METAL SECTION FOR REINFORCING PLASTICS HOLLOW SECTIONS, PLASTICS HOLLOW SECTIONS REINFORCED BY SUCH A METAL SECTION AND A FRAME WHICH IS MADE OF A PLASTICS HOLLOW SECTION THUS REINFORCED

Abstract: 1. Metal section for reinforcing plastics hollow sections, having at least one stiffening bead formed in at least one of its longitudinal walls, oriented parallel to the longitudinal axis of the section protruding in the direction of the interior of the hollow metal section and being open to the outside thereof and having a length which is at least substantially equal to the length of the hollow metal section, characterized in that the stiffening bead (9; 10) as measured from the outside has a depth of at least four times, especially at least six times the thickness of the sheet metal gage of the section, and in that said section is made to such a dimension that it contacts the hollow plastics section when mounted in said hollow plastics section under spring elastic deformation of said stiffening bead.

Description: Metallprofil zur Verstärkung von Kunststoffhohlprofilen, durch ein solches Metallprofil verstärktes Kunststoffhohlprofil und Rahmen aus einem solcherart verstärkten Kunststoffhohlprofil Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Metallprofil zur Verstärkung von Kunststoffhohlprofilen, durch solche Metallprofile verstärkte Kunststoffhohlprofile sowie Rahmen, insbesondere Fensterrahmen und Türrahmen, die zumindest teilweise aus solchen verstärkten Kunststoffhohlprofilen hergestellt sind. Kunststoffhohlprofile werden insbesondere im Bereich der Hochbautechnik zur Herstellung von Rahmenelementen, insbesondere Fensteftahmen und Türrahmen, verwendet. Solche Kunststoff hohlprofile zeichnen sich in wirtschaftlicher Hinsicht durch besondere Preisgünstigkeit und in technischer Hinsicht durch gute thermische Kenndaten, speziell durch eine geringe Wärmeleitfähigkeit, und durch eine anderen Werkstoffen überlegene Verwitterungsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus. Nachteilig sind die Kunststoffhohlprofile jedoch hinsichtlich ihrer geringen Biegesteifigkeit und Verwindungssteifigkeit. Es ist bekannt, die Biegesteifigkeit und Verwindungssteifigkeit solcher Kunststoffhohlprofile durch Einschieben offener, meist U-förmiger Metallprofile zu verbessern. Die erzielbaren Verbesserungen sind jedoch nicht zufriedenstellend, da einerseits die eingeschobenen Metallprofile selbst eine nicht ausreichende Biegesteifigkeit und Verwindungssteifigkeit aufweisen und andererseits der durch das Einschieben des Metallprofils in das Kunststoffhohlprofil bewirkte Verbund nicht schlüssig genug ist, um die Biegesteifigkeit und die Verwindungssteifigkeit des Gesamtprofils, also des durch das eingeschobene Metallprofil verstärkten Kunststoffhohlprofils in dem theoretisch zu erwartenden Ausmass zu verbessern. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Metallprofil zur effektiveren Verstärkung von Kunststoffhohlprofilen zu schaffen, das heisst ein Metallprofil, das in sich eine verbesserte Biegesteifigkeit und Verwindungssteifigkeit aufweist und diese Festigkeit verbessert auf das Kunststoffhohlprofil überträgt, ein durch ein solches eingeschobenes Metallprofil verstärktes Kunststoffhohlprofil mit verbesserten Steifigkeitskenndaten zu schaffen und schliesslich ein Rahmenelement zu schaffen, das durch Verwendung der versteiften Kunststoffhohlprofile bei einseitiger Aufhängung eine verbesserte Verwindungssteifigkeit quer zur Rahmenebene und eine verbesserte Biegesteifigkeit in der Ebene der Rahmenebene aufweist. Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung ein Metallprofil, das die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist. Das durch ein solches eingeschobenes Metallprofil verstärkte Kunststoffhohlprofil ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffhohlprofil innen mit mindestens einer glatten, ebenen und unprofilierten Innenwandfläche an mindestens einer gesickten Aussenwandfläche des eingeschobenen Metallprofils anliegt. Der Rahmen, insbesondere Fensterrahmen oder Türrahmen, der Erfindung schliesslich ist dadurch gekennzeichnet, dass er ein das Kunststoffhohlprofil verstärkendes Metallprofil enthält und insbesondere ein verstärktes Kunststoffhohlprofil mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen enthält. Das Metallprofil kann die parallel zur Längsachse verlaufende Versteifungssicke entweder nur in einer Längswand des Profils oder in mehreren Längswänden oder schliesslich auch in allen Längswänden des Profils ausgebildet enthalten. Ausserdem kann jede Längswand, das heisst, bezogen auf den Querschnitt des Profils, jeder Schenkel des Profils, eine oder mehrere solcher Versteifungssicken aufweisen. Bei Ausbildung nur einer Versteifungssicke in einer Wand braucht diese Versteifungs sicke nicht in der Mitte der Höhe bzw. Breite der Längswand angeordnet zu sein, sondern kann beispielsweise auch relativ dicht an einer Kante verlaufen, die durch diese Längswand gebildet wird. Bei Ausbildung von mehr als einer Versteifungssicke in einer Längswand des Metallprofils sind diese parallel zueinander und parallel zur Längsachse des Metallprofils verlaufenden Versteifungssicken vorzugsweise derart zueinander ausgebildet, dass sie im Schnitt quer zu ihrer Längsrichtung eine gleich mässige Wellung der Längswand des Metallprofils ergeben. Diese Wellung kann sich entweder über die gesamte Breite der Längswand erstrecken oder kann alternativ auf einen Teilbereich einer solchen Längswand beschränkt bleiben, so dass die jeweilige Längswand also zusätzlich zu einem über die gesamte axiale Länge des Metallprofils sich erstreckenden gewellten Wandbereich plane, streifenförmige Wandbereiche aufweist. Eine Verbesserung der Biegesteifigkeit des Metallprofils kann bereits bei der Ausbildung nur relativ flacher Sicken erzielt werden. Der ungünstigste Fall ist dabei der, dass in einer Längswand des Metallprofils jeweils nur eine flache Sicke in der Mitte der Längswand, bezogen auf deren Breite, angeordnet ist. Eine Verbesserung der durch eine solche flache Sicke erzielbaren Biegesteifigkeit wird bereits dadurch erzielt, dass die flache Sicke aus der Mitte der Wandfläche zu einer Kante hin herausverlegt wird. Insgesamt trägt die flache Sicke jedoch nur wenig zur Verbesserung der Biegesteifigkeit des Metallprofils und praktisch nichts zur Verbesserung der Verwindungssteifigkeit des Metallprofils bei. Wesentlich bessere Ergebnisse werden mit relativ tiefen Sicken erzielt. Das Metallprofil weist daher nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise eine lichte Tiefe der Versteifungssicke bzw. der Versteifungssicken auf, die mindestens das Vierfache, vorzugsweise mindestens das Sechsfache der Materialstärke des Metall Profils beträgt. Unter "lichter Tiefe" wird dabei der Abstand von der an die Sicke angrenzenden äusseren Oberfläche der Wand des Metallprofils bis zum tiefsten Punkt der Sohle der Sicke verstanden. SolchentiefenVersteifungssicken weisen gegenüber den flachen Versteifungssicken wesentliche Vorteile auf. So bewirken die tiefen Sicken eine bessere Biegesteifigkeit und insbesondere eine Verwindungssteifigkeit des Metallprofils. Sie bewirken für das Metallprofil weiterhin eine gewisse Elastizität senkrecht zur Längsrichtung der Versteifungssicken, wodurch eine besonders gute Anbindung des Metallprofils an das Kunststoffhohlprofil erhalten wird. Es kann dadurch insbesondere mit dünneren Materialstärken als bei einem Metallprofil mit flacher Sicke gearbeitet werden. Die tiefen Versteifungssicken sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie nach aussen zu eine lichte Offnungsbreite, also einen lichten Abstand von einer äusseren Sickenkante zur gegen überliegenden äusseren Sickenkante, aufweisen, der mindestens gleich der lichten Tiefe der Versteifungssicke ist. Vorzugsweise sind weiterhin in zumindest einer Längswand des Metall Profils mindestens zwei der tiefen Versteifungssicken in der Weise nebeneinanderliegend ausgebildet, dass die beiden nebeneinander verlaufenden tiefen Versteifungssicken eine durchgehende Wellung der Längswand ergeben. Die mit solchen Metallprofilen verstärkten Kunststoffhohlprofile weisen ein im Querschnitt geschlossenes Innenprofil auf, das zumindest eine vollkommen plane und ebene unprofilierte Innenwandfläche aufweist, die an mindestens einer gesickten Wand des Metallprofils, vorzugsweise an der mit einer tiefen Doppelsicke versehenen gewellten Metallprofilwand anliegt. Mit anderen Worten, das Kunststoffhohlprofil, in das das mit