PROFILED BUILDING STRIP, ESPECIALLY A PROFILE STRIP FOR THE MANUFACTURE OF WINDOW FRAMES, AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURE

Abstract: 1. Structural profiled strip, in particular profiled strip for the manufacture of window frames, having a hollow section (10), consisting of a thermoplastic plastics material, and a strip core (12) which is disposed in the hollow section (10), is connected to the hollow section wall, and consists at least partially of plastics material bordering on the hollow section wall, characterized in that the strip core (12) comprises a matrix of polymethyl methacrylate foam (14) which is rigidly connected to the hollow section wall.

Description: Bauprofilleiste, insbesondere Profilleiste für die Herstellung von Fensterrahmen Die Erfindung betrifft ganz allgemein Profilleisten zur Verwendung auf dem Bausektor, zum Beispiel für die Herstellung von Balkongelandern, jedoch handelt es sich insbesondere um Profilleisten für die Herstellung von Fensterrahmen. Dabei betrifft die Erfindunq solche Leisten, die ein Hohlprofil aus einem thermoplastischen Kunststoff und einen in diesem angeordneten und mit der Hohlprofilwand verbundenen Leistenkern aufweisen, welcher zumindest teilweise aus an die Hohlprofilwand angrenzendem Kunststoff besteht. Es sind schon zahlreiche- Profilleisten für die Herstellung von Fensterrahmen bekannt, die einen aus einem thermoplastischen Kunststoff extrudierten Mantel in Form eines Kunststoff-Hohl- profils und einen Kern aus Naturholz, Pref#pan, Metall oder Kunststoff besitzen. Sie erfüllen jedoch alle nicht die an ein Kunststoffenster gleichzeitig zu stellenden Forderungen hinsichtlich Festigkeit, Schall- und Wärmedämmung, Temperaturbeständigkeit und Beständigkeit gegen Verrottungs- und Korrosionserscheinungen sowie einer festen und dauerhaften Verbindung zwischen dem vom Kunststoff Hohlprofil gebildeten Leistenmantel und dem Leistenkern. In diesem Zusammenhang muss erwähnt werden, dass sich bei den bekannten Profilleisten Abdichtungsprobleme an den Ecken eines aus solchen Leisten hergestellten Rahmens ergeben, weil entweder überhaupt kein Verbund zwischen dem Profilmantel und dem Leistenkern besteht oder dieser Verbund unter der Einwirkung von Temperaturschwankungen und/oder mechanischen Beanspruchungen nicht dauerhaft genug ist, so dass Wasser von den Stoss stellen an den Rahmenecken'her in die Fugen zwischen äusserem Kunststoff-Hohlprofil und Leistenkern gelangen kann. Bei einem.mangelhaften Verbund zwischen Hohlprofil und Leistenkern bildet sich ausserdem zwischen diesen Teilen Kondenswasser, welches die Verrot tungsgefahr erhöht. So weist beispielsweise eine bekannt Profilleiste für die Herstellung von Fensterrahmen (FR-PS 1,279,732) einäusseres, im Extrusionsverfahren hergestelltes Hohlprofil aus PVC und eine Füllung auf, deren Matrix aus Epoxyharz. besteht, in das Poly styrol-Schaumpartikel eingelagert sind. Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass.eine solche Profilleiste nicht die erforderliche Festigkeit und Dimensionsbeständigkeit bei Temperaturschwankungen aufweist und dass die Haftung des Epoxyharzes an dem den Profil- mantel bildenden PVC-Hohlprof ii nicht befriedigt. Zur Erhöhung der Biegesteifigkeit enthält die Füllung einer Ausführungsform dieser bekannten Profilleiste massive Armierungsstangen, wobei jedoch erfahrungsgemäss der Verbund zwischen solchen Armierungsstangen und der Kunststoffmatrix Schwierigkeiten bereitet. Bei einer anderen