DE9006999U1 - Abstandhalter für ein beheizbares Mehrscheiben-Isolierglas - Google Patents

Abstandhalter für ein beheizbares Mehrscheiben-Isolierglas

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    • E06B3/00Window sashes, door leaves, or like elements for closing wall or like openings; Layout of fixed or moving closures, e.g. windows in wall or like openings; Features of rigidly-mounted outer frames relating to the mounting of wing frames
    • E06B3/66Units comprising two or more parallel glass or like panes permanently secured together
    • E06B3/663Elements for spacing panes
    • E06B3/66309Section members positioned at the edges of the glazing unit
    • E06B3/66323Section members positioned at the edges of the glazing unit comprising an interruption of the heat flow in a direction perpendicular to the unit

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Description

5151/I/wi
Abstandhalter für ein beheizbares Mehrscheibenisolierglas
Die Erfindung betrifft einen Abstandhalter für ein beheizbares Mehrscheiben-Isolierglas mit wenigstens zwei, durch den Abstandhalter auf Abstand gehaltenen Glasscheiben, mit gasgefüllten! oder evakuiertem Zwischenraum zwischen den Glasscheiben.
Bei einem derartigen Mehrscheiben-Isolierglas befinden sich auf der zwischenraumseitigen Oberfläche einer der beiden Glasscheiben hauchdünn aufgetragene, als Widerstandsheizelemente ausgebildete elektrische Leiterbahnen mit entsprechenden Anschlüssen für die Durchleitung eines elektrischen Stroms. Die Glasscheibe wird beim Anlegen eines elektrischen Stroms an die Leiterbahnen beheizt, nimmt Wärme auf und soll die Wärme an die Luft eines Raums eines Gebäudes durch Konvektion und/oder Strahlung abgeben. Im Aufbau des Mehrscheiben-Isolierglases muß der Abstandhalter besondere Eigenschaften gewährleisten. Er muß nicht nur - wie üblich - das Trockenmittel lagern und den Zutritt der Innenatmosphäre des Zwischenraums zum Trockenmittel gewährleisten, sondern auch eine ausreichende Festigkeit, insbesondere aber Verwindungssteif igkeit besitzen, damit das Mehrscheiben-Isolierglas handhabbar ist, sondern er muß ausreichend elektrisch und gegen Wärmedurchgang isolieren.
Es sind Abstandhalter aus Aluminium, Stahl und Kunststoff bekannt. Die beste elektrische Isolierung und Wärme-Isolierung gewährleistet bekanntlich der Kunststoff. Kunststoff ist aber
nicht ausreichend fest und verwindungssteif und versprödet insbesondere durch die Einwirkung von Temperaturwechseln und UV-Strahlung und erweicht bei Einwirkung hoher Temperaturen. Stahl ist zwar ausreichend fest, besitzt aber eine relativ hohe elektrische Leitfähigkeit und hohe Wärmeleitfähigkeit. Am ungeeignetsten von Hause aus ist jedoch Aluminium, obwohl sich Aluminium-Abstandhalter für normales - also nicht beheizbares -Mehrscheibenisolierglas ausgezeichnet bewährt hat hinsichtlich Formbarkeit und Festigkeit. Die Wärmeleitfähigkeit und die elektrische Leitfähigkeit sind beim Aluminium unvergleichlich höher als bei anderen Materialien (Wärmeleitung-Aluminium : Stahl : Kunststoff = 200 : 52 : 0,22).
Es gibt beheizbares Mehrscheiben-Isolierglas und Kunststoff-Abstandhalter. Die beschriebenen Nachteile werden dabei in Kauf genommen. Es ist zu erwarten, daß dieses beheizbare Mehrscheiben-Isolierglas nicht die geforderten Langzeiteigenschaften beibehält.
Bekannt ist ferner ein beheizbares Mehrscheiben-Isolierglas mit einem Abstandhalter aus Metall, wobei zwischen den Seitenflächen des Abstandhalters und den Glasscheiben ein dickes Polsterelement aus einem gummielastischen Stoff angeordnet ist, das in erster Linie schallisolierend und in zweiter Linie auch elektrisch und gegen Wärmeleitung isolieren soll. Es hat sich aber gezeigt, daß die Schallisolierung zwar gut, die Wärmeleitung aber unzureichend und auch die elektrische Isolierung nicht optimal ist.
