DE19703150A1 - Frame profile for windows and doors - Google Patents

Abstract

The frame profile (3,4) has a thin protective layer which is provided to its exterior side. The protective layer is formed as a nano-ceramic layer (7) which has minute particles, their diameter being measured in the nanometer scale. The ceramic particles may be coated with inorganic or organic molecules. The ceramic layer may be applied onto the frame surfaces in the form of a lacquer. Alternatively the ceramic nano-particles can be provided onto a foil which can then be adhered onto the frame surfaces.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rahmenprofil für Fenster oder Türen, das zumindest an seiner die Rahmenaußenseite bildenden Außenwandung mit einer dünnen Schutzschicht überzogen ist und Verfahren zum Aufbringen einer dünnen Schutzschicht auf die Wandungen der Rahmenprofile.The present invention relates to a frame profile for windows or doors, at least on its outer wall forming the outside of the frame is covered with a thin protective layer and method for Apply a thin protective layer to the walls of the Frame profiles.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Rahmenprofile aus Holz, Metall oder Kunststoff mit einer schützenden Farbschicht zu versehen. Die Farbschicht soll die Rahmenprofile vor Witterungseinflüssen, insbesondere Feuchtigkeit und Sonneneinstrahlung, und vor Umwelteinflüssen, insbeson­ dere Schmutz und Staub, schützen. Eine Farbschicht für Rahmenprofile aus Kunststoff zum Schutz vor Wärmeaufladung und Sonneneinstrahlung ist beispielsweise aus der DE-AS 24 32 746 bekannt. Eine solche Farbschicht ist jedoch relativ kurzlebig, wird schnell abgetragen, wird brüchig oder rissig und muß in regelmäßigen Zeitabständen erneuert werden, um die Schutzwirkung nicht zu beeinträchtigen. Einen Schutz vor Schäden an den Rahmenprofilen durch mechanische Einwirkungen kann eine Farbschicht nur in geringem Umfang bewirken. Farbschichten haben in der Regel keinerlei schmutzabweisende Eigenschaften. Die Oberfläche einer Farbschicht ist ebenso schnell mit einer dichten, schwer entfernbaren Schmutz- und Staubschicht überzogen wie die Oberfläche ungeschützter Rahmenprofile. Die wenigsten Farbschichten bieten einen wirksamen Schutz gegen chemi­ sche Reaktionen, beispielsweise aufgrund von saurem Regen. From the prior art it is known to frame profiles made of wood, metal or plastic with a protective layer of paint. The Color layer should protect the frame profiles from weather influences, in particular Moisture and sun exposure, and from environmental influences, in particular protect them from dirt and dust. A layer of paint for frame profiles Plastic to protect against heat and sun exposure known for example from DE-AS 24 32 746. Such a layer of paint However, it is relatively short-lived, is quickly eroded, becomes brittle or cracked and must be replaced at regular intervals in order to Protective effect not to be impaired. Protection against damage to the A color layer can only create frame profiles due to mechanical influences to a small extent. Color layers usually have none dirt-repellent properties. The surface of a layer of paint is just as quickly with a dense, difficult to remove dirt and Dust layer covered like the surface of unprotected frame profiles. Very few layers of paint offer effective protection against chemi reactions, for example due to acid rain.  