den tiefen Sicken versehene Metallprofil eingeschoben oder eingeschlagen ist, greift zumindest in den Bereich, in dem die tiefen Sicken des Metallprofils ausgebildet sind, in keiner Weise in diese Sicken ein. Durch ein solches Fehlen eines formschlüssigen Eingriffs zwischen dem Metallprofil und dem Kunststoffhohlprofil wird überraschenderweise ein Verbundprofil, also ein verstärktes Kunststoffhohlprofil, erhalten, das hinsichtlich seiner Kenndaten sowohl für die Beigesteifigkeit als auch# gleichzeitig für die Verwindungssteifigkeit optimale Ergebnisse zeigt. Diese Ergebnisse können dadurch weiter ver bessert werden, dass das Kunststoffhohlprofil das Metallprofil unter mechanischer Vorspannung umschliesst und umspannt. Diese mechanische Vorspannung des tiefgesickten Metallprofils in dem Kunststoffhohlprofil kann dadurch herbeigeführt werden, dass das Metallprofil im entspannten Zustand mit geringem Ubermass ausgebildet und unter geringer federelastischer Verformung in das Hohlprofil eingeschlagen wird und/oder dass ein kaltes Metallprofil in ein gleichmässig erwärmtes Kunststoffhohlprofil eingeschoben und die erhaltene Einschubstruktur anschliessend auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Dadurch wird ein thermisches Aufschrumpfen des Kunststoffhohlprofils auf das Metallprofil erzielt. In jedem Fall wird auf diese Weise ein Verbundprofil erzielt, das durch allein formschlüssigen Eingriff zwischen einem verstärkenden Metallprofil und einem komplemantär innenprofilierten Kunststoffhohlprofil nicht erzielbar ist. Dieser Verbund kann durch spannende und fixierende, insbesondere selbstschneidende Metallschrauben verbessert werden, die von aussen her durch das Kunststoffhohlprofil hindurch in zumindest eine Wand zumindest einer Versteifungssicke eingeschraubt sind. Die Achse der Schraube kann dabei sowohl in Richtung der Tiefe der Sicke verlaufen, so dass also die Schraube die Sohle der Sicke durchsetzt, als auch senkrecht zu dieser Richtung liegen, so dass also die Schraube eine oder beide Seitenwände der Sicke durchsetzt. Aus solchen verstärkten Kunststoffhohlprofilen hergestellte Rahmen für den Hochbau, insbesondere Fensterrahmen und Türrahmen, zeichnen sich durch eine verbesserte Steifigkeit sowohl bei quer zur Rahmenfläche einwirkenden Kräften, beispielsweise Windkräften, als auch bei Kräften aus, die in der Ebene des Rahmens einwirken, beispielsweise also hinsichtlich der durch das Eigengewicht der Rahmen verursachten Kräfte bei einseitiger Aufhängung. Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 im Querschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel des Metallprofils; und Fig. 2 ein verstärktes Kunststoffhohlprofil mit einem zweiten Ausführungsbeispiel des Metallprofils. In der Fig. 1 ist im Querschnitt ein Metallprofil 1 zur Verstärkung von Kunststoffhohlprofilen dargestellt. Das im Querschnitt offene Metallprofil hat im wesentlichen die Form eines C-Profils. Zwei der Längswände des Metallprofils 1, nämlich die beiden einander gegenüberliegenden Längswände 2 und 3, weisen jeweils eine Versteifungssicke 4 bzw. 5 auf. Bezogen auf die Breite bzw. Höhe der Längswände 2,3 sind die Versteifungssicken 4,5 nicht in der Mitte der Längswände 2,3, sondern im Bereich der Profilkanten 6,7 angeordnet, die die Längsflächen 2 bzw. 3 mit der diese beiden Längsflächen verbindenden Längsfläche 8 bilden. In der Längsfläche 8 sind aneinandergrenzend zwei tiefe Versteifungssicken 9 und 10 ausgebildet, deren Tiefe das Siebenfache der Materialstärke, das heisst der Wandstärke des Metallprofils, beträgt. Die tiefen Versteifungssicken 9 und 10 sind so zueinander angeordnet, dass sie eine gleichmässige Wellung der Längsfläche 8 bilden. Die Innenschenkel 11 und 12 des Metallprofils 1 verlaufen nicht im rechten Winkel zu den Längswänden 2 und 3, sondern schliessen jeweils mit diesen Längswänden einen Winkel von etwas grösser als 900 ein. Beim Einschlagen eines solchen Metallprofils in ein rechtwinkliges Kunststoffhohlprofils werden diese Seitenschenkel geringfügig federelastisch verformt, so dass das Metallprofil unter Vorspannung in dem Kunststoffhohlprofil sitzt. Dabei ist zu beachten, dass die in Fig. 1 gezeigte Darstellung nicht massstäblich, sondern der besseren Erkennbarkeit halber übertrieben