EP3055476B1 - Verbundprofil, verstärkungsband für ein verbundprofil und ein verfahren zur herstellung eines verbundprofils - Google Patents

Verbundprofil, verstärkungsband für ein verbundprofil und ein verfahren zur herstellung eines verbundprofils Download PDF

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EP3055476B1
EP3055476B1 EP14799352.1A EP14799352A EP3055476B1 EP 3055476 B1 EP3055476 B1 EP 3055476B1 EP 14799352 A EP14799352 A EP 14799352A EP 3055476 B1 EP3055476 B1 EP 3055476B1
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EP
European Patent Office
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composite profile
reinforcement
reinforcement strips
profile
composite
Prior art date
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EP14799352.1A
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EP3055476A1 (de
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Karl Gebesmair
Leopold Weiermayer
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Greiner Tool Tec GmbH
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Greiner Tool Tec GmbH
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Publication date
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E06DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06BFIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • 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
    • E06B3/04Wing frames not characterised by the manner of movement
    • E06B3/06Single frames
    • E06B3/08Constructions depending on the use of specified materials
    • E06B3/20Constructions depending on the use of specified materials of plastics
    • E06B3/22Hollow frames
    • E06B3/221Hollow frames with the frame member having local reinforcements in some parts of its cross-section or with a filled cavity

Definitions

  • the invention relates to a composite profile with the features of claim 1 and a method for producing a composite profile with the features of claim 11.
  • Extruded plastic profiles are widely used today in the area of windows, doors or other components. In the case of larger components in particular, the plastic profiles have a considerable length, so that in particular the dimensional stability is of great importance.
  • the profiles that form the frame and the sash are stressed primarily by the weight of the insulating glass panes and by the wind pressure. These forces are transferred into the building structure via the profiles.
  • the profiles must not deform too much, with the deflection in particular being viewed critically. In order to keep this deflection low, a minimum bending stiffness of the profiles depending on the window size is required. Since the beginning of the use of plastic windows, the plastic profiles have been reinforced by inserting so-called U-reinforcing bars.
  • an extruded plastic hollow profile strip for window frames is known in which a reinforcing element made of synthetic resin-bonded reinforcing fibers is arranged in at least one profile wall and can be angled during extrusion of the plastic hollow profile.
  • At least two reinforcement tapes are arranged inside the composite profile.
  • the at least two reinforcing tapes are at least partially formed from thermoplastic with embedded endless glass and / or mineral fibers and / or other reinforcing fibers.
  • At least one of the reinforcing tapes has at least one section that is angled parallel to the longitudinal axis of the composite profile. Furthermore, the distance between the at least two reinforcement bands and the inside of the respectively adjacent outer wall of the composite profile in the region of the non-angled section corresponds to 0.1 to 3 times the wall thickness of the outer wall.
  • Such a composite profile has a combination of features that together result in a dimensionally stable composite profile.
  • the choice of the distance ensures that the reinforcement strips are not too close to the surface, but also not too far inside the composite profile.
  • the angle between the at least one angled section and the non-angled section of the at least two reinforcing bands is more than 10 ° and less than 150 °, in particular between 20 ° and 90 °.
  • the bend in the reinforcement band increases the bending stiffness of the band itself.
  • the distance between the at least two reinforcing bands and the inside of the respectively assigned outer wall of the composite profile is between 0.1 and 10 mm, in particular between 0.5 and 3 mm. This dimension ensures that the reinforcement tapes are not too close below the outer surface of the composite profile, which experience has shown could impair the surface quality.
  • the upper limit of the distance also prevents the reinforcing strips from being too close to the center of gravity axis line of the composite profile. The greater the distance of the stiffening bands from the center of gravity axis line, the greater the section modulus of the entire composite profile.
  • At least one of the at least two reinforcement tapes has a proportion of 30 to 70 vol.% Glass fibers and / or mineral fibers and / or other reinforcement fibers, embedded in a thermoplastic matrix, in particular in PET .
  • this matrix softens, so that the reinforcing fibers can dodge laterally when the weld seam is formed and the associated shortening in the area of the end faces, and can also penetrate into one another at the end, so that the reinforcing strips themselves also weld to a certain extent.
  • At least one spacer is provided to produce the defined distance between the at least two reinforcing bands and the inside of the composite profile. This applies in particular if at least one spacer is arranged in the longitudinal direction of the composite profile on one of the at least two reinforcement bands, in particular in one piece on the reinforcement band and / or is formed from plastic of the composite profile, in particular as a web and is arranged on the wall of the composite profile and / or as separate part is formed. There are therefore several options for arranging spacers between the reinforcing strips and the composite profile.
  • a profile in particular a linear profile and / or a knurling, is provided on at least one edge on each of the at least two reinforcing strips to create a frictional and / or positive connection with the Extrusion plastic profile is arranged.
  • the shear forces that occur when the composite profile is curved can thus be transmitted efficiently.
  • connection between the reinforcement strips and the plastic of the composite profile can additionally or alternatively be improved if the at least two reinforcement strips have a connection layer on the surface for producing a material connection to the extrusion plastic profile by welding.
  • the connection layer can have a proportion of PVC.
  • At least one bend and / or profiling of an edge takes place by thermal deformation on at least one of the at least two reinforcement bands inline during the extrusion process prior to insertion into an extrusion nozzle, at least one of the at least two reinforcement bands being arranged in the composite profile in such a way that the distance between the at least two reinforcement bands and the inside of the respectively adjacent outer wall of the composite profile in the region of the non-angled section corresponds to 0.1 to 3 times the wall thickness of the outer wall.
