DE4409315C2 - Abstandshaltender Isolierprofilstab aus thermoplastischem Kunststoff an zweischaligen wärmedämmenden Bauelementen - Google Patents
Abstandshaltender Isolierprofilstab aus thermoplastischem Kunststoff an zweischaligen wärmedämmenden BauelementenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen abstandshaltenden Isolier
profilstab aus thermoplastischem Kunststoff an zwei
schaligen wärmedämmenden Bauelementen, der durch Extru
dieren hergestellt ist und im Einrollverbund mit zumindest
im Bereich des Verbundkontaktes gerändelten Profilen aus
einer Aluminiumlegierung verwendet wird. - Zweischalige
Bauelemente bezeichnet zwei profilförmige, plattenförmige
oder scheibenförmige Bauteile, die mit Hilfe eines Isolier
profilstabes aus thermoplastischem Kunststoff wie be
schrieben in Verbund gebracht sind.
Als Beispiel für
typische zweischalige wärmedämmende Bauelemente werden
entsprechend ausgebildete Türrahmen und Fensterrahmen sowie
Türzargen und Fensterzargen genannt. Isolierprofilstäbe der
beschriebenen Zweckbestimmung müssen in bezug auf
mechanische Beanspruchungen sowie in bezug auf thermische
Beanspruchungen sehr hohen Anforderungen genügen und
darüber hinaus eine ausreichende Wärmeisolierung bewirken.
Die mechanischen Beanspruchungen sind festigkeitsmäßige und
stabilitätsmäßige Beanspruchungen, aber auch Schubbe
anspruchungen im Bereich des Verbandes mit den übrigen
Bauteilen der zwei schaligen wärmedämmenden Bauelemente
(vergl. Mitteilung IfBt/1986, S. 197-200). Die Isolier
profilstäbe können als einfachwandige Profile oder als
Hohlprofile ausgeführt sein. Die Hohlprofile können aus
einfachwandigen Profilen zusammengesetzt sein.
Die aus der Praxis bekannten Isolierprofilstäbe der
angegebenen Zweckbestimmung, die in zweischalige wärme
dämmende Bauelemente integriert sind, besitzen eine den
Isolierabstand bestimmende Breite von 8 bis 20 mm. Ihre
Wanddicke liegt bei 2,5 mm. Sie können mit Kurzfasern in
Form von Glasfasern, Kohlenstoffasern oder Metallfasern
bewehrt sein. Die Faserlänge von Kurzfasern ist kleiner als
0,3 mm. Das reicht für eine hohe Isolationswirkung mit
einem k-Wert von zwei und weniger nicht aus. Macht man die
den Isolierabstand bestimmende Breite beachtlich größer als
20 mm, so muß wegen der auf zunehmenden Beanspruchung die
Wanddicke der Isolierprofilstäbe auf über 2,5 mm erhöht
werden. Darüber hinaus ist aus Festigkeits- und
Stabilitätsgründen eine Erhöhung des Gehaltes an Kurzfasern
erforderlich. Das erhöht die Wärmeleitfähigkeit. Das erhöht
aber auch die Oberflächenhärte, macht die Oberfläche rauh
und beeinträchtigt die Dauerfestigkeit und die
Schlagfestigkeit. Im Rahmen der insoweit bekannten
Maßnahmen wird folglich keine Verbesserung der
Isolierwirkung erreicht, vielmehr muß eine erhebliche
Verschlechterung der Isolierwirkung in Kauf genommen
werden.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, einen
abstandshaltenden Isolierprofilstab aus thermoplastischem
Kunststoff an zwei schaligen wärmedämmenden Bauelementen,
der durch Extrudieren hergestellt ist, zu schaffen, welcher
bei einem Isolierabstand großer Breite in bezug auf die
Isolierwirkung allen Anforderungen genügt.
Eine Lösung dieses Problems ist gegeben durch die Merkmale
des Patentanspruches 1. Eine andere Lösung des Problems ist
gegeben durch die Merkmale des Patentanspruches 2. - Über
raschenderweise erreicht die Erfindung zwei Effekte,
nämlich einerseits eine beachtliche Erhöhung des
Elastizitätsmoduls des Isolierprofilstabes, andererseits
eine Härte, die so eingerichtet ist, daß ein allen
Anforderungen genügender Einrollverbund eingerichtet werden
kann.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine
beachtliche Verbesserung der Isolierwirkung (bis zu einem
k-Wert von unter 2 und beachtlich unter 2) zwar eine
Vergrößerung der dem Isolierabstand bestimmenden Breite des
Isolierprofils verlangen kann, daß jedoch im übrigen die
Wanddicke des Isolierprofilstabes möglichst dünn gehalten
werden sollte. Das läßt sich überraschenderweise erreichen,
wenn in Kombination zu dem Merkmal a) der Patentansprüche 1
und 2 dafür Sorge getragen wird, daß die Fasern die in den
Patentansprüchen 1 und 2 phänomenologisch über den
Quotienten der Wärmeausdehnungen angegebene Orientierung
aufweisen. Dem entspricht eine Anisotropie der
Wärmeausdehnungen, für die der Zahlenwert 0,3 in dem
angegebenen Temperaturbereich eine gute untere Grenze
darstellt, die in Kombination mit den weiteren Merkmalen
den erfindungsgemäß angestrebten Effekt sichert. Ein
solcher Isolierprofilstab kann im Einrollverbund mit den
Profilen aus einer Aluminiumlegierung verwendet werden,
wenn der thermoplastische Kunststoff so eingestellt wird,
daß der Isolierprofilstab im übrigen eine Härte aufweist,
wie es das Merkmal d) der Patentansprüche 1 und 2 angibt.