Aufgabe einer älteren Erfindung ist, ein beheizbares Mehrscheiben-Isolierglas zu schaffen, das sehr gut handhabbar ist und bei dem der Abstandhalter aus Metall neben hervorragender Festigkeit und Verwindungssteifigkeit eine äußerst geringe Wärmeleitfähigkeit und eine ebenso geringe elektrische Wärmeleitfähigkeit gewährleistet.
Nach dem älteren Vorschlag der Anmelderin gelingt dies dadurch,
daß der Abstandhalter aus vorzugsweise zwei parallel nebeneinander auf Abstand zueinander angeordneten Metall-Hohlprofilen, vorzugsweise aus Aluminium-Hohlprofilen, mit zu den Glasscheibenoberflächen parallelen Seitenwandungen besteht, wobei der Zwischenraum zwischen den beiden Hohlprofilen mit einem Kunststoff ausgefüllt ist, der fest an der Oberfläche der Seitenwandungen der Hohlprofile haftet. Der Kunststoff im Zwischenraum soll aus einer Polyurethanvergußmasse bestehen. Der Kunststoff im Zwischenraum soll einen Isolierstoffsteg bilden, der aus einer Mischung aus einer fertig formulierten, phaseninstabilen niedrig viskosen Polyolf ormulierung, die ein wasserbindendes Zusatzmittel enthält (Baydur VP PU 1397), mit einem flüssigen, lösungsmittelfreien Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat mit einem Gehalt an Isomeren und höher funkt ionel len Homologen (Desmodur 44 VlO B oder Desmodur 44 V20 B) hergestellt ist (Baydur: Hersteller Bayer AG; Desmodur: Hersteller Bayer AG). Ein solches Mehrscheibenisolierglas hat sich bewährt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen noch einfacher herstellbaren Abstandhalter für ein Mehrscheibenisolierglas zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 perspektivisch und schematisch einen Ausbruch aus dem
Aufbau eines beheizbaren Mehrscheiben-Isolierglases; Fig. 2 perspektivisch ein Frontstück eines Abstandhalters.
Das beheizbare Mehrscheiben-Isolierglas wird in einen Rahmen eines Fensters oder einer Tür (nicht dargestellt) gesetzt. Es besteht im wesentlichen aus den beiden parallel nebeneinander und auf Abstand zueinander angeordneten Glasscheiben 1 und 2, zwischen denen ein Zwischenraum 3 vorgesehen ist. Auf der
zwischenraumseitigen Fläche 4 der einen Glasscheibe 2 sind Leiterbahnen 5 eines Widerstandsheizelements (nicht dargestellt) z.B. aufgedampft. Die elektrischen Anschlüsse und der gesamte Aufbau des Widerstandsheizelements sind nicht dargestellt und werden nicht beschrieben, weil sie zum Stand der Technik gehören und für die Zwecke der Erfindung nicht kritisch sind.
Den Zwischenraum 3 überbrückt ein Abstandhalter 6, der in Fig. 2 frontal dargestellt ist und dessen Aufbau erfindungswesentlich ist.
Der Abstandhalter 6 besteht aus vorzugsweise zwei parallel nebeneinander und auf Abstand zueinander angeordneten Aluminium-Hohlprofilen 7 und 8 mit zu den Glasscheibenoberflächen parallelen Seitenwandungen 7a, 8a einer Bodenwandung 7c, 8c und einer Deckenwandung 7d, 8d. In die Deckenwandung sind Durchgangslöcher 9 eingebracht, die - wie bekannt - eine Verbindung zwischen dem mit Trockenmittel 11 gefüllten Innenraum 10 der Hohlprofile 7, 8 und dem Zwischenraum 3 schaffen. Zwischen den Wandungen 7a und 8a und den zwischenraumseitigen Oberflächen der Glasscheiben 1 und 2 ist zweckmäßigerweise, wie an sich bekannt, Butyl 12 angeordnet. Es können aber auch andere Verbindungsstoffe dort vorgesehen sein.
Der Raum 13 unter dem Abstandhalter 6 ist zweckmäßigerweise ausgefüllt mit z.B. Thiokol 14.
Wesentlich ist, daß der Zwischenraum 15 zwischen den beiden Hohlprofilen 7, 8 mit einem Produkt ausgefüllt ist, das ein harter Stoff ist, der fest mit den Hohlprofilen verbunden ist und vorzugsweise fest am Aluminium haftet sowie einen einheitlichen festen, verwindungssteifen Abstandhalter schafft, der vor allem elektrisch hervorragend isoliert und außerdem auch eine äußerst geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Zudem ist das Produkt bzw. der Stoff UV- und wärmebeständig.