  • a first embodiment of a composite profile 10 made of plastic is shown.
  • This composite profile 10 which is designed as a hollow profile, is produced by extrusion in a manner known per se, some special features of the manufacturing process for some embodiments being shown below.
  • Such a composite profile 10 is used, for example, to enclose an insulating glass pane 15 as a frame.
  • the composite profile 10 has two reinforcement bands 1A, 1B, which are shown in FIGS 1A and 1B are shown separately.
  • the reinforcing tapes 1A, 1B are formed at least partially, but in particular completely, from a thermoplastic with embedded endless glass and / or mineral fibers and / or other reinforcing fibers.
  • the reinforcing tapes 1A, 1B can have a proportion of 30 to 70% by volume of reinforcing fibers embedded in a thermoplastic matrix, in particular in PET.
  • Such reinforcing tapes 1A, 1B have a high mechanical strength with low weight, which is particularly advantageous compared to metallic reinforcements. In alternative embodiments, more than two reinforcement bands 1A, 1B can also be used.
  • the reinforcing strips 1A, 1B have angled sections 5A, 5B and a non-angled section which, when assembled, is arranged essentially parallel to an outer wall 11 of the composite profile 10.
  • a second angled section 5B is arranged on the opposite edge of the first reinforcing band 1A. This forms an angle ⁇ B of approximately 170 ° with the non-angled section of the first reinforcement band 1A.
  • the angled sections 5A, 5B are of different sizes in this embodiment.
  • the angles ⁇ A , ⁇ B can be more than 10 ° and less than 150 °, these angles, as in Fig. 1 shown, are measured on the side facing away from the outer wall 11.
  • reinforcement tapes 1A, 1B are shown, each having two angled sections 5A, 5B. In alternative embodiments, there may be only one angled section or more than two angled sections.
  • the reinforcement bands 1A, 1B are arranged at a relatively small distance A from the outer walls 11 of the composite profile 10.
  • the distance A is between 0.1 and 3 times the respectively adjacent outer wall 11.
  • the distance A is determined between the inside of the outer wall 11 and the non-angled section of the reinforcing tape 1A, 1B. This non-angled section of the reinforcement band 1A, 1B lies essentially parallel to the inside of the outer wall 11.
  • the distance A between the at least two reinforcement bands 1A, 1B and the inside of the outer wall 11 of the composite profile 10 is between 0.2 and 10 mm, in particular between 0.5 and 3 mm.
  • the spacing A selected in this way ensures that the flatness of the outer wall 11 is not impaired by the reinforcement band and, likewise, the reinforcement band 1A, 1B is not too far inside the composite profile 10.
  • the reinforcement bands 1A, 1B have the greatest effect if they are positioned as far as possible from the center of gravity axis line S of the composite profile 10. The aim is therefore to attach the reinforcement tapes 1A, 1B as far as possible outside, that is, in the case of a window profile, far away from the glass plane.
  • the extrusion process in the composite profile 10 creates considerable internal stresses due to the different changes in length during cooling.
  • the reinforcement tapes 1A, 1B are subjected to pressure, the plastic (eg PVC) of the composite profile 10 under tension.
  • the entire composite profile 10 is straight when the internal tensions cancel each other out or compensate.
  • the internal stresses on a cutting surface are forced to zero, which leads to deformations.
  • a window profile that has considerable asymmetries, this leads to a "tilting" of the rollover inwards (ie in the direction of the glass plane of the insulating glass 15) in the range up to approximately 1 mm, which can lead to a malfunction after the corners are welded together to form a window frame.
  • the angled reinforcement profiles 1A, 1B themselves have a higher rigidity, which acts against tipping, and on the other hand, the angled sections 5A, 5B are positioned more centrally on the central plane of the rollover area, so that the tensile stresses in the PVC are also present in this partial area of the composite profile 10 behave approximately symmetrically after the separation process.
  • the two reinforcing bands 1A, 1B each have spacers 2 on the sides which are oriented toward the outer sides 11 of the composite profile 10. These ensure that the distance A between the reinforcing tape 1A, 1B and the inside of the outer wall 11 is maintained in a defined manner.
  • the outer wall of the composite profile 10 has short webs as spacers 2, which prevent the reinforcing profile 1A, 1B from abutting the outer wall over a large area and that a distance A is maintained in a defined manner.
  • the spacers 2 are made here in one piece with the plastic of the composite profile 10.
  • the spacers 2 prevent direct contact with the visible surface (i.e. the visible surface of a window profile, essentially parallel to the glass surface, i.e. in the installed state of a window on the room side or on the facade side); or at least largely avoided.
  • this visible surface would have slight waves, which are visually disturbing and, particularly when viewed at a flat angle, cause strongly distorted mirror images. This prevents unevenness of the reinforcement bands 1A, 1B from becoming apparent.
  • minimal fluctuations in the thickness of the outer wall of the composite profile 10 could not be displaced inwards because the surface of the reinforcing profile would have a dominant effect in the event of direct contact.
  • the spacers 2 can additionally or alternatively also be arranged on the reinforcement band 1A, 1B (see Fig. 2 ).
  • the spacers 2 can each be applied in one piece to the reinforcing strips 1A, 1B or, for example, by extrusion. It is also possible that the Spacers 2 are arranged as a separate part between the reinforcing bands 1A, 1B and the plastic of the composite profile 10.