Überraschenderweise bewirken die im Vergleich zu den
bekannten Maßnahmen längeren und sehr viel längeren Fasern
der Faserbewehrung bei der angegebenen Orientierung eine
ausreichende Festigkeit und Stabilität des
Isolierprofilstabes für die Aufnahme der schon erläuterten
beachtlichen Beanspruchungen. Nichtsdestoweniger ist eine
extreme Härte des Kunststoffes des Isolierprofilstabes
nicht erforderlich, so daß mit dem Merkmal d) der
Patentansprüche 1 und 2 die Voraussetzungen für einen
Einrollverbund mit Profilen aus einer Aluminiumlegierung
gegeben sind. Die Langfasern können auf verschiedene Art
und Weise in den Isolierprofilstab eingebracht werden. So
können dem zu extrudierenden Kunststoff Pellets mit
entwirrbaren Langfasern beigegeben werden. Nach bevorzugter
Ausführungsform der Erfindung wird die Langfaserbewehrung
im Wege der Direktverarbeitung von Endlosfasern
eingebracht. Das stellt sicher, daß die Langfasern sich bei
guter Dispergierung verteilen (vergl. Truckenmüller IKT,
"Direktverarbeitung von Endlosfasern . . . " und DE 40 16 784
C2, DE 42 36 662 A1).
Weitere Ausbildungen und Gestaltungen sind Gegenstand der
unabhängigen Patentansprüche 3 bis 12.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher
erläutert. Es zeigen
Fig. 1 in einem Querschnitt durch ein zweischaliges
wärmedämmendes Bauelement einen abstandshaltenden
Isolierprofilstab aus thermoplastischem Kunststoff,
der in das zweischalige wärmedämmende Bauelement
integriert ist und der durch Extrudieren hergestellt
worden ist,
Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem
Maßstab den Isolierprofilstab aus dem Gegenstand der
Fig. 1 und
Fig. 3 einen Schnitt in Richtung AA durch den Isolier
profilstab der Fig. 2, ausschnittsweise,
Fig. 4 den nochmals vergrößerten Ausschnitt B aus dem
Gegenstand der Fig. 3.
In der Fig. 1 erkennt man ein zweischaliges wärmedämmendes
Bauelement 1 mit einem abstandshaltenden Isolierprofil
stab 2 aus thermoplastischem Kunststoff. Der Isolier
profilstab 2 ist durch Extrudieren hergestellt worden.
Die den Isolierprofilstab 2 bestimmende Breite des Isolier
profilstabes ist im Ausführungsbeispiel, jedoch ohne
Beschränkung, größer als 20 mm, die Wanddicke ist kleiner
als 2,5 mm. Sie wurden im Ausführungsbeispiel übertrieben
dick gezeichnet. Die Rändelung, die die Kontaktflächen an
den Aluminiumprofilen 5 aufweisen, wurde durch einen Pfeil
6 angedeutet.
Insbesondere in der Fig. 3 erkennt man, daß der Isolier
profilstab 2 eine Langfaserbewehrung 3 aus Langfasern
aufweist, die eine beachtliche Länge besitzen. Die Lang
fasern mögen aus Glasfasern, Kohlenstoffasern, Metallfasern
oder Mischungen davon bestehen. Wird mit Glasfasern
gearbeitet, so können Kohlenstoffasern oder Metallfasern
zur Einstellung der elektrischen Leitfähigkeit beigemischt
werden. Die Langfaserbewehrung in dem Isolierprofilstab
macht etwa 10 bis 45 Masse% aus. Der Extrusionsvorgang
wurde so geführt, daß die Fasern nach Maßgabe der Angaben
über die Wärmeausdehnung in den Patentansprüchen 1 und 2
orientiert sind. Im Ausführungsbeispiel beträgt die den
Isolierabstand bestimmende Breite des Isolierprofils etwa
30 mm. In bezug auf die Wanddicke wird auf die
Patentansprüche 6 und 7 verwiesen. Die Länge der Langfasern
der Langfaserbewehrung 3 liegt im Bereich von 3 bis 15 mm.