worden ist. Ein zweites Ausführungsbeispiel eines Metallprofils 1' ist in der Fig. 2 dargestellt, und zwar eingeschoben in ein Kunststoffhohlprofil 13. Das Kunststoffhohlprofil 13, beispielsweise ein Fensterrahmenprofil, ist nur im Ausschnitt angedeutet, da die Gesamtgestaltung eines solchen Kunststoffhohlprofils nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung und dem Fachmann ohnehin geläufig ist. Das Kunststoffhohlprofil 13 weist einen Hohlraum 14 auf, der von vier rechtwinklig zueinanderstehenden vollkommen planen Innenwandflächen 17 umschlossen ist. Das Hohlprofil 13 ist thermisch auf das Metallprofil aufgeschrumpft. Die seitlichen Schenkel oder Längswände 2' und 3' des Metallprofils 1' weisen keine Versteifungssicken auf. Die Innenschenkel 11' und 12' des Metallprofils 1' sind exakt rechtwinklig zu den Längswänden 2' und 3' angeordnet. Die Längswand 8' des Metallprofils 1' weist zwei tiefe Versteifungssicken 9,10 auf, von denen jede eine lichte Tiefe von ungefähr dem Achtfachen der Materialstärke und eine lichte öffnungsbreite von ungefähr dem 15fachen der Materialstärke aufweist. Die Sicken 9 und 10 öffnen sich zu der bzw. auf der vollkommen planen Innenwandfläche 15 des Hohlraumes 14 des Kunststoffhohlprofils 13. Auf dieser Innenwandfläche 15 sind also keinerlei Vorsprünge ausgebildet, die in die Sicken 9 oder 10 eingreifen. Der Verbund zwischen dem Metallprofil 1' und dem Kunststoffhohlprofil 13 ist durch eine Metallschraube 16 verstärkt.

Claims: Patentansprüche 1. Metallprofil zur Verstärkung von Kunststoffhohlprofilen, g e k e n n z e i c h n e t durch mindestens eine in mindestens einer Längswand (2;3;8) des Metallprofils (1) ausgebildete parallel zur Längs achse des Metallprofils verlaufende und zum Inneren des Metallprofils vorspringende, nach aussen offene und nicht flachgedrückte Versteifungssicke (4;5;9;10), die sich zu mindest im wesentlichen über die gesamte Länge des Metall profils erstreckt. 2. Metallprofil nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass das Metallprofil (1) ein im Querschnitt offenes Pro fil ist. 3. Metallprofil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass die Versteifungssicke (9;10) von aussen gemessen eine lichte Tiefe von mindestens der vierfachen, insbesondere mindestens der sechsfachen Materialstärke aufweist. 4. Metallprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass die lichte Breite der Versteifungssicke (9;10) minde stens gleich der lichten Tiefe der Versteifungssicke ist. 5. Metallprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass in mindestens einer Längswand (8) des Metallprofils (1) mehr als eine Versteifungssicke (9,10) derart ausgebildet sind, dass die Längswand (8) zumindest in einem Teilbereich zumindest im wesentlichen gleichmässig und stetig gewellt ist. 6. Durch ein eingeschobenes Metallprofil nach einem der An sprüche 1 bis 5 verstärktes, im Querschnitt geschlossenes Kunststoffhohlprofil, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass das Kunststoffhohlprofil (13) innen mit mindestens einer ebenen, unprofilierten Fläche (15) an mindestens einer ge- sickten Wand (8) des Metallprofils (1') anliegt. 7. Verstärktes Kunststoffhohlprofil nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass das Kunststoffhohlprofil (13) das Metallprofil (1') unter mechanischer Vorspannung umspannt. 8. Verstärktes Kunststoffhohlprofil nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass das Kunststoffhohlprofil (13) auf das Metallprofil (1;1') thermisch aufgeschrumpft ist und/oder das Metall profil unter federelastischer Verformung in das Kunststoff hohlprofil eingeschlagen ist. 9. Verstärktes Kunststoffhohlprofil nach einem der Ansprüche o bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass mindestens eine Wand mindestens einer Versteifungs sicke (9) von mindestens einer Schraube (16) durchsetzt ist die von aussen her durch das Kunststoffhohlprofil (13) hindurch eingedreht ist. 10. Rahmen, insbesondere Fenster- oder Türrahmen, g e k e n n z e i c h n e t durch ein verstärktes Kunststoffhohlprofil (1',13) nach einem der Ansprüche 6 bis 9.

Inventors: DETTMAR, ULRICH
Applicants: KARLSTADTER FENSTER- U. ELEMENTEBAU GBMH & CO. KG
Application year: 1981
Main classification: E06B3
IPC codes: E06B3