  • Profiles 3 are arranged on the edges of the reinforcing strips 1A, 1B in order to enable the reinforcing strips 1A, 1B to have a shear-resistant fit in the plastic part of the composite profile 10.
  • the profiles can also be arranged on only one edge of the reinforcing strips 1A, 1B.
  • the profiling 3 can e.g. be designed as knurling and / or as a line structure.
  • the profiling 3 can be introduced in the course of the assembly process of the reinforcement tape, for example by embossing in connection with heating and / or milling or pressing takes place in the cold state.
  • a frictional and / or positive connection between the reinforcement bands 1A, 1B and the plastic profile can thus be achieved.
  • connection of the reinforcement bands 1A, 1B to the plastic part of the composite profile 10 can be increased if at least part of the surface of at least one of the reinforcement bands 1A, 1B has a connecting layer with which a material connection to the plastic part of the composite profile 10 can be produced. This can e.g. by a targeted application of a PVC layer to one of the reinforcement tapes 1A, 1B.
  • FIG. 3 A semifinished product 6 is shown, which can serve as the starting product for reinforcing tapes 1A, 1B with molded connection layer 5.
  • This semifinished product essentially has continuous glass fibers which are embedded in a thermoplastic matrix, the width of this semifinished product being significantly greater than the width of an individual reinforcing band 1A, 1B, for example 500 mm.
  • a thin connecting layer 5 is made from a plastic in an inline process on both outer surfaces, which has a high bond strength both with the matrix of the composite material and with the plastic of the composite profile 10 and with the latter is weldable, for example made of PVC.
  • connection layer 5 can also form the spacers 2. The required widths for the individual reinforcement bands 1A, 1B are then separated from this semifinished product 6 and these are then fed to the further assembly process.
  • FIG. 2A and 2B A second embodiment of a composite profile is shown, which essentially corresponds to the first embodiment, so that reference can be made to the above description.
  • the reinforcement bands 1A, 1B themselves have the spacers 2, which are integrally formed on the reinforcement band.
  • At least one of the reinforcing tapes 1A, 1B e.g. can be unwound from a roll, the bending of the at least one section 5A, 5B and / or the profiling 3 of the edge region taking place inline during the extrusion process of the composite profile 10.
  • the raw material for the reinforcement tapes 1A, 1B is e.g. unrolled from a roll and it passes through a heating tunnel.
  • the profiling 3 is then applied in the edge regions 3 of the reinforcement band 1A, 1B and the angled section 5A, 5B is bent.
  • the reinforcing band 5A, 5B which is still largely hot, is then fed to the extrusion die and then extrusion-coated with the plastic profile of the composite profile 10.
  • the flat raw material for the reinforcement tapes 1A, 1B can be on rolls stored wound up and transported to customers. Forming can then be carried out on site, as described above. In the case of reinforcing tapes which are already angled (ie folded), a relatively large winding radius is required, which is also manageable. This means that suitable reinforcing tapes with the required contour and edge shape can also be produced in a separate manufacturing or assembly process, regardless of the extrusion process of the composite profile.

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  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verbundprofil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundprofils mit den Merkmalen des Anspruchs 11.
  • Extrudierte Kunststoffprofile werden heute vielfach im Bereich von Fenstern, Türen oder anderen Bauelementen eingesetzt. Gerade bei größeren Bauelementen weisen die Kunststoffprofile eine erhebliche Länge auf, so dass insbesondere die Formstabilität eine große Bedeutung hat. Bei Fenstern werden die Profile, welche den Rahmen und den Flügel bilden, vor allem durch das Gewicht der Isolierglasscheiben und durch den Winddruck belastet. Diese Kräfte werden über die Profile in den Baukörper übertragen. Dabei dürfen sich die Profile nicht zu stark verformen, wobei insbesondere die Durchbiegung kritisch zu sehen ist. Um diese Durchbiegung gering zu halten, ist eine Mindest-Biegesteifigkeit der Profile in Abhängigkeit von der Fenstergröße erforderlich. Seit Beginn des Einsatzes von Kunststofffenstern werden die Kunststoffprofile durch Einschieben von sogenannten U-Verstärkungseisen verstärkt. Dies erfolgt in einem eigenen Arbeitsschritt im Zuge der Fensterkonfektionierung, was natürlich auch entsprechende Kosten verursacht. Seit etwa zehn Jahren ist eine Tendenz zu beobachten, die Kunststoffprofile selbst ausreichend stabil auszuführen und dadurch in Summe die Kosten der Fenster zu reduzieren. Dies geschieht entweder durch Koextrusion, bei welcher die Außenfläche nach wie vor aus dem Grundwerkstoff, üblicherweise PVC, gebildet wird, und im Inneren ein glasfaserverstärkter Kunststoff angeordnet wird (siehe z.B. DE102007015318 A ) oder durch Kombination des Profils mit innenliegenden Verstärkungsstreifen aus Metall oder ebenfalls faserverstärkten Kunststoffen (siehe z.B. DE 19933099 A1 ), welche dann Innenwände ausbilden.
  • Aus der EP 0 063 234 A1 ist eine extrudierte Kunststoff-Hohlprofilleiste für Fensterrahmen bekannt, bei der in mindestens einer Profilwand ein Verstärkungselement aus kunstharzgebundenen Verstärkungsfasern angeordnet ist, das beim Extrudieren des Kunststoff-Hohlprofils abgewinkelt werden kann.
