrund der materialgleichen Ausgestaltung kann eine bessere Anbindung des Dämmschaumes an den Isoliersteg erfolgen.

[0014] Um ggf. eine Farbanpassung des Isoliersteges und/oder des Dämmschaumes an die Profilverbundoberfläche zu erreichen, weist der Isoliersteg und/oder der Dämmschaum Pigmente auf. Alternativ kann der Isoliersteg und/oder der Dämmschaum auch selbst beschichtet werden.

[0015] Durch eine vorhergehende Plasmabehandlung vor dem Auftragen des Dämmschaumes oder das Aufbringen eines Klebers wird vorteilhaft eine bessere Anbindung des Dämmschaumes an die Oberfläche des Isoliersteges erreicht.

[0016] Durch eine Koextrusion kann die Herstellungszeit verringert werden, da zwei Arbeitsschritte in einen zusammenfallen.

[0017] Eine besonders vorteilhafte Variante der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Sie zeigen:

Fig.1a

eine Perspektivansicht des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Profilverbunds;

Fig.1b

eine Schnittansicht des Profilverbunds; und

Fig.2

eine Perspektivansicht einer Anordnung zwischen einem Isoliersteg und einem Dämmschaum aus Biokunststoff.

[0018] Fig.1a und 1 b zeigen einen Profilverbund mit bekanntem Aufbau für Türen, Fenster und Fassaden. Dieser Profilverbund weist zwei äußere Metallprofile 2, 3 bzw. Metallhalbschalen, vorzugsweise aus Aluminium, und einen hitzebeständigen Isoliersteg 1 aus Biokunststoff auf. Zusätzlich zu dem Isoliersteg 1 aus Biokunststoff kann der Profilverbund auch eine teilweise oder vollständig ausgeschäumte Dämmzone 4 aus Biokunststoff sowie weitere Isolierstege 1 aufweisen.

[0019] Ein hitzebeständiger Isoliersteg 1 im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Isoliersteg, welcher zumindest den thermischen Belastungen einer Pulverbeschichtung standhält, ohne sich dabei zu verformen. Vorzugsweise weist ein hitzebeständiger Isoliersteg 1 eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 150°C, vorzugsweise mindestens 180°C, besonders bevorzugt mindestens 200°C auf.

[0020] Diese Eigenschaften werden bei dem Kunststoff dadurch erreicht, dass er zusätzlich einem Härtungsverfahren, beispielsweise einer Nachkondensation unterzogen wird. Vorzugsweise wird hierfür ein nicht-thermisches Härtungsverfahren, insbesondere Elektronenstrahlhärtung, Strahlenvernetzung oder Laserhärtung angewandt. Besonders bevorzugt eignet sich zur Härtung die Methode der Elektronenstrahlvernetzung, also eine Elektronenbestrahlung von Kunststoffen zur vermehrten Bildung inneren Vernetzungen.

[0021] Das Härtungsverfahren ermöglicht im Fenster-, Tür- und Fassadenbereich den Einsatz von Kunststoffen und Biokunststoffen, auch bei Isolierstegen 1 eines Profilverbunds, welches beispielsweise pulverbeschichtet wird oder welches sich im Sommer durch vermehrte Sonneneinstrahlung aufheizt. Ohne Härtung könnten sich Kunststoffe beispielsweise unter der Last von Glaselementen verformen. Zudem wird durch die Härtung die chemische Resistenz des Isolierstegs, beispielsweise gegenüber lösungsmittelhaltigen Glasreinigern, und die Langzeitresistenz des jeweiligen Isolierstegs und des Profilverbunds insgesamt gegenüber Umwelteinflüssen erhöht.

[0022] Kunststoffe werden bekanntermaßen aus nicht-nachwachsenden Rohstoffen - vorwiegend aus Erdöl - gewonnen. Für Biokunststoffe gibt es in der Literatur verschiedene Definitionen. Ein Biokunststoff im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Kunststoff, welcher mindestens 5%, vorzugsweise mindestens 10% natürliche Inhaltsstoffe aufweist, die aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden.

