DE3407121A1

DE3407121A1 - Verbundprofil, insbesondere fuer rahmen von fenstern, tueren und fassadenelementen

Info

Publication number: DE3407121A1
Application number: DE19843407121
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl.-Ing. 7031 Nufringen Ensinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-02-28
Filing date: 1984-02-28
Publication date: 1985-09-05

Description

Beschreibung:
Verbundprofil, insbesondere für Rahmen von Fenstern, Türen und Fassadenelementen Die Erfindung betrifft ein Verbundprofil, insbesondere für Rahmen von Fenstern, Türen und Fassadenelementen, mit einem metallischen Innenteil, einem metallischen Außenteil und wenigstens einem diese Teile unter Ausbildung einer Wärmedämmbrücke miteinander verbindenden Isoliersteg aus Kunststoff, wobei der Isoliersteg an seinen den Innen- und Außenteilen zugekehrten Randbereichen formschlüssig mit Metallstegen verbunden ist und die Metallstege mit ihren freien Rändern in Nuten der Innen- und Außenteile eingreifen.
Bei einem bekannten Verbundprofil dieser Art (DE-OS 32 23 343) erfolgt die formschlüssige Verbindung des Isoliersteges mit den Metallstegen dadurch, daß der den Isoliersteg bildende Kunststoff Durchbrechungen des Metallsteges durchdringt.
Da derartig durchbrochene Metallstege in der Fertigung verhältnismäßig aufwendig sind, ist es Aufgabe der Erfindung, die Metallstege auf andere Weise längsschubfest mit dem Isoliersteg zu verbinden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Metallstege an ihren mit dem Isoliersteg verbundenen Flächen Rauhigkeiten in Form von Vertiefungen und/oder Erhöhungen aufweisen und der den Isoliersteg bildende Kunststoff in die Vertiefungen und Erhöhungen des Metallsteges formschlüssig eindringt bzw. sie formschlüssig umschließt.
Es wurde in überraschender Weise gefunden, daß bereits Rauhigkeiten in Gestalt von Vertiefungen und/oder Erhöhungen einen längsschubfesten Formschluß zwischen den Metallstegen und dem Kunststoff des Isolierstegs ergibt, der alle gestellten Anforderungen erfüllt, ohne daß dabei durchgehende Brücken aus Kunststoff durch die Metallstege hindurch erforderlich waren.
Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen: Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Verbundprofils; Fig. 1a eine Seitenansicht eines Metallstegs; Fig. 1b vergrößerte Teilquerschnittsansichten und 1c des Verbindungsbereiches zwischen dem Metallsteg und einem Isoliersteg; Fig. 2 Teilquerschnittsansichten weiterer bis 4 Ausführungsformen von Verbundprofilen.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besteht ein Verbundprofil, aus welchem Rahmen von Fenstern, Türen, Fassadenelementen od. dgl. hergestellt werden können, aus einem metallischen Innenteil 1 und einem metallischen Außenteil 2, die durch zwei Isolierstege 3, 4 wärmedämmend miteinander verbunden sind. Das Verbundprofil erstreckt sich mit dem in Fig. 1 dargestellten Querschnitt gleichförmig senkrecht zur Zeichnungsebene und kann je nach Bedarf eine unterschiedliche Länge haben. Die Innen- und Außenteile 1, 2 können aus Aluminium, Aluminiumlegierung, Stahl oder anderem Metall bestehen. Als Kunststoff für die Herstellung der Isolierstege 3, 4 eignet sich insbesondere Polyamid oder Polyäthylenterephthalat, wobei diese Kunststoffe auch durch Glasfasern oder andere Zuschlagstoffe verstärkt sein können. Günstig ist es, wenn die Isolierstege 3, 4 aus einem Kunststoff von poröser oder zelliger Struktur bestehen, insbesondere aus geschäumtem Kunststoff.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind an den den Innen- und Außenteilen zugekehrten Randbereichen der Isolierstege 3, 4 Metallstege 5 eingebettet. Diese Metallstege 5 weisen jeweils ein aus dem Isoliersteg 3, 4 herausragendes, im Querschnitt dreiecks- oder schwalbenschwanzförmig ausgebildetes Ende 6 auf. Ein an dieses Ende 6 anschließender Teil 7 des Metallsteges 5 weist Vertiefungen 8 auf (siehe auch Fig. 1a und 1b).