  • Weitere Kunststoffhohlprofile mit eingelagerten Bändern oder Streifen aus faserverstärktem Kunststoff sind beispielsweise in den Dokumenten DE 10 2008 008343 A1 , DE 10 2007 039009 A1 und DE 299 12 375 U1 beschrieben.
  • Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Kunststoffprofile ist es sinnvoll, besondere Kunststoffprofile und Verfahren zur Herstellung solcher Kunststoffprofile zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verbundprofil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Dabei sind mindestens zwei Verstärkungsbänder im Inneren des Verbundprofils angeordnet. Die mindestens zwei Verstärkungsbänder sind mindestens teilweise aus thermoplastischem Kunststoff mit eingebettetem Endlos-Glas- und / oder Mineralfasern und / oder sonstigen Verstärkungsfasern gebildet. Mindestens eines der Verstärkungsbänder weist mindestens einen parallel zur Längsachse des Verbundprofils abgewinkelten Abschnitt auf. Ferner entspricht der Abstand zwischen den mindestens zwei Verstärkungsbändern und der Innenseite der jeweils benachbarten Außenwandung des Verbundprofiles im Bereich des nicht-abgewinkelten Abschnitts dem 0,1 bis 3-fachen der Wanddicke der Außenwandung.
  • Ein solches Verbundprofil weist eine Kombination von Merkmalen auf, die zusammen ein formstabiles Verbundprofil ergeben. Gleichzeitig sorgt die Wahl des Abstandes dafür, dass die Verstärkungsbänder nicht zu nahe an der Oberfläche liegen, aber auch nicht zu weit im Inneren des Verbundprofils.
  • Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Winkel zwischen dem mindestens einen abgewinkelten Abschnitt und dem nicht-abgewinkelten Abschnitt der mindestens zwei Verstärkungsbänder mehr als 10° und weniger als 150°, insbesondere zwischen 20° und 90°, beträgt. Die Abwinklung im Verstärkungsband erhöht die Biegesteifigkeit des Bandes selbst.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen den mindestens zwei Verstärkungsbändern und der Innenseite der jeweils zugeordneten Außenwandung des Verbundprofils zwischen 0,1 und 10 mm, insbesondere zwischen 0,5 und 3 mm, beträgt. Durch diese Abmessung ist sichergestellt, dass die Verstärkungsbänder nicht zu nahe unter der Außenfläche des Verbundprofils liegen, was erfahrungsgemäß eine Beeinträchtigung der Oberflächenqualität hervorrufen könnte. Auch wird durch die obere Grenze des Abstandes verhindert, dass die Verstärkungsbänder zu nahe an der Schwerpunktachsenlinie des Verbundprofils entfernt sind. Je größer die Entfernung der Versteifungsbänder von der Schwerpunktachsenlinie ist, desto größer ist das Widerstandsmoment des gesamten Verbundprofils.
  • Für eine besonders stabile Ausführung der Verstärkungsbänder ist es sinnvoll, wenn mindestens eines der mindestens zwei Verstärkungsbänder einen Anteil von 30 bis 70 Vol.-% Glasfasern und / oder Mineralfasern und / oder sonstigen Verstärkungsfasern, eingebettet in einer thermoplastischen Matrix, insbesondere in PET, aufweist. Beim Eckenschweißen der Fenster erweicht diese Matrix, so dass die Verstärkungsfasern beim Bilden der Schweißnaht und der damit einhergehenden Verkürzung im Bereich der Stirnflächen seitlich ausweichen können und auch stirnseitig gegenseitig ineinander eindringen können, so dass auch die Verstärkungsbänder selbst gewissermaßen verschweißen.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Abstandhalter zur Herstellung des definierten Abstandes zwischen den mindestens zwei Verstärkungsbändern und der Innenseite des Verbundprofils vorgesehen ist. Insbesondere gilt dies, wenn mindestens ein Abstandhalter in Längsrichtung des Verbundprofils an einem der mindestens zwei Verstärkungsbändern angeordnet ist, insbesondere einstückig am Verstärkungsband und / oder aus Kunststoff des Verbundprofils, insbesondere als Steg ausgeformt ist und an der Wandung des Verbundprofils angeordnet ist und / oder als separates Teil ausgebildet ist. Es bestehen somit mehrere Möglichkeiten, Abstandhalter zwischen Verstärkungsbändern und dem Verbundprofil anzuordnen.
  • Zur Verbesserung der Verbindung zwischen den Verstärkungsbändern und dem Kunststoff des Verbundprofils ist es vorteilhaft, wenn an mindestens einem Rand an jedem der mindestens zwei Verstärkungsbänder eine Profilierung, insbesondere eine linienartige Profilierung und / oder eine Rändelung zur Schaffung einer reibschlüssigen und / oder formschlüssigen Verbindung mit dem Extrusionskunststoffprofil angeordnet ist. Damit können die bei einer Krümmung des Verbundprofils auftretenden Schubkräfte effizient übertragen werden.
  • Die Verbindung zwischen den Verstärkungsbändern und dem Kunststoff des Verbundprofils kann zusätzlich oder alternativ dadurch verbessert werden, wenn die mindestens zwei Verstärkungsbänder an der Oberfläche eine Verbindungsschicht zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem Extrusionskunststoffprofil durch Verschweißen aufweist. Die Verbindungsschicht kann dazu einen Anteil an PVC aufweisen.
  • Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Dabei erfolgt mindestens eine Abwinklung und / oder eine Profilierung eines Randes durch eine thermische Umformung an mindestens einem der mindestens zwei Verstärkungsbänder inline während des Extrusionsprozesses vordem Einführen in eine Extrusisonsdüse, wobei mindestens eins der mindestens zwei Verstärkungsbänder derart in dem Verbundprofil angeordnet wird, dass der Abstand zwischen den mindestens zwei Verstärkungsbändern und der Innenseite der jeweils benachbarten Außenwandung des Verbundprofiles im Bereich des nicht-abgewinkelten Abschnitts dem 0,1 bis 3-fachen der Wanddicke der Außenwandung entspricht.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten beispielhaften Ausführungsformen erläutert. Dabei zeigen
    • Fig. 1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Verbundprofils mit zwei Verstärkungsbändern;
    • Fig. 1A eine Schnittansicht eines ersten Verstärkungsbandes für die erste Ausführungsform;
    • Fig. 1B eine Schnittansicht eines zweiten Verstärkungsbandes für die erste Ausführungsform;
    • Fig. 2 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Verbundprofils mit zwei Verstärkungsbändern;
    • Fig. 2A eine Schnittansicht eines ersten Verstärkungsbandes für die zweite Ausführungsform;
    • Fig. 2B eine Schnittansicht eines zweiten Verstärkungsbandes für die zweite Ausführungsform;
    • Fig. 3 eine Schnittansicht eines Halbzeuges für die Herstellung von Verstärkungsstreifen.
  • In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform eines Verbundprofils 10 aus Kunststoff dargestellt. Dieses als Hohlprofil ausgebildete Verbundprofil 10 wird durch Extrusion in an sich bekannter Weise hergestellt, wobei im Folgenden einige Besonderheiten des Herstellungsprozesses für einige Ausführungsformen dargestellt werden. Ein solches Verbundprofil 10 wird z.B. dazu verwendet, als Rahmen eine Isolierglasscheibe 15 einzufassen.
  • Das Verbundprofil 10 weist in der ersten Ausführungsform zwei Verstärkungsbänder 1A, 1B auf, die in den Fig. 1A und 1B gesondert dargestellt sind. Die Verstärkungsbänder 1A, 1B sind mindestens teilweise, insbesondere aber vollständig aus einem thermoplastischen Kunststoff mit eingebettetem Endlos-Glas und / oder Mineralfasern und / oder sonstigen Verstärkungsfasern gebildet.
  • Dabei können die Verstärkungsbänder 1A, 1B einen Anteil von 30 bis 70 Vol.-% Verstärkungsfasern, eingebettet in einer thermoplastischen Matrix, insbesondere in PET, aufweisen.
  • Solche Verstärkungsbänder 1A, 1B weisen eine hohe mechanische Festigkeit bei geringem Gewicht auf, was insbesondere gegenüber metallischen Verstärkungen vorteilhaft ist. In alternativen Ausführungsformen können auch mehr als zwei Verstärkungsbänder 1A, 1B verwendet werden.
  • Die Verstärkungsbänder 1A, 1B weisen abgewinkelte Abschnitte 5A, 5B und einen nicht-abgewinkelten Abschnitt auf, der im Zusammenbau im Wesentlichen parallel zu einer Außenwandung 11 des Verbundprofils 10 angeordnet ist.
  • Das erste Verstärkungsband 1A (siehe auch Fig. 1A) weist an einem Rand einen ersten abgewinkelten Abschnitt 5A auf, der einen Winkel αA=90 mit dem nicht-abgewinkelten Abschnitt bildet.
  • Am gegenüberliegenden Rand des ersten Verstärkungsbandes 1A ist ein zweiter abgewinkelter Abschnitt 5B angeordnet. Dieser bildet mit dem nicht abgewinkelten Abschnitt des ersten Verstärkungsbandes 1A einen Winkel αB von ca. 170°. Die abgewinkelten Abschnitte 5A, 5B sind in dieser Ausführungsform unterschiedlich groß ausgebildet.
  • Das zweite Verstärkungsband 1B weist zwei abgewinkelte Abschnitte 5A, 5B auf, die jeweils um einen Winkel αA = αB = 90° vom nicht-abgewinkelten Abschnitt des zweiten Verstärkungsbandes 1B abgewinkelt sind. Grundsätzlich können die Winkel αA, αB mehr als 10° und weniger als 150° betragen, wobei diese Winkel, wie in Fig. 1 dargestellt, auf der von der Außenwandung 11 abgewandten Seite gemessen werden.
  • In der ersten Ausführungsform sind Verstärkungsbänder 1A, 1B dargestellt, die jeweils zwei abgewinkelte Abschnitte 5A, 5B aufweisen. In alternativen Ausführungsformen können nur ein abgewinkelter Abschnitt oder mehr als zwei abgewinkelte Abschnitte vorliegen.
  • Die Verstärkungsbänder 1A, 1B sind in einem relativ geringem Abstand A von den Außenwandungen 11 des Verbundprofils 10 angeordnet. Der Abstand A beträgt zwischen dem 0,1 bis 3-fachen der jeweils benachbarten Außenwand 11. Der Abstand A wird dabei zwischen der Innenseite der Außenwand 11 und dem nicht-abgewinkelten Abschnitt des Verstärkungsbandes 1A, 1B bestimmt. Dieser nicht-abgewinkelte Abschnitt des Verstärkungsbandes 1A, 1B liegt im Wesentlichen parallel zu der Innenseite der Außenwand 11.
  • In typischen Verbundprofilen 10 beträgt der Abstand A zwischen den mindestens zwei Verstärkungsbändern 1A, 1B und der Innenseite der Außenwandung 11 des Verbundprofils 10 zwischen 0,2 und 10 mm, insbesondere zwischen 0,5 und 3 mm.