Nach der Erfindung sind die Hohlprofile 7, 8 im Querschnitt C-förmig und weisen an den Seitenwandungen 7a, 8a jeweils gegenüberliegend die aufeinander zu abgewinkelten Längsstege 17,18 auf, zwischen denen ein Schlitz 19 vorgesehen ist. Der Schlitz 19 nimmt zweckmäßigerweise mehr als die Hälfte der Höhe der Hohlprofile 7, 8 ein.
Der Isoliersteg 16 ist zweckmäßigerweise im Querschnitt rechtekkig und weist die Seitenflächen 20 sowie die Unterfläche 21 und die Innenfläche 22 auf. Im Bereich der Seitenflächen 20 sind in die Unter- und Innenfläche Längsnuten 23 eingebracht, in die die Längsstege 17, 18 der Hohlprofile 7, 8 greifen. Somit befindet sich der Bereich des Isolierstegs 16 von den Längsnuten 23 bis zu den Seitenflächen 28 innerhalb der Hohlprofile 7, 8.
Vorzugsweise sitzen die Längsstege 17,18 formschlüssig und/oder kraftschlüssig in den Längsnuten 23. Zweckmäßigerweise sind sie mit dem Kunststoffmaterial des Isolierstegs 16 verklebt. Die Höhe des Isolierstegs 16 entspricht der Höhe der Hohlprofile 7, 8. Die im Innenraum der Hohlprofile 7, 8 sitzenden Bereiche des Isolierstegs 16 nehmen z.B. maximal jeweils bis zu einem Drittel der Breite des Innenraums eines Hohlprofils 7, 8 ein. Die Höhe der Längsstege 17, 18 sowie die Tiefe der Längsnuten 23 sind so bemessen, daß der Abstandhalter ein relativ verwindungssteifes Element ergibt.
Die Längsnuten müssen nicht, wie abgebildet, gleich tief oder an der gleichen Stelle sitzen. Sie können unterschiedlich tief und an anderer Stelle angeordnet sein. Anstelle eines form- oder kraftschlüssigen Sitzes der Längsstege 17,18 in den Längsnuten 23 kann vorgesehen sein, die Längsstege 17, 18 in Klebstoff einzubetten.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Abstandhalters erfolgt zweckmäßigerweise durch die Kombination des vorgefertigten Isolierstoff Stegs 16 mit den Hohlprofilen 7, 8 während der
- 6 Roliverformung der Hohlprofile.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist zwischen den Hohlprofilen 7, 8 ein fester Isoliersteg 16 aus einem Kunststoff gemäß dem älteren Vorschlag der Anmelderin angeordnet. Der Rohstoff für diesen Isolierstoffsteg 16 wird unter der Handelsbezeichnung "Baydur VP PU 1397" der Bayer AG gehandelt. Es ist eine fertig formulierte phaseninstabile, niedrig viskose Polyolformulierung, welche ein wasserbindendes Zusatzmittel enthält. Vor der Verarbeitung muß die Abmischung gut homogenisiert werden. Während der Verarbeitung soll ständig langsam gerührt werden. Die Formulierung hat die folgenden Eigenschaften:
Hydroxylzahl (mg KOH/g) 355 - 20
Wassergehalt (%) < 0,20
Viskosität**
bei 25°C (mPa · s) 1200-200
pH-Wert ca. 11,5
Dichte bei 250C (g/cm3) ca. 1,05
Flammpunkt*** ("C) 120°C
Erstarrungsbereich ("C) - 28 bis - 260C
Die untere Grenze der Verarbeitungstemperatur liegt bei 23eC. Die Aktivität von Baydur VP PU 1397 kann bei Temperaturen oberhalb 35"C verändert werden.
Die Verarbeitungstemperatur der Rohstoffe sollte mindestens 23 0C betragen. Bei einer Kennzahl von 108 ergeben sich folgende Verarbeitungsrezepturen:
100 Gew.-Tie. Baydur VP PU 1397
97 Gew.-TIe. Desmodur 44 V 10 B
oder 97 Gew.-TIe. Desmodur 44 V 20 B
Die folgenden Verarbeitungskenndaten sind bei 28 0C Rohstofftempe-
ratur ermittelt und sind für das System charakteristisch:
Gelierzeit (s)
Werkzeugtemperatur ("C) Rohdichte formgegossen (kg/m3)
30 - 10 30 - 75 1180
Für die richtige Mischung werden z.B. bei einer Verarbeitungstemperatur der Rohstoffe von 23 "C 1.000 kg Baydur VP PU 1397 mit 970 kg Desmodur 44 V 10 B eingewogen und mit einem Rührer mit etwa 2000 U/min 10 Sekunden verrührt. Die Abbindezeit zwischen Rührbeginn und Abbinden des Reaktionsgemisches beträgt 60 - 10 Sekunden. Zum Zeitpunkt des Abbindens verfestigt sich die Vergußmasse schlagartig.
