DE20208266U1 - Profilelement für einen Tür- oder Fensterrahmen, mit zugfesten Fasern - Google Patents

Description

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Leutermann, Hubert
Kümper 6, 48341 Altenberge

"Profilelement für einen Tür- oder Fensterrahmen, mit zuqfesten Fasern"

Die Neuerung betrifft ein Profilelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Profilelemente sind aus der Praxis vielfach in Form

von Kunststoff-Hohlkammerprofilen bekannt. Um eine ausreichende Biegesteifigkeit der Profilelemente zu gewährleisten ist es bekannt, in die Hohlkammern des Profils metallische Verstärkungsprofile einzuschieben. Dadurch ist eine ausreichende Biegesteifigkeit erzielbar.

Jedoch ist nachteilig, dass die metallischen Verstärkungsprofile eine Kälte- bzw. Wärmebrücke darstellen, so dass die thermische Isolierwirkung des Profilelementes beeinträchtigt werden kann und / oder ein erhöhter zusätzlicher Aufwand erforderlich

ist, um die gewünschte thermische Isolierwirkung des Profilelementes zu erzielen bzw. wieder herzustellen. Zudem ist bei der Verarbeitung der Profilelemente nachteilig, dass die eingeschobenen metallischen Verstärkungsprofile teurere und standfestere Werkzeuge, beispielsweise Sägeblätter, erfordern als für die

reine Kunststoffbearbeitung. Das Fertigungsverfahren ist zudem aufwendig, da die metallischen Verstärkungsprofile in separaten Bearbeitungsschritten, unabhängig von den Kunststoffprofilen, abgelängt werden. Da die Kunststoffprofile an den Ecken des zu bildenden Rahmens miteinander verschweißt werden und das

metallische Verstärkungsprofil dort stören würde, ist das Verstärkungsprofil kürzer zu bemessen als das Kunststoffprofil, und des muß genau positioniert werden, damit es den Eck-Verschweißungsvorgang nicht beeinträchtigt.

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Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Profilelement dahingehend zu verbessern, dass dieses bei Erzielung einer hohen Biegesteifigkeit frei von Kältebrücken ist und eine möglichst einfache Bearbeitbarkeit ermöglicht. 5

Diese Aufgabe wird durch ein Profilelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Neuerung schlägt mit anderen Worten vor, statt der Verwendung von metallischen Verstärkungsprofilen zugfeste Fasern einzusetzen, die in Längsrichtung des Profilelementes zugfest sind. Bei der Biegebeanspruchung wird ein Teil des Profilelementes auf Druck und ein anderer Teil des Profilelementes auf Zug beansprucht. Dazwischen befindet sich eine neutrale Zone. Dadurch, dass die zugfesten Fasern im Abstand von die

ser neutralen Zone angeordnet werden, bewirken sie eine Aussteifung des Profils.

Je nachdem, gegenüber welcher Biegerichtung das Profilelement ausgesteift werden soll, ist die Anordnung der Fasern innerhalb des Profilelementes zu wählen. So können beispielsweise in dem Profilelement zwei Stränge von Fasern vorgesehen sein, die auf zwei gegenüberliegenden Seiten von den neutralen Fasen des Profilelementes vorgesehen sind, sodass eine Biegesteifigkeit gegenüber der Biegebeanspruchung in zwei Richtungen erzielt wird. Gegebenenfalls kann jedoch nur ein einziger Strang zugfester Fasern vorgesehen sein, wobei durch den Verbund, den das Profilelement mit mehreren anderen Profilelemente zu einem gesamten Tür- oder Fensterrahmen bildet, eine ausreichende Gesamtsteifigkeit dieses Rahmens gegen

über der vergleichsweise geringen Einzelsteifigkeit des einzelnen Profilelementes erzielt werden.

Vorzugsweise können die Fasern im vorgespannten Zustand in dem Profilelement angeordnet werden. In derartigen Fällen sind,

von der neutralen Faser des Profilelementes aus gesehen, stets

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zwei Faserstränge dieser zugfesten Fasern an zwei gegenüberliegenden Stellen des Profilelementes vorzusehen, damit nach Einbringen dieser zugfesten Fasern das Profilelement nicht verformt wird, sondern sich die Vorspannungen der beiden Faserstränge neutralisieren.