Die Vertiefungen 8 können als kreisförmige oder längliche Ausnehmungen ausgebildet sein, die in mehreren Reihen auf den Seitenflächen der Metallstege 5, gegebenenfalls auch zueinander versetzt, angeordnet sein können. Die Vertiefungen können auch als Riefungen oder Rändelungen, vorzugsweise parallel zur Längsachse der Metallstege 5, ausgebildet sein. Auch mikroskopisch kleine Vertiefungen in Form kleiner oder größerer Oberflächenrauhigkeiten können den gewünschten Zweck erfüllen.
Wie dargestellt, dringt der die Isolierstege 3, 4 bildende Kunststoff in die Vertiefungen 8 ein, so daß auf diese Weise der Isoliersteg mit den beiden Metallstegen 5 durch Formschluß unverrückbar verbunden ist. Das Eindringen des die Isolierstege 3, 4 bildenden Kunststoffes in die Vertiefungen 8 im Metallsteg 5 erreicht man vorteilhafterweise dadurch, daß man den die Isolierstege 3, 4 bildenden Kunststoff an die in entsprechendem Abstand gehaltenen Metallstege 5 anspritzt, anextrudiert, angießt oder anpreßt, so daß sich die aus Fig. 1 ersichtliche Anordnung von jeweils zwei Metallstegen 5 in einem der Isolierstege 3 oder 4 ergibt.
Die Fig. 1c zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Verbindung eines Metallsteges 5 mit einem Isoliersteg 3. Die Rauhigkeiten am Metallsteg, welche die innige Verbindung mit dem Kunststoffmaterial des Isoliersteges 3 ergeben, sind im Gegensatz zu Fig. 1b in Fig. 1c nicht als Vertiefungen, sondern als Erhöhungen 28 in Form kleiner, kreisrunder oder länglicher Noppen oder auch längsweise verlaufender, durchgehender oder unterbrochener Stege ausgebildet. Auch auf diese Weise ergibt sich eine längsschubfeste Formschlußverbindung zwischen Isoliersteg 3 und Metallsteg 5.
Soweit zur Erzielung der beschriebenen Formschlußverbindung längliche Elemente (Vertiefungen oder Erhöhungen) Anwendung finden, können diese auch quer zur Längsachse des Metallsteges, insbesondere auch schräg verlaufend ausgebildet sein.
Bei der Verbindung der beiden Außenteile 1, 2 zu einem Verbundprofil kommt es nunmehr lediglich noch darauf an, die aus den Isolierstegen 3, 4 herausragenden Enden 6 der Metallstege 5 fest mit den Teilen 1, 2 zu verbinden. Wie dargestellt, weisen die beiden Innen- und Außenteile 1, 2 jeweils nach einwärts vorstehende Außenstege 9 sowie Innenstege 11 auf, die sich jeweils über die gesamte Länge der Teile 1, 2 erstrecken. Die Außenstege 9 haben bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform von vornherein und unveränderlich die aus der Zeichnung ersichtliche Querschnittsform, während die Innenstege 11 zunächst etwa senkrecht von den Teilen 1, 2 abstehen. Nach Einsetzen oder Einschieben der jeweiligen Enden 6 zwischen die Stege 9 und 11 werden die Innenstege 11 formschlüssig an die Enden 6 herangebogen, was beispielsweise dadurch erfolgen kann, daß man durch die von den Teilen 1, 2 und den Isolierstegen3, 4 gebildete Kammer des Verbundprofils einen entsprechenden Dorn unter Kraftaufwendung hindurch zieht. Nach diesem "Anwalzen" oder "Anstemmen" nehmen die Innenstege 11 die in Fig. 1 dargestellte Schräglage ein. Da sich bei entsprechender Kraftaufwendung zwei Metalle an ihren Berührungsflächen nahezu stoffschlüssig, d. h. unverschiebbar miteinander verbinden, läßt sich auf diese Weise eine praktisch unlösliche, auch höchsten Beanspruchungen standhaltende Verbindung zwischen den Enden 6 und damit den Isolierstegen 3 einerseits und den Innen- und Außenteilen 1, 2 des Verbundprofils andererseits herstellen. Die stoffschlüssige Verbindung der Metallstege 5 mit den Teilen 1, 2 wird dann besonders fest, wenn die Metallstege 5 und die Teile 1, 2 aus demselben Metall, beispielsweise Aluminium oder Aluminiumlegierung, bestehen. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung können die Enden 6 der Metallstege 5 auch durch Verschweißung oder Verklebung mit den Innen- und Außenteilen 1, 2 des Verbundprofils verbunden werden.