Baydur VP PU 1397 ist eine Zubereitung auf Basis von Polyolen.
Der Isolierstoffsteg 16 hat z.B. die folgenden Eigenschaften:
Baydur
VP PU 1397/
Desmodur
44 V 10 B
Prüfkörperdicke DIN 53432 mm 1010
Rohdichte DIN
DIN
53432
53432
kg/mJ 1170
Biegefestigkeit
Durchbiegung bei Bruch
Biege-E-Modul
DIN
DIN
53432*
53432
MPa
mm
MPa
72
20
1500
Zugfestigkeit
Reißdehnung
DIN
DIN
53432
53505
MPa
%
47
21
Schlagzähigkeit
Härte nach Shore-D
DIN 53432** kJ/m' 60
74
Verhalten in der Wärme
b. Biegebeanspruchung
0C 110
Die Verarbeitungsschwindung beträgt lediglich 0,8 - 0,1% Fertigungstoleranz. Dieser Wert gilt für die Herstellung eines
bis zu 10 mm dicken IsolierstoffStegs 13 bei einer Rohdichte von 1.180 kg/m3 bei Einhaltung der angegebenen Verarbeitungsrezeptur mit Desmodur 44 V 10 B und einer Formverweilzeit von 1 Minute in einem auf 75°C temperierten Werkzeug.
Desmodur 44 V 10 B ist ein flüssiges, lösungsmittelfreies Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat mit einem bestimmten Gehalt an Isomeren und höherfunktioneilen Homologen. Es wird in Verbindung mit Polyolen zur Herstellung von Baydur eingesetzt. Es weist in der Regel die folgende Lieferspezifikation auf:
Gehalt an Isocyanat 31,5 Gew.-% &mdash; 1 Gew.-%
Viskosität bei 250C 130 mPa.s - 20 mPa.s
Acidität max. 0,06 Gew.-%
Gesamtchlor max. 0,5 Gew.-%
Gehalt an Phenyliso-
cyanat max. 50 ppm
Die technischen Eigenschaften sind:
Farbe braun
Dichte bei 200C 1,23-1,24 g/cm3
Flammpunkt über 2000C
Dampfdruck (MDI)
bei Raumtemperatur <10"5mbar
Durch die Auswahl dieses Stoffes ist es gelungen, einen für die Zwecke der Erfindung optimalen Abstandhalter zu schaffen. Die Breite des festen Isolierstoffstegs 16 beträgt vorzugsweise 1/3 bis 1/6 der Gesamtbreite des Abstandhalters.
Wenn man bedenkt, daß Abstandhalter aus Kunststoff die langfristigen Garantieanforderungen der Prüfinstitute und Isolierglashersteller in Verbindung mit Dichtstoffen nicht erfüllt, kann als überraschend gelten, daß der im Rahmen der Erfindung ausgewählte Stoff für den Isolierstoffsteg 16 alle geforderten Eigenschaften erfüllt. Zum Beispiel sind bei zwei 5,5 mm breiten geschweißten Abstandhalterprofilen 7, 8 - die sich durch eine große Eigenstabilität hervorragend eignen - mit dem erfindungsgemäß ausgewählten Kunststoff, der die thermische und elektrische Trennung
bewirken soll, kombiniert worden. Als Eckverbinder können Kunststoff winkel verwendet werden, um auch im Eckbereich optimale Trenneigenschaften zu erreichen. Darüber hinaus ist aber auch überraschend, daß das neue Abstandhalterprofil im Eckbereich zur Ecke gebogen werden kann, ohne daß der Kunststoff die Biegung behindert.
Der Kunststoff erfüllt die folgenden Anforderungen:
Temperaturbeständigkeit >70"C und >minus 35°C
gute Verbindungseigenschaften mit Aluminium
gute Verbindungseigenschaften mit den für die Aluminiumproduktion notwendigen Dichtstoffen
Gasdiffusionsbeständigkeit
Trennung der elektrischen Leitfähigkeit
Herabsetzung auf ein Minimum der thermischen Diffusion.