bekannten Profilleiste für die Herstellung von Fensterrahmen (DE-PS 1,086,032) ist gleichfalls ein äusseres Kunststoff-Hohlprof ii mit einer Füllung aus Steinholz oder Phenolharzmasse vorgesehen, wobei über das Material für das äussere Hohlprofil nichts ausgesagt wird. Geht man einmal davon aus, dass ein gängiger thermoplastischer Kunststoff wie PVC verwendet wird, so mangelt es dieser bekannten Profilleiste schon an dem-notwendigen festen und dauerhaften Verbund zwischen äusserem Hohlprofil und der Füllung. Es sind ferner einstückige Fenster- oder Türrahmen bekannt geworden (z.B. DE-PS 1,161,005 und'DE-PS 1,704,750), welche einen äusseren Mantel aus glasfaserverstärktem Giessharz und einen Kern aus Schaumkunststoff besitzen. Da der Mantel im üblichen Handauflegeverfahren erzeugt werden soll, kann davon ausgegangen wer den, dass als Verstärkung Glasfasergewerbe oder kurze, vereinzelte Glasfasern Verwendung finden. Auch hier hat die Praxis gezeigt, dass derartige Fensterrahmen nicht die erforderliche Festigkeit besitzen. Schliesslich ist noch ein Fensterrahmen bekannt geworden (DE-OS 21 62 194), der einen mit Glasfaservlies oder Glasfasergewebe armierten PVC-Mantel und einen ebenfalls mit Glasfaservlies oder Glasfasergewebematten verstärkten Schaumkunststoffkern besitzt. Da bei allen bekannten Fensterrahmen bisher das Problem, einen hinreichend festen und dauerhaften Verbund zwischen Profilmantel und Profilkern zu gewährleisten, nicht gelöst werden konnte, lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere für die Herstellung von Fensterrahmen geeignete Bauprofilleiste zu schaffen, die einen mit dem äusseren Kunststoffmantel fest und dauerhaft verbundenen Kern besitzt. Ausgehend von Profilleisten der eingangs erwähnten Gattung wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Leistenkern eine Matrix aus Polymethylmetacrylat-Schaum aufweist, der mit der Hohlprofilwand fest verbunden ist. Der Erfinder hat nämlich erkannt, dass das zur Herstellung des Profilleistenkerns in das Hohlprofil eingefüllte Methylmetacrylat gegenüber den herkömmlichen thermoplastischen Kunststoffen und insbesondere gegenüber dem für den Leistenmantel bevorzugten PVC aggressiv ist und so zu einer Vernetzung und damit zu einem ausserordentlich guten Verbund zwischen Leistenkern und Kunststoffmantel der Profilleiste führt. Ausserdem besitzt Polymethylmetacrylat-Schaum eine hohe Festigkeit, ein gutes Schall- und Wärmedämmvermögen und es ist chemisch ausserordentlich stabil. Dank der guten Haftung des Leistenkerns an dem den Leistenmantel bildenden Hohlprofil muss bei der Herstellung eines Rahmens aus der erfindungsgemässen Profilleiste an den Rahmenecken auch kein besonderer Aufwand bei der Kantenabdichtung geleistet werden, da Feuchtigkeit auch von den Ecken her nicht zwischen Hohlprofil und Leistenkern eindringen kann. Der duroplastische Hersl (bestehend aus Polymethylmetacrylat sowie gegebenenfalls Füllstoffen) der erfindungsgemässen Profilleiste führt fener dazu, dass auch. bei verhältnismässig hohen Aussentemperaturen keinerlei Wärmeverformungen auftreten, und wegen der hohen Festigkeit des Leistenkerns kann die Wandstärke des äusseren Hohlprofils besonders klein gemacht werden (sie beträgt bei einer bevorzugten Aus4ührungsform nur noch ca. 1 mm). Das erfindiings- gemäss verwendete Methylmetacrylat führt aber nicht nur zu einem guten Verbund zwischen Hohlprofil und Leistenkern, sondern es er öffnet auch die Möglichkeit, die Wirksamkeit von in den Leistenkern