  • Der so gewählte Abstand A stellt sicher, dass die Ebenheit der Außenwand 11 durch das Verstärkungsband nicht beeinträchtigt wird und gleichermaßen das Verstärkungsband 1A, 1B nicht zu weit im Inneren des Verbundprofils 10 liegt.
  • Die Verstärkungsbänder 1A, 1B entfalten die größte Wirkung, wenn sie möglichst weit von der Schwerpunktachsenline S des Verbundprofils 10 entfernt positioniert sind. Es wird daher angestrebt, die Verstärkungsbänder 1A, 1B möglichst weit außen, also im Falle eines Fensterprofiles weit entfernt von der Glasebene, anzubringen. Andererseits entstehen beim Extrusionsprozess im Verbundprofil 10 durch die unterschiedlichen Längenänderungen während des Abkühlens erhebliche innere Spannungen. Die Verstärkungsbänder 1A, 1B werden auf Druck beansprucht, der Kunststoff (z.B. PVC) des Verbundprofils 10 auf Zug. Das gesamte Verbundprofil 10 ist gerade, wenn sich die inneren Spannungen gegenseitig aufheben bzw. ausgleichen. An einer Schnittfläche werden die inneren Spannungen zwangsweise auf Null gesetzt, was zu Verformungen führt. Im Falle eines Fensterprofils, welches erhebliche Asymmetrien aufweist, führt das zu einem "Abkippen" des Überschlages nach innen (d.h. in Richtung der Glasebene des Isolierglases 15) im Bereich bis zu etwa 1 mm, was nach dem Verschweißen der Ecken zu einem Fensterrahmen zu einer Funktionsstörung führen kann. Die abgewinkelten Verstärkungsprofile 1A, 1B weisen einerseits selbst eine höhere Steifigkeit auf, welche gegen das Abkippen wirkt und andererseits sind die abgewinkelte Abschnitte 5A, 5B zentraler an der Mittelebene des Überschlagbereiches positioniert, so dass sich in diesem Teilbereich des Verbundprofils 10 die Zugspannungen im PVC auch nach dem Trennvorgang annähernd symmetrisch verhalten.
  • In der ersten Ausführungsform weisen die beiden Verstärkungsbänder 1A, 1B an den Seiten, die zu den Außenseiten 11 des Verbundprofils 10 orientiert sind, jeweils Abstandhalter 2 auf. Diese sorgen dafür, dass der Abstand A zwischen Verstärkungsband 1A, 1B und der Innenseite der Außenwand 11 in definierter Weise aufrechterhalten wird.
  • In der ersten Ausführungsform weist die Außenwand des Verbundprofils 10 kurze Stege als Abstandhalter 2 auf, welche verhindern, dass das Verstärkungsprofil 1A, 1B großflächig an der Außenwandung anliegt und dass ein Abstand A in definierter Weise aufrechterhalten wird. Die Abstandhalter 2 sind hier einstückig mit dem Kunststoff des Verbundprofils 10 hergestellt.
  • Durch die Abstandhalter 2 wird ein direkter Kontakt mit der Sichtfläche (d.h. der Ansichtsfläche eines Fensterprofils, im Wesentlichen parallel zur Glasfläche, im eingebauten Zustand eines Fensters also raumseitig oder fassadenseitig) vermieden; oder zumindest weitgehend vermieden. Bei einem direkten Kontakt würde diese Sichtfläche leichte Wellen aufweisen, welche optisch stören und besonders bei Betrachtung in einem flachen Winkel stark verzerrte Spiegelbilder verursachen. Dadurch wird vermieden, dass sich Unebenheiten der Verstärkungsbänder 1A, 1B abzeichnen. Auch könnten minimale Dickenschwankungen der Außenwand des Verbundprofils 10 nicht nach innen verdrängt werden, weil die Oberfläche des Verstärkungsprofils bei einem unmittelbaren Kontakt dominierend wirken würde.
  • In alternativen Ausgestaltungen können die Abstandhalter 2 zusätzlich oder alternativ auch an dem Verstärkungsband 1A, 1B angeordnet sein (siehe Fig. 2).
  • Die Abstandhalter 2 können dabei jeweils einstückig an die Verstärkungsbänder 1A, 1B oder z.B. durch Extrusion aufgebracht sein. Auch ist es möglich, dass die Abstandhalter 2 als separates Teil zwischen den Verstärkungsbändern 1A, 1B und dem Kunststoff des Verbundprofils 10 angeordnet sind.
  • Um einen schubfesten Sitz der Verstärkungsbänder 1A, 1B in dem Kunststoffteil des Verbundprofils 10 zu ermöglichen, sind an den Rändern der Verstärkungsbänder 1A, 1B Profilierungen 3 angeordnet. Die Profilierungen können alternativ auch nur an einem Rand der Verstärkungsbänder 1A, 1B angeordnet sein. Die Profilierung 3 kann z.B. als Rändelung und / oder als Linienstruktur ausgebildet sein. Die Profilierung 3 kann im Zuge des Konfektionierungsvorganges des Verstärkungsbandes eingebracht werden, indem z.B. ein Prägen in Verbindung mit einem Erhitzen und / oder ein Befräsen oder Pressen in kaltem Zustand erfolgt.
  • Damit kann eine reibschlüssige und / oder formschlüssige Verbindung zwischen den Verstärkungsbändern 1A, 1B und dem Kunststoffprofil erreicht werden.