Des weiteren ist es aus der DE 87 03 699 U1 bekannt, Rahmenprofile aus Holz mit Folien oder Blechen aus Metall, vorzugsweise Kupfer, Aluminium, oder Stahlblech, zu verkleiden. Die Rahmenprofil-Verkleidung soll einen Schutz vor Verwitterung des Holz-Rahmenprofils bieten und gleichzeitig als zusätzliche Wärmeisolation dienen. Das Verkleiden der Rahmenprofile von Fenstern und Türen mag vielleicht, wie in der DE 87 03 699 U1 beschrie­ ben, bei der Sanierung von Altbauten eine sinnvolle Alternative zu dem voll­ ständigen Herausreißen alter Fenster und Türen und dem Ersetzen durch neue darstellen. Als reine Schutzschicht auf den Rahmenprofilen neuer Fen­ ster und Türen erscheint das Verkleiden der Rahmenprofile mit Folien oder Blechen jedoch zu arbeitsintensiv und zeitaufwendig. Außerdem werden Schmutz- und Staubpartikel, die in der Regel stark polare Ladungen besit­ zen, von der Metalloberfläche der Verkleidung durch ihre ausgeprägte Wechselwirkungsneigung mit polaren Materialien besonders stark angezo­ gen und bilden auf der Verkleidung eine dichte, nur schwer entfernbare Schmutz- und Staubschicht. Eine Zerstörung der Rahmenprofil-Verkleidung aus Metall durch Korrosion kann nicht ausgeschlossen werden.Furthermore, it is known from DE 87 03 699 U1, frame profiles Wood with foils or sheets of metal, preferably copper, aluminum, or sheet steel. The frame profile cladding should be one Provide protection against weathering of the wooden frame profile and at the same time as serve additional thermal insulation. Cladding the frame profiles from Windows and doors may like, as described in DE 87 03 699 U1 ben, a sensible alternative to the full when renovating old buildings constantly tearing out old windows and doors and replacing them with represent new ones. As a pure protective layer on the frame profiles of new fen windows and doors appear cladding the frame profiles with foils or However, sheet metal is too labor-intensive and time-consuming. Also be Dirt and dust particles, which usually have very polar charges zen, from the metal surface of the cladding through its distinctive Interaction tendency with polar materials particularly strongly attracted and form a tight, difficult-to-remove cover Dirt and dust layer. Destruction of the frame profile cladding from metal due to corrosion can not be excluded.

Schließlich ist es aus der DE 34 20 903 C2 bekannt, ein Rahmenprofil aus Kunststoff zum Zwecke der Wärmeisolation mit Metall zu bedampfen. Eine solche aufgedampfte Metallschicht kann jedoch außer der Wärmeisolation nur sehr geringe schützende Wirkungen für das Rahmenprofil bieten. Insbesondere stellt die Metallschicht keinerlei Schutz des Rahmenprofils vor mechanischen Einwirkungen dar und Schmutz- und Staubpartikel bilden auf der Oberfläche eine dichte, schwer entfernbare Schmutzschicht.Finally, it is known from DE 34 20 903 C2, a frame profile Vaporize plastic with metal for thermal insulation. A such a vapor-deposited metal layer can, however, in addition to thermal insulation offer very little protective effects for the frame profile. In particular, the metal layer does not provide any protection for the frame profile mechanical influences and dirt and dust particles build up a dense, difficult to remove layer of dirt on the surface.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Rahmenprofil der ein­ gangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß seine Oberfläche wi­ derstandsfähig gegen mechanische und chemische Einwirkungen und gegen Witterungseinflüsse ist und schmutzabweisende Eigenschaften aufweist.The invention is based on the object, a frame profile of a gangs mentioned in such a way that its surface wi resistant to mechanical and chemical influences and against Weather influences and has dirt-repellent properties.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von einem Rahmenprofil der eingangs genannten Art vor, daß die Schutzschicht als eine Nanokeramikschicht ausgebildet ist, die kleinste Keramikteilchen auf­ weist, deren Durchmesser im Nanometerbereich liegen. To achieve this object, the invention proposes starting from one Frame profile of the type mentioned that the protective layer as a nanoceramic layer is formed, the smallest ceramic particles points, whose diameter is in the nanometer range.  