Eine besonders zugfeste Verbindung zwischen den Fasern und dem Profilelement kann dadaurch erzielt werden, dass die Fasern gemeinsam mit dem Kunststoff extrudiert werden, oder sie kann durch eine Verklebung oder Verschweißung der Fasern mit

dem Kunststoff erfolgen. Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, die Fasern zwischen zwei Platten oder zwischen zwei Streben des Hohlkammerprofils anzuordnen und dann diese beiden Platten miteinander zu verkleben oder zu verschweißen, sodass die zugfesten Fasern sicher und gegebenenfalls ihre Vorspannung

beibehaltend festgelegt werden können. Eine Verschweißung kann mit den hierzu dem Fachmann geläufigen Mitteln bewirkt werden, beispielsweise unter Verwendung von Zusatzwerkstoffen oder zusatzfrei, beispielsweise durch Ultraschallverschweißung oder dergleichen.

Die Fasern können unmittelbar mit einem Abschnitt des Hohlkammerprofils verbunden werden. Gegebenenfalls kann hierbei jedoch das Problem einer schlechten Erreichbarkeit auftreten, insbesondere dann, wenn die Fasern in einem vorgespannten

Zustand in dem Profilelement angeordnet werden sollen. Daher kann vorteilhaft eine einfachere Einbringung der Fasern an einem separaten Bauteil vorgesehen werden, welches dann zur Vervollständigung des Profilementes mit anderen Bauteilen verbunden wird. Beispielsweise kann das separate Bauteil als Kern

ausgestaltet sein, welcher anstelle der metallischen Verstärkung in das übrige, hüllrohrartige Bauteil eingeschoben wird, um so insgesamt das Profilelement zu schaffen.

Bei Verwendung eines derartigen Kerns kann dieser vorzugs

weise aus einer Leichtbaustruktur bestehen, beispielsweise

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durch dreidimensional strukturierte Platten oder durch Verwendung von geschäumten Werkstoffen. Diese Leichtbaustrukturelemente können insbesondere durch die zusätzlich vorgesehenen zugfesten Fasern eine hohe mechanische Stabilität aufweisen, insbesondere eine hohe Biegesteifigkeit, und sie können

aufgrund von Hohlräumen die thermische Isolierwirkung des Tür- bzw. Fensterrahmens positiv beeinflussen.

Aufgrund der hohen Biegesteifigkeit, die sich durch die Verwendung zugfester Fasern, insbesondere vorgespannter Fasern, erzielen lässt, kann die Verwendung von Rezyklat für den Kern vorgesehen werden, sodass die Abfall- und Verschnittmengen, die in einem Herstellungsbetrieb von Profilelementen ohnehin anfallen, problemlos dafür genutzt werden können, Kerne herzustellen, mit deren Hilfe die Hohlkammer-Profilelemente aus

gesteift werden können.

Als zugfeste Fasern kommen vorzugsweise unidirektional ausgerichtete Monofilamente in Frage, so dass bei möglichst geringern Materialeinsatz und Platzbedarf eine möglichst hohe Zug

festigkeit erzielt wird. Als Material kommt beispielsweise Glasfasern oder Karbonfasem, gegebenenfalls auch metallische Fasern in Frage. Insbesondere bei der Verwendung von Glasfasern und Karbonfasern jedoch ist vorteilhaft, dass diese mit den üblichen, zur Kunststoffbearbeitung geeigneten Werkzeugen

bearbeitet werden können, beispielsweise zur Ablängung der einzelnen Profilelemente gesägt werden können. Auch bei einer späteren Aufbereitung des Profilelementes stören die Glas- oder Kohlefasern nicht.

Wenn die zugfesten Fasern in einem separat vom übrigen Hohlkammerprofil hergestellten Kern vorgesehen sind, kann vorzugsweise eine besonders enge, passgenaue Verbindung zwischen diesem äußeren Hohlkammerprofil und dem Kern vorgesehen sein, um eine möglichst hohe Biegestabilität des Profil

elementes zu gewährleisten.