  • Die Anbindung der Verstärkungsbänder 1A, 1B zum Kunststoffteil des Verbundprofils 10 kann dadurch erhöht werden, wenn mindestens ein Teil der Oberfläche mindestens eines der Verstärkungsbänder 1A, 1B eine Verbindungsschicht aufweist, mit der eine stoffschlüssige Verbindung zum Kunststoffteil des Verbundprofils 10 hergestellt werden kann. Dies kann z.B. durch eine gezielte Aufbringung einer PVC-Schicht auf eines der Verstärkungsbänder 1A, 1B geschehen.
  • In Fig. 3 ist ein Halbzeug 6 dargestellt, welches als Ausgangsprodukt für Verstärkungsbänder 1A, 1B mit angeformter Verbindungsschicht 5 dienen kann. Dieses Halbzeug weist im Wesentlichen Endlosglasfasern auf, die in einer thermoplastischen Matrix eingebettet sind, wobei die Breite dieses Halbzeuges deutlich größer ist als die Breite eines einzelnen Verstärkungsbandes 1A, 1B, z.B. 500 mm. Im Anschluss an die Herstellung dieses Faser-Thermoplast-Verbundmaterials wird in einem Inline-Verfahren auf beiden Außenflächen eine dünne Verbindungsschicht 5 aus einem Kunststoff, welcher eine hohe Verbindungsfestigkeit sowohl mit der Matrix des Verbundmaterials als auch mit dem Kunststoff des Verbundprofils 10 aufweist und mit letzterem verschweißbar ist, also z.B. aus PVC, aufgebracht. Dies kann zweckmäßigerweise durch Aufextrudieren der Kunststoffschmelze oder durch Auflaminieren einer vorgefertigten Folie mit Aufheizen und Anpressen mittels Rollvorgang geschehen. Durch die kurzzeitig wirkenden hohen Anpresskräfte wird die Haftung zwischen Verbindungsschicht und Matrix besonders gefördert, auch wenn stofflich betrachtet ein echtes Verschweißen wie im Falle von PET und PVC nicht möglich ist. Vergleichbar hohe Anpresskräfte können beim Extrusionsvorgang des Verbundprofils nicht aufgebracht werden, so dass unter Zuhilfenahme der Verbindungsschicht beim Extrusionsvorgang dann auch bei geringeren Anpresskräften ein echtes Verschweißen und damit eine erhöhte Verbindungsfestigkeit erreicht werden kann. Die Verbindungsschicht 5 kann auch die Abstandhalter 2 ausbilden. Aus diesem Halbzeug 6 werden dann die benötigten Breiten für die einzelnen Verstärkungsbänder 1A, 1 B abgetrennt und diese dann dem weiteren Konfektioniervorgang zugeführt.
  • Somit liegt ein Verbundprofil 10 vor, bei dem die materiellen Ausgestaltungen der Verstärkungsbänder 1A, 1B, die Formgestaltung der Verstärkungsbänder 1A, 1B und die Anordnung der Verstärkungsbänder 1A, 1B im Verbundprofil 10 zusammen dafür sorgen, dass ein mechanisch stabiles und ästhetisch hochwertiges Verbundprofil 10 erhalten wird.
  • In den Fig. 2, 2A und 2B wird eine zweite Ausführungsform eines Verbundprofils dargestellt, die im Wesentlichen der ersten Ausführungsform entspricht, so dass auf die obige Beschreibung Bezug genommen werden kann. Bei der zweiten Ausführungsform weisen die Verstärkungsbänder 1A, 1B selbst die Abstandhalter 2 auf, welche einstückig an das Verstärkungsband angeformt sind.
  • Bei der Herstellung der Verbundprofile 10 kann mindestens eines der Verstärkungsbänder 1A, 1B z.B. von einer Rolle abgewickelt werden, wobei die Abwinklung des mindestens einen Abschnitts 5A, 5B und / oder die Profilierung 3 des Randbereiches inline während des Extrusionsprozesses des Verbundprofiles 10 erfolgen. Dazu wird das Rohmaterial für die Verstärkungsbänder 1A, 1B z.B. von einer Rolle abgewickelt und es durchläuft einen Heiztunnel. Anschließend wird die Profilierung 3 in den Randbereichen 3 des Verstärkungsbandes 1A, 1B aufgebracht und es erfolgt die Abkantung des abgewinkelten Abschnitts 5A, 5B. Das noch weitgehend heiße Verstärkungsband 5A, 5B wird dann der Extrusionsdüse zugeführt und anschließend mit dem Kunststoffprofil des Verbundprofils 10 umspritzt.