Eine solche Nanokeramikschicht ist bisher nur aus ganz anderen Gebieten bekannt. So wird beispielsweise in "Glas-klarer Durchblick", Hess, Wolfgang, Bild der Wissenschaft, 2/1993 offenbart, Gegenstände, insbesondere Fenster- und Brillengläser, mit einer weniger als 1/10 mm dicken Schutzschicht aus einem Werkstoff zu überziehen, der sowohl anorganische Keramiken als auch organische Kunststoffe enthält. Solche Werkstoffe bestehen aus winzigsten Bestandteilen und werden als an­ organisch-organische Copolymere (im Englischen: organicially modified ceramics) bezeichnet. Sie sind - im Vergleich zu den üblichen Polymeren - außer­ ordentlich kratzfest, schmutzabweisend und halten auch ultravioletter Strahlung problemlos stand.Such a nanoceramic layer is so far only from completely different areas known. For example, in "Glass-clear view", Hess, Wolfgang, Image of Science, 2/1993 reveals, objects, especially window and eyeglass lenses, with a less than 1/10 mm thick protective layer of a material to cover both contains inorganic ceramics as well as organic plastics. Such Materials consist of the tiniest constituents and are considered to be organic-organic copolymers (in English: organicially modified ceramics). They are - compared to the usual polymers - except neatly scratch-resistant, dirt-repellent and also hold ultraviolet Radiation stood without problems.

Die Erfindung hat somit zum Gegenstand, in erfinderischer Weise erstmals eine an sich aus ganz anderen Gebieten bekannte Schutzschicht aus anor­ ganisch-organischen Copolymeren auf dem Rahmenprofil für Fenster oder Türen aufzubringen. Die vorteilhaften Eigenschaften der Schutzschicht aus Nanokeramik kommen beim Einsatz bei Rahmenprofilen für Fenster und Tü­ ren in besonders vorteilhafter Weise zur Geltung und führen in ihrer Ge­ samtheit zu besonders langlebigen, widerstandsfähigen Rahmenprofilen, ohne jedoch die Schutzschicht in regelmäßigen Zeitabständen erneuern zu müssen.The subject of the invention is thus, for the first time in an inventive manner a protective layer made of anor which is known per se from completely different areas ganisch-organic copolymers on the frame profile for windows or To open doors. The beneficial properties of the protective layer Nanoceramics are used for frame profiles for windows and doors ren in a particularly advantageous manner and lead in their Ge velvet to particularly durable, resistant frame profiles, without, however, renewing the protective layer at regular intervals have to.

Die Schutzschicht aus anorganisch-organischen Copolymeren kann auf der Oberfläche von Rahmenprofilen aus beliebigen Materialien, wie beispiels­ weise Holz, Metall oder Kunststoff, aufgetragen werden. Besondere Vorteile ergeben sich jedoch insbesondere durch die Kombination der Vorteile von Kunststoff-Rahmenprofilen (geringe Wärmeleitwerte, geringes Gewicht, ein­ fache Herstellung, einfache Handhabung) mit den Vorteilen der anorga­ nisch-organischen Copolymer-Schutzschicht (Widerstandsfähigkeit gegen mechanische und chemische Einwirkungen, schmutzabweisende Eigen­ schaften).The protective layer made of inorganic-organic copolymers can on the Surface of frame profiles made of any materials, such as wise wood, metal or plastic. Special advantages result in particular from the combination of the advantages of Plastic frame profiles (low thermal conductivity, low weight, a easy production, easy handling) with the advantages of anorga nisch-organic copolymer protective layer (resistance to mechanical and chemical effects, dirt-repellent properties shafts).