Aus Maßstabsgründen ist nicht erkennbar, daß die
Faserbewehrung 3 eine Beimischung von Fasern mit einer
Länge von unter 3 mm aufweist, jedoch in der
verhältnismäßig geringen Menge, die der Patentanspruch 2
festlegt. Der Kunststoff kann auch eine Beimischung aus
feinteiligen mineralischen Füllstoffen aufweisen, was aus
Maßstabsgründen ebenfalls nicht erkennbar ist. Das gilt
auch für die Dicke der Langfasern, zu der auf den Patent
anspruch 10 verwiesen wird. Die eingesetzten Kunststoffe
ergeben sich aus den Patentansprüchen 11 und 12.
Claims (14)
1. Abstandshaltender Isolierprofilstab aus thermo
plastischem Kunststoff an zwei schaligen wärmedämmenden
Bauelementen, der durch Extrudieren hergestellt ist und im
Einrollverbund mit zumindest im Bereich des Verbund
kontaktes gerändelten Profilen aus einer Aluminiumlegierung
verwendet wird, - mit den Merkmalen
- a) der Isolierprofilstab besitzt eine Langfaserbewehrung aus Glasfasern, Kohlenstoffasern, Metallfasern oder Mischungen davon, Faserlänge mind. 3 mm,
- b) der Isolierprofilstab ist mit Hilfe des Kühldüsenextrusionsverfahrens stranggepreßt,
- c) die Langfaserbewehrung in dem Isolierprofilstab macht 10 bis 45 Masse% aus,
- d) der thermoplastische Kunststoff des Isolierprofil stabes besitzt eine Härte von etwa Shore D 80 nach DIN 53505,
wobei der Extrusionsvorgang so geführt worden ist, daß der
Quotient aus der Wärmeausdehnung in Längsrichtung des
Isolierprofilstabes im Zähler und der Wärmeausdehnung in
Querrichtung des Isolierprofilstabes im Nenner größer ist
als 0,3 und zwar im Temperaturbereich von 23°C bis 125°C.
2. Abstandshaltender Isolierprofilstab aus thermo
plastischem Kunststoff an zweischaligen wärmedämmenden
Bauelementen, der durch Extrusion hergestellt ist und im
Einrollverbund mit zumindest im Bereich des Verbund
kontaktes gerändelten Profilen aus einer
Aluminiumlegierung verwendet wird, - mit den Merkmalen
- a) der Isolierprofilstab besitzt eine Faserbewehrung, die hauptsächlich aus einer Langfaserbewehrung aus Glasfasern, Kohlenstoffasern, Metallfasern oder Mischungen davon, Faserlänge mind. 3 mm, besteht,
- b) der Isolierprofilstab ist mit Hilfe des Kühldüsen extrusionsverfahrens stranggepreßt,
- c) die gesamte Faserbewehrung in dem Isolierprofilstab macht 10 bis 45 Masse% aus, wobei max. 30% der Gesamtfasermasse eine Länge von kleiner 3 mm aufweisen,
- d) der thermoplastische Kunststoff des Isolierprofil stabes besitzt eine Härte von Shore D 80 nach DIN 53505,
wobei der Extrusionsvorgang so geführt worden ist, daß der
Quotient aus der Wärmeausdehnung in Längsrichtung des
Isolierprofilstabes im Zähler und der Wärmeausdehnung in
Querrichtung des Isolierprofilstabes im Nenner größer ist
als 0,3, und zwar im Temperaturbereich von 23°C bis 125°C.
3. Isolierprofilstab nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
wobei die Langfaserbewehrung im Wege der Direktverarbeitung
von Endlosfasern eingebracht ist.
4. Isolierprofilstab nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei die den Isolierabstand bestimmende Breite des
Isolierprofilstabes größer als 20 mm und die Wanddicke
kleiner oder gleich 2,5 mm ist.
5. Isolierprofilstab nach Anspruch 4, wobei die Breite im
Bereich von 25 bis 40 mm liegt.
6. Isolierprofilstab nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei bei einem im Querschnitt im wesentlichen geraden
Profilstab die Wanddicke gleich 2 mm oder kleiner ist.
7. Isolierprofilstab nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei bei einem Profilstab, dessen Querschnitt Abkröpfungen
aufweist, die Wanddicke gleich 2,5 mm oder kleiner ist.
8. Isolierprofilstab nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei die Länge der Langfasern der Langfaserbewehrung im
Bereich von über 3 bis 15 mm liegt.
9. Isolierprofilstab nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei das Isolierprofil eine Beimischung von feinteiligen
mineralischen Füllstoffen aufweist.
10. Isolierprofilstab nach einem der Ansprüche 1 bis 7, in
der Ausführungsform mit Glasfasern, wobei die Glasfasern
eine Dicke im Bereich von 5 bis 25 µm, vorzugsweise von
etwa 15 µm, aufweisen.
11. Isolierprofilstab nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
wobei der thermoplastische Kunststoff aus einem Kunststoff
der Gruppe "Polyamid, Polypropylen" oder Mischungen davon
besteht.
12. Isolierprofilstab nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei der thermoplastische Kunststoff aus einem Kunststoff
der Gruppe "Polyethylenterephthalat" oder der Gruppe "Poly
butylenterephthalat" oder Mischungen davon besteht.
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