[0023] Diese natürlichen Inhaltsstoffe sind vorzugsweise Naturfasern, welche besonders vorteilhaft zusätzlich die Widerstandskraft des Kunststoffes, insbesondere die Bruchfestigkeit, erhöhen. Derartige Materialien sind auch als NFC (Natur-Faser-Compound) Materialien bekannt. Auch andere Inhaltsstoffe, vornehmlich Polysaccharide aus Cellulose oder Stärke und/oder Polymilchsäuren sind als natürliche Inhaltsstoffe im Sinne der vorliegenden Anmeldung zu definieren. Die natürlichen Inhaltsstoffe können auch auf chemischem oder physikalischem Wege vor ihrer Verwendung noch modifiziert werden, um den technischen Anforderungen an den Biokunststoff gerecht zu werden. Durch den höheren Anteil an CO₂-neutralen Stoffen brauchen geringere Mengen an Kunststoff-Basismaterialien eingesetzt werden, so dass Biopolymere eine deutlich bessere CO₂-Bilanz als herkömmliche Polymere aufweisen. Dadurch sind Biopolymere besser recyclebar. Es kann eine sortenreine Trennung beim Recycling erfolgen.

[0024] Als Kunststoff-Basismaterial wird ein Polyester oder vorzugsweise ein vernetztes Polyethylen oder ein Polyamid (PA), besonders bevorzugt PA 4.10, PA 6.10 oder PA 10.10, eingesetzt. Auch ein vernetztes Polylactid (PLA) oder Polyhydroxyalkanoat (PHA) können als Kunststoff-Basismaterial eingesetzt werden. Es können auch Copolymere aus den vorgenannten Kunststoffen eingesetzt werden. Weiterhin kann auch Polybutylenterephthalat, Polypropylen, Polyoxymethylen, Polyvinylchlorid, Polyurethan und Polyethylenterephthalat als Kunststoff-Basismaterial verwendet werden.

[0025] In der Dämmzone 4 ist ein Dämmschaum angeordnet, der als Kunststoff-Basismaterial vorzugsweise ein Polyamid, Polyurethan, Polyester, vernetzes PLA oder Polyvinylalkohol, sowie Copolymere aus mehreren der vorgenannten Polymere aufweist.

[0026] Als natürliche Inhaltsstoffe sind vorzugsweise Naturfasern, welche besonders vorteilhaft zusätzlich die Widerstandskraft des Dämmschaumes, beispielsweise gegen mechanische Erschütterung, erhöhen. Auch hier kann der Dämmschaum auch andere natürliche Inhaltsstoffe, vornehmlich Polysaccharide aus Cellulose und/oder Stärke kann ein Biokunststoff aufweisen. Auch diese natürlichen Inhaltsstoffe können auch auf chemischem oder physikalischem Wege vor ihrer Verwendung noch modifiziert werden, um den technischen Anforderungen, insbesondere an die Wärmedämmung des Dämmschaumes gerecht zu werden.

[0027] Die Anhaftung der Dämmschäume aus Biokunststoff kann zusätzlich durch Plasmabehandlung erhöht werden.

[0028] Ein Isoliersteg kann zudem vorteilhaft pulverbeschichtet werden, um den Profilverbund eine einheitliche Optik zu verleihen. Zur besseren Anhaftung der Beschichtung empfiehlt sich auch hierbei eine Plasmabehandlung der Oberfläche des jeweiligen Isolierstegs.

[0029] Es ist von Vorteil, wenn die Härtung, beispielsweise die Elektronenstrahlvernetzung des Isoliersteges und des Dämmschaumes gleichzeitig erfolgt, da dadurch bei der Herstellung von Profilverbunden Produktionszeit eingespart werden kann.

[0030] Es ist weiter von Vorteil, wenn die Härtung, beispielsweise die Elektronenstrahlvernetzung des Isoliersteges und/oder des Dämmschaumes und der Metallprofile als Verbund gleichzeitig in einem Durchlaufprozess erfolgen.

[0031] Die Verfahrensschritte des Härtens des Isoliersteges, das Plasmabestrahlen, das Aufbringen und Härten des Dämmschaumes und das Pulverbeschichten des Profilverbunds kann vorzugsweise in einem In-Line Verfahren, also in einem kontinuierlichen Verfahren erfolgen.