Die Nanokeramikschicht wird mittels des sogenannten Sol-Gel-Prozesses auf chemischem Wege hergestellt. Die Synthesen laufen bei sehr niedrigen Temperaturen ab und finden zunächst in der flüssigen Phase statt. Beim Übergang von der flüssigen Phase (Sol) zur festen Phase (Gel) werden ver­ schiedene Verarbeitungsstufen durchlaufen, die sich zum Beschichten, Fa­ serspinnen sowie zur Herstellung von Pulvern und Kompositen eignen. Die Sol-Phase besteht in der Regel aus sehr kleinen (nanometergroßen) Teil­ chen, die durch Zusammenwachsen Festkörper - die Gele - ergeben. Diese Festkörper können durch weitere Prozesse zu Keramiken oder anorganisch­ organischen Kompositionen weiterverarbeitet werden. Es hat sich gezeigt, daß die Sintertemperaturen keramischer Werkstoffe drastisch abgesenkt und teilweise duktile - also plastische - Eigenschaften erzeugt werden kön­ nen. Dadurch platzt die Nanokeramikschicht bei Dehn- und Schrumpfbewe­ gungen der Rahmenprofile aufgrund der hohen Temperaturschwankungen, denen die Rahmenprofile für Fenster und Türen zwangsweise ausgesetzt sind, nicht von der Oberfläche der Rahmenprofile ab, sondern folgt vielmehr den Dehn- und Schrumpfbewegungen. Die Nanokeramikschicht ist somit langfristig fest und sicher auf der Oberfläche der Rahmenprofile aufge­ bracht.The nanoceramic layer is made using the so-called sol-gel process manufactured by chemical means. The syntheses run at very low Temperatures from and initially take place in the liquid phase. At the  Transition from the liquid phase (sol) to the solid phase (gel) are ver go through different processing stages that are suitable for coating, spinning and for the production of powders and composites. The Sol phase usually consists of very small (nanometer-sized) parts that result from solidification - the gels -. This Solids can become ceramic or inorganic through further processes organic compositions are processed further. It has shown, that the sintering temperatures of ceramic materials are drastically reduced and partially ductile - i.e. plastic - properties can be created nen. As a result, the nanoceramic layer bursts when stretching and shrinking frame profiles due to the high temperature fluctuations, to which the frame profiles for windows and doors are forcibly exposed are not from the surface of the frame profiles, but rather follows the stretching and shrinking movements. The nanoceramic layer is thus long-term fixed and safe on the surface of the frame profiles brings.

Die Nanokeramikschicht weist eine ausgeprägte Abrasionsbeständigkeit auf. Dadurch werden die beschichteten Oberflächen der Rahmenprofile äußerst widerstandsfähig gegen mechanische Einwirkungen.The nanoceramic layer has a pronounced abrasion resistance. This makes the coated surfaces of the frame profiles extremely resistant to mechanical influences.

Durch die Beschichtung der Oberflächen der Rahmenprofile mit der Nanoke­ ramikschicht wird deren Oberflächenenergie verringert, wodurch sich eine erheblich reduzierte Wechselwirkungsneigung der beschichteten Oberflä­ chen mit polaren Materialien, insbesondere Schmutz- und Staubpartikeln, ergibt. Die wenigen Schmutzpartikel, die sich dennoch auf den beschichte­ ten Oberflächen absetzen, lassen sich problemlos unter klarem Wasser o. ä. abspülen.By coating the surfaces of the frame profiles with the Nanoke ramic layer their surface energy is reduced, resulting in a considerably reduced tendency for the coated surface to interact surfaces with polar materials, especially dirt and dust particles, results. The few dirt particles that still coat the Settled surfaces can be easily removed under clear water or the like. rinse off.

Die Nanokeramikschicht ist zudem widerstandsfähig gegen chemische Ein­ wirkungen und ihre Schutzwirkung kann auch nicht durch Umwelteinflüsse, beispielsweise sauren Regen, oder scharfe Reinigungsmittel beeinträchtigt werden. The nanoceramic layer is also resistant to chemical agents effects and their protective effect cannot be caused by environmental influences, for example acid rain, or harsh detergents will.  

Schließlich weist die Nanokeramikschicht eine hohe Resistenz gegen Son­ neneinstrahlung, insbesondere gegen UV-Strahlung, auf.Finally, the nanoceramic layer is highly resistant to Son radiation, especially against UV radiation.