Wegen der unverrückbaren, formschlüssigen Verbindung zwischen Isoliersteg 3, 4 und Metallsteg 5 einerseits und der z. B. stoffschlüssigen, rutschfesten Verbindung zwischen dem Ende 6 der Metallstege 5 und den Teilen 1, 2 des Verbundprofils andererseits ergibt sich insgesamt eine vollkommen schubfeste Verbindung zwischen den Isolierstegen 3, 4 und den Teilen 1, 2 des Verbundprofils.
Die Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Einander entsprechende Teile sind in Fig. 1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Wie dargestellt, ist in Fig. 2 zwischen Außen- und Innensteg 9 bzw. 11 ein einstückig mit dem metallischen Teil 2 verbundener Metallsteg 15 angeordnet, der ebenfalls Oberflächenrauhigkeiten in Form von Erhöhungen 28 (die Vertiefungen 8 würden den gleichen Zweck erfüllen) aufweist. Die in Fig. 2 dargestellten Erhöhungen 28 entsprechen also genau den Erhöhungen 28 gemäß Fig. 1c.
Der Metallsteg 15 ist somit im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß Fig. 1 zunächst nicht Bestandteil des Isoliersteges 3, sondern ist direkt und einstückig mit dem Teil 2 des Verbundprofils verbunden. Um den Formschluß zwischen Isoliersteg 3 und Metallsteg 15 herzustellen, wobei das Kunststoffmaterial des Isoliersteges 3 formschlüssig in die Vertiefungen 8 eindringt oder die Erhöhungen 28 formschlüssig umschließt, wird der den Isoliersteg 3 bildende Kunststoff zwischen den in entsprechendem Abstand gehaltenen Innen- und Außenteilen 1, 2 des Verbundprofils derart eingebracht, z. B. eingespritzt, daß an den Randbereichen des sich so bildenden Isoliersteges 3 eine Füllung der zwischen den Außen- und Innenstegen 9, 11 gelegene Nut sowie der Formschluß zwischen den Vertiefungen 8 bzw. Erhöhungen 28 und dem Kunststoff eintritt. Ein nachträgliches Anpressen des Innensteges 11 ist in diesem Falle nicht erforderlich. Auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind die Isolierstege 3, 4 vollkommen unverschieblich mit den Innen- und Außenteilen 1, 2 des Verbundprofils verbunden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 3 sind - ähnlich wie in Fig. 1 - Metallstege 25 mit Erhöhungen 28 in die Randbereiche der Isolierstege 3, 4 eingebettet. Statt der Erhöhungen 28 könnten auch wiederum Vertiefungen 8 vorgesehen sein.