eingebetteten Armierunqselementen zu erhöhen, da. sich mit Methylmetacrylat ein besonders fester und dauerhafter Verbund zwischen derartigen Armierungselementen und dem übrigen Leistenkern erzeugen lässt. Obwohl sich für das den Leistenmantel bildende Hohlpro'il PVC besonders empfiehlt, können grundsätzlich auch andere thermoplastische Kunststoffe für den Leistenmantel verwendet werden, so zum Beispiel Acrylnitrylbutadienstyrol, Styrolacrylnitryl oder Acrylharz, welches absolut witterungsunempfindiich ist. Das bisher als Giessharz völlig unübliche Methylmetacrylat hat nämlich den grossen Vorzug; dass es mit praktisch allen thermoplastischen Kunststoffen einen ausserordentlich guten Verbund eingeht, so dass es mit Hilfe der erfindungsgemässen Lösung überraschenderweise gelang, das bisherige Hauptproblem der Kunst stoffessterhersteller zu lösen, nämlich eine absolut sichere und dauerhafte Verbindung zwischen dem äusseren Kunststoffmantel und dem profilleistenkern herbeizuführen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Bauprofilleiste sind in den Polymethylmetacrylat-Schaum in Leistenlängsrichtung verlaufende Armierungselemente in Form von Fäden oder Fasersträngen eingebettet, die im Abstand von der neutralen Faser des Leistenquerschnitts verlaufen. Durch diese Anordnung wird eine maximale Wirksamkeit der Armierungselemente hinsichtlich der Erhöhung der Biegesteifigkeit der Profilleiste bewirkt. Besonders empfehlenswert ist es, vorgespannte Armierungselemente in den Leistenkern einzulegen, so dass sich die fertige Profilleiste dadurch auszeichnet, dass die Armierungselemente nach dem Aushärten des Leistenkerns unter einer Längszugspannung stehen oder höchstens zugspannungsfrei sind. Die Vorspannung der Armierungselemente beim Einlegen bewirkt, dass sie (bei hinreichender Vorspannung) trotz des Schrumpfens des Kernkunststoffs in der fertigen Profilleiste nicht unter Druckbeanspruchung stehen, so dass sie bei einer Biegebeanspruchung der Profilleiste schon bei geringen Biegungen voll wirksam werden. Zweckmässigerweise werden dem Methylmetacrylat Feinstfüllstoffe wie Aluminiumhydroxydpulver, Quarzpulver, Kreide oder dergleichen beigegeben, um den Harzverbrauch und das Schrumpfen zu senken, die Festigkeit, das Schalldämpfverinögen etc. jedoch zu erhöhen. Für die Armierung empfehlen sich besonders Glasfaserrovings, jedoch können auch andere anorganische oder organische Fasermaterialien Verwendung finden, sofern sie die notwendige Zugfestigkeit aufweisen, so zum Beispiel Kohlenstoff-, Polyamid-, Sisal- und Kevlar-Fasern. Zur Herstellung der erfindungsgemässen Profilleiste empfiehlt sich ein Verfahren, bei dem ein Hohlprofil aus einem thermo plastischen Kunststoff extrudiert, in dieses unter einer Längszugspannung stehende Faserstränge eingelegt und das Hohlprofil mit Polymethylmetacrylat-Schaum gefüllt wird. Dia Vorspannung der Faserstränge bzw. der einzelnen Fasern wird dabei so gewählt, dass die Fasern nach dem Auspolymerisieren des Methylmetacrylats und dem damit einhergehenden Schrumpfen keinesfalls unter einer Druckbeanspruchung stehen, sondern entweder immer noch eine Längszugspannung aufweisen oder höchstens spannungslos sind. Zur Erzeugung der Vorspannung kann man so vorgehen, dass die Faserstränge ¯beim Extrudieren des Hohlprofils in dieses eingelegt und dabei abgebremst werden, um die Längszugspannung aufzubringen. Eine zweite Möglichkeit, die den apparativen Aufwand verringert, besteht darin, in das Hohlprofil als Armierung Kunstharzstäbe einzulegen, die in einer Kunstharzmatrix die unter einer Längszuspannung stehenden Fäden oder Fasern enthalten. Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten zeichnerischen Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Profilleiste sowie einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, es zeigen: Fig. 1: einen Schnitt durch die Profilleiste, die für die Her stellung. eines Fensterrahmens vorgesehen ist, und Fig. 2: eine schematische Darstellung einer Anlage zur konti nuierlichen Herstellung einer erfindungsgemässen Profil leiste Die in Fig. 1 dargestellte Profilleiste weist einen aus einem thermoplastischen Kunststoff als Hohlprofil extrudierten Mantel 10 mit einer einen Leistenkern 12 bildenden Füllung auf. Die Matrix des Leistenkerns besteht aus geschäumten Polymethylmetacrylat 14, welches Füllstoffpartikel 16 enthält. Ferner besitzt diese Profilleiste in die Matrix des Leistenkerns 12 eingebettete Armierungsstäbe 18, bei denen es sich um vorgefertigte Elemente handelt. Sie werden vorzugsweise etwa zur Hälfte von den Glasfäden 20 von Glasrovings sowie zur Hälfte von einem Harz, insbesondere Polyester, gebildet, in das die Glasfaserrovings eingebettet werden, solange sie unter einer Längszugspannung stehen, wobei diese Zugspannung so gross gewählt wird, dass die Glasfäden nach dem Aushärten des Harzes der Armierungsstäbe 18 und dem Polymerisieren des die Matrix des Leistenkerns 12 bildenden Methymetacrylats nach wie vor unter einer Längszugspannung stehen oder höchstens spannungsfrei sind, keinesfalls aber auf Druck beansprucht werden. Erfindungsgemäss sind die Armierungsstäbe 18 im grössmöglichen Abstand von der neutralen Faser des Profilquerschnitts angeordnet - für die zeichnerische Darstellung soll angenommen werden, dass die neutrale Faser ungefähr a der mit dem Kreuz 26 versehenen Stelle verläuft. Während bei der Herstellung der Profilleiste gemäss Fig. 1 zweckmässigerweise so vorgegangen wird, dass man das den Kunststoff- mantel 10 bildende Hohlprofil kontinuierlich extrudiert, dann aber diskontinuierlich weiterarbeitet, zeigt die Figur 2 eine Anlage, mit der eine erfindungsgemässe Profilleiste kontinuierlich hergestellt werden kann, wobei die der Armierung dienenden Fäden, Faserstränge oder dergleichen jedoch unmittelbar in die Matrix des Leistenkerns eingebettet werden. Die Fig. 2 zeigt die Anlage in der Draufsicht. Sie besitzt einen ersten Extruder 28 zum Extrudieren schmelzflüssigen PVCs, welches in einem Extrusionswerkzeug 30 zu dem den Kunststoffmantel bildenden Hohlprofil geformt wird. In dieses presst ein Extruder 32 kaltes Methylmetacrylat, welches ein Schäumungsmittel enthält, so dass es in dem beheizten Extrusionswerkzeug 30 aufgeschäumt wird. Gleichzeitig werden von Spulen 34 Glasrovings 36 abgezogen und mit Hilfe des Extrusionswerkszeugs 30 in die Füllung des äusseren Kunststoff-Hohlprofils eingelegt. Extrusionswerk zeuge, mit denen ein äusserer Kunststoffmantel geformt, in diesen kontinuierlich Verstärkungen eingelegt werden können und der vom Mantel gebildete Hohlraum mit einer Füllung versehen werden kann, sind bekannt, so dass sie hier nicht näher geschildert zu werden brauchen. In einer Kalibrierbüchse 40 wird unter gleichzeitigem Aushärten des äusseren Hohlprofils und der den Leistenkern bildenden Füllung die Profilleiste kalibriert, so dass sie mit Hilfe von angetriebenen Bändern oder Raupen 42 einer als Ganzes mit 44 bezeichneten Abzugsvorrichtung abgezogen werden kann Diese