Durch die ausgeprägte Korrosionsbeständigkeit der Nanokeramikschicht sind damit beschichtete Metall-Rahmenprofile wirksam gegen Korrosion ge­ schützt. Mit ihren feuchtigkeitsabweisenden Eigenschaften bietet die Nanokeramikschicht bei Holz-Rahmenprofilen einen sicheren Schutz vor Fäulnis und Verrottung.Due to the pronounced corrosion resistance of the nanoceramic layer coated metal frame profiles are effective against corrosion protects. With its moisture-repellent properties, the Nanoceramic layer in wood frame profiles provides reliable protection Rotting and rotting.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Keramikteilchen mit anorganischen oder organischen Molekülen umhüllt sind. Dadurch lassen sich völlig neuartige Werkstoffe erzeugen, deren Materialeigenschaften durch die Oberflächen der Nanopartikel bestimmt werden. Die Kombinationsmöglichkeit verschiedener Werkstoffeigen­ schaften ermöglicht es beispielsweise Nanokeramikschichten herzustellen, die zu besonderen optischen Effekten oder bestimmten farblichen Ausgestaltungen der beschichteten Oberflächen führen. Durch eine transparente Nanokeramikschicht auf einem Holz-Rahmenprofil kann beispielsweise die Maserung des Holzes optisch erhalten bleiben. Es lassen sich auch Nanokeramikschichten herstellen, die besonders gut auf bestimmten Rahmenprofil-Materialien haften oder die gegen bestimmte Ein­ wirkungen besonders widerstandsfähig sind.In an advantageous development of the invention it is proposed that the ceramic particles are coated with inorganic or organic molecules are. This enables completely new types of materials to be produced Material properties determined by the surfaces of the nanoparticles will. The possibility of combining different materials properties makes it possible, for example, to produce nanoceramic layers, those with special optical effects or certain color Develop configurations of the coated surfaces. By a transparent nanoceramic layer on a wood frame profile can For example, the grain of the wood is visually preserved. Leave it also produce nanoceramic layers that are particularly good on certain frame profile materials stick or against certain ones effects are particularly resistant.

Gemäß der Erfindung wird die Nanokeramikschicht vorteilhafterweise ähnlich wie ein Lack auf die Wandung des Rahmenprofils aufgetragen. In dieser Form lassen sich die anorganisch-organischen Copolymere industriell einfach handhaben. Die Rahmenprofile können ohne großen Arbeits- und Zeitaufwand mit den anorganisch-organischen Copolymeren beschichtet werden.According to the invention, the nanoceramic layer is advantageously similar to a varnish applied to the wall of the frame profile. In In this form, the inorganic-organic copolymers can be used industrially easy to handle. The frame profiles can be done without much work and Time spent coated with the inorganic-organic copolymers will.

Abhängig von dem Material des zu beschichtenden Rahmenprofils und von den äußeren Bedingungen ist es unter Umständen vorteilhaft, die kerami­ schen Nanopartikel in einem chemischen Prozeß in eine homogene Nanoke­ ramikschicht auf der Wandung des Rahmenprofils zu überführen. Depending on the material of the frame profile to be coated and on Under certain circumstances it may be advantageous to use the kerami nano-particles in a chemical process into a homogeneous nanoke transfer ceramic layer on the wall of the frame profile.  

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind die keramischen Nanopartikel auf einer Folie angeordnet und werden mit dieser auf die Wan­ dung des Rahmenprofils geklebt. Dadurch können Rahmenprofile auf einfa­ che Weise auch nachträglich, d. h. zum Restaurieren alter Fenster oder Tü­ ren in Altbauten, mit einer widerstandsfähigen, langlebigen Schutzschicht versehen werden.According to another development of the invention, the ceramic ones Nanoparticles are arranged on a film and are placed on the film with this glued to the frame profile. This allows frame profiles to simplify che way also retrospectively, d. H. for restoring old windows or doors in old buildings with a resistant, long-lasting protective layer be provided.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:A preferred embodiment of the invention is described below the drawing explained in more detail. It shows:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Rahmenprofil für ein Fenster, auf dessen Oberflä­ chen eine Nanokeramikschicht aufge­ bracht ist. Fig. 1 shows a frame profile according to the invention for a window, on whose surfaces a nanoceramic layer is brought up.