Eine weitere günstige Eigenschaft des ausgewählten Polyurethan-Kunststoffs ist, daß er dauerhaft mit den bereits für Aluminium-Abstandhalter entwickelten Lacken kombiniert werden kann, so daß auch farbige Abstandhalter geschaffen werden können. Insbesondere ist die Verwendung von UV-beständigen Lacken möglich.
Eine weitere besonders wichtige Möglichkeit besteht darin, den Polyurethan-Kunststoff einzufärben und auf diese Weise einen dekorativen Abstandhalter zu schaffen.
Ein extrudiertes Kunststoffprofil in Verbindung mit Klebstoffen zu einem stabilen verwindungssteifen System zu bringen, ist aufgrund zu geringer Eigenstabilität sowie der Gefahr des Ausdiffundierens der Klebstoffe als auch wegen des aufwendigen Handlings gescheitert. Hinzu kommen die enormen Produktionskosten, die aus der aufwendigen Fertigungsmethode resultieren.
Während bei bekanntem beheizbarem Mehrscheiben-Isolierglas Wärmedämmwerte zwischen 1,1 bis 2,6 W/m2K angegeben werden und in Prüfberichten derartiger Mehrscheiben-Isoliergläser Werte zwischen 2,83 und 2,88 W/m2K gemessen werden, muß als überraschend gelten, das das erfindungsgemäße Mehrscheiben-Isolierglas
Werte für den Wärmedurchgangs-Koeffizienten bzw. Wärmedämmwert um 0,45, insbesondere zwischen 0,3 und 0,7 W/m2K gewährleistet. Woraus dieser außergewöhnlich hohe Unterschied der Werte resultiert, ist derzeit noch nicht bekannt.
Zudem ist die elektrische Isolierung des IsolierstoffStegs 16 gewährleistet.

Claims (10)

5151/I/wi ANSPRÜCHE
1. Abstandhalter, insbesondere für ein beheizbares Mehrscheibenisolierglas, aus wenigstens zwei durch den Abstandhalter auf Abstand gehaltenen Glasscheiben, mit gasgefülltem oder evakuiertem Zwischenraum und einem Widerstandsheizelement auf einer zwischenraumseitigen Glasscheiben-Oberfläche und Anschlüssen für die Zuführung eines elektrischen Stroms zu dem Wxderstandsheizelement, wobei der Abstandhalter aus mindestens zwei parallel nebeneinander auf Abstand zueinander angeordneten Metallhohlprofilen besteht und der Zwischenraum zwischen den beiden Hohlprofilen von einem Isoliersteg aus Kunststoffmaterial überbrückt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß an den einander zugekehrten Seiten der Hohlprofile (7,8) Schlitze (19) vorgesehen sind und daß der Isoliersteg (16) die Schlitze (19) durchgreifend und die Schlitze (19) verschließend in den Innenraum der Hohlprofile (7,8) ragt.
2. Abstandhalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlprofile (7,8) im Querschnitt C-förmig ausgebildet sind und die in den Innenraum der Hohlprofile (7,8) ragenden Bereiche des Isolierstegs (16) die Wandungen der Hohlprofile (7,8) im Schlitzbereich hintergreifen.
3. Abstandhalter nach Anspruch 1 und/oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schlitz (19) mehr als die Hälfte der Höhe der Hohlprofile (7,8) einnimmt.
4. Abstandhalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Isoliersteg (16) im Bereich seiner Unter- und Innenfläche Längsnuten (23) aufweist, in die den Schlitz
(19) bildende Längsstege (17,18) der Hohlprofile (7,8) greifen.
5. Abstandhalter nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Längsstege (17,18) formschlüssig und/oder kraftschlüssig in den Längsnuten (23) angeordnet sind.
6. Abstandhalter nach Anspruch 4 und/oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Längsstege (17,18) mit dem Kunststoffmaterial des Isolierstegs (16) verklebt sind.
7. Abstandhalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die C-förmigen Hohlprofile (7,8) im Querschnitt rechteckig ausgebildet sind.
8. Abstandhalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Isoliersteg (16) im Querschnitt rechteckig ausgebildet ist und die Seitenflächen (20) sowie die Unterfläche (21) und die Innenfläche (22) aufweist, wobei im Bereich der Seitenflächen (20) in die Unter- und Innenfläche die Längsnuten (23) eingebracht sind.
9. Abstandhalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die im Innenraum der Hohlprofile (7,8) sitzenden Bereiche des Isolierstegs (16) maximal jeweils ein Drittel der Breite des Innenraums der Hohlprofile (7,8) einnehmen.
10. Abstandhalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Isoliersteg (16) aus Polyurethan besteht.
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