Im Gegensatz zu Fig. 1 ragen in Fig. 3 jedoch die Metallstege 25 nicht nach oben, sondern seitlich aus den Isolierstegen 3 heraus. Zur Verbindung mit den Innen- und Außenteilen 1, 2 des Verbundprofils dienen mit diesen Teilen einstückig verbundene Stege 29, die zunächst unter Ausbildung einer entsprechenden Nut von den Teilen 1 und 2 abstehen. Nach Einfügen der mit den Metallstegen 25 verbundenen Isolierstege 3, 4 werden die Stege 29 in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise an und um die herausragenden Enden der Metallstege 25 herum geformt, beispielsweise durch entsprechendes Verwalzen oder Verstemmen. Auch eine Verbindung durch Verschweißen oder Kleben ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 grundsätzlich möglich.
Bei der weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 4 ist zur Verbindung der Innen- und Außenteile 1, 2 des Verbundprofils ein als Hohlkammerprofil ausgebildeter Isoliersteg 30 aus Kunststoff vorgesehen.
Der Isoliersteg 30 weist an seinen den Teilen 1, 2 zugekehrten Seiten jeweils einen eingebetteten Metallsteg 35 mit Vertiefungen 38 auf. Die Vertiefungen 38 könnten auch durch Erhöhungen 28 ersetzt sein. Die Einbettung des Metallsteges 35 in den Isoliersteg 30 derart, daß das Kunststoffmaterial des Isoliersteges in die Vertiefungen 38 formschlüssig eindringt oder entsprechende Erhöhungen formschlüssig umschließt, erfolgt durch Anspritzen des Isolierstegs 30 an die Metallstege 35. Wie dargestellt, ragen die Metallstege 35 ähnlich wie in Fig. 3 jeweils beidseits aus dem hohlen Isoliersteg 30 heraus. Die herausstehenden Enden können in der im Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebenen Weise mit den Innen- und Außenteilen 1, 2 des Verbundprofils verbunden werden.
Wie in Fig. 4 gestrichelt dargestellt, weist die dem Isoliersteg 30 jeweils zugekehrte Bodenfläche einer diesen Steg 30 aufnehmenden Nut im Innen- und Außenteil 1, 2 eine Querrändelung 36 auf. Durch die Rändelung wird die Berührungsfläche zwischen dem Isoliersteg 30 und den jeweiligen Innen- und Außenteilen 1, 2 verkleinert. Hierdurch wird der Wärmeübergang von den metallischen Innen- und Außenteilen 2 auf den Isoliersteg 30 herabgesetzt. Die in Fig. 4 dargestellte Rändelung 36 könnte zur Erreichung des gleichen Zwecks auch in Längsrichtung des Verbundprofils, also senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 4, ausgebildet sein.
In der von den Innen- und Außenteilen 1, 2 sowie den Isolierstegen 3, 4 umschlossenen Kammer (Fig. 1) bildet sich leicht eine Konvektionsströmung aus, die in unerwünschter Weise Wärme zwischen den Teilen 1 und 2 transportiert. Um eine solche, in der Zeichnungsebene der Fig. 1 erfolgende Konvektionsströmung zu unterbinden, können von den Isolierstegen 3, 4 Querwände 12, 13 abstehen, die in Fig. 1 gestrichelt dargestellt sind. Solche Querwände können auch im Innern des den Isoliersteg 30 bildenden Hohlkammerprofils bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform vorgesehen werden.
Zur Erzielung der eine formschlüssige Verbindung zwischen Isoliersteg 3, 4 und Metallsteg 5 ergebenden Oberflächenrauhigkeiten können auch Vertiefungen 8, 38 mit Erhöhungen 28 kombiniert werden. Auch eine Kombination der Vertiefungen und/oder Erhöhungen mit durchgehenden Durchbrechungen an den vom Isoliersteg 3, 4 ummantelnden Flächenteilen des Metallsteges 5 ist möglich.