In Fig. 1 ist die Außenseite eines Fensters 1 dargestellt. Das Fenster 1 weist einen in eine Gebäudewand 2 eingepaßten Einbaurahmen 3 auf, in dem zwei Fensterrahmen 4 angeordnet sind, die zum Öffnen des Fensters 1 jeweils nach innen, also in die Zeichnungsebene hinein, aufschwenkbar sind. In die Fensterrahmen 4 ist jeweils ein Fensterglas 5 eingepaßt. Die Außenseite des Fensters 1 wird nach unten hin durch eine Fensterbank 6 begrenzt.In Fig. 1, the outer side of a window 1 is shown. The window 1 has a fit-into a building wall 2 mounting frame 3, are arranged in the two window frame 4, the opening of the window 1 are each inwardly, ie in the plane of the drawing in, are pivoted open. In the window frame 4 , a window glass 5 is fitted in each case. The outside of the window 1 is bounded at the bottom by a window sill 6 .

Die Fensterrahmen 4 und der Einbaurahmen 2 sind aus Rahmenprofilen zu­ sammengesetzt. Um die Oberflächen der Rahmenprofile widerstandsfähig gegen mechanische und chemische Einwirkungen und gegen Witterungs­ einflüsse auszubilden, sind die Oberflächen der Rahmenprofile mit einer Nanokeramikschicht (Schattierungen 7) überzogen.The window frame 4 and the mounting frame 2 are composed of frame profiles. In order to make the surfaces of the frame profiles resistant to mechanical and chemical influences and weather influences, the surfaces of the frame profiles are coated with a nano-ceramic layer (shades 7 ).

Claims (5)

1. Rahmenprofil (3, 4) für Fenster oder Türen, das zumindest an seiner die Rahmenaußenseite bildenden Außenwandung mit einer dünnen Schutzschicht überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht als eine Nanokeramikschicht (7) ausgebildet ist, die kleinste Keramikteilchen aufweist, deren Durchmesser im Nanometerbereich liegen.1. Frame profile ( 3 , 4 ) for windows or doors, which is coated at least on its outer wall forming the outside of the frame with a thin protective layer, characterized in that the protective layer is designed as a nanoceramic layer ( 7 ) having the smallest ceramic particles whose diameter are in the nanometer range. 2. Rahmenprofil (3, 4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikteilchen mit anorganischen oder organischen Molekülen umhüllt sind.2. Frame profile ( 3 , 4 ) according to claim 1, characterized in that the ceramic particles are coated with inorganic or organic molecules. 3. Verfahren zum Aufbringen einer dünnen Schutzschicht auf die Wandung eines Rahmenprofils (3, 4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanokeramikschicht (7) ähnlich wie ein Lack auf die Wandung des Rahmenprofils (3, 4) aufgetragen wird.3. A method for applying a thin protective layer on the wall of a frame profile ( 3 , 4 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the nanoceramic layer ( 7 ) is applied to the wall of the frame profile ( 3 , 4 ) similar to a lacquer. 4. Verfahren zum Aufbringen einer dünnen Schutzschicht auf die Wandungen der Rahmenprofile (3, 4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die keramischen Nanopartikel in einem chemischen Prozeß in eine homogene Nanokeramikschicht (7) auf der Wandung des Rahmenprofils (3) überführt werden. 4. A method for applying a thin protective layer on the walls of the frame profiles ( 3 , 4 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the ceramic nanoparticles in a chemical process in a homogeneous nanoceramic layer ( 7 ) on the wall of the frame profile ( 3 ) be transferred. 5. Verfahren zum Aufbringen einer dünnen Schutzschicht auf die Wandungen der Rahmenprofile (3, 4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die keramischen Nanopartikel auf einer Folie angeordnet sind und mit dieser auf die Wandung des Rahmenprofils (3, 4) geklebt werden.5. A method for applying a thin protective layer on the walls of the frame profiles ( 3 , 4 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the ceramic nanoparticles are arranged on a film and glued to the wall of the frame profile ( 3 , 4 ) will.