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Es kann vorgesehen sein, jeweils unidirektionale Fasern zu verwenden und diese stets nur in einer Richtung mit dem zu verstärkenden Bauelement zu verbinden. Dabei werden die vorgespannten Fasern vorzugsweise gleichzeitig an zwei Seiten dieses Bauelementes befestigt, welche sich hinsichtlich der neutralen Faser gegenüberliegen, um eine Verformung des Bauelementes zuverlässig auszuschließen, wenn nach dem Aufbringen der Fasern das Bauelement entlastet wird und die vorgespannten Fasern sich ansonsten unter Verformung des Bauelementes entspannen könnten.

Gegebenenfalls können nacheinander Fasern in verschiedenen Richtungen auf das Bauelement aufgebracht werden, um so die Biegesteifigkeit des Bauelementes gegenüber verschiedenen Beanspruchungsrichtungen zu ermöglichen.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung wird nachfolgend anhand der rein schematischen Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch das äußere rohrförmige Bauteil eines zweiteiligen Hohlkammer-Profilelementes, wie es als Fenster- oder Türrahmen verwendbar ist,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den zugehörigen Kern als zweites Bauteil des zweiteiligen Hohlkammer-Profilelementes, und

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Profilelement mit eingebautem Kern.

In Fig. 1 ist ein Hohlkammerprofil 1 dargestellt, welches einen geschlossenen, rohrartigen Querschnitt aufweist, der zwei Hohlkammern 2 und 3 einschließt. Das Hohlkammerprofil 1 stellt ein Außenprofil dar, wobei in die größere Hohlkammer 3 ein aus Fig. 2 ersichtlicher Kern 4 einschiebbar ist, der als Innenprofil

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bezeichnet werden kann. Der Kern 4 weist vier Deckplatten 5 auf, zwischen denen mehrere dreidimensional verformte Leichtbauplatten 6 angeordnet sind, welche wellen- oder noppen- oder pyramidenförmige Vorsprünge aufweisen und eine hohe Druckfestigkeit bei geringem Gewicht ermöglichen.

An den beiden Schmalseiten des Kerns 4 stellen die Deckplatten 5, die den Leichtbauplatten 6 unmittelbar anliegen, lediglich die inneren von insgesamt zwei Schichten dar. Die an diesen beiden Schmalseiten des Kerns 4 vorgesehenen Außenplatten 7 und die beiden inneren Deckplatten 5 nehmen jeweils zwischen sich eine Schicht von zugfesten Fasern 8 auf, die in Längsrichtung des Kerns 4 eine hohe Zugfestigkeit aufweisen. Es handelt sich dabei um unidirektionale Glasfasern, die unter Vorspannung gehalten und mit den Deck- bzw. Außenplatten 5 und 7 verbunden worden sind. Aufgrund der Vorspannung der Fasern 8 weist der Kern 4 eine sehr hohe Biegesteifigkeit auf.

Fig. 3 zeigt, dass der Kern 4 passgenau in der größeren Hohlkammer 3 des Hohlkammerprofils 1 aufgenommen wird, sodass durch den Verbund von Außen- und Innenprofil insgesamt ein sehr biegesteifes Profilelement 9 geschaffen wird.

Claims (6)

1. Profilelement für einen Tür- oder Fensterrahmen, gekennzeichnet durch Fasern (8), welche in Längsrichtung des Profilelementes (9) zugfest sind und im Abstand von der neutralen Zone des Profilelementes (9) in dem Profilelement (9) angeordnet sind.

2. Profilelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (8) im vorgespannten Zustand in dem Profilelement (9) angeordnet sind.

3. Profilelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass das Profilelement wenigstens eine Hohlkammer aufweist,
und dass die Fasern (8) in einem separaten Kern (4) vorgesehen sind, welcher in eine Hohlkammer (3) des Profilelementes (9) einbringbar ist.

4. Profilelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (4) aus einer Leichtbaustruktur besteht.

5. Profilelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (8) mit dem Profilelement (9) verklebt oder verschweißt sind.

6. Profilelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (8) gemeinsam mit dem Kunststoff des Kunststoffprofils extrudiert sind.