  • Das ebene Rohmaterial für die Verstärkungsbänder 1A, 1B kann auf Rollen aufgewickelt gelagert und zu Kunden transportiert werden. Vor Ort kann dann eine Umformung - wie zuvor beschrieben - erfolgen. Bei bereits abgewinkelten (d.h. abgekanteten) Verstärkungsbändern ist ein relativ großer Wickelradius erforderlich, was ebenfalls handhabbar ist. Das heißt, geeignete Verstärkungsbänder mit der benötigten Kontur und Randausformung können auch unabhängig vom Extrusionsprozess des Verbundprofils in einem eigenen Herstell- bzw. Konfektioniervorgang produziert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1A erstes Verstärkungsband
    • 1B zweites Verstärkungsband
    • 2 Abstandhalter
    • 3 Profilierung
    • 5 Verbindungsschicht
    • 6 Halbzeug für ein Verstärkungsband
    • 5A erster abgewinkelter Abschnitt des Verstärkungsbandes
    • 5B zweiter abgewinkelter Abschnitt des Verstärkungsbandes
    • 10 Extrusionskunststoffprofil
    • 11 Außenwand
    • 15 Isolierglassscheibe
    • A Abstand zwischen Verstärkungsband und Innenseite der Außenwand
    • D Wanddicke einer Außenwand
    • d Dicke einer Verbindungsschicht
    • S Schwerpunktachsenlinie
    • αA Winkel zwischen dem ersten abgewinkelten Abschnitt und dem Verstärkungsband
    • αB Winkel zwischen dem zweiten abgewinkelten Abschnitt und dem Verstärkungsband

Claims (11)

  1. Verbundprofil aus Kunststoff, ausgebildet als Hohlprofil mit mindestens zwei im Inneren angeordneten Verstärkungsbändern,
    wobei die mindestens zwei Verstärkungsbänder (1A, 1B) mindestens teilweise aus thermoplastischem Kunststoff mit eingebettetem Endlos-Glas- und / oder Mineralfasern und / oder sonstigen Verstärkungsfasern gebildet sind und mindestens eines der Verstärkungsbänder (1A, 1B) mindestens einen parallel zur Längsachse des Verbundprofils (10) abgewinkelten Abschnitt (5A, 5B) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Abstand (A) zwischen den mindestens zwei Verstärkungsbändern (1A, 1B) und der Innenseite der jeweils benachbarten Außenwandung (11) des Verbundprofiles (10) im Bereich des nicht-abgewinkelten Abschnitts dem 0,1 bis 3-fachen der Wanddicke (D) der Außenwandung (11) entspricht.
  2. Verbundprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (αA, αB) zwischen dem mindestens einen abgewinkelten Abschnitt (5A, 5B) und dem nicht-abgewinkelten Abschnitt der mindestens zwei Verstärkungsbänder (1A, 1B) mehr als 10° und weniger als 150°, insbesondere zwischen 20° und 90°, beträgt.
  3. Verbundprofil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A) zwischen den mindestens zwei Verstärkungsbändern (1A, 1B) und der Innenseite der jeweils zugeordneten Außenwandung (11) des Verbundprofils (10) zwischen 0,1 und 10 mm, insbesondere zwischen 0,5 und 3 mm, beträgt.
  4. Verbundprofil nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der mindestens zwei Verstärkungsbänder (1A, 1B) einen Anteil von 30 bis 70 Vol.-% Glasfasern und / oder Mineralfasern und / oder sonstigen Verstärkungsfasern, eingebettet in einer thermoplastischen Matrix, insbesondere in PET, aufweist.
  5. Verbundprofil nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Abstandhalter (2) zur Herstellung des definierten Abstandes (A) zwischen den mindestens zwei Verstärkungsbändern (1A, 1B) und der Innenseite des Verbundprofils (10).
  6. Verbundprofil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abstandhalter (2) in Längsrichtung des Verbundprofils (10) an einem der mindestens zwei Verstärkungsbändern (1A, 1B) angeordnet ist, insbesondere einstückig am Verstärkungsband (1A, 1B) und / oder am Kunststoffprofil des Verbundprofils (10), insbesondere als Steg angeformt ist, an der Wandung des Verbundprofils (10) angeordnet ist und / oder als separates Teil ausgebildet ist.
  7. Verbundprofil nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem Rand an jedem der mindestens zwei Verstärkungsbänder (1A, 1B) eine Profilierung (3), insbesondere eine linienartige Profilierung und / oder eine Rändelung zur Schaffung einer reibschlüssigen und / oder formschlüssigen Verbindung mit dem Extrusionskunststoffprofil (10), angeordnet ist.
  8. Verbundprofil nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Verstärkungsbänder (1A, 1B) an der Oberfläche eine Verbindungsschicht (4) zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem Extrusionskunststoffprofil (10) durch Verschweißen aufweist.
  9. Verbundprofil nach Anspruch 8, d a durch gekennzeichnet, dass die Verbindungsschicht (4) einen Anteil an PVC aufweist.
  10. Verbundprofil nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Verstärkungsbänder (1A, 1B) zur Erhöhung des Widerstandsmomentes im Außenbereich des Kunststoffprofils (10) angeordnet sind, insbesondere in einem Abstand von der Schwerpunktachsenlinie (S) von mehr als dem 0,7 fachen des Abstandes (H) des äußeren Randes zur Schwerpunktachsenlinie (S).
  11. Verfahren zur Herstellung eines Verbundprofils nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens eine Abwinklung und / oder eine Profilierung (3) eines Randes des mindestens einen der mindestens zwei Verstärkungsbänder (1A, 1B) inline mit einem Extrusionsprozess erfolgt oder mindestens eine Abwinklung und / oder eine Profilierung an mindestens einem der mindestens zwei Verstärkungsbänder (1A, 1B) vor dem Einführen in eine Extrusisonsdüse erfolgt, wobei dies durch eine thermische Umformung bewirkt wird, wobei mindestens eins der mindestens zwei Verstärkungsbänder (1A, 1B) derart in dem Verbundprofil angeordnet wird, dass der Abstand (A) zwischen den mindestens zwei Verstärkungsbändern (1A, 1B) und der Innenseite der jeweils benachbarten Außenwandung (11) des Verbundprofiles (10) im Bereich des nicht-abgewinkelten Abschnitts dem 0,1 bis 3-fachen der Wanddicke (D) der Außenwandung (11) entspricht.
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