Wenn der Abstand zwischen den Innen- und Außenteilen 1,2 groß ist und daher relativ breite Isolierstege 3, 4 zwischen diesen Teilen vorgesehen werden müssen, kann die Verwindungssteifheit des Verbundprofils beeinträchtigt sein. In diesem Fall ist erfindungsgemäß vorgesehen, zwei benachbarte Isolierstege 3, 4 durch Brücken, z. B. in Form von Querstegen oder Querwänden miteinander zu verbinden und so eine Querversteifung des Verbundprofils zu erreichen. Die in Fig. 1 strichpunktiert dargestellten Querwände 12, 13 sind dann zur Ausbildung einer solchen Versteifungsbrücke nicht nur mit einem Steg, sondern mit beiden einstückig verbunden.
Statt zwei im Abstand nebeneinander liegender und durch Stege od. dgl. miteinander verbundener Isolierstege 3, 4 können auch drei oder mehr Isolierstege Verwendung finden, die alle durch Querversteifungen miteinander verbunden sind.
Was für einzelne Isolierstege gilt, gilt entsprechend auch für Isolierstege 30 mit Hohlkammerprofil gemäß Fig. 4. Auch hier wird das Hohlkammerprofil durch Brücken querversteift, wobei das Hohlkammerprofil auch mehr als zwei zwischen den Innen- und Außenteilen 1, 2 verlaufende Stege aufweisen kann.
Die hier beschriebene Querversteifung der Isolierstege 3, 4, 30 kann erfindungsgemäß nicht nur bei den hier behandelten, über Metallstege 5, 15, 25, 35 mit den Innen- und Außenteilen 1, 2 verbundenen Isolierstegen Anwendung finden, sondern ganz generell, also beispielsweise auch dann, wenn Isolierstege aus Kunststoff direkt mit metallischen Innen- und Außenteilen verbunden werden.
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Claims

Patentansprüche: 1. Verbundprofil, insbesondere für Rahmen von Fenstern, Türen und Fassadenelementen, mit einem metallischen Innenteil, einem metallischen Außenteil und wenigstens einem diese Teile unter Ausbildung einer Wärmedämmbrücke miteinander verbindenden Isoliersteg aus Kunststoff, wobei der Isoliersteg an seinen den Innen- und Außenteilen zugekehrten Randbereichen formschlüssig mit Metallstegen verbunden ist und die Metallstege mit ihren freien Rändern in Nuten der Innen- und Außenteile eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstege (5,15,25,35) an ihren mit dem Isoliersteg (3,4,30) verbundenen Flächen Rauhigkeiten in Form von Vertiefungen (8,38) und/oder Erhöhungen (28) aufweisen, und der den Isoliersteg bildende Kunststoff in die Vertiefungen und Erhöhungen des Metallsteges formschlüssig eindringt bzw. sie formschlüssig umschließt.
2. Verbundprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstege (15) einstückig mit dem metallischen Innen- oder Außenteil (1,2) verbunden sind.
3. Verbundprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Nuten der Innen- und Außenteile (1,2) eingreifenden, freien Ränder der Metallstege (5,25,35) mit diesen Teilen längsschubfest verwalzt, verstemmt, verschweißt oder verklebt sind.
4. Verbundprofil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Isolierstege gemeinsam als zusammenhängendes Hohlkammerprofil (30) ausgebildet sind.
5. Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verkleinerung der Oberflächenberührung zwischen dem Hohlkammerprofil (30) und den daran befestigten Innen- und Außenteilen die miteinander in Kontakt tretenden Flächen eine vorzugsweise in Längsrichtung des Verbndprofils verlaufende Rändelung (36) aufweisen oder in anderer Weise mit berührungsfreien Aussparungen versehen sind.
6. Verbundprofil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von zwei Isolierstegen begrenzten Hohlraum mindestens eine Querwand (12,13) vorgesehen ist, die mit wenigstens einem Isoliersteg (3,4) einstückig verbunden ist.
7. Verbundprofil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Isolierstege (3,4,30) durch Querbrücken (12,13) verbunden sind und hierdurch eine Querversteifung des Verbundprofils ergeben.
8. Verbundprofil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff des Isoliersteges (3,4,30) mindestens teilweise geschäumt ist und eine porige oder zellige Struktur besitzt.