Abzugsvorrichtung bringt zusammen mit an den Glasrovings 26 an-greifenden Bremsen 37 die Längszugspannung auf die Glasrovings auf. Dadurch, dass das Material für die Matrix des Leistenkerns dem äusseren Kunststoff-Hohlprofil unter Druck zugeführt wird, er übrigt sich eine aufwendige Vakuumkalibrierung des Hohlprofils. Presst man das Methylmetacrylat in das noch heisse Hohlprofil, so kann das Methylmetacrylat kalt zugeführt werden, da es an der heissen Wand des äusseren Hohlprofils zu polymerisieren beginnt. Dies ist in verschiedner Hinsicht vorteilhaft, unter anderem deshalb, weil dann das kalte Methylmetacrylat das äussere Hohlprofil kühlt; ausserdem härtet aber die Füllung zunächst an der Innenseite des Hohlprofils aus, so dass die Wand der Profilleiste auch bei geringsten Wandstärken des äusseren Hohlprofils besonders glatt wird. Wenn vorstehend von in Leistenlängsrichtung verlaufenden Fäden oder Fasern die Rede ist, so soll darunter verstanden werden, dass die Fäden oder Fasern im Gegensatz zu den üblicherweise zur Verstärkung verwendeten, regellos angeordneten Wirrfasern oder -fäden regelmässig orientiert sind und in Leistenlängsrichtung verlaufen.

Claims: P a t e n't a n s p r ii c h e 1. Bauprofilleiste, insbesondere Profilleiste für die Herstel lung von Fensterrahmen, mit einem Hohlprofil aus einem thermo plastischen Kunststoff und# einem in diesem angeordneten und mit der Hohlprofilwand verbundenen Leistenkern, der zumindest teilweise aus an die Hohlprofilwand angrenzendem Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistenkern eine Matrix aus Polymethylmetacrylat-Schaum aufweist, der mit der Hohlprofilwand fest verbunden ist. 2. Leiste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Polymethylmetacrylat-Schaum in Leistenlängsrichtung verlau fende Armierungselemente in Form von Fäden oder Fasersträngen eingebettet sind, die im Abstand von der neutralen Faser des Leistenquerschnitts- verlaufen. 3. Leiste nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Armie rungselemente nach dem Aushärten des Leistenkerns unter einer Längszugspannung stehen oder höchstens zugspannungsfrei sind. 4. Leiste nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das geschäumte Polymethylmetacrylat Feinst füllstoffe wie Aluminiumhydroxydpulver, Quarzpulver, Kreide oder dergleichen enthält. 5. Leiste nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstränge Glasfaserrovings sind. 6. Leiste nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierungselemente Kunstharzstäbe sind, in die unter einer Längszugspannung stehende Fäden oder Fasern eingebettet sind. 7. Verfahren zur Herstellung einer Leiste nach Anspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass ein Hohlprofil aus einem thermo plastischen Kunststoff extrudiert, in dieses unter einer Längszugspannung stehende- Faserstränge eingelegt und das Hohlprofil mit Polymethylmetacrylat-Schaum gefüllt wird. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstränge beim Extrudieren des Hohlprofils in dieses ein gelegt und dabei abgebremst werden, um die Längszugspannung aufzubringen. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in das noch heisse Hohlprofil Methylmetacrylat hineingepresst wird. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Methylmetacrylat in zumindest nahezu kaltem Zustand in das Hohlprofil eingebracht wird.

Inventors: FRANK, LOTHAR, SCHOCK, KARL
Applicants: SCHOCK & CO. GMBH
Application year: 1979
Main classification: E06B3
IPC codes: E06B3