[0032] Aufgrund der erhöhten Temperaturresistenz des Kunststoffes nach dem Härtungsprozess gegenüber den herkömmlichen Kunststoffen, verfügt der Profilverbund insgesamt über bessere Temperaturbeständigkeit sowie Brandschutzeigenschaften.

[0033] Fig.2 zeigt einen Isoliersteg 6 und einen daran befestigten Dämmschaum 5, welcher vorliegend als Formkörper ausgebildet ist.

[0034] Vorzugsweise besteht dabei der Isoliersteg 6 und der Dämmschaum 5 aus dem identischen Material. In diesem Fall ist Isoliersteg 6 und Dämmschaum 5 mangels einer Materialgrenze einteilig ausgebildet.

[0035] Die Verbindung kann auch einfach durch Aufbringen des Dämmschaumes 5 auf den Isoliersteg 6 geschaffen werden.

[0036] Alternativ oder zusätzlich kann die Verbindung zwischen dem Isoliersteg 6 und dem Dämmschaum 5 auch durch Verkleben mit einem Klebstoff, vorzugsweise ebenfalls aus Biokunststoff, geschaffen werden, wodurch eine bessere Anhaftung gegeben ist.

[0037] Alternativ oder zusätzlich kann die Verbindung zwischen dem Isoliersteg 6 und dem Dämmschaum 5 auch durch Plasmabestrahlung des Isolierstegs 6 vor dem Aufbringen des Dämmschaumes 5 verbessert werden.

[0038] Die vorgenannten Möglichkeiten der Verbindung zwischen dem Isoliersteg 6 und dem Dämmschaum 5 sind lediglich bevorzugte Ausführungsvarianten. Andere Möglichkeiten der Verbindung sind ebenfalls denkbar.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Profilverbunds eines Fensters, einer Tür oder einer Fassade, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

A) Bereitstellen eines Isoliersteges (1, 6) aus einem Kunststoff;

B) Zusammensetzen des Profilverbunds mit dem Isoliersteg (1, 6);

C) Härten des Profilverbundes mit dem Isoliersteg (1, 6) in einem Härtungsprozess.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämmschaum (5) aus einem Kunststoff auf eine Oberfläche des Isoliersteges (1, 6) angeordnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Auftragen eines Dämmschaumes (5) aus Kunststoff ein zumindest abschnittsweises Plasmabehandeln der Oberfläche des Isoliersteges (1, 6) oder ein zumindest abschnittsweises Aufbringen eines Klebers auf die Oberfläche des Isoliersteges (1, 6) erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasmabehandeln oder das Aufbringen des Klebers und das Auftragen des Dämmschaumes (5) in einem kontinuierlichen Verfahren erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen des Isoliersteges (1, 6) nach Schritt A und das Auftragen des Dämmschaumes (5) gleichzeitig in einem Koextrusionsverfahren erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einheit aus Isoliersteg (1, 6) und Dämmschaum (5) gehärtet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Härtungsprozess ein nicht-thermischer Härtungsprozess ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Härtungsprozess eine Elektronenstrahlhärtung, Strahlenvernetzung oder Laserhärtung ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenvernetzung eine Elektronenstrahlvernetzung ist.

10. Profilverbund eines Fensters, einer Tür oder einer Fassaden mit zumindest zwei Metallprofilen (2, 3) und einem zwischen den zwei Metallprofilen angeordneten Isoliersteg (1, 6), dadurch gekennzeichnet, dass der Profilverbund nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt ist.

11. Profilverbund nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilverbund zwischen den zwei Metallprofilen (2, 3) einen Dämmschaum (5) aus Kunststoff aufweist und der Isoliersteg (1, 6) und der Dämmschaum (5) das gleiche Material, vorzugsweise Polyamid, aufweisen.

12. Profilverbund nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Isoliersteg (1, 6) und/oder der Dämmschaum (5) Pigmente aufweist.

13. Profilverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilverbund, insbesondere der Isoliersteg (1, 6) eine Temperaturformbeständigkeit von mindestens 150°C, vorzugsweise von 180 bzw. 200°C aufweist.

14. Profilverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten Kunststoffe Biokunststoffe sind.

15. Profilverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilverbund zumindest abschnittsweise eine Pulverbeschichtung aufweist.

Zeichnung